Guia Sobre Tecnologia LED en El Alumbrado Fenercom 2015

Gua sobre

Madrid Ahorra con Energa

LED en el alumbrado

tecnologa

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CONSEJERA DE ECONOMA Y HACIENDA - COMUNIDAD DE MADRID

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Esta Gua se puede descargar en formato pdf desde la seccin de publicaciones de las pginas web:

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(Consejera de Economa y Hacienda, organizacin Direccin General de Indus-tria, Energa y Minas)

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Si desea recibir ejemplares de esta publicacin en formato papel puede contac-tar con:

Direccin General de Industria, Energa y Minas de la Comunidad de Madrid [email protected] Fundacin de la Energa de la Comunidad de Madrid [email protected]

La Fundacin de la Energa de la Comunidad de Madrid, respetuosa con la liber-tad intelectual de sus colaboradores, reproduce los originales que se le entregan. Tanto la Comunidad de Madrid como la Fundacin de la Energa de la Comuni-dad de Madrid, no se hacen responsables de las opiniones, imgenes, textos y trabajos de los autores ni de las posibles consecuencias que se deriven para las personas fsicas o jurdicas que acten o dejen de actuar de determinada forma como resultado de la informacin contenida en esta publicacin.

Depsito Legal: M-16865-2015

Imprime: BOCM

GUA SOBRE TECNOLOGA LED EN EL ALUMBRADO 3 / 440


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Presentacin

En los ltimos aos el sector de la iluminacin ha experimentado un gran avan-ce gracias a la aparicin de aplicaciones cada vez ms eficientes y variopintas basadas en la tecnologa LED.

Los LED constituyen una tecnologa avanzada y novedosa, cuyo punto ms destacable respecto a cualquier otro tipo de tecnologa de iluminacin es la efi-cacia luminosa, que actualmente se sita entre 8090 lm/W siendo la previsin alcanzar en los prximos aos los 150 lm/W. Por ello, los dispositivos de iluminacin basados en esta tecnologa favorecen el ahorro y eficiencia energtica contribu-yendo as a la consecucin del objetivo del horizonte 2020.

Cabe destacar tambin la elevada vida til de las lmparas LED, lo que unido al bajo consumo de energa elctrica permiten un retorno de la inversin en un periodo de tiempo muy reducido, sobre todo en el sector terciario e industrial. Otros puntos importantes de la tecnologa LED son la ausencia de radiaciones ul-travioletas e infrarrojas, la escasa generacin de calor, el encendido instantneo, el buen rendimiento de color y la posibilidad de regulacin de la luz que permite una gestin total de la instalacin de alumbrado.

Sin embargo, es fundamental que se garantice la calidad de los LED y equipos auxiliares mediante especificaciones tcnicas que cumplan los requisitos estable-cidos en las pertinentes normas tcnicas, tanto en lo que afecta a las definiciones y mtodos de medicin, como a los valores lmite exigibles, ajustndose al diseo ecolgico requerido por la Unin Europea.

Para asegurar dichas garantas y, teniendo en cuenta que los Estados Miem-bros son los responsables de controlar, entre otros parmetros, el rendimiento y la seguridad de los productos que se venden en el mercado de la Unin Europea (UE) con el marcado CE y etiquetado de eficiencia energtica, resulta necesa-rio el establecimiento de un sistema eficaz de vigilancia del mercado para que se puedan comercializar en la UE productos LED de alta calidad.

Adems de todo esto, es importante facilitar la inclusin en el mercado de esta tecnologa y para ello se debe animar al sector, a realizar actividades de forma-

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cin para que los ciudadanos sean capaces de seleccionar un equipo adecuado a sus necesidades y requisitos. El seleccionar incorrectamente una lmpara LED solo conlleva al malestar del usuario y por consiguiente al perjuicio de la tecnolo-ga en general. En este sentido, la propia Administracin est realizando esfuerzos en llevar a cabo actuaciones para facilitar una correcta eleccin de este tipo de equipos pero es fundamental el apoyo del sector de la iluminacin para transmitir dicha informacin correctamente.

Por todo esto, esta gua pretende ser un instrumento para todo tipo de usua-rios, tanto para el que no conoce la tecnologa como para el usuario avanzado, ya que se difunden desde los conceptos ms bsicos hasta los ltimos avances tecnolgicos del sector, as como otros aspectos relacionados con la gestin de la iluminacin y la normativa especfica, con el fin de aportar una visin global del estado actual de implantacin de esta tecnologa y contribuir a su desarrollo. Todo lo anterior forma parte de la campaa Madrid Ahorra con Energa promovi-da por la Administracin Autonmica y la Fundacin de la Energa de la Comuni-dad de Madrid.

Carlos Lpez JimenoDirector General de Industria, Energa y Minas

Consejera de Economa y Hacienda Comunidad de Madrid



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Presentacin

La exposicin de motivos de la Ley 8/2013, de 26 de junio, de rehabilitacin, ge-neracin y renovacin urbana, pone de relieve la distancia que separa a nuestro parque edificado de las exigencias europeas respecto a la eficiencia energtica de los edificios y, a su travs, de las ciudades.

Por ello, entre otras actuaciones, debe contemplarse la intervencin sobre las instalaciones tcnicas, para lo cual los nuevos sistemas LED, tanto de iluminacin interior como de alumbrado exterior, no solamente aportan ventajas sustanciales en la disminucin del consumo de energa elctrica, sino que adems contribu-yen a incrementar la calidad de la luz en beneficio de las personas.

Esta Gua Tcnica expone y divulga el estado actual y las aplicaciones de la tecnologa LED, en aras a la colaboracin de la Comunidad de Madrid en el cum-plimiento del mandato europeo de reduccin del consumo energtico y consi-guiente limitacin de las emisiones de gases de efecto invernadero.

Pilar Vzquez SnchezPresidenta de ANFALUM

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Prlogo

En la Unin Europea (UE) el 40% del consumo total de energa corresponde a los edificios donde, entre otros equipamientos, se encuentra la iluminacin interior. Obviamente la reduccin del consumo de energa constituye una parte impor-tante de las medidas necesarias para disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero.

No debe olvidarse que casi el 58% de nuestros edificios se construyeron con anterioridad a la primera normativa que introdujo en Espaa unos criterios mnimos de eficiencia energtica: la Norma Bsica de la Edificacin NBECT79, sobre con-diciones trmicas de los edificios.

Segn el Libro Verde: Iluminemos el Futuro (Comisin Europea 15122011), en la UE la proporcin que representa la iluminacin interior en el consumo total de electricidad vara considerablemente en funcin del tipo de edificios, y puede llegar a ser:

- Un 30% en oficinas.

- Un 2030% en hospitales.

- Un 1015% en escuelas.

- Un 1012% en edificios residenciales.

- Un 15% en industrias.

No es descabellado considerar que en una edificacin, la climatizacin (cale-faccin y aire acondicionado) factura aproximadamente entre el 70 y el 75% del consumo de electricidad, mientras que la iluminacin cuenta con un 20 o 25% y el resto corresponde a otros consumidores, (aparatos electrodomsticos, ordena-dores, etc.).

La iluminacin representa el 19% del consumo mundial de electricidad y el 14% de la UE, mientras que la totalidad del alumbrado exterior supone en nuestro pas un 1,35% del consumo total de energa elctrica. Correspondiendo al alumbrado de autovas y carreteras un 0,40%.

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La Unin Europea (UE), ha dispuesto una serie de hitos en el paquete 202020 Energa y Cambio Climtico, que establece para los pases miembros tres objeti-vos obligatorios: la reduccin del 20% de las emisiones de gases de efecto inver-nadero y la elevacin de la contribucin de las energas renovables al 20% del consumo, junto a la mejora de la eficiencia energtica en un 20%.

En todo caso, las medidas que se adoptan para reducir el consumo de energa en la UE permitirn cumplir el Protocolo de Kioto y, como se ha sealado anterior-mente, restringir para el ao 2020 las emisiones de los gases referidos en un 20% como mnimo con respecto a los niveles del ao 1990.

Se destaca que la Directiva 2010/31/UE, de 19 de mayo, y su transposicin parcial al ordenamiento espaol mediante el Real Decreto 235/2013, de 5 de abril, establece que despus del 31 de diciembre de 2018 los edificios nuevos de titularidad pblica que se construyan, sern edificios de consumo de energa casi nulo. Igualmente dicha normativa dispone que los edificios nuevos a cons-truir a partir del 31 de diciembre de 2020, tambin sern edificios de consumo de energa casi nulo.

Por otra parte, la Directiva 2012/27/UE, de 25 de octubre, que determina un marco comn de medidas para el fomento de la eficiencia energtica, obliga a rehabilitar y renovar anualmente un porcentaje significativo de los edificios para mejorar el ahorro energtico.

Dado que en Espaa el porcentaje que representa la rehabilitacin y reno-vacin de edificios en relacin con el total de la construccin, es uno de los ms bajos en la Unin Europea (UE), 13 puntos por debajo de la media europea que alcanza aproximadamente un 41,7% del sector de la construccin, el esfuerzo a llevar a cabo en materia de eficiencia energtica tiene que ser muy superior al de la UE.

La utilizacin, en los nuevos edificios as como en las renovaciones y rehabili-taciones de los existentes, de la tecnologa LED mediante luminarias dotadas de drivers regulables (sistema 110 V), conjuntamente con fotoclulas de luminosidad constante y sensores de presencia, permitir alcanzar ahorros energticos del orden del 70% respecto a las soluciones actuales basadas en lmparas de descarga.

Adems, si todas las instalaciones del edificio (iluminacin, climatizacin, per-sianas, toldos. Electrodomsticos, equipos de audio y video, etc.) se controlan y regulan mediante un sistema de gestin tcnica centralizada comn, se consigue el mayor ahorro energtico posible.


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Otro tanto cabe decir de las instalaciones de alumbrado exterior (urbano, or-namental, parques y jardines, carreteras, tneles y pasos inferiores) que merced a la implantacin del sistema LED, tanto en las nuevas instalaciones como en las remodelaciones y renovaciones, asociados a sensores y telegestin o control y regulacin inteligente (Smart Lighting), se puede llegar a ahorrar en el consumo de energa elctrica en torno a un 85%.

