Las luces LED están destinadas a ahorrar energía. Están creando problemas evidentes

Jun 11, 2023

(Datos del Servicio de Parques Nacionales)

(Datos del Servicio de Parques Nacionales)

(Datos del Servicio de Parques Nacionales)

Por la noche, las estrellas brillantes suelen cubrir el cielo oscuro. Al menos antes lo hacían.

Habilitar sonidos nocturnos

A medida que las sociedades se desarrollaron, las estrellas se hicieron menos visibles en el horizonte. En un condado del estado de Washington, la claridad del cielo nocturno se vio empañada por luces que irradiaban hacia arriba y oscurecían la vista. Esta contaminación lumínica sólo empeoraría. Condado de Chelan, 2018

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Un aumento inesperado de la contaminación se produjo después de que el condado de Chelan cambiara a farolas LED, que brillan intensamente y consumen menos energía que las bombillas tradicionales. Un año después de que comenzara el cambio, el resplandor adicional enmascaró aproximadamente la mitad de las estrellas previamente visibles. Condado de Chelan, 2019

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Lo que ocurrió allí no es único.

Habilitar sonidos nocturnos

En los últimos años, ciudades, pueblos y pequeñas comunidades de todo el mundo han participado en una revolución radical: la de nuestras bombillas. Las tradicionales bombillas de sodio de alta presión, teñidas de naranja, se están reemplazando por luces LED (diodos emisores de luz) más eficientes energéticamente, más blancas y más brillantes. Pero el auge de los LED también está arrojando luz sobre nuevos problemas para nuestro cielo nocturno, así como para nuestra salud.

Durante la última década, descubrieron los científicos, el cielo nocturno se ha vuelto casi un 10 por ciento más brillante cada año debido a las luces artificiales, principalmente LED, que emiten demasiado resplandor. El alumbrado público es parte del problema, al igual que fuentes como vallas publicitarias iluminadas y luces de estadios.

Esas mismas luces exteriores también están afectando nuestra salud. Los tipos comunes de luces LED contienen mayores proporciones de longitudes de onda más azules, lo que puede afectar los patrones nocturnos de las personas. Alteran nuestros ritmos circadianos, reducen el rendimiento de nuestro sistema inmunológico y aumentan la aparición de determinadas enfermedades, incluido el cáncer.

"La gente necesita entender que las luces LED se están instalando en todas partes, no solo en las farolas, sino que están explotando en todas direcciones", dijo Jim White, ingeniero senior de eficiencia energética del Distrito de Servicios Públicos del Condado de Chelan, quien ayudó con la transición LED del condado.

Pero añadió: "Es una forma de contaminación que podríamos resolver".

Agencias y organizaciones como el Servicio de Parques Nacionales y la Asociación Médica Estadounidense han recomendado formas de reducir la contaminación lumínica y sus efectos nocivos para la vida. Los cambios comienzan con qué tipo de luz LED comprar en primer lugar.

La preocupación ha salido a la luz en los últimos años con la aparición de la nueva tecnología LED. Las luces LED son las maratonistas olímpicas de las bombillas: consumen hasta un 90 por ciento menos de energía y pueden durar hasta 25 veces más que las luces incandescentes tradicionales.

Al ser la bombilla con mayor eficiencia energética del mercado, no sorprende que tanta gente esté adoptando esta tecnología. El Departamento de Energía estimó que los LED representaron alrededor del 19 por ciento de todas las instalaciones de iluminación en 2017, ahorrando alrededor del 1 por ciento de la energía total consumida en los Estados Unidos. Para 2035, se espera que las luces representen el 84 por ciento de las instalaciones de iluminación. Se espera que las carreteras, estacionamientos, exteriores de edificios y luces de áreas (que son aplicaciones típicamente con alto contenido de lúmenes, una medida de brillo) experimenten una conversión casi completa a luces LED para 2035.

