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lunes

12. Iluminar con LEDs


¿QUÉ ES UN LED?

LED es en realidad acrónimo de las siglas de “diodo emisor de luz” (Light Emitting Diode). Independientemente de la marca o el modelo, el principio tecnológico es el mismo. La electricidad pasa por un material semiconductor y parte de la energía se libera hacia el exterior en forma de luz. Según el material esta luz tendrá una longitud de onda diferente y esto determinará el color.

Esquema LED común

Ventajas:
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El LED SERÁ PRONTO LA FUENTE MÁS LUMINOSA
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La tecnología LED es un sistema de iluminación duradero, de bajo consumo, muy bajo voltaje, flexible y ecológico. Es una luminaria que por sus características se denomina luz sólida. Ver capítulo 8.
En 1990 se fabricaron los primeros LED de color azul. Esto permitió fabricar LED de luz blanca. Con este avance relativamente reciente el sistema LED despuntó como la fuente de luz de mayor proyección y futuro.

Actualmente todos los grandes fabricantes de sistemas de iluminación apuestan por esta tecnología que será la principal fuente de luz del futuro. Cada año aparecen en el mercado LEDs mejores, más eficientes, luminosos, seguros, cómodos de usar y, paralelamente a un uso más extendido, más económicos. Los expertos calculan que para el año 2.012 el LED será la luminaria con mayor potencia luminosa del mercado.

Gráfica potencia LED. En el 2012 está previsto que el LED luminoso lidere la luz de nuestros hogares

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EL LED, AMIGABLE CON EL MEDIO AMBIENTE
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La tecnología LED es actualmente la más ecológica de todas las posibles fuentes de luz. En comparación con todos los sistemas existentes para iluminación es el sistema que menos energía consume. Además no contiene mercurio u otros materiales tóxicos, contaminantes o radiactivos.

Puesto que no requiere generar puentes de plasma como la fluorescencia o calentar el mercurio como el neón, su encendido es prácticamente inmediato incluso a bajas temperaturas.

La temperatura de funcionamiento es mucho más amplia. Puede trabajar a temperaturas inferiores a 0º C sin ver afectada su intensidad.

Es un sistema ligero y de fácil transporte, lo que facilita su manipulación y contribuye a reducir los costes de logística y la contaminación derivada de su transporte.

La robustez que deben ofrecer los módulos, junto a que apenas pierde luminosidad a lo largo de su dilatada vida, reducen el mantenimiento y las sustituciones.

LUZ CALIBRADA EN SU COLOR

La luz generada por un LED construido con un determinado material en el chip (o LED die) es de una longitud de onda concreta y por tanto de un color.

Hasta que no se descubrió el material para generar luz azul, no fue posible fabricar LED blancos. La luz blanca se puede generar con LED azul cubierto por una sustancia fluorescente o sumando todos los colores combinando el efecto de los distintos materiales.

Esta propiedad del LED le otorga una intensidad y una saturación de color inéditas, ya que no tiñe la luz de un determinado tono, sino que desde un principio genera la luz de este color.

Escala colores longitud onda

BINNING
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El material del LED die determina la longitud de onda y ésta el color. Sin embargo, una mínima variación de las condiciones de fabricación puede cambiar el tono percibido.

Por ejemplo, entre los 350 y los 450 nm el color es azul, pero la diferencia es apreciable. Estas diferencias se deben a que es imposible controlar con precisión todos los parámetros de la producción, como la temperatura del sustrato, variaciones a nivel atómico, o la mezcla de gases.

Por ello se establece un proceso de selección posterior a la fabricación llamado BINNING (o variación chip a chip). Durante este proceso, se agrupan los LED en función de sus propiedades comunes como el flujo luminoso, el comportamiento eléctrico o el tono de color. A cada uno de estos grupos se les asigna un código BIN.


Podría decirse que el código BIN es la carta de colores de los LED como lo es la carta RAL en pintura o la carta Pantone en tintas.

Este proceso es especialmente importante en aplicaciones como la rotulación o pantallas luminosas, donde es indispensable una uniformidad del color óptima. Cuantos más códigos BIN se monten en una instalación más variaciones de color podremos observar.