De todo lo anterior se desprende la urgente necesidad de divulgar la tecno-loga LED en todos los mbitos relacionados con la eficiencia energtica de las instalaciones de iluminacin interior y alumbrado exterior, para ayudar a la conse-cucin de los objetivos fijados por la UE, que es la finalidad de sta Gua Tcnica promovida por la Direccin General de Industria, Energa y Minas de la Consejera de Economa y Hacienda, as como la Fundacin de la Energa de la Comunidad de Madrid, con la colaboracin tcnica de la Asociacin Espaola de Fabrican-tes de Iluminacin (ANFALUM).

Resulta prioritario para la Gua Tcnica informar a las Autoridades, propietarios y usuarios de los edificios, inversores, industria, consultores, prescriptores, proyec-tistas y tcnicos en general, sobre el estado del arte de los sistemas LED actuales, mediante una metodologa expositiva con rigor tcnico y cierto contenido didc-tico, pero evitando incidir en exceso en los conceptos tericos y primando el en-foque prctico ligado a la realidad de las instalaciones.

Esta Gua Tcnica consta de cuatro bloques o partes diferenciados, el prime-ro de ellos constituido por siete captulos que desglosan las definiciones bsicas, tales como los parmetros fotomtricos (flujo, intensidad y eficacia luminosa), co-lorimtricos (temperatura, rendimiento y uniformidad del color), proceso de triaje selectivo (binning), vida y sistemas de alumbrado (tipos de LED, luminarias, drivers, control y regulacin).

Sentadas las bases, el segundo bloque formado por tres captulos exponen la legislacin, reglamentacin y normativa, ventajas de la iluminacin LED y las apli-caciones de dichos sistemas de alumbrado.

La tercera parte con un total de ocho captulos considera, con la debida pro-fundidad y planteamiento prctico, las instalaciones de iluminacin interior me-diante sistemas LED en lugares de trabajo (industrias), oficinas, escuelas y centros de enseanza, hospitales y centros de salud, tiendas y centros comerciales, hote-les y restaurantes, edificios residenciales (viviendas) y, finalmente, el alumbrado de emergencia.

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El cuarto bloque, compuesto de cinco captulos, contempla las instalaciones de alumbrado exterior en sus modalidades de alumbrado urbano, ornamental, de parques y jardines, carreteras, tneles y pasos inferiores, incluida una gestin inteligente.

En las instalaciones de alumbrado de carreteras, tneles y pasos inferiores, se debe compaginar siempre el ahorro en el consumo de energa elctrica con la imprescindible seguridad vial, por lo que en la exposicin de ste ltimo bloque no se soslaya la seleccin de los tramos de carreteras a iluminar, ni la reduccin de los niveles de iluminacin en las mismas, as como en los tneles; muy al contrario, se recomiendan las intensidades de trfico (IMD) para su alumbrado, al tiempo que se aconsejan los niveles mnimos de iluminacin que, al permitir probabilidades de visin suficientes, garantizan la seguridad de dichas infraestructuras.

La presente Gua Tcnica, que al da de la fecha rene el estado de la tecno-loga LED aplicable a la iluminacin, se publica en 2015 declarado AO INTERNA-CIONAL DE LA LUZ por la ONU y la UNESCO.

Alfredo Berges ValdecantosDirector General de ANFALUM


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Autores

En la elaboracin de la Gua Tcnica han colaborado los Servicios Tcnicos de las siguientes Empresas:

- AIRFAL.

- C & G CARANDINI, S.A.

- ELT ESPECIALIDADES LUMINOTCNICAS

- ERCO ILUMINACION S.A.

- ETI ELECTROTRANSFORMACION INDUSTRIAL S.A.

- GRUPO LLEDO S.A.

- HAVELLS SYLVANIA SPAIN, S.A.

- ILUMINACIN DISANO, S.A.

- LEC.

- NORMAGROUP, S.A.

- OSRAM S.A.

- RTR LIGTHING, S.L.

- SCHREDER SOCELEC S.A.

- TOSHIBA EUROPA GmbH, SUCURSAL EN ESPAA

- TRIDONIC IBERIA, S.L.

- TRILUX ILUMINACION S.L.

- ZEMPER.

Con la coordinacin e intervencin de D. Ricardo Pomatta (Director tcnico de ANFALUM), D. Jos Ignacio Urraca Piero (Asesor tcnico de ANFALUM) y D. Manuel Almazn Garca (Tcnico de apoyo de la Fundacin de la Energa) y de la inestimable ayuda de Emilio Hernanz Secretario de ANFALUM.

Madrid Mayo de 2015

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ndice

Captulo 1. Introduccin a la iluminacin con LED 191.1. La tecnologa LED 19

1.1.1. La nueva fuente de luz 191.1.2. Conocimientos bsicos sobre la tecnologa LED 20

1.2. Definiciones bsicas de los LED 261.2.1. Prestaciones de los LED 261.2.2. Generacin de luz blanca 361.2.3. Colores de los LED 391.2.4. Vida de las fuentes de luz 411.2.5. Regulacin de los LED 47

1.3. Caractersticas de los LED 481.3.1. Diferencia entre chip de LED y sistema de iluminacin 501.3.2. Estndares de los sistemas de iluminacin LED 511.3.3. Ventajas de la tecnologa LED 53

1.4. Ventajas de la tecnologa LED 541.4.1. Introduccin 541.4.2. Eficiencia de una luminaria 551.4.3. Eficiencia del LED 571.4.4. Eficiencia de la fuente de luz y de la luminaria LED 601.4.5. Lmparas tradicionales en relacin con los LED 621.4.6. Proyecto de iluminacin eficiente con LED 64

Captulo 2. Sistema de alumbrado LED 712.1. Tipos de LED 71

2.1.1. Sistemas de alumbrado LED 712.1.2. Tipos de LED 722.1.3. LED: concepto y producto final 732.1.4. La eleccin del LED ptimo 742.1.5. Fabricantes de LED 752.1.6. OLED 752.1.7. Ventajas y desventajas de OLED 78

2.2. Luminarias de alumbrado LED 792.2.1. Luminarias para alumbrado exterior 80

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2.2.2. Luminarias para alumbrado interior 842.2.3. Conclusiones 86

2.3. Drivers y control de alumbrado 872.3.1. Fuente de alimentacin o driver 872.3.2. Componentes del sistema de control 902.3.3. Control y regulacin de la luz 932.3.4. Procedimientos avanzados de control de la iluminacin 952.3.5. Regulacin 110 V 972.3.6. Regulacin mediante pulsador touch control 992.3.7. Regulacin DALI 99

Captulo 3. Normativa, ventajas y aplicaciones de los LED 1033.1. Legislacin, reglamentacin y normativa 103

3.1.1. Actos jurdicos de la Unin Europea 1033.1.2. Directiva 2009/125/CE 1043.1.3. Reglamento (CE) n 244/2009 1113.1.4. Reglamento (CE) n 245/2009 1123.1.5. Reglamento (UE) n 1194/2012 1133.1.6. Directiva 2010/30/UE 1213.1.7. Reglamento (UE) n 874/2012 1233.1.8. Directiva 2012/27/UE 1343.1.9. Directiva 2010/31/UE 1353.1.10. Normativa de aplicacin a los LED 136

3.2. Ventajas de la Iluminacin LED 1493.2.1. Introduccin 1493.2.2. Prestaciones de los LED 1503.2.3. Criterios de calidad de la iluminacin LED 1523.2.4. Ventajas e inconvenientes de los LED 1593.2.6. Recomendaciones para la iluminacin LED 181

3.3. Aplicaciones de los sistemas de alumbrado LED 1853.3.1. Salud y bienestar 1853.3.2. Arte/museos 1873.3.3. Tiendas/retail 1893.3.4. Oficinas 1913.3.5. Industria 193

Captulo 4. Iluminacin interior 1974.1. Iluminacin de lugares de trabajo 197

4.1.1. Iluminacin de lugares de trabajo en interiores 1974.1.2. Criterios y condiciones del diseo 198


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4.1.3. Tipos de alumbrado de actividades industriales 2214.1.4. Sistemas de regulacin y control 2284.1.5. Conservacin de las instalaciones de alumbrado 2304.1.6. Ejemplo prctico clculos luminotcnicos de una nave industrial 2334.1.7. Iluminacin de lugares de trabajo en exteriores 2354.1.8. Iluminacin de instalaciones deportivas 2384.1.9. Alumbrado industrial con tecnologa LED 239

4.2. Alumbrado de oficinas 2524.3. Iluminacin de escuelas y centros de enseanza 256

4.3.1. Introduccin 2564.3.2. Niveles de iluminacin y eficiencia energtica 2574.3.3. Iluminacin de la pizarra 2594.3.4. Salas de proyecciones 2604.3.5. Aulas para el trabajo en ordenadores 2604.3.6. Diseo de la iluminacin 2624.3.7. La luz y la salud 263

4.4. Alumbrado de hospitales y centros de salud 2684.4.1. Alumbrado de hospitales con luminarias LED 2684.4.2. ndice de deslumbramiento (UGR) 2734.4.3. ndice de reproduccin cromtica 2744.4.4. Iluminancia media mantenida 2754.4.5. Eficiencia energtica 2754.4.6. Conclusiones 276

4.5. Iluminacin de tiendas y centros comerciales 2774.5.1. Introduccin 2774.5.2. Gramtica de la luz 2804.5.3. Planificacin de la iluminacin 2834.5.4. Tecnologa LED en retail 287

4.6. Iluminacin de hoteles y restaurantes 2904.6.1. Objeto de la iluminacin 2904.6.2. Proyecto de iluminacin 2924.6.3. Entrada y recepcin 2984.6.4. Pasillos 3004.6.5. Escaleras y ascensores 3024.6.6. Habitaciones y suites 3034.6.7. Cuartos de bao 3064.6.8. Restaurantes 3074.6.9. Salones de desayuno 310

4.7. Iluminacin de Viviendas 3114.7.1. Introduccin 311

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4.7.2. Factores previos 3124.7.3. Niveles de iluminacin 3144.7.4. Tipos de iluminacin 3164.7.5. Conjunto de luminarias fuentes de luz 3264.7.6. Medidas a implantar 328

