Los LEDs son básicamente pequeños diodos que producen luz cuando una corriente eléctrica pasa a través del material semiconductor del que se componen. Es un elemento sólido de gran duración y resistencia que, a diferencia de una bombilla eléctrica convencional, no tiene una resistencia ni cristales que puedan romperse o quemarse. Un diodo es el dispositivo semiconductor más simple que hay. Es básicamente un material semiconductor compuesto por un material de conducción pobre al que le han agregado “impurezas”. Este proceso se conoce como “dopaje”, y las impurezas agregadas no son más que átomos de otro elemento, que modifica las propiedades de conducción del material. En el caso de los LEDs este material es típicamente Arseniuro de galio-Aluminio/Aluminium. En el Arseniuro de galio-Aluminio/Aluminium puro, todos los átomos se enlazan perfectamente entre sí, lo cual no deja electrones libres para producir una corriente eléctrica. Cuando se dopa el material, se modifica el balance agregando electrones libres (cargas negativas) o “agujeros” (cargas positivas). Dependiendo del material que se agregue lo cual modifica sus propiedades de conductividad y define el tipo de semiconductor que se crea.
Los colores son creados por el LED en sí mismo sin utilizar geles ni filtros. La composición química de los materiales semiconductores dentro de los LED definen el color de la luz producida y la luz emitida es monocromática (una sola longitud de onda). Existen LEDs de todos los colores: rojo, verde, azul, amarillo, blanco cálido y blanco frío. Un LED blanco es en realidad un LED azul con un revestimiento especial de fósforo dentro de la estructura de LED azul que convierte la luz en luz blanca. Esta es la razón por la que muchos LEDs emiten un color muy frío de la luz, por lo general en la región de los 6.500ºK. Un LED blanco cálido utiliza una nueva e innovadora tecnología de recubrimiento de fósforo rojo y la incorporación de fósforos que emiten en blanco que dan la apariencia de un color blanco cálido típicamente en la región 3.200º.
Lúmenes es una medida internacional que hace referencia a la cantidad de luz visible que produce una fuente luminosa. Por ejemplo, una bombilla incandescente de 60 W, provee cerca de 800 lúmenes, mientras que un LED de igual consumo puede producir hasta 5000 lúmenes. Lumen, es la unidad de medida del flujo lumínico. Mide la cantidad de luz total que sale del punto de luz. Esta magnitud tiene en cuenta la diferente sensibilidad del ojo a las distintas frecuencias. Se mide en una cámara esférica, donde diferentes espejos reflejan la luz emitida en todas direcciones hacia un mismo sensor.
El lux es la unidad de medida básica que mide la cantidad de luz que llega a una superficie determinada. Es el cociente entre los lúmenes que llegan a dicha superficie entre su área. asÌ los luxes en un punto determinado varían con la distancia al punto de luz. Cuanto más lejos esté y mayor sea el ángulo, menor será la luz. La mayorÌa de los requisitos lumínicos de una instalación se expresan en lux. Los lux se miden con un luxometro.
La instalación de luminarias LED es similar a la instalación de iluminación convencional. Al tratarse de luminarias de baja potencia, las luminarias deben ser conectadas a transformadores o fuentes de alimentación. Tradicionalmente, los LEDs de baja potencia son alimentados a tensión constante con una resistencia que regula la corriente de cada LED. En el caso de los LEDs de alta potencia, la alimentación es algo más sofisticada. Un LED típico de 1,2W se regula a una corriente constante de 350mA. Si existe una cadena de LEDs, estos deben ser conectados en serie. Los 350mA son proporcionados por fuentes de alimentación denominadas drivers.
Iluminación halógena. Hay multiples formatos y potencias en la iluminación halógena. La más típica es la bombilla de 50 vatios. Su principal problema es su reducido periodo de vida y elevado consumo, lo que conlleva un alto nivel de costes de mantenimiento y sustitución de las bombillas. Su eficacia es pobre, cercana a 20 lumens por vatio pero su potencia es mucho mayor que la de los LEDs. Aunque, teniendo en cuenta el desarrollo de la tecnología, los LEDs ya son una alternativa. Las prestaciones cromáticas son buenas, en el mismo nivel que los LEDs blanco cálido a 90 IRC. Otros problemas son la alta temperatura que alcanzan en funcionamiento lo que los hace inadecuados para el uso en determinados espacios.