White estaba emocionado de que el condado de Chelan, ubicado en el centro del estado con una población de aproximadamente 80,000 personas, fuera parte de la revolución de la luz LED. A partir de 2014, el Distrito de Servicios Públicos del Condado de Chelan comenzó a reunirse con gobiernos, comunidades y agencias locales para discutir qué se necesitaría para reemplazar sus farolas. En 2018, se embarcó en un proyecto de 1,9 millones de dólares, parcialmente financiado por una subvención estatal del Departamento de Comercio del Estado de Washington, para reemplazar casi 3700 farolas de sodio de alta presión (alrededor del 60 por ciento de su iluminación exterior de calles y áreas) con LED.

Los ahorros de energía fueron perceptibles. Después de la transición, las nuevas luces conservaron 2.612.491 kilovatios-hora, suficiente para alimentar unos 120 hogares totalmente eléctricos en el condado durante un año.

Pero también hubo desventajas: investigadores del Servicio de Parques Nacionales descubrieron que las luces LED borraban más estrellas, particularmente cerca del horizonte.

"Se nota que la iluminación se hace más grande, por lo que se extiende más hacia el cielo... todo el cielo se volvió más brillante", dijo Li-Wei Hung, un astrónomo del Servicio de Parques Nacionales que publicó un estudio sobre la transición de LED en el condado de Chelan. “Hace apenas unos años, este era un conocimiento realmente nuevo para nosotros. ¿El cambio a LED realmente disminuye la contaminación lumínica o la aumenta? Nosotros [no] lo sabíamos exactamente".

Los datos de la cámara mostraron que el cielo sobre la montaña Burch local era un 60 por ciento más brillante después de que el condado completó el cambio en 2019 en comparación con 2018. La nueva luz artificial se situó en 3,69 veces el nivel de luz natural después de la transición; Antes de la transición, las luces artificiales generaban 2,30 veces más que la luz natural. White dijo que el aumento de la contaminación fue “una sorpresa total” porque el Distrito de Servicios Públicos había tratado de dirigir las luces hacia el suelo, pero la luz aún se dispersaba.

Es difícil obtener datos detallados sobre el brillo nocturno de ciudades individuales, lo que hace que la transición en el condado de Chelan sea un estudio de caso importante para comprender los efectos tanto buenos como malos de las luces LED. Sin embargo, las observaciones y anécdotas indican que el condado de Chelan no está solo. De 2011 a 2022, informes de científicos ciudadanos indicaron que el cielo nocturno promedio se volvió más brillante un 9,6 por ciento cada año, lo que los investigadores atribuyen a los reemplazos de luces LED. Algunas ciudades, como DC, detuvieron la transición a las LED después de que los residentes se quejaran de que las luces brillantes interrumpían su sueño.

Las luces LED más azules delinean claramente

El área metropolitana de Baltimore vista

desde la Estación Espacial Internacional.

baltimore

Chesapeake

Bahía

Mientras tanto, las luces más antiguas de color ámbar

del área metropolitana de DC tienen una

brillo naranja contrastante

maryland y

frontera de DC

Washington DC

Fuente: NASA, 15 de septiembre de 2020

Las luces LED más azules delinean claramente

El área metropolitana de Baltimore vista

desde la Estación Espacial Internacional.

baltimore

Chesapeake

Bahía

Mientras tanto, las luces más antiguas de color ámbar

del área metropolitana de DC tienen una

brillo naranja contrastante.

maryland y

frontera de DC

Washington DC

Fuente: NASA, 15 de septiembre de 2020

Las luces LED más azules delinean claramente

El área metropolitana de Baltimore vista

desde la Estación Espacial Internacional.

bahía de Chesapeake

baltimore

Río Patapsco

Mientras tanto, las luces más antiguas de color ámbar de

El área metropolitana de DC tiene un brillo naranja contrastante.

Frontera entre Maryland y DC

Washington DC

río Potomac

Fuente: NASA, 15 de septiembre de 2020

Las luces LED más azules delinean claramente

El área metropolitana de Baltimore vista

desde la Estación Espacial Internacional.

bahía de Chesapeake

baltimore

Río Patapsco

Mientras tanto, las luces más antiguas de color ámbar del

El área metropolitana de DC tiene un brillo naranja contrastante.