4.8. Alumbrado de emergencia 3294.8.1. Introduccin 3294.8.2. Alumbrado de emergencia 3304.8.3. Suministros y fuentes propias de energa 3314.8.4. Alumbrado de emergencia y seguridad 3324.8.5. Luminarias para alumbrado de emergencia 3354.8.6. Responsable del alumbrado de emergencia 3354.8.7. El alumbrado de emergencia con LED 336

Captulo 5. Alumbrado exterior 3395.1. Alumbrado urbano 339

5.1.1. Introduccin 3395.1.2. Alumbrado exterior LED 3415.1.3. Alumbrado urbano 3425.1.4. Fometra del sistema LED 3455.1.5. Tipologa de alumbrado urbano 3535.1.6. Calidad de la luz de los LED 3625.1.7. Iluminacin ornamental 364

5.2. Alumbrado de parques y jardines 3685.2.1. Introduccin 3685.2.2. Eficiencia energtica de los LED 3695.2.3. Consideraciones sobre el alumbrado de parques y jardines 3725.2.4. Vida de los LED 3745.2.5. Espacios verdes y vas con plantacin de rboles 3745.2.6. Mantenimiento del sistema LED 376

5.3. Alumbrado de carreteras 3775.3.1. Introduccin 3775.3.2. Seleccin de tramos de carretera a iluminar 3805.3.3. Prescripciones de las luminarias LED 3845.3.4. Reduccin de niveles de iluminacin en carreteras 3885.3.5. Apagado de instalaciones de alumbrado de carreteras 3935.3.6. Reposicin de instalaciones existentes por tecnologa LED 3945.3.7. Aprovechamiento de la tecnologa LED 396

5.4. Alumbrado de tneles y pasos inferiores 3975.4.1. Normativa de aplicacin 3975.4.2. Alumbrado de tneles y pasos inferiores 400


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5.4.3. Medidas de ahorro en alumbrado de tneles 4085.4.4. Alumbrados de seguridad y de emergencia 4155.4.5. Comportamiento de los LED 416

5.5. Gestin del alumbrado exterior: smart lighting 4195.5.1. Introduccin 4195.5.2. Tipos de sensores 4225.5.3. Sistemas de control 423

Captulo 6. Casos prcticos 4276.1. Instalacin de iluminacin por LED de la fuente de Cibeles 427

6.1.1. Introduccin 4276.1.2. Diagnosis de la instalacin Instalacin de Iluminacin tradicional 4286.1.3. Cambio de instalacin de iluminacin tradicional a LED 429

6.2. Proyecto: Soto del Real 4346.3. Proyecto: Sabadell 436


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Captulo Introduccin a la iluminacin con LED1

1.1. La tecnologa LED

1.1.1. La nueva fuente de luz

Un LED (light emitting diode) es un dispositivo semiconductor que emite luz cua-si monocromtica cuando se polariza de forma directa y es atravesado por una corriente elctrica.

Es bsicamente un semiconductor unido a dos terminales (nodo y ctodo) que cuando circula corriente elctrica produce un efecto llamado electrolumi-niscencia, fenmeno que transforma la energa elctrica en radiacin visible. Por tanto son fuentes de luz en estado slido, es decir, sin filamento o gas inerte que lo rodee, ni capsula de vidrio que lo recubra como las tecnologas tradicionales.

La invencin del LED data de 1956 y las primeras aplicaciones industriales co-mienzan en 1970. Debido a su baja eficacia luminosa en un principio eran escasas sus aplicaciones, utilizndose en los electrodomsticos, en la electrnica de entre-tenimiento y en la industria automovilstica; despus de largas investigaciones se ha conseguido que su eficacia sea superior.

Los nuevos diodos que emiten luz son semiconductores compuestos, que con-vierten la energa elctrica en luz. Con un tamao de pocos milmetros ofrecen decisivas ventajas gracias a su avanzada tecnologa, que los convierten en una alternativa real a las lmparas en muchas aplicaciones.

Un diodo emisor est compuesto por varias capas de material semiconductor. Cuando se aplica tensin elctrica en el sentido del conductor se origina una fuer-te corriente, generndose luz en una fina capa, llamada capa activa. El LED emite luz casi monocromtica, que depende de los materiales utilizados. Dos combina-ciones de materiales, InGaAIP e InGaNg son empleados para producir LED de alta luminosidad en todos los colores del azul al rojo.

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Los LED tienen diversas caractersticas como:

Eficacia luminosa cuya evolucin los sita actualmente en 100 lm/W y la tendencia es seguir creciendo hasta posiblemente alcanzar los 200230 lm/W en 10 aos.

Alta eficacia de color conseguida en los colores rojo, naranja, amarillo, verde, azul y blanco, y adems con buena reproduccin cromtica (Se-gn el texto se denomina tambin ndice de Reproduccin Cromtica o IRC), Ra = 80.

Larga vida til que oscila entre 50.000 y 100.000 horas, lo que significa que su funcionamiento es altamente fiable.

Resistencia a golpes y vibraciones dado que sus componentes son muy compactos, pudiendo trabajar en condiciones mecnicas adversas.

Sin radiaciones perjudiciales ya que emiten prcticamente luz visible, evitando la radiacin ultravioleta y sin apenas radiacin infrarroja.

Seleccin del blanco binning: es un perfeccionamiento de la clasifica-cin ya existente de grupos de colores. Dentro de cada grupo, se hacen subgrupos ms pequeos, con como mximo 3 pasos de Mac. Adams. Entre LED pertenecientes a los subgrupos que contengan slo 1 paso de Mac Adams no se apreciar ninguna diferencia visible. Y en los subgru-pos que contengan 23 pasos es difcil que se aprecien.

De esta forma, se monta en cada mdulo, LED pertenecientes a un mis-mo subgrupo para no apreciar variaciones en la temperatura de color. El rango de temperaturas, por ejemplo +/ 300 K, no proporciona ningn dato sobre homogeneidad.

1.1.2. Conocimientos bsicos sobre la tecnologa LED

Los diodos emisores de luz estn basados en semiconductores que transforman directamente la corriente elctrica en luz. Con solo unos pocos milmetros de lon-gitud, los LED son una alternativa muy vlida a las fuentes de luz convencionales en muchas reas de la iluminacin general y estn abiertos tambin a oportuni-dades y perspectivas, en otras reas de aplicacin. Un LED (light emitting diode) est formado por varias capas de material semiconductor.

Si el diodo trabaja en sentido conductor, se genera luz en una de estas finas capas, capa activa. Contrariamente a las lmparas incandescentes, que produ-


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cen un espectro continuo, un LED emite luz casi monocromtica. El color del LED depende de la mezcla de materiales semiconductores empleados.

Cuando se dota de energa el chip, aplicando tensin, emite luz visible cuyo color depende de la composicin qumica del chip. As la luz puede concentrarse o disper-sarse usando lentes o difusores. Dado que la mayora de los LED funcionan con co-rriente continua, deben contar con una fuente de alimentacin como transformador.

Figura 1. Chip sin tensin aplicada. Figura 2. Chip con tensin aplicada.

Para producir luz blanca, la luz generada por un LED azul se hace pasar a travs de un recubrimiento fosforescente que la transforma en luz amarilla. La concentra-cin de esta sustancia fluorescente puede ajustarse, de modo que la luz azul prima-ria emitida por el diodo se mezcla con la luz amarilla de la sustancia fosforescente, para producir finalmente la luz blanca. El valor Ra resultante est en torno a 80.

La vida de un LED no termina de forma completa, como en el caso de lmpa-ras incandescentes, sino que el flujo va deprecindose. Se suele considerar el final de vida de un LED cuando su flujo luminoso es del 50% de su valor inicial.

La eficacia luminosa de los LED sigue evolucionando de forma imparable, por ejemplo, ahora la eficacia luminosa de LED es el doble que hace dos aos. La cantidad de luz generada por un LED, depende de su color, diseo y temperatura.

En comparacin con fuentes de luz tradicionales, la eficacia luminosa de los LED blancos ya ha superado a la mayora de las tecnologas tradicionales, y su potencia todava es inferior. La rpida evolucin y desarrollo de la eficacia lumi-nosa de la tecnologa LED de alta potencia, permitir, en ciertas aplicaciones, la sustitucin de fuentes de luz convencionales.

1.1.2.1. Ventajas

Comparados con las fuentes de luz convencionales la tecnologa LED presenta numerosas ventajas, entre las que podemos destacar:


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Tamao reducido: tamao reducido, de pocos milmetros, ajustndose as a una multitud de aplicaciones.

Alta resistencia contra golpes: alta resistencia a vibraciones e impactos, ofreciendo mayor fiabilidad que las lmparas convencionales por no haber fallos en los filamentos.

Larga duracin: larga vida til, entre 50.000 y 100.000 horas respetando las condiciones recomendadas de funcionamiento.

Bajo consumo: bajo consumo, ahorrando energa por la poca potencia instalada.

Alta eficiencia en colores: elevada saturacin de color, por lo que no se necesitan filtros de color. Los LED son fuentes de luz prcticamente monocromticas que permiten obtener una amplia gama de colores.

No radiacin UV/IR: no generan radiacin ultravioleta ni infrarroja, por lo que no se deterioran los materiales expuestos a la luz del LED.

Efectividad a bajas temperaturas: Funcionamiento fiable a bajas tempe-raturas, hasta de 30 C.

Estas ventajas propias de las propiedades y caractersticas de la tecnologa LED se traducen en importantes beneficios para los usuarios, ya que:

Ofrecen opciones de diseo creativo para soluciones innovadoras de iluminacin, gracias a la variedad de colores, sus compactas dimensio-nes y la versatilidad de sus productos.

Alta rentabilidad econmica merced al bajo consumo energtico y a la larga vida.

Mxima seguridad debida a la fiabilidad, incluso en condiciones am-bientales adversas.

1.1.2.2. Aplicaciones

Hay mucha variedad de aplicaciones para crear soluciones de iluminacin es-pectaculares con mecanismos de control y controladores perfectamente adap-tados, por ejemplo:

Iluminacin martima (para barcos y botes), iluminacin de efecto arquitec-tnico, iluminacin de fachadas y contornos, iluminacin de spas y centros de


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ocio, iluminacin de fosos, iluminacin industrial, iluminacin en bandas, exterior, seales, hostelera, etc.