Iluminación con fluorescente. Las lámparas fluorescentes tienen un alto nivel de emisión de luz y una eficacia cercana 80 a 90 lumens, al igual que los LEDs. El halo de luz de los LEDs es direccional mientras que la luz en los fluorescentes se emite omnidireccionalmente. De toda la luz emitida, un 66% no se dirige a la parte frontal de la lámpara. Resulta difícil comparar el resultado teniendo en cuenta que el LED es un 66% más eficiente.Son adecuadas para aplicaciones empotradas lineales. Su vida útil es de unas 9.000 hrs. y frente a las 60.000 de los LEDs. Su índice de reproducción cromática es bastante alto, de 90 IRC.
Un LED de 1,2W alcanza eficacias de hasta 90 lumens para LEDs blancos y algo menores para otras tonalidades. Un mito general es que un LED de tres vatios es más brillante que uno de un vatio. En ocasiones esto no es cierto y para ser completamente fiable es necesario tener en cuenta la eficacia luminosa del LED individual, que depende de la marca y el modelo LED utilizado en la luminaria.
La esperanza de vida es de 60.000 hrs.. Sin embargo la vida media es mayor, pero alcanzado este periodo la luminosidad del LED se reduce paulatinamente en un 30% de su valor original. Es probable que el LED siga funcionando mucho más tiempo, pero a diferencia de la bombilla convencional, no dejará de funcionar repentinamente.
El consumo depende del tipo de LEDs utilizados. Como guía, utilizando LEDs de 1 vatio de potencia, el consumo es de 1,2 vatio por LED. Los drivers tienen una eficiencia del 85% aproximadamente, por lo que el consumo real de energía es de alrededor de 1,4 vatio por LED. Por este motivo y por seguridad siempre se recomienda dejar un margen un 20% superior a su carga teórica. Por ejemplo en una instalación con 10 LEDs de 1,2W, podemos calcular el consumo real de la siguiente manera: [10 x 1,2W] / 85% = 14,2W.
Es el índice de reproducción cromática. Es el nivel de calidad de reproducción de los colores naturales en función de la fuente de luz. Una fuente de luz con un IRC de 100 significa que todos los colores aparecerán exactamente como cabría esperar bajo condiciones normales de luz. El IRC 100 lo da el sol. El LED blanco cálido de un IRC de unos 90, lo que aporta una excelente percepción del color. Actualmente, los LEDs alcanzan un desarrollo de un IRC de 95.
Temperatura de color de una fuente de luz es una forma de comparar la blancura de la luz emitida. A baja temperatura de color (típicamente 3000º K) da un color blanco cálido. Cuanto más alta sea la temperatura de color, la luz parece más fría. El blanco frío triene una temperatura de 4200º K, o incluso 6500º K. Temperatura de color se mide en grados Kelvin (º K). Esto se relaciona con el color de la luz, que sería producida por una lámpara de filamento de tungsteno con el filamento en la temperatura de color utilizando la escala de temperatura Kelvin.
Los LED incorporan sistemas de disipación en las luminarias lo que garantiza una correcta distribución del calor y mantenimiento de la temperatura. La temperatura de una instalación LED nunca debe estar lo suficientemente caliente como para provocar quemaduras. La iluminación con LED ayuda a ahorrar en gastos de aire acondicionado.
En todas las fuentes de luz se produce un leve cambio de color con el tiempo. Normalmente, si una bombilla es sustituida, ésta parecerá que tiene un color diferente que las otras bombillas que llevan un tiempo colocadas. En el caso del LED, el cambio de color es evitado mediante al correcta gestión térmica de sus componentes. La disminución de la intensidad de luz en un fuente de luz convencional puede causar el cambio de la temperatura del color emitido [la incandescencia y las halógenas toman un tono rojizo cuando se reduce su intensidad luminosa]. Esta alteración no la sufren los LEDs debido a sistemas de regulación especiales.
Existen drivers que permiten regular la intensidad de la luz. Los LEDs pueden ser regulados con sistemas DMX para control individual o con los reguladores tradicionales que se utilizan para las fuentes de luz convencional, de un modo económico y eficiente. No todas las luminarias están preparadas para ser dimmables o regulables.
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