Tecnologías de Iluminación
Introducción
Casi todos estamos familiarizados con los leds, los conocemos de verlos en el frente de muchos equipos de uso cotidianos, como radios, televisores, teléfonos celulares y display de relojes digitales, sin embargo la falta de una amplia gama de colores y una baja potencia lumínica han limitado su uso considerablemente. No obstante eso está cambiando gradualmente con la introducción de nuevos materiales que han permitido crear leds de prácticamente todo el espectro visible de colores y ofreciendo al mismo tiempo una eficiencia lumínica que supera a la de las lámparas incandescentes. Estos brillantes, eficientes y coloridos nuevos leds están expandiendo su dominio a un amplio rango de aplicaciones de iluminación desplazando a su anterior campo de dominio que era el de la mera indicación. Si consideramos su particularidad de bajo consumo energético y su prácticamente imbatible ventaja para su uso en señalamiento exterior (carteles de mensaje variables y señales de tránsito) tendremos que el futuro de estos pequeños dispositivos semicondures es realmente muy promisorio tal como lo indican los números actuales de crecimiento de mercado a nivel mundial.
HISTORIA DE LOS LED
El primer espectro visible práctico LED fue desarrollado en 1962, el desarrollo de los LED ha alcanzado un nivel tan alto, que ha sido escogido como la mejor alternativa al bulbo incandescente, a la luz de neón y al fluorescente en muchas áreas. Se predice que con el ya remoto desarrollo de LED las fuentes de iluminación mencionadas o convencionales actuales cederán el paso a los LED en el futuro próximo. El futuro del ser humano será más brillante ya que el empleo común de los LED supondrá ahorro en energía, costes y tiempo.
Rasgos y ventajas de los LED
Los rasgos inherentes de los LED lo definen para ser la mejor alternativa a fuentes de iluminación convencionales, y proporcionar una más amplia gama de uso.
Pequeño tamaño
Un LED puede ser sumamente pequeño y proporcionar un haz de luz de altas prestaciones lumínicas.
Consumo de electricidad bajo
Los LED tienen un consumo de electricidad muy bajo. Generalmente, un LED está diseñado para funcionar en la corriente 2-3.6V, 0.02-0.03A, esto significa que no necesita más de 0.1w para funcionar.
Vida larga
Con funcionamiento a una tensión nominal, la corriente y el ambiente adecuados los LED disfrutan de una larga vida aproximadamente 100,000 horas.
Alta eficacia luminosa y baja emisión de calor
Los LED puede convertir casi toda la energía usada en luz, y por lo tanto el rendimiento de los mimos se traduce en una muy alta eficacia luminosa y baja emisión de calor. Uno de los mejores LED en el mercado actual emite 321m/w, que es casi dos veces tan eficiente como una bombilla de filamento de tungsteno equivalente.
Protección de medio ambiente
Los LED están fabricados con materiales no tóxicos a diferencia de las lámparas fluorescentes con el mercurio que contienen y que plantean un peligro de contaminación. Los LED pueden ser totalmente reciclados.
Irrompible
El dispositivo electroluminiscente de los LED está completamente encajado en un recinto de resina epoxi, lo hace mucho más robusto que la lámpara de filamentos convencional y el tubo fluorescente; no hay ninguna parte móvil dentro del recinto de epoxi sólido, es más resistente a vibraciones o impactos. Esto hace que los LED sean altamente resistente
Record Led
Ventajas de la Iluminación LED RGB
Agrega impacto visual a exteriores e interiores de tiendas y edificios.
Provee efectos de iluminación entretenidos para generar atracción del público. Genera show de iluminación de alta performance para convertir locales comerciales en íconos de la ciudad.
Beneficios
Si bien los beneficios estéticos dados por la posiblidad de millones de combinaciones de colores son muy atractivos, la iluminación LED maximiza otras ventajas de la tecnología LED logrando los Siguientes beneficios con respecto a la iluminación tradicional.
- Vida ultra larga de 100 mil horas de uso o más de 10 años de uso ininterrumpido.
- Bajo mantenimiento.
- Elimina el costo de reemplazo de lámparas, filtros y gelatinas.
- Reduce el costo de mantenimiento del producto.
- Bajo consumo.
- Puede iluminar espacios reducidos, estar cerca de displays y las personas.
- Es un producto controlado digitalmente.
- No hay pasos escalonados entre efectos
CIRCUITOS ADECUADOS PARA LEDS
INTRODUCCIÓN
Un aspecto clave del diseño de focos eficientes basados en LED es el correcto diseño del circuito de alimentación del cluster o arreglo de LEDs.
Generalmente el inexperto cometerá errores que redundarán en una corta vida útil de los LEDs y/o iluminación dispareja.
A continuación se compara un circuito no adecuado que cualquier inexperto usaría con uno al que se le ha adecuado la alimentación de acuerdo a la Ley de Ohm para adaptarlo al uso con LEDs.