Se emplean luminarias LED de alta potencia para conseguir los efectos deco-rativos en las fachadas, simulando rayos de luz de colores.

Figura 3. Iluminacin arquitectnica.

Donde sean necesarios altos niveles de flexibilidad, flujo lumnico, resistencia y durabilidad.

Figura 4. Iluminacin exterior.

Ofrece una excepcional eficacia ptica y una fuente de luz ptima, que cum-ple con los estndares de iluminacin vial.


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Figura 5. Iluminacin Vial.

No deteriora los materiales expuestos en las vitrinas.

Figura 6. Iluminacin de Vitrinas.

Los puntos de luz son ideales para la iluminacin general y de orientacin, ya que suele necesitarse luminarias empotradas pequeas y de bajo perfil.


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Figura 7. Iluminacin de sealizacin.

Para dar vida a los muebles, consiguiendo propocionar a la habitacin un am-biente nuevo.

Figura 8. Iluminacin decorativa.


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1.2. DefinicionesbsicasdelosLED

1.2.1. Prestaciones de los LED

Las prestaciones de los LED, como las de cualquier fuente luminosa, se pueden dividir en c uatro grupos: fotomtricas, colorimtricas, elctricas y de duracin o vida.

En las caractersticas fotomtricas se incluye el flujo luminoso (lm), la intensidad luminosa (cd) y su distribucin espacial, as como la eficacia luminosa (lm/W), que desde el inicio de la tecnologa de los LED ha ido aumentando y mejorando sus-tancialmente.

Se debe contemplar que el flujo luminoso emitido por un LED depende de la gestin correcta de cuatro parmetros:

1. La calidad de las sustancias aadidas al silicio con la finalidad de au-mentar la generacin de fotones. De dicha calidad tambin va a de-pender el color de la luz emitida.

2. La intensidad de la corriente elctrica que atraviesa el LED, que cuanto mayor sea, ms elevado ser el flujo emitido, aun cuando no es conve-niente alimentarlos a ms de 700 mA, porque se reduce mucho la vida y la eficacia luminosa (lm/W) baja.

3. La capacidad de disipacin del calor, directamente ligada a la intensi-dad de corriente.

4. El rendimiento del sistema ptico.

Flujo luminoso

Considerando que el flujo radiante es la potencia transmitida en forma de ra-diacin, el flujo luminoso () emitido por una fuente (lmpara o LED), es la mag-nitud derivada del flujo radiante valorada segn su efecto sobre el observador fotomtrico de la CIE, cuya unidad es el lumen.


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Se utilizan dos medidas de lmenes (lm) en funcin del tipo de lmpara.

Lmenes (lmparas no direccionales) que es el flujo luminoso total emitido por una lmpara en todas direcciones, durante la unidad de tiempo.

Lmenes tiles, que es la cantidad de flujo luminoso en un cono de 90O en la direccin frontal de la lmpara, este requisito es de nueva aplicacin segn nor-mativa vigente desde septiembre de 2013.

Figura 9. Lmenes tiles medidos dentro de un cono de 90.

Es un aspecto importante que incorpora esta nueva normativa y que facilita la comparacin entre las diferentes tecnologas de fuentes de luz.

En funcin de las tecnologas utilizadas y cmo se comportan las mismas a lo largo de su vida, se establece un cambio respecto a la comparacin de estas fuentes de luz, y en lugar de considerar vatios, se tienen en cuenta lmenes y por ello se obtiene la siguiente tabla que ayuda a la hora de buscar alternativas a la tradicional lmpara incandescente. Esta equivalencia vara en funcin del tipo de lmpara ya sea una lmpara no direccional o bien direccional.


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Figura 10. Lmparas no direccionales.

Intensidad luminosa

La intensidad luminosa siempre ha estado vinculada a las lmparas direccio-nales, ya que por su propia definicin es el cociente del flujo luminoso emitido por una fuente de luz en una direccin especfica y el ngulo que contiene la emisin de la misma. La idea que transmite es concentracin de luz. La intensidad lumino-sa se mide en candelas (cd), es decir, 1 cd = 1 lm/Sr (lumen/estereorradiacin).


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Figura 11. Lmparas direccionales.

La apertura de haz que se expresa en grados (), determina el nivel de con-centracin o dispersin de la luz producida por la lmpara, el haz ms estrecho se utiliza para una iluminacin de acento, que permite resaltar los objetos o zonas que se quieren iluminar, mientras que un haz ms ancha facilita la obtencin de una iluminacin general, por ejemplo, de un local.


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Figura 12. Ejemplo de candelas.

Eficacialuminosa

Este indicador muestra cun eficaz es una fuente de luz, segn la Comisin Internacional de Iluminacin (CIE), es el cociente entre el flujo luminoso de una fuente de luz, y la potencia consumida en vatios, se expresa en lm/W.

La eficacia luminosa indica la calidad de una fuente de luz en cuanto a lme-nes generados por cada vatio consumido, aunque no es el nico parmetro a te-ner en cuenta a la hora de valorar esa fuente de luz, se deben considerar tambin todos los parmetros anteriores.

1.2.1.1. Parmetros colorimtricos

Respecto a las prestaciones cromticas de los LED debe considerarse la tem-peratura de color (Tc) y la reproduccin cromtica (Ra).

Los colores del espectro visible, as como todos los que resultan de las mezclas de distintos colores, se pueden representar por medio de coordenadas (X, Y, Z)


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en un diagrama de colores o tringulo cromtico normalizado por la Comisin Internacional de Iluminacin (CIE).

En el diagrama cromtico CIE todos los colores estn ordenados respecto a los valores de las coordenadas (X, Y, Z). De esta forma las coordenadas determinan el punto representativo o lugar geomtrico de un color o mezcla de colores.

Es bien sabido que la caracterstica fundamental de la radiacin emitida por un cuerpo incandescente (su espectro) depende exclusivamente de la tempera-tura a la que se encuentra, y en muy buena aproximacin, queda descrita por la ley de radiacin de Planck del cuerpo negro.

El conjunto de colores que el cerebro pude discernir queda definido mediante la representacin grfica del diagrama de cromaticidad del espacio de color CIE de 1931, en el que la lnea curva definida dentro del mismo, representa la trayec-toria que sigue la ley de radiacin de Planck en el espacio de coordenadas de color (X, Y), para diferentes temperaturas de un objeto incandescente.

Figura 13. Diagrama de cromaticidad del espacio de color CIE 1931.


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El diagrama de cromaticidad del espacio de color CIE 1931 representa todos los colores que puede diferenciar el ojo humano. Puesto que las tres coordenadas suman 1, es suficiente tener dos coordenadas para poder definir un color y por eso, a veces, esta tercera coordenada no se menciona.

Si se observa la figura (tringulo cromtico), el rea ocupada por los tonos de color no es uniforme. Los tonos verdes ocupan ms espacio en el diagrama cro-mtico CIE 1931 que los tonos azules.

Temperatura de color

Temperatura de un radiador de Planck cuya radiacin tiene la misma croma-ticidad o tono de color que la de un estmulo dado. Su smbolo es Tc y la unidad K (Kelvin).

Temperatura de color correlacionada

Temperatura de radiador de Planck cuyo color percibido, bajo condiciones especiales, es el ms parecido a un estmulo dado de la misma luminosidad. Su smbolo es Tcp y la unidad K (Kelvin).

La temperatura de color correlacionada expresa el aspecto o tonalidad de luz que tiene la fuente luminosa (luz ms clida o ms fra). Este parmetro nicamen-te es vlido para fuentes emisoras de luz blanca.

Curiosamente a pesar de que el rojo se asocia a un color clido y el azul a un color fro, en la curva planckniana del diagrama CIE 1931, el color azul se da a temperaturas ms elevadas que el rojo. Los LED blancos se clasifican segn su temperatura de color correlacionado (Tcp) en:

Blanco clido 2.700 a 3.300 K

Blanco neutro 3.300 a 5.300 K

Blanco fro > 5.300 K


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Rendimiento de color (Ra)

Es el efecto que una fuente de luz produce sobre el espectro cromtico de los objetos que ilumina, por comparacin con el aspecto que stos tendran con un iluminante de referencia, es decir, es la capacidad que tiene la fuente de luz de devolver la realidad de los colores que ilumina, tomando como referencia el color obtenido con una fuente patrn.

Esta capacidad se evala con el denominado rendimiento de color (Ra), en el que tiene una fundamental incidencia la distribucin espectral de la luz.

El color que presenta un objeto depende de la distribucin espectral de la luz con la que est iluminado, y de las caractersticas reflexivas de dicho objeto.

En funcin del valor de Ra es previsible esperar la siguiente fiabilidad en el reco-nocimiento de los colores:

Ra < 60 pobre

60 < Ra < 80 buena

80 < Ra < 90 muy buena

90 < Ra < 100 excelente

Medicin de color de los LED

Los LED y las lmparas de descarga emiten una radiacin trmica insignifican-te, as que no siguen la forma de un tradicional espacio planckiano. Sin embargo, al igual que sucede con cualquier color puede representarse utilizando el diagra-ma de cromaticidad CIE 1931, de modo que cada color queda definido por un punto (X, Y) de ste espacio.

Los puntos de color de los radiadores trmicos estn situados en la curva de este espacio a que se ha hecho referencia anteriormente. Los puntos de color de los LED y de las lmparas de descarga estn situados en el exterior, pero cerca de la denominada lnea curva de Planck.


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A pesar de que una temperatura de color (Tc) tan slo se puede atribuir a pun-tos situados en la curva planckiana, a los LED y lmparas de descarga tambin se les asigna una temperatura de color correlacionada (Tcp).

Por tanto Tcp es la temperatura de color de un radiador planckiano que, se-gn la percepcin humana del color, ms se corresponde a la luz de la fuente, es decir, con el punto de lugar planckiano que se encuentra ms cercano al punto de color de la fuente.

Uniformidad de color

Lo esencial para iluminar con LED, est asegurado cuando durante su vida til todos los LED funcionan dentro de una tolerancia aceptable en cuanto a desvia-cin de color.

