Información detallada sobre como funciona la tecnología led

1. Principio de funcionamiento.

Las lámparas de tecnología LED utilizan como fuente de luz los diodos emisores de luz (Light Emiting Diodes) los cuales fueron inventados en 1927 por Oleg Vladimírovich Lósev (1903-1942), sin embargo no se usó en la industria hasta 1962. Los primeros LED emitían únicamente luz infrarroja y roja y con potencias muy reducidas, Más tarde se fueron introduciendo en el mercado otros colores como el amarillo y el verde y se fue incrementando la potencia de estos. A finales del siglo XX se desarrollaron los LED de color azul y ultravioleta y se dio un fuerte incremento en las potencias que se podían comercializar en los LED que emitían radiación ultravioleta, lo que dio lugar a la aparición del LED de luz blanca de alta potencia y con la adopción de encapsulados con una gestión de la disipación de calor muy mejorada, se posibilitó su utilización para la iluminación industrial de potencias elevadas.

El funcionamiento normal de un diodo LED consiste en que, en los materiales semiconductores que componen el chip semiconductor, un electrón al pasar de la banda de conducción (orbital) a la de valencia, pierde energía; esta energía perdida se manifiesta en forma de un fotón desprendido, con una amplitud, una dirección y una fase aleatoria. El que esa energía perdida cuando pasa un electrón de la banda de conducción a la de valencia se manifieste como un fotón desprendido o como otra forma de energía (calor, por ejemplo) va a depender principalmente del tipo de material semiconductor. Cuando un diodo semiconductor se polariza directamente, los huecos de la zona P (positiva) se mueven hacia la zona N (negativo) y los electrones de la zona N hacia la zona P, simplificando: ambos desplazamientos de cargas constituyen la reorganización electrónica, que es la corriente eléctrica que circula por el diodo y que produce las reacciones físicas en el semiconductor que se describen en el párrafo siguiente y que tienen como consecuencia la emisión de luz.

Si los electrones y huecos están en la misma región, pueden recombinarse, es decir, los electrones pueden pasar a ocupar los huecos, cayendo desde un nivel energético superior a otro inferior más estable. Este proceso emite con frecuencia un fotón en semiconductores de banda prohibida directa (direct bandgap) con la energía correspondiente a su banda prohibida. Esto no quiere decir que en los demás semiconductores (semiconductores de banda prohibida indirecta o indirect bandgap) no se produzcan emisiones en forma de fotones; sin embargo, estas emisiones son mucho más probables en los semiconductores de banda prohibida directa (como el Nitruro de Galio) que en los semiconductores de banda prohibida indirecta (como el Silicio).

La emisión espontánea, por tanto, no se produce de forma notable en todos los diodos y sólo es visible en determinados diodos como LED, que tienen una disposición constructiva especial con el propósito de evitar que la radiación sea reabsorbida por el material circundante, y una energía de la banda prohibida coincidente con la correspondiente al espectro ultravioleta. Aprovechando esta radiación para producir radiación visible mediante sustancias fosforescentes depositadas sobre el chip, las cuales absorben la radiación ultravioleta emitida por el diodo, son activados por ésta y a consecuencia de ello emiten luz visible.

2. Comparativas de las lámparas de tecnología LED con otras tecnologías de iluminación:

Eficiencia:

La iluminación con tecnología LED tiene una eficiencia energética muy alta, con unas perdidas por calor muy reducidas, ofreciendo una luz de gran calidad cromática y un gran flujo lumínico con un consumo de energía muy reducido, en comparación con la iluminación convencional. Lo cual se traduce en ahorro por lo general de alrededor de un 77% del gasto en alumbrado. Las lámparas de LED tienen una eficiencia cercana a las lámparas de vapor de sodio y cada día avanzan un poco más. Mediante un estudio lumínico ajustado a las necesidades del proyecto, se pueden conseguir ahorros en torno al 30% respecto al vapor de sodio y al 65% respecto al vapor de mercurio.