Frontera entre Maryland y DC

Washington DC

Fuente: NASA, 15 de septiembre de 2020

Pero, ¿por qué la luz de las bombillas LED aparece más prominente en el cielo nocturno que otros tipos de iluminación? La respuesta está en la luz azul de los LED.

Las luces LED emiten más luz azul que las bombillas normales. La luz azul viaja en longitudes de onda más cortas (450 a 495 nanómetros) y frecuencias más altas, lo que hace que las partículas de aire oscilen más rápido y se dispersen en la atmósfera más que otros colores. El azul se redirige en varias direcciones diferentes a través del cielo. Por eso también nuestro cielo parece azul.

El ojo humano también es muy sensible a la longitud de onda de las luces más azules. Quizás recuerdes dos tipos de fotorreceptores en nuestros ojos llamados bastones y conos, que nos ayudan a reconocer colores y sombras. En las últimas décadas, los científicos han identificado la función de otro fotorreceptor llamado célula ganglionar de la retina intrínsecamente fotosensible, o ipRGC. Estos fotorreceptores son sensibles a longitudes de onda más cortas y ayudan a mantener a las personas alerta al suprimir una hormona llamada melatonina, que desempeña un papel en nuestro sueño.

“Una de las características distintivas de nuestro reloj circadiano es la producción temporal de melatonina. La melatonina se correlaciona con la somnolencia”, afirmó Manuel Spitschan, neurocientífico de la Universidad Técnica de Múnich y del Instituto Max Planck de Cibernética Biológica. "Cuando expones a las personas a la luz por la noche o al atardecer, suprimes la producción de melatonina".

Spitschan explica que cuando una luz más azul llega a nuestro ojo, los ipRGC comienzan a dispararse rápidamente debido a una molécula sensible a la luz llamada melanopsina, que convierte los fotones en una señal eléctrica al cerebro para suprimir la producción de melatonina. Cuantos más fotones capture el ipRGC, más fuerte será la señal producida por el fotorreceptor, lo que provocará la supresión de la melatonina.

La sensibilidad de la melanopsina al azul.

Luz LED

La melatonina se suprime cuando el

Se activa la melanopsina sensible a la luz.

Más brillante

melanopsina

sensibilidad

Más cálido

LED ámbar

Menos

Brillante

Enfriador

LED azul

400

450

500

550

600

650

700

750

Longitud de onda (nanómetros)

Fuente: Manuel Spitschan (TUM)

La sensibilidad de la melanopsina a la luz LED azul

La melatonina está suprimida.

cuando la luz sensible

Se activa la melanopsina.

Más brillante

melanopsina

sensibilidad

Más cálido

LED ámbar

Enfriador

LED azul

menos brillante

400

450

500

550

600

650

700

750

Longitud de onda (nanómetros)

Fuente: Manuel Spitschan (TUM)

La sensibilidad de la melanopsina a la luz LED azul

Más brillante

La melatonina se suprime cuando

Se activa la melanopsina sensible a la luz.

melanopsina

sensibilidad

Enfriador

LED azul

LED ámbar más cálido

menos brillante

400

450

500

550

600

650

700

750

Longitud de onda (nanómetros)

Fuente: Manuel Spitschan (Universidad Técnica de Munich y MPI)

Sin melatonina que provoque la somnolencia, es más probable que las personas permanezcan despiertas por más tiempo. Las alteraciones en nuestro ritmo circadiano se han relacionado con casos de cáncer, como el cáncer de mama, y ​​la Organización Mundial de la Salud las ha etiquetado como probablemente cancerígeno. Otra investigación ha demostrado que las interrupciones de nuestro ritmo circadiano están relacionadas con algunos problemas cardíacos.