Para definir la tolerancia aceptable, los fabricantes de LED han adoptado el sistema de medicin de uniformidad de color mediante las elipses de MacAdam y los pasos de SDCM (Standard Deviation of Colour Matching) o lo que es lo mismo, Desviacin Estandar de Correspondencia de Colores.

Las diferencias de color se perciben de manera distinta por los humanos. Por ejemplo, las diferencias entre LED azules se perciben mucho mejor que las diferen-cias entre LED verdes.

Las elipses de MacAdam resaltan las zonas del diagrama de cromaticidad del espacio de color CIE 1931, en el que el ojo humano es incapaz de percibir ninguna diferencia en el color. Segn el rea de color, las elipses tienen tamaos distintos, de acuerdo con la sensibilidad al color del ojo humano en ese rango especfico de colores.

As, una elipse de MacAdam pequea indica que en esa rea de color los humanos tienen una alta sensibilidad. Cuando se seleccionan LED en esos colores, los LED tienen que encajar exactamente, pues las diferencias de color se perciben con mayor facilidad.


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Figura 14. Elipses MacAdam.

Las elipses de MacAdam constituyen un sistema de medicin del color, ya que cuantifican el nivel de variacin de color posible en estos ejes antes de que el ojo humano pueda detectar algn cambio de color.

Por tanto, se pueden trazar una serie de elipses alrededor de cualquier punto deseado, y cuanto ms cerca del objetivo se encuentre un LED, menos desviacin de color se notar cuando dichos LED se coloquen unos al lado de los otros en una instalacin de iluminacin.

La distancia desde el punto deseado en cada elipse se mide en SDCM de ma-nera, por ejemplo, que una SDCM de 1 paso significa que no existen diferencias de color entre LED, mientras que 2 3 pasos implican que apenas existe alguna diferencia visible de color.

Aun cuando en el mercado se acepta hasta una uniformidad de color de 7 SDCM, se recomienda que el nmero de pasos de SDCM sea como mximo 5, como lmite deseable de uniformidad de color.


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1.2.2. Generacin de luz blanca

Por luz blanca se entiende todas aquellas fuentes emisoras que se sitan en una zona determinada dentro del diagrama cromtico (CIE 1931).

No existe material de LED que pueda generar luz blanca directamente, la luz blanca se consigue mezclando varios colores nicos, existen dos formas de con-seguir esta luz blanca.

Primer sistema

Utilizando a la vez diferentes tipos de LED monocromticos y mezclando la luz emitida por un chip rojo, otro chip verde y finalmente un chip azul, cuya suma re-sultante es una emisin de luz blanca.

Este mtodo se ha descartado no slo por su coste sino tambin porque el rendimiento de color Ra obtenido es muy pobre.

Figura 15. Sistemas para conseguir luz blanca.


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Segundo sistema

Otro mtodo consiste en utilizar un chip azul con una capa de fsforo amarillo, exactamente como se hace con la fluorescencia, es decir, se aplica el mismo principio. Y en funcin de la mezcla de los fsforos se obtienen LED con diferentes temperaturas de color.

En este segundo sistema se utiliza un solo chip azul con un recubrimiento in-dividual por cada chip de fsforo, en este proceso de fabricacin se tiene que ser muy meticuloso en la uniformidad del recubrimiento del chip azul, para evitar acumulaciones, que origine una distribucin poco homognea.

Si se emplea LED de color azul con fsforos amarillos, se obtendr un LED blan-co fro, con relativamente buena reproduccin cromtica con un rendimiento de color Ra en torno a 70.

En el caso de usar fsforos rojos y verdes junto al chip azul se puede obtener un LED blanco clido de mejor reproduccin cromtica Ra > 80, pero en cambio se lograr algo menos de flujo luminoso.

Durante el proceso de fabricacin resulta de especial importancia la precisin con la que se distribuye la capa de fsforos, para que el haz luminoso que produ-ce el LED tenga una adecuada consistencia de color.

Proceso binning

En la produccin de los LED el nmero de parmetros del proceso es muy ele-vado y difcil de controlar, lo que supone que las propiedades de los LED pueden variar significativamente.

Por tanto, debido a la variacin del tono de luz o temperatura de color, flujo luminoso, rango y nivel de tensin de los LED, los fabricantes se ven obligados a efectuar una seleccin mediante un triaje selectivo denominado binning en di-ferentes bin, lotes o categoras, que consiste en lneas generales en rechazar los LED cuya tensin, flujo luminoso y las caractersticas de temperatura de color no ofrecen una garanta de fiabilidad, calidad de luz.

El binning constituye un proceso de seleccin por el cual se clasifican los LED en distintos tipos y lotes, de forma que no existan variaciones entre los LED de un mismo bin o categora.


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En lo que respecta a la tonalidad del color los distintos bin o lotes se pueden establecer para diferentes temperaturas de color, mediante elipse de MacAdam con diferentes pasos, generalmente 3 SDMC desviacin estndar 3, resultan-do recomendable que el nmero de pasos mximos SDMC sea como mucho 5, como se ha sealado anteriormente.

Se puede decir que cada bin lote o categora obtenido de la produccin de un concreto tipo de LED, es el color que se puede alcanzar en una carta RAL en pintura o PANTONE en tintas.

La utilizacin en una instalacin de iluminacin mediante LED de un nico bin o lote, asegura que la uniformidad en cuanto al color de una concreta aplicacin ser prcticamente la misma a lo largo del tiempo.

Al da de la fecha la norma ANSI C78.3772008 especifica las coordenadas cromticas de los LED para iluminacin interior, as como el tamao aceptable de lotes de binning para los LED blancos.

En lo que incumbe al color la clasificacin que se establezca, por ejemplo, en Bin 1, Bin 2, Bin 3, indica lo lejos que se encuentra respecto al parmetro a definir, cuanto menor sea el nmero de bin menos disperso est respecto al color.

Figura 16. Clasificacin mediante binning.


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Para diferentes tipos de blanco se dispone de un nmero diferente de binning.

Blanco fro 10.000 K 5.000 K = 13 binnings.

Blanco clido 4.000 K 2.500 K = 12 binnings.

Figura 17. Ejemplo de problemas de color de LED.

1.2.3. Colores de los LED

La apariencia o tono de color hace referencia a la luz emitida por la fuente segn se encuentre su espectro dentro del diagrama cromtico del CIE (Comisin Internacional de Iluminacin), y se conoce habitualmente como temperatura de color, que se ha definido anteriormente.

Figura 18. Temperaturas de color.


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El color de los LED proviene del material que compone cada chip y cada uno de ellos se encuentra en un punto del espectro.

Figura 19. Color del LED en funcin del material que compone cada chip.

Verde


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Azul

Amarillo

Rojo

Figura 20. Comparativa entre los colores resultantes de lmpara LED (izq.) con lmpara halgena (drcha.).

Otra caracterstica importante es que los colores resultantes son muy satura-dos. En las grficas se puede ver y compararlo con el color generado por lmpa-ras halgenas.

1.2.4. Vida de las fuentes de luz

Existen diferentes parmetros que definen la vida de una lmpara. El primero de ellos es la vida individual, lo que nos indica el nmero de horas de encendido de una lmpara. No es el ndice usado habitualmente.

El siguiente parmetro es el de vida media, y es el resultado de un estudio es-tadstico de una determinada poblacin o muestra, y nos indica el tiempo trans-currido hasta que falla el 50% de la muestra o poblacin utilizada para el ensayo.


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Existe un parmetro vinculado a estos ensayos que es el nmero de ciclos de encendido y apagado alternando horas encendidas y horas apagadas. La dura-cin del mismo vara en funcin de la tecnologa de la lmpara.

Para lmparas fluorescentes, se suelen utilizar ciclos de conmutacin de 3 ho-ras y 11 horas para las lmparas de descarga de alta intensidad. Estos ciclos inten-tan simular los periodos reales de encendido a los que se someten las lmparas en su aplicacin final, por ello se facilita informacin para lmparas fluorescentes para ciclos de encendido de 8 y 11 horas.

Finalmente, tambin se utiliza el trmino vida til, y este es el que ms ayuda a obtener un mantenimiento ptimo de una instalacin, ya que tiene en cuenta dos parmetros importantes de una lmpara, la curva del flujo luminoso y la curva de supervivencia. Tambin considerar las prdidas de ambas curvas entre el 20% y el 30%.

En este caso la normativa exige que la vida que se facilite de los LED sea L70/F50, que significa que ha de ser vida nominal media del 50% o bien el manteni-miento del 70% del flujo luminoso, aplicando aquello que acontezca antes.

1.2.4.1. Vida til de los LED

Para tecnologas convencionales, la vida til se define como el punto en el que cierto porcentaje de lmparas muestra un fallo completo de luminosidad.

Para los LED esta definicin no es prctica. Una aplicacin LED bien diseada normalmente no falla completamente. En cambio, puede funcionar durante un largo perodo de tiempo, pero el flujo luminoso se ve reducido con el transcurso del mismo.

En consecuencia, la definicin de vida til para LED utiliza diferentes parme-tros para describir su comportamiento:

Valor L (Lp):

El valor L indica el porcentaje de flujo luminoso que se ha reducido del valor original al cabo de un determinado tiempo.


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La siguiente grfica ilustra este concepto.

Figura 21. Flujo luminoso reducido en funcin del tiempo.

La lnea continua representa el flujo luminoso o salida de luz. Con el paso del tiempo la emisin de luz va decayendo gradualmente. Despus de 32.000 horas el valor ha cado al 90%. Esto se define como L90 a 32.000 horas.

Valor B (Bp)

En realidad la salida de luz no puede ser descrita como una lnea simple. Hay desviaciones entre distintos mdulos LED. Algunos pierden una cantidad mayor de flujo luminoso y otros menos.

La siguiente grfica aclara esta particularidad. La lnea continua muestra el comportamiento (valor L) de algunos de los mdulos LED, pero dentro del rea amarilla hay ms valores que estn por encima o por debajo de dicha lnea.


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Figura 22. Desviaciones reales de la disminucin del flujo luminoso en el tiempo.

Para poder describir estas variaciones se introdujo el valor B. Dicho valor B representa el porcentaje de mdulos que no logran alcanzar el valor L especifi-cado.

Las siguientes grficas muestran el comportamiento de dos valores tpicos: B50 y B10.