1. CIRCUITO NO ADECUADO
Bajo la lógica común de la mayoría de las personas, la forma obvia de conectar más de un diodo LED a una fuente de alimentación determinada, consiste en conectar en paralelo todos los LEDs con una “Acometida” (forma de alimentar el circuito, puntos A y B del diagrama) en el primer LED del arreglo cuya Corriente de alimentación es I1, tal como se muestra en la figura:
En este circuito, si bien se supondría un Voltaje y Corriente constantes a cada LED conectado, la realidad sugiere que la Corriente disminuye a medida que el LED se aleja de la Fuente, lo que se representa con la barra negra con puntos blancos que representan la luminosidad de cada LED. Esto se produce debido a la Resistencia que posee todo conductor eléctrico, en particular el cable de conexión que se encuentra entre la fuente y los puntos A y B, y también el conductor que se encuentra entre cada diodo LED. Dependiendo del material del conductor, ya sea cobre, aluminio u otra aleación, sus efectos de Resistencia serán diferentes.
Esta característica se conoce como el coeficiente de resistividad eléctrica y se mide en Ohms [Ω].
El coeficiente de resistividad eléctrica, está relacionado con las características electronegativas que poseen todos los elementos que se encuentran en la naturaleza. De hecho todo elemento conocido posee cierta capacidad de conducir o oponerse al paso de electrones por si mismo. Mientras más electronegativo sea dicho elemento mejor conductor eléctrico será.
2. LEY DE OHM
Según la Ley de Ohm, si se mantiene la fuente de alimentación constante (Voltaje) se observa que al aumentar la Resistencia, la Intensidad (corriente) disminuirá en relación inversa:
V = I * R (Voltaje = Intensidad * Resistencia)
[V] = [A] * [Ω] (unidades: Volt, Ampere, Ohm)
En el caso puntual del circuito bajo análisis se observa que a medida que aumenta la cantidad de LEDs, la longitud de cable de alimentación al último LED aumenta y por ende el factor de resistividad también aumenta, creando una resistencia invisible que se opone al paso de la corriente. Además si se agrega otros factores tales como la utilización de cable muy delgado, esta resistividad aumenta aún más, haciendo que la corriente que llega a los LEDs más alejados de la fuente de voltaje disminuya en forma significativa. Esto provoca como consecuencia una menor
Intensidad de corriente, y por ende menor luz generada en los LEDs más lejanos.
Además, como el diodo LED trabaja dentro de un rango de voltaje de funcionamiento determinado, se crea el problema de que al intentar aumentar el Voltaje de alimentación para el LED más lejano, se causará que el LED más cercano a la fuente se queme por recibir más Voltaje del que por diseño es capaz de soportar. Al quemarse el primer LED de un circuito en equilibrio, el Voltaje (y la Intensidad) del mismo tenderá a subir marginalmente (este fenómeno es similar a cuando se está regando el jardín y simultáneamente alguien está con otra llave abierta en la casa; al cerrar una de las llaves, la presión de la corriente de agua aumenta marginalmente en la llave que queda abierta).
Este aumento marginal de Voltaje y Corriente que recibirá cada LED hará que el LED ahora más próximo a la fuente sufra la mayor corriente del circuito y también se queme, lo que se repetirá en cascada hasta terminar dañando todos los LEDs del circuito.
Es útil recordar que existe otra relación de la Ley de Ohm que nos permite calcular la Potencia o Consumo de un componente o circuito eléctrico:
P = V * I (Potencia = Voltaje * Intensidad) [W] = [V] * [A] (unidades: Watt o VA, Volt, Ampere)
En resumen, la Ley de Ohm nos servirá para Diseñar conceptualmente un circuito adecuado como aquel en que todos los LEDs tienen un circuito de alimentación con idéntica resistencia, es decir, que el conductor sea de un diámetro constante y que el recorrido por dicho conductor entre la Fuente y cada LED sea del mismo largo.
3. CIRCUITO ADECUADO
Aplicando la Ley de Ohm ingeniosamente se obtiene el siguiente circuito adecuado para que cada LED reciba el mismo Voltaje e Intensidad de Corriente:
De la figura se observa que la acometida de alimentación ahora es Simétrica (por extremos opuestos, señalada con las letras A y B en el circuito). La Acometida
Simétrica garantiza que cada LED tenga el mismo recorrido de alimentación o la misma Resistencia y con ello se hace idéntica la Intensidad de cada LED del circuito por la Ley de Ohm (V = I * R). Comparando el circuito total de alimentación para encender el LED Nro. 1 con la Corriente I1 con el circuito total de alimentación para encender el LED Nro. 2 con la Corriente I2, se observa que el mayor tramo de circuito de la acometida positiva es compensado con el menor tramo de circuito de la acometida negativa, en un segmento idéntico. Esto hace que todos los LEDs tengan un recorrido de alimentación idéntico o Resistencia idéntica y por ende, la
Intensidad de Corriente a la que estarán expuestos también es la misma.
Los Leds ultra-brillantes emiten una 1000-6000mCd de luz blanca brillante como el arco de la soldadura y trabajan sobre 3 voltios, 10 mA. Su voltaje máximo es 3.6 voltios y la corriente es 25 mA.
Tomamos para cada led:
Una caída de tensión = 3 v
Intensidad de corriente mínima = 16 mA
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