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Marzo-Abril 2013
Hélix
 
 
Luz LED

IVÁN MORENO HERNÁNDEZ, CLAUDIA RAFAELA ESCOBEDO GALVÁN
Y DIEGO ESPARZA SALAZAR

LUZ LED
VITAL ILUMINACIÓN PARA EL CAMPO

LED

La ilumiación en zonas sin electricidad es exigua. En 2000, 14% de los hogares urbanos y 49% de los rurales no contaron con electricidad; se calcula, además, que para 2030, 1 400 millones de personas seguirán sin electricidad.

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La luz es esencial para ver y vital para el desarrollo humano. Al ocultarse el sol, las lámparas iluminan la oscuridad y permiten la convivencia, la lectura, el estudio y la continuación de actividades humanas, tanto recreativas como productivas. Lo cual tiene un profundo impacto en el desarrollo social, intelectual y económico de las civilizaciones.

Lamentablemente, en el campo, cerca de 1,500 millones de personas —un quinto de la población mundial— no tienen acceso al suministro de electricidad, y su carencia provoca la utilización de combustibles, como leña, diésel, carbón, gas propano, velas y queroseno, para alumbrarse; lo que, en cierta forma, resuelve el problema de iluminar los hogares; sin embargo, la inseguridad en el exterior es otro problema… De hecho, en muchos lugares predomina el uso de las lámparas de combustible, que son peligrosas, costosas y nocivas para la salud, además de ofrecer luz de muy baja calidad —desde luego, nada recomendables para la lectura, por ejemplo—; todo lo cual impide el desarrollo humano de las comunidades rurales.

El problema de iluminación en zonas sin electricidad es grave. Un estudio de la Agencia Internacional de Energía informó que, en el año 2000, 14% de los hogares urbanos y 49% de los rurales no contaron con electricidad; 1,2 y los pronósticos no son más optimistas, pues se calcula que, para el año 2030, aproximadamente, 1,400 millones de personas seguirán sin electricidad; esto sin contar con los desastres originados por el hombre o por la naturaleza a través de los años, que provocan interrupciones prolongadas en el suministro de electricidad.

La lámpara de queroseno, una de las principales formas de iluminar ante la carencia de electricidad, contamina seriamente el medio ambiente (figura 1). Una sola lámpara emite, aproximadamente, 100 kg de dióxido de carbono a la atmósfera en un año. Los gases generados por esta forma de combustión no sólo contaminan, también deterioran la salud de los usuarios; en pocas palabras, pasar una noche con una lámpara de queroseno equivale a fumar 40 cigarrillos. Además, las familias gastan en queroseno ¡más de 100 veces lo que pagarían por iluminación eléctrica en la ciudad! Si a esto agregamos que la luz resultante de la quema de queroseno produce estrés visual,I el panorama que nos queda es verdaderamente adverso.

La iluminación que tiene como base el uso de combustibles frena el progreso del ser humano más de lo que creemos, y sus efectos son varios, pues agudiza el analfabetismo,II provoca incendios, contamina el aire del hogar, su costo es elevado y los beneficios en eficiencia y desempeño son mínimos.

El acceso a una luz barata, saludable y de buena calidad es vital para el desarrollo humano de las comunidades rurales. Una buena iluminación puede mejorar las condiciones requeridas para la educación de los niños en regiones donde se entrelazan el analfabetismo y la pobreza.

Desde hace pocos años, algunos de esos hogares han comenzado a tener acceso a la iluminación a través de la luz LED. III Los LED (cuadro 1) han ofrecido una excelente alternativa para sustituir la iluminación basada en combustibles. Una lámpara LED requiere poca energía, funciona con corriente directa y con poco voltaje, por lo que es fácil alimentarla con celdas solares (fotovoltaicas) baratas, para iluminar hogares, escuelas, hospitales e, incluso, pueblos completos en zonas aisladas, ubicadas fuera de una red eléctrica.

Una batería se carga durante el día con energía solar, y durante la noche alimenta las lámparas de LED. En países de primer mundo ya se utiliza LED en zonas rurales, puesto que representa una solución económica, ecológica, saludable y de calidad para el ser humano (cuadro 2); tal es el caso de hogares en los bosques de los Estados Unidos y Canadá.

