Para fabricar un luminario con LEDs como fuente de luz

Los LEDs acaparan la atención con mayor insistencia y exigen que quien los utilice como elemento de venta deba estar bien informado. Por otra parte, quienes se han dedicado a la fabricación de luminarios para las lámparas de tecnologías tradicionales pueden verse en la necesidad de ingresar a un nicho de mercado nuevo, si no quieren rezagarse en el mismo.

Es así que fabricar luminarios para fuentes de luz LEDs requiere conocimiento específico, razón por la que Iluminet conversó con Miguel Rojas, especialista en iluminación con LEDs de Future Electronics, quien comparte sus conocimientos en la materia.

La fabricación de un luminario LED es un sistema integral que incluye varios conceptos: el propio LED, el driver, la óptica, el control (que es opcional) y la disipación, y cada uno tiene su propio desarrollo y hay que entenderlos de manera particular e independiente para después generar un todo o sistema.

El LED es el elemento principal, la base de la iluminación. Antes era un dispositivo muy pequeño que solo se utilizaba para indicar, ahora emite una gran cantidad de luz (más de 130 lúmenes por cada watt consumido).

Driver

Una de las componentes electrónicas del sistema es el driver, que en otro tipo de luminaria (HID, Fluorescente, etc.) sería el equivalente al balastro, y este puede manejarse con alimentación de corriente continua o alterna, de acuerdo a la aplicación o necesidad del usuario; el voltaje a la salida de preferencia tiene que estar flotante y la corriente constante, de manera que se puede tener un número determinado de LEDs, los cuales pueden variar según la aplicación y usando el mismo driver, la corriente debe permanecer constante; hay que tener en cuenta que el voltaje total va a variar de acuerdo a la suma de cada uno de los LEDs.

Ahora bien, el driver es un dispositivo al cual se le puede controlar su salida, ya sea en corriente o en frecuencia de salida con forma de onda cuadrada y gracias a que el LED es un dispositivo muy maleable, flexible nos permite controlar su flujo luminoso de una forma eficiente y precisa. Se puede adaptar, de manera externa, un dispositivo de control al driver que permita que suba o baje la intensidad (que sea atenuable), así como microprocesador para programarlo.

Óptica

Parte medular en el funcionamiento de este tipo de luminaria, ya que protege la lente del LED y distribuye la luz (de forma elíptica, circular, etc.). La función de las ópticas es entregar un patrón de radiación diferente al del LED, de acuerdo a tus propias necesidades, y éstas varían de acuerdo al mercado; ahí se marca la diferencia de interiores y exteriores o iluminación pública.

Actualmente los LEDs dan mucho brillo pero el modo en que emite su flujo tiene la forma parecida a una media onda sinuidal, lo que se interpreta que en la parte superior hay mucho flujo y hacia los lados va disminuyendo. Lo que implica que lo que se denomina ángulo de emisión es en realidad cuando el flujo emitido esta al 50% de su pico de intensidad, es decir, si el LED emite 15 luxes pico, al llegar a 7.5 luxes es donde se mide el ángulo de apertura. Algunos de los productos de alto brillo están en 120 grados, entonces se iluminan 60 grados a la derecha y 60 grados a la izquierda, lo que quiere decir que se tiene un pico muy intenso al frente o a los 0 grados.

Una óptica de mala calidad se degrada con la luz ultravioleta o con la luz azul del LED; entonces, si una óptica de mala calidad se degrada con el paso del tiempo y se pone amarillenta, esto hace que disminuya la cantidad de flujo en un tiempo menor al esperado y por tanto el sistema completo puede vivir menos aun cuando se use un LED de alta calidad. Este criterio es muy importante cuando se va a escoger un tipo de óptica frente a otra, de manera que hay que cerciorares que el sistema completo va a vivir lo que esperamos de el, al igual que el LED, la óptica, el driver y la parte mecánica, que cada uno de los componentes del sistema garanticen que vivirán 50 mil horas (que hoy en día es el estándar de vida esperado de un sistema de iluminación con LEDs).

Disipación

Los LEDs por si solos no emiten infrarrojos ni ultravioletas, es decir, no emiten calor hacie el frente, pero si lo generan hacia atrás, y ello es muy importante, dado que a esta tecnología su talón de Aquiles es la alta temperatura. La capa o cubierta de aluminio del luminario hace la función de disipación y mediante de rejillas u orejas lleva ese calor al ambiente para que el LED no se caliente más allá de su limite de temperatura en la unión del dispositivo. El efecto de un disipador se basa en área y no en volumen.

El usuario debe cuidar no llegar al máximo de temperatura que sugiere el fabricante, pues ésta hace que disminuya la vida y el flujo del mismo. El estándar marca que cuando un LED llega a 100 grados de temperatura el flujo luminoso disminuye un 20%, aunque hay fabricantes que garantiza una pérdida de 7% al llegar a 100 grados. Algunos otros señalan que para que el LED llegue a 50 mil horas de vida no debe superar los 95 grados en la unión de ánodo y cátodo, mientras unos más dicen que pueden vivir ese lapso de tiempo con 135 grados en la unión, y esto puede se alcanzado cuando se disminuye la cantidad de aluminio en el luminario, lo que hace al sistema sea más pequeño y ligero pero mas caliente.

Es por ello que cuando se diseña un sistema de LEDs es muy importante considerar las temperaturas extremas.

Finalmente, vale la pena tener en cuenta que la lámpara o sistema no se muere cuando se apaga; se le considera que un sistema esta muerto cuando su emisión alcanza el 70% de su flujo inicial. Entonces, si el LED o la óptica son de mala calidad, la vida útil del producto puede será de 10 mil horas o a veces hasta menos, al igual que un driver mal hecho puede apagar la lámpara o a veces hasta quemar los LEDs.

Miguel Rojas (Facebook margtech@gmail.com)

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