Figura 23. Valores tpicos del Valor B.


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Combinacin de los valores L y B

La combinacin de L y B se muestra en la siguiente grfica. Se indican dos posibles descripciones para el mismo comportamiento, dependiendo del valor B que sea elegido.

Figura 24. Los LED muestran L90 B50 a 32.000 horas L90 B10 a 24.000 horas.

Se definen dos valores ms:

Valor C (Cp)

El valor C representa el porcentaje de fallos totales.

Valor F (Fp)

El valor F representa la fraccin de fallo combinado. Es la combinacin de am-bos fallos, el gradual (valor B) y el total (valor C).

1.2.4.2. Diferentes disposiciones de LED

Son dos las tcnicas principales para montar LED en la superficie de una placa de circuito impreso (pcb):


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Tecnologa Chip on Board (COB): Los diferentes componentes del LED (chip, hilo de unin, convertidor fluorescente, prelente) se montan sobre la placa de circuito impreso.

Tecnologa de montaje en superficie (SMD): Los diferentes componentes del LED son premontados en cpsulas. La unidad se suelda a la placa de circuito impreso como una nica pieza.

La decisin de cul de las dos tecnologas debe utilizarse depende principalmen-te de la aplicacin propuesta. Tpicamente la tecnologa SMD se usa ms para mdu-los de superficie, mientras que la tecnologa COB se aplica para mdulos compactos.

Figura 25. Mdulo SMD.

Figura 26. Mdulo COB.


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1.2.5. Regulacin de los LED

Los LED pueden ser fcilmente regulables reduciendo la corriente elctrica que fluye a travs del LED.

Para alcanzar esta regulacin se aplican dos tcnicas diferentes.

Regulacin Analgica.

Modulacin de anchura de impulso (PWM).

Figura 27. Regulacin analgica con diferentes niveles de regulacin.

Figura 28. Regulacin con PWM.

La regulacin analgica significa que la amplitud de la Intensidad de paso es reducida.

Cuando se emplea la tcnica PWM, la amplitud se mantiene constante, pero el flujo de intensidad es interrumpido segn una determinada frecuencia PWM. Cuanto mayor sean estas interrupciones, menor ser la Intensidad media efectiva a travs del LED y, por tanto, tambin se reducir la luminosidad percibida. El ojo


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humano en general no puede percibir el parpadeo, aunque la iluminacin est de hecho siendo modulada.

Especialmente a valores de luminosidad bajos, la regulacin analgica tiene sus limitaciones. En algunos casos pueden aparecer diferencias entre LED en la emisin de luz o desviaciones en cuanto a la cromaticidad establecida. La regu-lacin PWM en cambio no tiene estas limitaciones.

Figura 29. Regulacin combinada analgica y PWM.

Para alcanzar un comportamiento optimizado de regulacin ambos mto-dos de regulacin pueden ser combinados. Por ejemplo, la regulacin analgica puede ser utilizada para niveles de regulacin de entre 100 y 30%. Para niveles inferiores al 30% se puede cambiar a regulacin PWM sin ningn efecto. Con esta combinacin los problemas de regulacin analgica se evitan.

1.3. Caractersticas de los LED

Gracias a sus numerosas ventajas, la tecnologa LED se est imponiendo como la mejor alternativa a la hora de elegir un sistema de iluminacin eficiente y flexi-ble. La continua innovacin, la falta de visibilidad sobre los estndares y la llegada de nuevos fabricantes con ofertas muy diferentes, pueden convertir la eleccin en una tarea difcil. Los puntos a tener en cuenta para elegir el sistema de alumbrado adecuado son los siguientes:

La iluminacin LED es una iluminacin basada en un elemento electrnico muy comn: el chip. Trabajar este chip requiere muchos conocimientos tanto de elec-trnica como en iluminacin.


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Tres elementos clave definen la calidad y la durabilidad de un producto de LED:

La calidad del chip de LED. El proceso de fabricacin de un chip de LED para la iluminacin es muy delicado. Cualquier alteracin en este pro-ceso puede modificar uno de los parmetros esenciales del chip. Puede tener consecuencias sobre el flujo luminoso, la consistencia del color o la vida til del chip. Los grandes fabricantes seleccionan sus chips para garantizar unos productos homogneos que se comporten de la misma manera a lo largo de su vida til. As se evitan las variaciones de inten-sidad y/o de temperatura de color o los fallos prematuros de algunos productos en la misma instalacin.

La gestin del calor. El peor enemigo del chip de LED es el calor. Se debe tener en cuenta que el propio chip tambin produce calor al generar luz, dirigido hacia los equipos electrnicos que tambin hay que prote-ger para garantizar su buen funcionamiento.

Composicin de un sistema de iluminacin LED bsico tal y como es una lmpara:

Figura 30. Disipador de calor.


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Figura 31. Ejemplo del impacto de un sistema de gestin malo sobre sobre la duracin del LED.

La distribucin luminosa. La luz producida por un chip de LED es muy intensa y directa. Para proponer productos con una luz homognea y una correcta distribucin de la luz, en funcin de la aplicacin para la cual el producto de LED est diseado, los grandes fabricantes traba-jan intensamente en las pticas primarias y secundarias del producto, al objeto de cumplir con las especificaciones y garantizar el confort de los usuarios. Una mala iluminacin pueden tener un impacto sobre las personas que utilizan la instalacin. Por ejemplo, en una oficina puede afectar la productividad de los trabajadores causando fatiga, falta de concentracin, etc.

1.3.1. Diferencia entre chip de LED y sistema de iluminacin

En el apartado anterior se ha hablado del chip de LED, demostrando que su utilizacin en un sistema de iluminacin LED requiere un diseo especfico de los puntos ms delicados de la tecnologa LED e implica aadir varios elementos: driver, disipador, pticas, etc.

En la siguiente figura se puede ver la diferencia entre la eficiencia inicial o efi-cacia luminosa del chip de LED y la del sistema de iluminacin. La eficacia se mide en lm/W.


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Figura 32. Eficacia real de la lmpara.

1.3.2. Estndares de los sistemas de iluminacin LED

A) La vida til de un producto de iluminacin LED

La vida til de un producto de iluminacin LED se define como el tiempo que dura el producto hasta que el flujo inicial del sistema se haya degradado un 30%. Cuando se llega a este punto de degradacin se considera que el producto ha llegado al final de su vida til. Se representa mediante L70. En la siguiente figura se muestra una curva de mantenimiento de flujo a lo largo de la vida til del producto.

Figura 33. Disminucin del flujo luminoso en funcin del tiempo.


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B) LaeficienciaenergticadelsistemaLED

Desde septiembre de 2013 para las lmparas, y pronto para las luminarias, to-dos los equipos de LED debern tener una etiqueta energtica que permita cono-cer directamente la eficiencia energtica del producto.

Siendo A++ el mejor nivel de eficiencia energtica aceptado para los LED.

Figura 34. Ejemplo de etiqueta energtica.

C) Los ciclos de encendido y apagado y la consistencia de los colores a lo largo de su vida til

Tambin desde septiembre de 2013, los fabricantes a travs de la misma nor-mativa europea el Reglamento (UE) n 1194/2012, tienen que comunicar clara-mente o por lo menos en su pgina web:

Los ciclos de encendido de las lmparas (o por lo menos la mitad de la vida til del producto).

La consistencia de los colores con el ndice de elipses Macadam (6MCDC, siendo el mximo permitido).

Las curvas de longitud de onda para las lmparas reflectoras.

Teniendo estos datos, se puede asegurar la calidad de una lmpara LED.

D) Las equivalencias entre LED y tecnologas tradicionales

A travs de esta misma normativa Reglamento (UE) n 1194/ 2014, se han fijado niveles de flujo luminoso tiles que tiene que alcanzar las lmparas LED reflectoras que reemplazan las tecnologas tradicionales.


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Viene a completar el Reglamento (UE) n 244/ 2009 que ya haba establecido los niveles para las lmparas no direccionales.

En las tablas adjuntas se detallan estas equivalencias. Si una lmpara no alcan-za los niveles descritos entonces no cumple la normativa.

1.3.3. Ventajas de la tecnologa LED

A) Una tecnologa segura y resistente

Las lmparas LED funcionan muy bien hasta cuando hay vibraciones.

Tambin funcionan bien en ambiente muy fros.

No contienen mercurio.

B) Son ahorros garantizados

En cuanto a energa, consumen hasta un 90% menos que los sistemas basados en la incandescencia y hasta un 60% menos que los sistemas de fluorescencia.

Son mucho ms eficientes.

Permiten ahorrar en gastos de mantenimiento gracias a su larga vida.


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C) Esunatecnologamuchomsflexible

Es fcilmente regulable y de muchas maneras diferentes: control de fase, 110 V, DALI, protocolos sin cable, etc.

Tiene un tamao compacto y permite diseos innovadores y atractivos.

Se enciende de manera instantnea al 100% del flujo.

A continuacin se expone un grfico comparativo.

1.4. Ventajas de la tecnologa LED

1.4.1. Introduccin

Las posibilidades de nuevos diseos que aporta la iluminacin con LED abren toda una gama de opciones eficientes en el desarrollo de nuevos proyectos y las ventajas que ofrecen en cuanto a consumo, prestaciones, mantenimiento y larga vida til dejan bien claro el camino hacia este tipo de iluminacin en el alumbra-do general interior y exterior, posible ya en este momento en muchas situaciones y con claro potencial de mejora en un futuro muy prximo.


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Cuando se habla de eficiencia energtica en iluminacin, se deben contem-plar todos los aspectos que afectan a las prestaciones y a la calidad del sistema en cuestin, sin olvidar el objetivo del proyecto, que es proporcionar una adecua-da iluminacin, en cantidad y calidad, a los usuarios.

Una primera consideracin consiste en comparar la eficiencia energtica del sis-tema como tal, en trminos estrictos de consumo. Pero si se desea que la compara-cin sea correcta, se tendrn que enfrentar prestaciones, as como tener en cuenta la adaptacin del sistema al uso del espacio a iluminar y, por ltimo reparar en las mejoras en el mantenimiento, dentro del conjunto de un Proyecto de Iluminacin.

