¿Reflexión o Refracción? esa es la cuestión.
Hoy en día, en las oficinas de I+D de las empresas de iluminación, se puede escuchar con gran frecuencia las discusiones entre los diseñadores sobre el uso de lentes o reflectores en luminarias. Ambos sistemas han estado en contacto con este tipo de productos desde hace mucho tiempo, sin embargo y con la creciente utilización de las fuentes de iluminación LED estas discusiones se hacen cada vez más frecuentes.
Una gran cantidad de luminarias son diseñadas y fabricadas anualmente en todas las empresas de iluminación y todas tienen un mismo objetivo en común: el manejo eficiente de la luz. Para esto, las empresas invierten gran cantidad de recursos en la realización de pruebas, analizando materiales, formas y comportamientos lumínicos, con el único fin de dar mayor eficiencia a sus productos, lo cual redunda en un mayor beneficio para los clientes. Sin embargo las preguntas con más frecuencia son: ¿Reflexión o Refracción?, ¿Lentes o pantallas?, ¿Difusores o reflexión difusa?, ¿todos los anteriores o ninguno?
Muchas de las empresas ya cuentan con conocimiento para dar respuesta a estos interrogantes, lo cual permite enfocar sus recursos, discusiones o tiempo a otros asuntos. Por el contrario, otras empresas no entienden la diferencia entre estos dos conceptos y sus diseños son basados en su percepción y no en su conocimiento o la aplicación de ingeniería de iluminación.
La respuesta a estas inquietudes dependerá del uso y del usuario, del contexto, los recursos, el tiempo de desarrollo, la demanda del mercado y el conocimiento de conceptos de reflexión, refracción, difusión y transmisión.
Por ahora nos enfocaremos en encontrar e identificar las bondades y desventajas entre reflexión y refracción y cuando se recomienda utilizar uno u otro sistema o la mezcla de ambos.
Reflexión
La reflexión es el método en el cual se controla el flujo luminoso utilizando superficies que actúan como paredes, en las cuales rebotan los rayos de luz y son redirigidos en una dirección específica. Esta reflexión, puede ser especular o difusa, lo cual está directamente relacionado con los materiales a utilizar y con el tipo de iluminación que se desea.
Los sistemas ópticos diseñados y fabricados por reflexión, tales como pantallas especulares y difusas, permiten un aceptable control del flujo lumínico y son fundamentales en luminarias volumétricas para espacios o contextos de baja altura, sobre todo cuando se utilizan con materiales difusos (reflexión difusa y difusores translucidos). De igual forma permiten el desarrollo de luminarias relativamente económicas, dado que no comprometen el aprovisionamiento de materiales especiales para una aplicación y permiten ser fabricados sin una exigencia muy alta en su calidad. Sin embargo, los reflectores o pantallas de reflexión demandan un cuidado que pocas veces se realiza de manera adecuada. La manipulación de estos componentes requiere un almacenamiento especial, el cual evite que la superficie del reflector sea golpeada, rayada o deformada con el fin de mantener los parámetros de diseño. Igualmente el reflector debe ser fabricado mediante procesos de gran exactitud, que en la mayoría de los casos involucran maquinaria de alta especificación técnica, la cual es muchas veces escasa en la industria.
Durante muchos años, la reflexión ha sido el concepto predilecto por las empresas en todo el mundo para el manejo de la luz, dado que las fuentes tradicionales como los halógenos, fluorescentes y de alta intensidad de descarga, emiten el flujo lumínico de forma radial, lo cual hace necesario redirigir los rayos lumínicos, pero de igual forma, el tamaño de estas fuentes hace poco atractivo el uso de refractores o lentes.
Con la llegada y avance de los sistemas de iluminación LED, los cuales tienen emisión de luz direccional, el uso de lentes o refractores en la iluminación se ha vuelto cada vez más común.
Refracción
La refracción es el método en el cual se controla el flujo luminoso utilizando lentes. Este método involucra materiales translucidos como el vidrio, el policarbonato, el PMMA, la silicona, entre otros, los cuales cuentan con diferentes densidades y formas en su interior, diseñadas para el control lumínico de las fuentes de iluminación.
Debido a su complejidad, en la mayoría de los casos, los lentes son fabricados mediante procesos de inyección, lo cual garantiza un comportamiento idéntico en cada fabricación al igual que una alta confiabilidad entre el diseño de iluminación y el resultado final. De igual forma, los lentes cuentan con un tamaño reducido en comparación con las pantallas de reflexión, lo cual permite diseñar luminarias más esbeltas y reducir el volumen necesario para el almacenamiento de los mismos. Los lentes requieren menor cuidado para su utilización, sin esto querer decir que no sea necesario.
En contraprestación, los lentes, implican para las empresas un alto volumen de stock, dado que al ser fabricados por procesos de inyección, se debe incurrir en un volumenes altos en cada montaje. De igual forma, los lentes dan a las luminarias un aspecto más industrial y un comportamiento lumínico que puede tener consecuencias si se realiza inadecuadamente, por lo cual es necesario tener conocimiento en la aplicación y uso de estos sistemas de control óptico.
En la actualidad, una gran cantidad de luminarias incorporan sistemas de control lumínico basado en refracción, debido a que esto es posible tener un control de mayor fidelidad y menores pérdidas ópticas. Hoy en día, es común ver luminarias de alumbrado público con lentes, al igual que luminarias de grandes alturas o proyectores de luz en espacios deportivos.
La iluminación moderna, que utiliza fuentes de iluminación LED, ha adoptado los lentes para optimizar el desempeño fotométrico de las luminarias de grandes alturas o con distribuciones ópticas que requieren de mucha interdistancia entre luminarias, sin embargo, este fenómeno no ha sido tan atractivo para luminarias de bajas alturas, utilizadas principalmente en oficinas, centros comerciales y parqueaderos entre otras aplicaciones. La razón de este fenómeno está sustentada en tanto en la parte estética, como en la técnica, dado que los todos los productos tienen una estrecha relación entre la cercanía y el grado de estética requerido. Mientras más cercano el producto al usuario final, más importancia tendrá la estética en la decisión de compra. Así las cosas, un reloj de pulsera deberá tener una estética más detallada (acabados, materiales, procesos de manufactura, etc.) que un reloj de pared, igualmente pasa con las luminarias de bajas alturas, dado que al ser tan cercanas al usuario final, no es bien visto que estén dotadas de lentes expuestos y por este motivo son preferidas con difusores opales o reflexión difusa. Técnicamente también está sustentado este rechazo en las luminarias de bajas alturas, dado que algunos lentes proporcionan una distribución poco uniforme con luminarias en alturas inferiores a 4 metros. Esto redunda en un efecto multi-sombra que puede producir mareos o condiciones de trabajo no apropiadas. También las luminarias de bajas alturas con lentes expuestos pueden incurrir en altos índices de deslumbramiento (UGR), lo cual repercutirá igualmente en un pobre diseño de iluminación.
En resumen, es importante clarificar que no existe una única manera de controlar el flujo luminoso de una fuente LED, es necesario contar con los criterios y conocimientos para aplicar los conceptos de reflexión o refracción según sea el caso o por qué no, la combinación de ambos en un mismo producto.
Siendo altamente racionales, el diseño de iluminación debería enfocarse en el uso eficiente de la energía, pero en la práctica y como ya lo hemos visto, los temas estéticos y sobretodo de confort visual marcan gran parte en la decisión de compra, selección o especificación de un producto y será la mejor mezcla de estos atributos, la que indique o determine el producto a utilizar.
Juan Esteban Mejía
Ingeniero en Diseño de Producto.
