Índices de eficacia y factores de corrección para una iluminación biológicamente efectiva
Para poder planificar una iluminación biológicamente efectiva, es necesario conocer los índices de eficacia y los factores de corrección respectivos. La tabla muestra la ponderación de las funciones V λ y Smel λ en cifras.
Información rápida
- MR es la abreviatura de «melanopic ratio» o índice de eficacia melanópica.
El índice de eficacia melanópica indica qué proporción de la intensidad del espectro evaluado con V λ se halla también en el espectro evaluado con Smel λ. - MDER es la abreviatura de «melanopic daylight equivalent ratio» o índice de eficacia melanópica equivalente a la luz natural.
El índice de eficacia melanópica equivalente a la luz natural tiene en cuenta, además del efecto melanópico, la proporción de la intensidad evaluada por V λ existente en la luz natural normalizada D65. - Para convertir de MR a MDER, multiplique MR por el factor de corrección de luz diurna constante 0,906: MR x 0,906 = MDER.
La luz más luminosa se obtiene con una longitud de onda de 555 nm. La luz más efectiva desde el punto de vista biológico tiene una longitud de onda de 490 nm.
Para poder evaluar la luz emitida por una fuente luminosa es necesario medir el espectro luminoso. Con un fotómetro se obtiene un valor de intensidad para cada longitud de onda entre 380 y 780 nm. La centena de 400 nm en su conjunto proporciona el valor de radiación en mW/m². Esta magnitud radiométrica toma en consideración la radiación total. No obstante, el ojo humano no percibe todas las longitudes de onda con la misma intensidad. La función de sensibilidad visual humana V λ permite convertir la magnitud radiométrica en una fotométrica. Esto significa que a partir de un valor técnico obtenemos un valor subjetivo correspondiente a la percepción humana. En esta conversión, la intensidad se mantiene igual a 555 nm. Los valores de todas las demás longitudes de onda se reducen según la curva V λ.
A partir del flujo luminoso calculado en lúmenes, es posible obtener la iluminancia existente en las superficies de la sala con un software de cálculo de iluminación. Esta evaluación del espectro medido también se lleva a cabo para calcular el efecto biológico de la luz. De la curva de eficacia visual a la curva de eficacia biológica, el valor máximo se desplaza de 555 nm a 490 nm.
Los programas de software usuales para el cálculo de la iluminación calculan solamente la iluminancia visual. La iluminancia melanópica se obtiene a partir de la iluminancia visual con el índice de eficacia melanópica de la fuente luminosa. El índice de eficacia melanópica se indica en la ficha técnica de la luminaria con la abreviatura MR (melanopic ratio).
Para el efecto biológico solo es relevante la iluminancia incidente en el ojo. Esta se indica como iluminancia cilíndrica (Ez). La norma DIN/TS 67600 especifica una iluminancia cilíndrica Ez superior a 250 lux MEDI (melanópicos y equivalentes a la luz natural) como límite inferior biológicamente efectivo. MEDI = Melanopic equivalent daylight illuminance (iluminancia melanópica equivalente a la luz natural).
¿Cómo se calcula la iluminancia visual necesaria para garantizar los 250 MEDI especificados?
Conversión de la iluminancia equivalente a la luz del día (Ev,mel,D65) en iluminancia visual (Ev): Los 250 MEDI se dividen por el producto del factor de efecto melanópico y el factor de efecto de la luz del día 0,906.
Para obtener los 250 MEDI de eficacia biológica, se necesita un flujo luminoso mucho mayor con una temperatura de color de 2700 K que con 4000 K. El efecto biológico depende en gran medida del tono de luz. La luz blanca cálida no es muy adecuada para lograr un efecto biológico; véase el ejemplo 1. La reducción debida al índice de eficacia melanópica es demasiado grande. Lo adecuado es un tono blanco de luz diurna, similar al que existe naturalmente en las horas de la mañana, importantes para la activación del organismo.
Si el sistema de iluminación está equipado con un sistema de control y con luminarias Tunable White, se puede conseguir un efecto biológico con ahorro de energía gracias a los LED de espectro completo. El color blanco neutro de la luz sólo debe utilizarse en las horas de la mañana; a partir del mediodía, el color de la luz debe ser cada vez más cálido hacia la noche.
La iluminancia biológicamente efectiva de 250 MEDI toma como referencia a un observador medio de 32 años. El efecto biológico de la luz también es relevante para personas de mayor edad. Para obtener el mismo efecto en personas, mayores, existen dos factores de corrección (véase la norma DIN/TS 5031-100).
1. Factor de corrección dependiente de la edad para la sensibilidad luminosa espectral del ojo humano
A medida que avanza la edad, la sensibilidad luminosa del ojo humano disminuye, ya que el cristalino se amarillea. Esto hace que la retina de las personas mayores reciba menos luz biológicamente efectiva.
2. Factor de corrección dependiente de la edad para el diámetro de la pupila del ojo humano
El diámetro de la pupila de las personas mayores es menor que el de las personas jóvenes. Esto hace que en la retina de aquéllas incida menos luz.
Como los dos factores arriba mencionados pueden multiplicarse, este efecto también puede representarse con un único factor.
3. Factor de corrección dependiente de la edad para la sensibilidad luminosa espectral y el diámetro de la pupila
Estos requisitos varían considerablemente en función de la edad. Los índices de eficacia y factores de corrección mencionados deberán tenerse en cuenta a la hora de planificar la iluminación en oficinas y en salas de uso común de sanatorios o residencias de ancianos.
Ref. al ejemplo 2) con índice de eficacia mel. de 0,75:
Una persona de 32 años de edad necesita 368 lux.
Para una de 25 años, son necesarios 368/1,145 = 321 lux.
Una persona de 50 años necesitará 368/0,664 = 554 lux.
En cambio, una de 90 años necesita 368/0,193 = 1907 lux.
Las luminarias con una elevada proporción de luz indirecta son aptas en primer lugar para la iluminación de superficies horizontales. Sin embargo, no son muy adecuadas para la planificación de esquemas de Human Centric Lighting (HCL). Las altas iluminancias cilíndricas exigidas en esquemas de iluminación HCL requieren la elección de otro tipo de luminarias.
¿Qué curvas de distribución luminosa permiten alcanzar esas elevadas iluminancias cilíndricas?
Con este fin pueden utilizarse bañadores de pared o techo y luminarias redondas o lineales de luz directa/indirecta con una distribución luminosa indirecta de gran amplitud; véase el croquis siguiente.