1.4.2. Eficienciadeunaluminaria

Eficiencia(lm/W): es la relacin entre el flujo luminoso de salida (lmenes) y la potencia que entra al sistema (vatios).

Es un concepto simple que, sin embargo, hay que contemplar teniendo en cuenta ciertas consideraciones:

Una fuente de luz (halgena, fluorescente, LED, etc.) tiene una eficiencia o eficacia luminosa inicial, es decir, una relacin entre el flujo que proporcionan y la potencia necesaria para generar ese flujo.

No obstante, en muchos casos, esa fuente de luz no puede funcionar por s misma, sino que debe incorporar algn equipo que le proporcione las condiciones adecuadas para su arranque y correcto funcionamiento. Estos equipos tienen, a su vez, una determinada eficiencia energtica, puesto que presentan siempre algn tipo de prdida durante el proceso de adaptacin de la corriente elctrica a las condiciones que la fuente de luz necesita.

Por ltimo, en las luminarias se integran distintos sistemas pticos (reflectores, di-fusores, aletas antideslumbrantes, etc.) cuya finalidad es obtener una distribucin luminosa de la luz adecuada al uso que se quiera dar a la luminaria.

Existen multitud de estos elementos y cada uno de ellos tiene su propio rendi-miento, es decir, la cantidad de flujo que es capaz de extraer de la fuente de luz.

De esta forma, tradicionalmente se expresa la eficiencia de una luminaria me-diante tres parmetros que el diseador debe considerar:


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Flujo luminoso de las fuentes de luz (lmparas y LED).

Potencia del sistema (lmpara o LED + equipo o driver).

Rendimiento (en %) del sistema ptico: .

El flujo final de salida de la luminaria se calcula como el flujo de la lmpara o LED, multiplicado por el rendimiento de la luminaria. La potencia a considerar es la que demandan la lmpara o LED y el equipo o driver en conjunto.

LUMINARIA TRADICIONAL CON BALASTO ELECTRNICO

Flujo 2x32 W TCTEL = 4.800 lm Eficiencia de la lmpara: 74 lm/WRendimiento de la luminaria = 45%FLUJO FINAL = 2.160 lmPOTENCIA (lmparas + equipo) = 71 WEFICIENCIA = 30,4 lm/W

Figura 35. Caractersticas lmpara tradicional.

Al incorporarse las luminarias LED al mercado, surgen distintas formas de expre-sar sus caractersticas.

Es posible encontrar datos fotomtricos para luminarias LED en la forma tradi-cional descrita anteriormente. Sin embargo, es muy habitual medir en laboratorio el flujo luminoso de la salida de luz del conjunto y el consumo global del sistema, en unas condiciones determinadas.

Los datos fotomtricos que proporciona el fabricante en este caso vienen ex-presados en flujo final, o en flujo con rendimiento al 100%.


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Figura 36. Datos fotomtricos.

LUMINARIALED84034W

Flujo LED840 34W = 2.100 lmRendimiento de la luminaria = 100%FLUJO FINAL = 2.100 lmPOTENCIA conjunto = 34 WEFICIENCIA = 62 lm/W

Figura 37. Caractersticas lmparas LED.

1.4.3. EficienciadelLED

Para evaluar correctamente la eficiencia energtica de los LED es necesario comprender algunos aspectos relativos al funcionamiento de los mismos.

En primer lugar se deben considerar los factores que condicionan la eficiencia del diodo o del mdulo LED y luego, cmo dependen del funcionamiento del conjunto.

Hay muchos factores que intervienen en la eficiencia del LED, pero los ms notables para prescriptores y consumidores son tres:


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Mtodo de obtencin de la luz blanca.

Atributos de la calidad del color.

Intensidad/densidad de corriente.

1.4.3.1. Mtodo de obtencin de la luz blanca

Como se ha visto en captulos anteriores, la luz procedente del LED no es origi-nalmente blanca. El mtodo utilizado para convertir la luz procedente del diodo en luz blanca determina la eficacia de este proceso.

El primer mtodo es el de la mezcla aditiva de colores. En este caso, la luz blanca se produce mezclando diferentes LED que producen luz roja, verde y azul (RGB).

El segundo mtodo es la conversin mediante el mtodo de fotoluminiscencia, con una fina capa de fsforo aplicada sobre uno o varios LED.

Existen tambin otros mtodos mixtos que buscan una mejor calidad de la luz, como la incorporacin de LED rojos a los mdulos con capa de fsforo.

Actualmente, la forma ms eficaz y extendida es el de conversin median-te capa de fsforo. No obstante, existen investigaciones que inciden en que las expectativas de mejorar la eficacia en el futuro son mejores en los sistemas de transformacin mediante la mezcla aditiva de colores, por lo que se prev un de-sarrollo hacia estos sistemas o hacia sistemas hbridos.

1.4.3.2.Variacionesdeeficienciaconlatemperaturayrendimientode color

Se puede observar en los productos actualmente en el mercado que los flujos, para un mismo consumo, varan al elegir distintos tonos de blanco (ms clido o ms fro) o una capacidad de reproduccin cromtica mayor.


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Figura 38. Evolucin de la eficacia con el transcurso de los aos.

Conseguir un determinado tono de blanco (Temperatura de color correlacio-nada Tcp), o un rendimiento de color (Ra) ms elevado, requiere cambios en la

distribucin espectral de la fuente de luz. Cada color particular de la luz tiene un espectro de emisin propio y cada espectro libera un nivel de energa diferente.

Los rendimientos de color (Ra) ms elevados precisan, en general, de un espec-tro de radiacin ms amplio. En consecuencia, dentro de una misma familia de productos, aquellos con mayor Ra suelen consumir ms energa.

Esto significa que la eficiencia luminosa de la radiacin emitida variar y, por lo tanto, es de esperar que los LED con distintas temperaturas de color, o con diver-sos rendimientos de color (Ra) tengan tambin diferentes eficiencias o eficacias luminosas.

Las investigaciones en la mejora de la eficiencia relacionada con estos dos conceptos apuntan a que, en el futuro, estas diferencias sean cada vez menores.

1.4.3.3. Intensidad elctrica de alimentacin

Como regla general, la alimentacin de los LED con intensidades de corriente altas, produce flujos luminosos de salida mayores, pero a costa de una eficiencia energtica menor. Este descenso de eficiencia est siendo investigado por los fabricantes con el objetivo de reducir las prdidas.


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La eleccin de LED de una determinada intensidad de alimentacin para su instalacin en una lmpara o en una luminaria LED, depender de la finalidad perseguida por el fabricante, en funcin del uso al que est destinada.

Para iluminacin general, los fabricantes utilizan LED de media o de alta po-tencia. Los primeros se alimentan con intensidades de corriente habitualmente inferiores a 100 mA, mientras que los segundos lo hacen con intensidades tpicas de 350 mA, 500 mA, 700 mA e incluso 1.000 mA.

Tabla 1. En la tabla se representa un ejemplo para un LED de media potencia, en el que puede observarse el efecto de la intensidad de corriente sobre la eficiencia

o eficacia luminosa (lm/W), a una misma temperatura ambiente.

1.4.4. EficienciadelafuentedeluzydelaluminariaLED

En la prctica, para poder utilizar LED en la iluminacin, es necesario incorpo-rarlos en sistemas de iluminacin, lmparas o luminarias completas, que propor-cionen un sistema mecnico de soporte y que incluyan elementos electrnicos (driver) y/o elementos pticos (lentes, difusores, reflectores, etc.).

La eficiencia de la fuente de luz LED depende de las condiciones de funcio-namiento, por lo que la consideracin por separado de la eficiencia de la fuente de luz, equipo de alimentacin y sistema ptico, carece de sentido. Es necesario estudiarlos en conjunto y en condiciones de funcionamiento.

Los aspectos fundamentales que determinan la eficiencia de los LED integra-dos en lmparas y luminarias utilizables por el consumidor final son tres:

Gestin trmica del sistema.


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Eficiencia del driver.

Eficiencia del sistema ptico.

Tanto la eficiencia del driver como la del sistema ptico son aspectos que con-dicionan en la misma medida la eficiencia de los sistemas tradicionales, pero la gestin trmica del sistema, sin embargo, tiene mucha mayor influencia en la ilu-minacin mediante LED.

La conversin de energa en luz dentro del LED es un proceso en el que buena parte de esa energa se transforma en calor dentro del propio diodo. Cuanto ma-yor sea la temperatura en el interior (Tj= temperatura en la unin), menor ser la emisin de luz y, adems, la duracin del diodo se ver reducida, pudiendo llegar incluso a su destruccin en poco tiempo.

La norma general es que cuanto menor sea la temperatura de funcionamien-to, ms eficiente ser el LED y mayor ser su vida til.

Un buen diseo del diodo y del chip LED en cuanto a su temperatura de fun-cionamiento es el primer paso hacia una lmpara o luminaria LED eficiente. Pero la integracin del chip en una lmpara o en una luminaria genera unas condi-ciones trmicas diferentes. La forma de gestionar estas condiciones y los sistemas de disipacin de calor que se proyecten son fundamentales para lograr la mayor eficiencia y vida til.

Figura 39. Ejemplo de influencia de la temperatura ambiente en un LED COB de potencia media.


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El fabricante deber aportar datos del flujo y la potencia consumida del pro-ducto final, con todos sus elementos incluidos, medidos a una temperatura dada. Es habitual hacer referencia a una temperatura ambiente de 25 C. El incremento de temperaturas por encima de este valor supondr un descenso del flujo y, por tanto de la eficiencia o eficacia luminosa.

Durante el proceso de adaptacin de la alimentacin elctrica a las condicio-nes que requiere el LED para su funcionamiento se producen tambin prdidas. La eleccin de un driver adecuado, con una eficiencia elevada y capaz de generar las condiciones elctricas ptimas, es fundamental para minimizar estas prdidas.

Por otro lado, la incorporacin de sistemas pticos para redirigir la luz en las direcciones deseadas o controlar el deslumbramiento, tambin supone ciertas prdidas de eficiencia.