"Somos más sensibles a la luz azul durante la noche que durante el día", dijo Chris Kyba, que cuantifica la luz artificial en el ambiente nocturno en el Centro Alemán de Investigación de Geociencias GFZ.

Hay un mundo donde existen luces LED de mayor eficiencia energética y no alteran significativamente los paisajes nocturnos ni nuestra salud.

La contaminación lumínica "puede mejorar con los LED, pero se debe prestar mucha atención al diseño", dijo Ashley Pipkin, bióloga del Servicio de Parques Nacionales y coautora del estudio sobre contaminación lumínica del condado de Chelan.

Estas soluciones, desde comprar un determinado tipo de luz LED hasta realizar cambios que bloqueen el deslumbramiento, pueden ocurrir a nivel de ciudad y para hogares individuales.

Elegir la luz y el brillo adecuados para sus necesidades

El Servicio de Parques Nacionales dice que una forma de reducir la contaminación lumínica del cielo nocturno es ser intencional en cuanto a dónde se ubica la iluminación: ¿Es realmente necesaria una luz en ese lugar? ¿Y cuál es el brillo adecuado para ese uso de luz?

Pipkin explicó que normalmente pensamos en las bombillas en función de su potencia, o cuánta energía consume, pero nuestro enfoque debe cambiar con los LED. Las LED utilizan menos vatios que las bombillas incandescentes tradicionales y las personas deben elegir una luz en función de los lúmenes, a menudo marcados como brillo.

Mucha gente utiliza luces LED mucho más brillantes de lo necesario, especialmente en exteriores. Lo ideal es comprar un LED de mucha menor potencia y seguir teniendo el mismo nivel de brillo que una bombilla incandescente. Una bombilla LED de 30 vatios tiene la misma cantidad de lúmenes que una bombilla incandescente de 250 vatios, según el Servicio de Parques Nacionales. Sin embargo, añadió Pipkin, "la industria no suele ofrecer suficientes opciones con lúmenes bajos".

Además, puede resultar innecesario reemplazar cada bombilla tradicional por una bombilla LED. "No se necesita mucha potencia para iluminar la esquina de la calle", dijo White.

Utilice luces LED más cálidas

Temperatura de la luz en la escala Kelvin.

2000K

3000K

4000K

5000K

Los colores mostrados son una aproximación de las distintas temperaturas de color.

No todas las luces LED son iguales. Cuando vayas a la tienda, es posible que veas algunas luces LED etiquetadas como 4000 Kelvin, 3000 Kelvin o incluso 2000 Kelvin. Estas temperaturas se correlacionan con la apariencia de calidez (más amarilla) o frialdad (más azul) de la luz.

Debido a que nuestros ojos son sensibles a la luz azul durante la noche, los médicos recomiendan comprar luces LED con tonos de colores más cálidos, como el amarillo o el ámbar. Eso significa utilizar luces LED por debajo de 4000 Kelvin. En promedio, las luces LED a 4.000 Kelvin son aproximadamente un 29 por ciento azules. Las luces a 3.000 Kelvin representan alrededor del 21 por ciento. Hoy en día, hay luces LED disponibles a partir de 2000 Kelvin. Los tonos más cálidos también se dispersan menos en la atmósfera que la fría luz azul.

Pero los fabricantes de luces tardan en pasar a tonos más cálidos, dijo Mario Motta, un cardiólogo jubilado que ayudó a redactar las recomendaciones de la AMA para reducir la contaminación lumínica. Cuando estaba escribiendo las recomendaciones hace más de cinco años, recordó haber recibido rechazo de empresas que ya compraban un excedente de luces con el nivel más alto de luz azul.

White, del condado de Chelan, dijo que todavía no hay suficiente demanda para que los fabricantes produzcan muchas luces de tan solo 2.000 Kelvin. “Necesitamos que más gente lo pida e insista en ello”, afirmó.

Bloquear o limitar la luz

En su hogar, las cortinas opacas pueden evitar que las luces de la calle lleguen a los dormitorios, lo que puede ayudar a frenar el impacto en su sueño.