La lámpara de queroseno, principal forma de iluminación en lugares sin electricidad, contamina seriamente el ambiente, pues emite cerca de 100 kg de dióxido de carbono a la atmósfera, en un año.

ILUMINACIÓN LED EN mÉXICO

En nuestro país, los esfuerzos para iluminar con LED las zonas rurales han sido pocos. Cerca de millón y medio de hogares mexicanos no cuenta con energía eléctrica,5 y los principales avances se han dado gracias a la organización humanitaria Light Up The World (LUTW: Encendamos el mundo), la cual tiene el propósito de acabar con la oscuridad rural mediante iluminación con LED; de hecho, ya antes la ha llevado a comunidades rurales de muchos países.

En el año 2003, esta organización fue invitada por los Hermanos Maristas de México (orden que ha trabajado durante 30 años en los pueblos indígenas del norte de México), para dar una conferencia sobre las ventajas de este tipo de iluminación en los países en desarrollo. Desde entonces, LUTW y los Hermanos Maristas iniciaron un programa humanitario para instalar sistemas de iluminación LED en las casas de las familias de Norogachi y otras comunidades indígenas de Chihuahua (figura 2), estado en el cual 100 viviendas fueron beneficiadas con 200 lámparas y 100 paneles solares; y aun más proyectos se han realizado, entre los que destaca la iluminación de pueblos de las siguientes zonas:

◂ Sierra Tarahumara, Chihuahua (2003) con 100
viviendas beneficiadas,
◂ Hermosillo, Sonora (2007) con 20 viviendas beneficiadas,
◂ Fresnillo, Zacatecas (2007) con 30 viviendas beneficiadas,
◂ Bacum, Sonora (2009) con 100 viviendas beneficiadas,
◂ Sahuaripa, Sonora (2010) con 170 viviendas beneficiadas.

Cabe resaltar que, en México, también existen otras organizaciones impulsoras del uso de la iluminación LED en comunidades rurales; pero el desafío es grande, faltan muchos hogares por iluminar y el financiamiento de los organismos humanitarios es insuficiente.


LED
La tecnología LED es altamente
recomendable para ser utilizada en la
iluminación urbana, así como en el
ámbito rural, por proporcionar una luz
de muy buena calidad con muy bajo
consumo energético —de 1.5 W a 5W—.

ILUMINACIÓN LED EN EL MUNDO

En el ámbito internacional, la organización LUTW es una de las más importantes, pues ha llevado a cabo muchos proyectos con el fin de iluminar comunidades marginadas. LUTW fue la primera en usar LED blancos para iluminar hogares de comunidades aisladas sin red de energía eléctrica; además, enseñan a la gente a armar y dar mantenimiento a los sistemas de iluminación LED alimentados por paneles solares sencillos. 6, 7, 8

Uno de los primeros países beneficiados fue Nepal. Desde el año 2000, alrededor de mil viviendas rurales han sido iluminadas con LED, mediante una combinación de energía solar fotovoltaica, generadores de pedal y pico-turbinas hidroeléctricas, como se muestra en la figura 3.9, 10, 11

La organización LUTW ha colaborado, además, con varias organizaciones no lucrativas y grupos comunitarios, para llevar la iluminación LED a 760,000 personas que carecían de acceso a la electricidad, en más de 50 países; aun así, falta mucho por hacer.

Cabe resaltar que también existen otras organizaciones internacionales impulsoras del uso de la iluminación LED en comunidades rurales. Un ejemplo interesante de esto es el proyecto multinacional “1000-Village Solar LED lighting project”, el cual pretende (como su nombre lo indica) iluminar 1000 aldeas rurales en China, India y Africa.12


Figura 3. Iluminación por medio de LED en Nepal. Equipo básico.

LUZ EN LA OSCURIDAD


La mayoría de los lectores ha nacido y vivido siempre con luz eléctrica, y suele desconcertarle un repentino apagón en la noche. Pero más desconcertante es saber que una quinta parte de nuestra población mundial no cuenta con iluminación eléctrica; por ello, la luz LED puede tener un papel vital para la gente del campo, por lo sencillo de su implementación y porque es cientos de veces más eficiente que la basada en combustibles.