Para el estudio de la eficiencia del sistema LED, estos tres factores son insepara-bles. El tipo de driver influir en la temperatura del sistema como tambin lo harn los sistemas pticos utilizados. A su vez, la temperatura influir en el funcionamien-to del driver. Por este motivo los fabricantes deben proporcionar los datos de flujo final y eficiencia del sistema funcionando en conjunto, para que el consumidor tenga una referencia clara de las caractersticas de la lmpara o luminaria LED en condiciones previstas de servicio.

En general, la eficiencia es mejor en las luminarias completas y su buen funcio-namiento est mejor asegurado al haberse comprobado como conjunto. Sin em-bargo, la eleccin de una u otra solucin la determinarn, en cada situacin con-creta, el balance entre la inversin y el ahorro energtico y por mantenimiento.

1.4.5. Lmparas tradicionales en relacin con los LED Lmparas incandescentes y halgenas: su eficiencia o eficacia lumino-

sa tpica est entre 10 lm/W y 26 lm/W. Existen disponibles en el mercado nuevas lmparas halgenas con la eficiencia mejorada y algunas inves-tigaciones apuntan a que pueden alcanzarse los 45 lm/W en laborato-rio, pero el dato no ha sido verificado an de forma independiente.

Lmparasfluorescentes: su eficiencia vara mucho dependiendo del tipo de lmpara, de la longitud, de la potencia o de la calidad de la luz y la temperatura de color. Las eficiencias o eficacias luminosas varan desde 25 lm/W hasta 118 lm/W, sin tener en cuenta las prdidas de los balastos.


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En los ltimos aos la eficiencia y calidad de las lmparas fluorescentes ha mejorado considerablemente mediante distintas tecnologas. Pero, fundamentalmente, lo que ha hecho incrementar la eficiencia del siste-ma balasto + lmpara ha sido la incorporacin de balastos electrnicos, llegndose a valores de eficiencia en torno a 110 lm/W para el conjunto balasto electrnicolmpara fluorescente.

Lmparas de descarga de alta intensidad HID (exceptuando las de va-por de mercurio): son las lmparas ms eficientes presentes hoy en da en el mercado, con eficacias luminosas que alcanzan los 115 lm/W, in-cluyendo el equipo para halogenuros metlicos y hasta 140 lm/W para vapor de sodio. Sin embargo, estas altas eficiencias se consiguen a me-nudo a expensas de la calidad de la luz.

Las lmparas de vapor de sodio de alta intensidad son la que ofrecen eficiencias ms elevadas, pero la calidad de la luz que proporcionan en cuanto a temperatura de color o tono de luz y reproduccin cromtica, solo las hace aptas para determinadas aplicaciones.

Figura 40. Comparativa entre distintas tecnologas en funcin del rendimiento.

Las lmparas de halogenuros metlicos con tecnologa cermica ofre-cen una buena calidad en la reproduccin cromtica de los colores que, en algunos casos, es comparable a la de las fluorescentes. La in-vestigacin contina para mejorar la eficacia luminosa y la calidad de estas lmparas. La dificultad para la regulacin de este tipo de lmpara hace que pierdan posiciones en Proyectos de Iluminacin en los que la eficiencia sea prioritaria.


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Algunos fabricantes de LED han alcanzado ya los 200 lm/W de emisin y se esperan mejoras en los prximos aos. En su incorporacin a sistemas utilizables por el consumidor (lmparas LED y luminarias LED) existen ya eficacias luminosas cercanas a los 120 lm/W, dependiendo de la temperatura de color elegida y de su rendimiento de color.

Las fuentes de luz tradicionales se basan en tecnologas maduras que han evo-lucionado mucho desde sus comienzos para poder ofrecer sus cualidades actua-les. La investigacin en la mejora de estas fuentes contina activa, de tal forma que los fabricantes podrn ofrecer mejores prestaciones y mayores eficacias lumi-nosas en el futuro, pero el potencial de mejora que presentan no es tan alto como en los LED, tecnologa muy joven, susceptible, por lo tanto, de evolucionar mucho en los prximos aos.

Como puede verse en esta tabla del DOE (U.S. Department of Energy), las ex-pectativas con los LED son las de poder alcanzar 266 lm/W. Aunque estos niveles no son los que se obtendran finalmente en una luminaria o lmpara LED, si dan una idea del potencial de mejora de esta nueva tecnologa.

Tabla 2. Evolucin (esperada) del rendimiento en las luces clidas blancas LED.

1.4.6. ProyectodeiluminacineficienteconLED

La normativa general a aplicar, en cuanto a eficiencia energtica de las insta-laciones de iluminacin, es la siguiente:


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Cdigo Tcnico de la Edificacin (CTE), Documento Bsico HE, en su Sec-cin HE3: Eficiencia Energtica de la Instalaciones de Iluminacin, para iluminacin interior, y su actualizacin mediante Orden FOM/1635/2013, de 10 de septiembre.

Real Decreto 1890/2008 por el que se aprueba el Reglamento de Eficien-cia Energtica en Instalaciones de Alumbrado Exterior y sus Instrucciones tcnicas complementarias, para iluminacin exterior.

Por otro lado, la norma UNEEN 15193 Eficiencia energtica de los edificios. Requisitos energticos para la iluminacin establece mtodos para el clculo del consumo en edificios debido a la iluminacin, teniendo en cuenta los posibles ahorros por aportacin de luz diurna y por control de presencia.

Los factores para la clasificacin energtica de un proyecto de iluminacin son:

VEEI: Valor de Eficiencia Energtica en Iluminacin (W/m2 por cada 100 lux). Queda definido por el CTE para iluminacin interior.

e (m2lux/W): EficienciaEnergtica. Definido por el RD 1890/2008, para alumbrado exterior.

Estas normativas establecen lmites para estos parmetros que el proyecto de iluminacin debe cumplir. Adems, obligan a la incorporacin de sistemas de control cuando se cumplen determinadas condiciones de proyecto.

La iluminacin mediante LED ha supuesto que, en muchos casos, estos lmi-tes no solo se puedan cumplir, sino tambin mejorar considerablemente. Por otro lado, las posibilidades de regulacin que ofrecen las luminarias LED, las hace idea-les en situaciones donde el aprovechamiento de la luz diurna o el control horario o por presencia, pueden suponer ahorros energticos notables.

Pero la eficiencia en modo alguno debe ser el nico factor cuando se com-paran soluciones de iluminacin. Otras caractersticas relativas a los niveles de iluminacin, calidad de la luz, a la flexibilidad del sistema, a la facilidad de mante-nimiento o a las posibilidades de regulacin son fundamentales.

Los factores anteriormente descritos como elementos de comparacin entre luminarias (eficacia, flujo de salida, Ra, etc.) carecen en s mismos de significado si la equiparacin se realiza fuera del contexto del proyecto de iluminacin y la aplicacin concreta para el que se proponen.


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Por ltimo, es imposible hablar de eficiencia energtica sin tener en cuenta el mantenimiento. La larga vida til de las luminarias LED mejoran considerablemen-te los costes por mantenimiento de la instalacin.

Los pasos a seguir que se recomiendan para valorar la eficiencia de una solu-cin luminotcnica son los siguientes:

1. Definicin del uso del espacio a iluminar y de las horas de utilizacin.

2. Concrecin de los requerimientos lumnicos en sus aspectos cuantitativo y cualitativo.

3. Establecimiento de los niveles de eficiencia exigidos por la normativa aplicable.

4. Comparacin del nivel cumplimiento de los factores del punto 2 para cada solucin.

5. Clculo de la potencia instalada (W y W/m2) para cada solucin pro-puesta.

6. Comprobacin de los niveles de eficiencia exigidos por la normativa aplicable.

7. Clculo de la demanda energtica anual en kWh de cada solucin a comparar.

8. Mantenimiento previsto para cada solucin durante el periodo de tiem-po elegido para la comparacin.

Cuando se hagan estimaciones econmicas stas debern incluir: la inversin y los costes de instalacin, los costes de financiacin si los hubiere y el incremento de precio que puedan sufrir tanto el mantenimiento como la energa elctrica durante el periodo de comparacin estudiado.

1.4.6.1 Ejemplo de aplicacin

En el ejemplo que se expone a continuacin se ha considerado la reforma de un pasillo con ascensores que se repite en las diez plantas de un hotel.


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La iluminacin actual se realiza mediante downlights empotrados con lmpa-ras halgenas de bajo voltaje de 50 W. La distribucin lumnica es de tipo spot, con un ngulo cerrado que provoca una gran falta de uniformidad.

El nmero de horas de uso es 18 horas, 365 das al ao, lo que se traduce en un total de 6.570 horas anuales.

Los pasillos tienen ventanas en uno de sus laterales.

Tabla 3. Datos de la instalacin.

1-Definicindelusodelespacioailuminarydelashorasdeutilizacin

Pasillo de hotel con pequeo vestbulo de ascensores. Uso: 18 horas diarias todos los das del ao = 6.570 horas anuales

2-Definicindelosrequerimientoslumnicosensusaspectos cuantitativo y cualitativo

Iluminancia, Luminancia 100 lux a nivel del suelo

Uniformidad 0,4

Deslumbramiento UGR


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Tabla 3. Datos de la instalacin. (Continuacin)

3-Definicindelosnivelesdeeficienciaexigidosporlanormativaaplicable:VEEIlmiteexigidoporCTE

6 W/m2.100 lux

SITUACIN ACTUAL SITUACIN PROPUESTA

AHORRO ENERGTICO

86%

Figura 41. Comparativa situacin actual y propuesta.

Tabla 4. Datos de la instalacin.

SITUACIN ACTUAL PROPUESTA

Descripcin

7 luminarias por planta con lmpara halgena.Potencia instalada: 53 W por

luminaria

5 luminarias LED por planta. Potencia

Instalada: 3 de ellas son de 18 W y 2 de 11 W

10 plantas 10 plantas

4- Comparacin del nivel cumplimiento de los factores del punto 2

para cada solucin

No se cumplen todos Se cumplen

Iluminancia, Luminancia

117 lux a nivel del suelo 154 lux a nivel del suelo

Uniformidad 0,06 0,43

Deslumbramiento UGR


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Tabla 4. Datos de la instalacin. (Continuacin)

SITUACIN ACTUAL PROPUESTA

Distribucin luminosa y contribucin

de la misma a los requerimientos del

proyecto

La distribucin lumnica presenta excesivo

contraste que puede provocar molestias en el proceso de

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