Los detectores de movimiento, temporizadores y atenuadores también pueden reducir las horas de luz innecesaria y, al mismo tiempo, ahorrar más energía.

La luz dirige hacia abajo

Para las luces fuera de casa o en espacios públicos, los expertos recomiendan dirigir la luz hacia abajo. Evite las luces descubiertas o expuestas que emitan luz hacia arriba y horizontalmente. El ángulo y la altura de la luz también pueden afectar la dispersión del haz.

Si bien dirigir los rayos de luz LED hacia abajo puede ayudar a reducir la contaminación lumínica, no necesariamente la elimina, como se vio en el condado de Chelan. La luz brillante con mucho azul, dijo Pipkin, puede rebotar en el suelo y dispersarse en el cielo nocturno, contribuyendo aún así a la contaminación lumínica. Por eso es importante comprar LED a temperaturas más cálidas y con lúmenes bajos.

Desde que cambiaron las farolas del condado de Chelan a LED, White y sus colegas aún no han implementado más modificaciones. Planean hacer cambios después de que estén disponibles productos comerciales más avanzados, algunos de los cuales podrían permitir que las luces se atenúen después de un tiempo determinado por la noche o se iluminen cuando se acerquen vehículos.

Con mejores cambios en el futuro, White espera que las estrellas nocturnas llenen el cielo una vez más.

“Me encanta sacar mi telescopio y ver los anillos de Saturno y las estrellas y lunas de los otros planetas. Intentamos todo lo que pudimos utilizando la mejor tecnología disponible para hacerlo”, dijo White. "Es un problema común que todo el mundo debe conocer".

Cómo limitar la contaminación lumínica

Utilice más ámbar o

temperatura más baja

(como 2700 Kelvin)

Bombillas led

Las cortinas opacas pueden

prevenir afuera

la luz entre

tu hogar

Farolas con capucha

puede ayudar a dirigir

y contener luz

Aplicar movimiento

detección o atenuación

a artefactos de iluminación

Utilice temporizadores o

atenuadores de luces

Cómo limitar la contaminación lumínica

Utilice más ámbar o

temperatura más baja

(como 2700 Kelvin)

Bombillas led

Las cortinas opacas pueden

evitar la luz exterior

de entrar a tu casa

Farolas con capucha

puede ayudar a dirigir

y contener luz

Aplicar movimiento

detección o atenuación

a artefactos de iluminación

Utilice temporizadores o

atenuadores de luces

Cómo limitar la contaminación lumínica

Utilice más ámbar o

temperatura más baja

(como 2700 Kelvin)

Bombillas led

Las cortinas opacas pueden

evitar la luz exterior

de entrar a tu casa

Aplicar movimiento

detección o atenuación

a artefactos de iluminación

Farolas con capucha

puede ayudar a dirigir

y contener luz

Utilice temporizadores o

atenuadores de luces

Cómo limitar la contaminación lumínica

Cómo limitar la contaminación lumínica

Farolas con capucha

puede ayudar a dirigir

y contener luz

Utilice más ámbar o

temperatura más baja

(como 2700 Kelvin)

Bombillas led

Utilice temporizadores o

atenuadores

en luces

Las cortinas opacas pueden

evitar la luz exterior

de entrar a tu casa

Aplicar movimiento

detección o atenuación

a artefactos de iluminación

El Servicio de Parques Nacionales capturó las imágenes que muestran el cielo nocturno y la contaminación lumínica en el condado de Chelan. Para crear una imagen completa del cielo nocturno, NPS unió 47 fotografías diferentes, un proceso que puede dejar costuras entre imágenes individuales, algunas de las cuales son visibles en las imágenes de la historia. Los árboles visibles en primer plano no aparecen en las imágenes originales. Los sonidos nocturnos provienen de la División de Sonidos Naturales y Cielos Nocturnos del Servicio de Parques Nacionales. Las soluciones para reducir la contaminación lumínica provienen del Servicio de Parques Nacionales.