Filamento:

Los filamentos son los más sensibles de los componentes de las lámparas convencionales, ya que durante el funcionamiento, cualquier forma de vibración o perturbación eléctrica puede causar su rotura. Este componente también determina la vida de la lámpara y suele ser la causa de fracaso prematuro y aumento del costo de sustitución, así como los gastos de explotación. En el LED no existen filamentos incandescentes, ya que la producción de luz se lleva a cabo en el chip de estado sólido a temperaturas un poco por encima de las ambientales, estando firmemente adherido a su encapsulado, lo que lo hace muy inmune a las vibraciones.

Factor de potencia:

Esta es la medida de la capacidad de un producto o aparato eléctrico para realizar un trabajo respecto a la potencia demandada. Es la relación de potencia activa, que es la verdaderamente utilizada, respecto a la potencia aparente, que es la que realmente circula por los cables. El sistema LED tiene un factor de potencia de 0,96, mientras que los rangos de otros sistemas oscilan entre un 0,38 y un 0,60. Lo que se traduce en unas menores perdidas en los cables y el resto del sistema de alimentación.

Temperatura de funcionamiento:

Dado que se requiere menos energía y trabajan con un factor de potencia muy elevado, se pierde poca potencia; las lámparas funcionan a muy bajas temperaturas en comparación con sus homologas convencionales. Las lámparas de alta potencia como son las de halogenuro metálico o vapor de sodio, suelen trabajar a temperaturas de entre 200 a 250 grados centígrados durante su funcionamiento. El sistema LED mantiene su temperatura unos 15 grados por encima de la temperatura ambiente y los productos de calidad están protegidos contra sobretemperaturas. Cuando se usa en interiores, el calor desprendido se reduce hasta en un 80%, lo que alivia las cargas de refrigeración y aire acondicionado.

Vida útil:

Dado que el LED no tiene filamentos ni otros elementos de desgaste que se puedan romper, la eficiencia es muy alta, por lo que ofrece una larga vida útil, siendo una tecnología ampliamente testada desde mediados de los años 60 en que empezó a comercializarse, y hoy en día es muy utilizada en aparatos electrónicos precisamente por su fiabilidad y larga vida, la cual es de unas 100.000 horas de funcionamiento. El elemento más delicado lo constituye la fuente de alimentación, estas son del tipo llamado fuentes conmutadas con funcionamiento por modulación de ancho del impulso (PWM), estando también suficientemente probadas y testadas en la alimentación de prácticamente todos los aparatos electrodomésticos existentes en la actualidad: televisores, ordenadores, radios, teléfonos, cargadores, etc. Es la selección minuciosa de los sistemas LED dotados de la mejor fuente de alimentación (driver), de forma detallada y pormenorizada, basada en los conocimientos de los parámetros que debe reunir todo el sistema que constituye una lámpara LED, lo que permite garantizar una buena calidad y una duración fuera de lo común. Las lámparas de tecnología LED de calidad tienen una vida útil de unas 50.000 horas. Lo cual significa que su duración es de varios años, aplazando mucho los costosos reemplazos.

Tiempo de encendido y recuperación:

El tiempo de encendido es instantáneo, además, cuando el suministro es interrumpido únicamente se apaga momentáneamente y se re-enciende instantáneamente. No necesita enfriarse, de manera que los apagados y encendidos repetidos no afectan a su vida útil. La misma situación tiene una respuesta muy diferente en los sistemas convencionales, los cuales tardan mucho tiempo en volver a funcionar después de una parada, a la vez que acorta significativamente la vida útil de los mismos. La respuesta instantánea de recuperación del sistema LED permite eliminar costosos y frecuentemente peligrosos paros en el trabajo, aumenta el nivel de protección de la zona iluminada, así como la seguridad de las personas que realicen actividades en el área afectada.

Índice de rendimiento del color (CRI):

El sistema LED ofrece un muy alto índice de rendimiento cromático pues una buena calidad de luz no debe afectar los verdaderos colores de los objetos. Ofreciendo también una variedad de temperaturas de color para poder crear los ambientes y los efectos lumínicos deseados. Pudiendo las personas ver el objeto iluminado tal como es y no tal como parece ser. Trabajos gráficos, de estampación, industria textil, galerías, museos, iluminación de carreteras, grandes almacenes, etc., donde los colores se perciben como un factor importante, se ven beneficiados al ser iluminados con este sistema.