La máxima seguridad que puede ofrecer un fabricante es el uso de un único BIN en todos sus módulos LED, independientemente de modelo, lote o fecha de fabricación. En su defecto, el fabricante debería indicar en la placa del módulo el código BIN utilizado para ese lote, modelo y fecha. De esta forma se permitirá al instalador identificar el color exacto del montaje y disponer de un sistema de trazabilidad del producto para futuras reparaciones, ampliaciones o mantenimiento. Cualquier fabricante que no indique el BIN en sus módulos no permitirá controlar el color instalado y sera probable encontrar distintos colores incluso dentro de un mismo lote.


Desventajas:
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PRECIOS DEMASIADO ALTOS
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Hoy por hoy, la tecnología LED aunque efectiva, resulta cara para el bolsillo del consumidor. Los LEDs adecuados para acuarios (ver capítulo 8) son aquellos que tienen más potencia luminosa. Estos LEDs por unidad tienen precios que oscilan entre los 5 y los 100 €. Para un acuario marino tipo arrecife que requiere de 19.000 lúmenes (unos 40 LEDs aproximadamente) resulta carísimo si lo comparamos con otras luminarias (HQIs, PCs, T5s, T8s...). Para acuarios con menos requerimientos luminosos como por ejemplo para biótopos acuáticos dulces, se pueden utilizar menos LEDs.

LEDs de alta potencia luminosa

LA DISIPACIÓN DEL CALOR
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Los llamados LEDs estándar que todos conocemos no tienen problemas con el calor, pues apenas lo producen. Pero en contrapartida, estos LEDs tienen el problema de que con el tiempo bajan su rendimiento luminoso, cosa que no sucede con los de alta luminosidad.

Por otro lado, los LEDs potentes, tienen el gran problema de concentrar el calor en el punto donde producen la luz. De aquí la gran importancia de buscar soluciones para la disipación de calor. El LED debe montarse en un circuito que posea una buena refrigeración o que disponga de un buen sistema de disipación de calor.

Disipador aluminio de un LED alta potencia

La calidad del encapsulado del módulo LED es vital. En primer lugar determina el grado de protección IP del sistema, su resistencia a las inclemencias del tiempo y su durabilidad. Este grado debería ser elevado y estar marcado en los propios módulos LED junto con el sello CE o ENEC para confirmar su calidad y que se trata de un producto homologado.

En segundo lugar asegura la disipación del calor, factor clave que puede reducir o aumentar la vida del LED de forma exponencial.

Los LEDs no son totalmente eficientes. Entre el 50% y el 90% de la energía se pierde en forma de calor. Este calor, al contrario que con las lámparas incandescentes, se genera en dirección contraria a la luz. Puesto que los LED y su electrónica no aguantan temperaturas superiores a 125º ó 150º, debemos gestionar bien el excesivo calentamiento previendo una buena disipación del calor o sencillamente se fundirán.El encapsulado por inyección de resinas o sistemas similares no disipan adecuadamente este calor generado por el propio LED. Con el paso del tiempo envejecen, la resina amarillea y se enturbia el color, hasta que finalmente se agrieta. A partir de ese momento el interior queda expuesto a la humedad, se pierde toda IP y puede fallar en cualquier momento.

NOTA: Hay lectores del BLOG que me pidieron un artículo explicativo sobre los LEDs, sus ventajas y sus impedimentos. Aquí recojo de manera breve lo más destacable.

2 comentarios:

Casababylon dijo...

Felicidades por el Blog
no tiene desperdicio!!

Iñakito dijo...

Felicidades por el blog. Se agradece lo bien escrito y claro que está.
Me ha ayudado mucho para comprender muchas cosas.
Ahora mismo de cara a mi proyecto fin de carrera estoy manejando este tipo de iluminación para plantas de sombra-sol con mediciones de rendimiento cuántico, RGR, etc. Simulando un espectro de sombra con determinados leds se consigue optimizar el aprovechamiento de la luz para las plantas.
Un saludo.