La tecnología LED, siendo la más moderna en iluminación, resulta ser de tal versatilidad, al ser utilizada en calles y avenidas de países de primer mundo, como en Nueva York, Los Ángeles, Barcelona y Berlín, entre otras y, además, es lo más recomendable para atender las necesidades básicas de los hogares alejados de la infraestructura eléctrica convencional, tanto en el ámbito rural como en el urbano. La razón es simple; las lámparas LED proporcionan iluminación de muy buena calidad con un bajo consumo energético —de 1.5 W a 5W—, por lo que estas fuentes pueden ser alimentadas por celdas solares, sin la necesidad de conexión con una red eléctrica.

No obstante, llevar la luz LED a tantos hogares no será fácil; el sueño es iluminar todas las comunidades rurales, para mejorar los estándares de vida, de trabajo, de salud, de educación y de progreso; es decir: convertir la oscuridad de zonas deprimidas en luz.

REFERENCIAS

1. E. Mills (2005). “The Specter of Fuel-Based Lighting,” Science, vol. 308, 1263–1264.

2. International Energy Agency (IEA), en Outlook 2002, capítulo 13. París: IEA, 2002.

3. Moreno (2012).“LED: Evolución en Iluminación,”, en Explorando en la Óptica, Academia Mexicana de Óptica.

4. S.-R. Lim, D. Kang, O. A. Oguseitan, J. M. Schoenung (2011). “Potential Environmental Impacts of Light-Emitting Diodes (LEDs): Metallic Resources, Toxicity, and Hazardous Waste Classification,” Environ. Sci. Technol., 45, 320–327.

5. Laboratorio de la PROFECO (2012). “Estudio de Lámparas Ahorradoras de Energía” Revista del Consumidor, enero 2012, págs. 54-63.

6. Dave Irvine-Halliday, Rodolfo Peón, Ganesh Doluweera, Inna Platonova, y Gregor Irvine-Halliday (2006). “Solid-State Lighting: the Only Solution for the Developing World”, SPIE Newsroom, 10.1117/2.1200601.0056, 2006.

7. E. Mills (2009). “Policy Forum”, AAAS, vol. 308: pp. 1263-1264.

8. D. D. Irvine-Halliday (2003). “LUTW Illuminating Lives in Sri Lanka”. Enlightenment Light Up The World Newsletter, diciembre 2003. 1(1): p. 7.

9. Perry, J. (2006). “Lighting up the World”, p. 19.

10. Bhusal, P., et al., (2007). “Replacing Fuel Based Lighting with Light Emitting Diodes in Developing Countries: Energy and Lighting in Rural Nepali Homes”. Leukos, 3: p. 277-291.

11. D. Irvine-Halliday “Light Up The World - Nepal Light Project and Everest”, p. 5.

12. M. Wright, Philips Joins (2010). “1000-Village Solar LED lighting program”, LEDs Magazine, Industry News, 05 agosto 2010, http://ledsmagazine.com/news/7/8/5

Curriculum

 

Iván Moreno Hernández es Ingeniero Físico por el Instituto Tecnológico de Monterrey y Doctor en Ciencias (Óptica) por el Centro de Investigaciones en Óptica (CIO). Labora en la Universidad Autónoma de Zacatecas (UAZ), desde 2003. Es miembro del SNI (II), de la Academia Mexicana de Ciencias, Senior Member de la International Society for Optics and Photonics (SPIE) y de la Optical Society of America (OSA). Sus principales líneas de investigación versan sobre óptica aplicada, iluminación LED, color y visión humana.

Claudia Rafela Escobedo Galván es estudiante de maestría en la Unidad Académica de Estudios Nucleares de la UAZ (Universidad Autónoma de Zacatecas).

Diego Esparza Salazar es Licenciado y Maestro en Física, por la Universidad Autónoma de Zacatecas (UAZ), y estudiante del doctorado en Ciencias (Óptica) en el CIO. Actualmente, es docente-investigador en el nivel medio superior de la UAZ, y miembro de sociedades internacionales en Óptica, como: la Optical Society of America (OSA) y la International Society for Optics and Photonics (SPIE).

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