Mantenimiento de la luminancia de la lámpara de LED:

La lámpara de tecnología LED puede mantener más del 70% de la tasa de mantenimiento de luminancia, incluso después de 50.000 horas. La decadencia de luz en los sistemas de iluminación convencional es grande. La eficiencia de iluminación de la lámpara de Halogenuros Metálicos en la edad media (8.000hrs) es de 64% mientras que el de la lámpara de LED es del 84%.

Parametros de luz de la Lámpara de Tecnología LED:

Los parámetros de iluminación general de la lámpara de LED son mejores que los de la iluminación convencional por diversas razones: la temperatura de color puede ser de 2.700 a 6.500K y el índice de rendimiento de color (CRI) es superior a 85, hasta un 92, con la eficacia del sistema de iluminación de más de 90 lm/W. La ventaja de unos mejores Parámetros hace que la lámpara de tecnología LED produzca una luz más brillante, más suave, más cómoda y más natural que las demás fuentes de luz. Gracias al alto índice de rendimiento del color, las personas pueden identificar el color de los objetos muchísimo mejor y los diferentes pigmentos utilizados en muestras impresas (en papel, normalmente) y en los productos producidos (textiles, por ejemplo) son reproducidos fielmente, como sucede con la luz solar.

Exigencias del medio de trabajo de la Lámpara de Tecnología LED y su balastro electrónico:

Las lámparas de tecnología LED y sus balastos electrónicos se instalan en carcasas cerradas especialmente diseñadas para conseguir una buena gestión de la disipación del calor, debido a que el LED es sensible a temperaturas elevadas de la unión PN que constituye el diodo emisor de luz propiamente dicho, para que mediante una buena disipación del calor producido por el funcionamiento de los LED y de su balasto, garantizar la larga vida útil y la alta fiabilidad de la lámpara. Cuando el cliente requiera utilizar los modelos de LED a temperaturas muy altas se le ofrecerá un diseño especial para tal fin.

Funciones de protección de la Lámpara de Teconología LED:

El balasto electrónico utilizado en los sistemas de LED cuenta con funciones especiales para la detección de fallas, la protección en circuito abierto, cortocircuito, sobretensiones transitorias, picos de tensión, extracorrientes de cierre y apertura, pérdida de suministro y sobretemperatura. El funcionamiento se reanudará después del restablecimiento del suministro normal de energía, de forma instantánea, garantizando con esto la vida útil de la lámpara de tecnología LED y del propio balasto electrónico.

Usos de los sistemas de iluminación a Tecnología LED:

La lámpara de tecnología LED es una fuente de luz con tecnología más verde que cualquier otra, siendo totalmente reciclable, produce un enorme ahorro de energía, está libre de mantenimiento, tiene un alto índice de reproducción de colores e iluminación natural, por lo cual es ampliamente utilizada en fábricas, tiendas, edificios de oficinas, aulas, supermercados, calles, aparcamientos, gasolineras, estadios deportivos, puentes, etc. Es especialmente adecuada para la iluminación de interiores, donde se pretende reducir sustancialmente el consumo energético. La calidad y continuidad del servicio es una característica a tener en cuenta y como podemos demostrar fehacientemente, es una inversión con una rentabilidad extraordinaria.

Principales ventajas ofrecidas por el sistema de Tecnología LED:

• Luz más brillante y duradera con menos consumo.
• Encendido y reinicio después de un fallo de alimentación instantáneo.
• Energía más eficiente debido a su alto factor de potencia.
• Facilita la visión directa, reduce el estrés y mejora la productividad.
• Funciona a temperaturas más bajas reduciendo los costos de refrigeración.
• Ahorro hasta de un 84% en Energía, reduciendo las facturas de electricidad notablemente.
• Lámparas de bajo mantenimiento y larga duración reduciendo los costos de sustitución.
• No contienen productos tóxicos por lo que son tecnología VERDE.
• Contribuye a la disminución del calentamiento global pues minimiza sensiblemente la combustión de combustibles fósiles.