LAMPARAS LED Y LAMPARAS DE INDUCCIÓN

INTEGRANTES:ALDO MEJIA DAZAJEISON FELIZZOLAANGEMIRO DÍAZ

DANIEL RODRIGUEZ

INTRUCTOR: HORACIO SERPA

SENATECNOLOGO MANTENIMIENTO ELECTRICO INDUSTRIAL

SUBSEDE COMM LA JAGUA DE IBIRICO- CESAR

2013

LAMPARAS LEDLAMPARAS LED

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

El diodo emisor de luz, también conocido como LED, es un dispositivo semiconductor Consiste en un material semiconductor (juntura p-n) que emite radiación cuando se lo somete

a una diferencia de potencial (terminal positivo conectado al ánodo y el negativo al cátodo).

Al circular la corriente eléctrica, las cargas positivas y negativas se combinan en la juntura produciendo fotones. El color de la luz emitida depende del tipo de

material semiconductor, siendo los colores usuales, el rojo, el verde, el azul y el amarillo.

Sin embargo, se pueden obtener lámparas de otros colores de luz combinando los anteriores. Debido a que la luz capaz de emitir un led no es muy intensa, para alcanzar la intensidad luminosa similar a las otras lámparas existentes como las incandescentes o las fluorescentes compactas, las lámparas LED están compuestas por agrupaciones de ledes, en mayor o menor número, según la intensidad luminosa deseada.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTOPRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Actualmente las lámparas de led se pueden usar para cualquier aplicación comercial, desde el alumbrado decorativo hasta el de viales y jardines, presentado ciertas ventajas, entre las que destacan su considerable ahorro energético, arranque instantáneo, aguante a los encendidos y apagados continuos y su mayor vida útil, pero también con ciertos inconvenientes como su elevado costo inicial.

Los diodos funcionan con energía eléctrica de corriente continua (CC), de modo que las lámparas de LED deben incluir circuitos internos para operar desde el voltaje CA estándar. Los ledes se dañan a altas temperaturas, por lo que las lámparas de LED tienen elementos de gestión del calor, tales como disipadores y aletas de refrigeración. Las lámparas de LED tienen una vida útil larga y una gran eficiencia energética, pero los costos iniciales son más altos que los de las lámparas fluorescentes.

El calor en un LED se genera  por el llamado “efecto Joule”. Un LED funciona con corriente continua, por este motivo para que funcione en cualquier instalación eléctrica necesita un convertidor o driver que convierta la corriente alterna en corriente continua. En este proceso, la corriente de salida se vierte en la parte trasera del chip LED, concretamente en el punto de unión  (la llamada unión T o T Junction).

La temperatura del punto de unión (Tj) es clave a la hora de determinar la eficacia lumínica de un LED. Para que la lámpara LED funcione correctamente y su vida útil sea la máxima posible es fundamental evacuar eficientemente el calor que se acumula en el chip. El exceso de temperatura puede llegar a reducir considerablemente  la vida de una luminaria LED y puede afectar también a la calidad de la luz emitida (color, intensidad, etc.).

Los LEDs siempre funcionan mejor a temperaturas bajas. A mayor temperatura, menor rendimiento.

Luz más brillante y duradera con menos consumo. Larga vida y mantenimiento de luminosidad Encendido y reinicio después de un fallo de alimentación instantáneo. Energía más eficiente debido a su alto factor de potencia. Facilita la visión directa, reduce el estrés y mejora la productividad. Funciona a temperaturas más bajas reduciendo los costos de

refrigeración. Ahorro hasta de un 84% en Energía, reduciendo las facturas de

electricidad notablemente. Lámparas de bajo mantenimiento y larga duración reduciendo los

costos de sustitución. No contienen productos tóxicos por lo que son tecnología VERDE. Contribuye a la disminución del calentamiento global pues minimiza

sensiblemente la combustión de combustibles fósiles.

VENTAJASVENTAJAS

Aun no son excesivamente eficientes. Para conseguir la iluminación de una bombilla tradicional se necesitan

tres LEDs. Son más caros que las bombillas convencionales

DESVENTAJASDESVENTAJAS

CIRCUITO DE UN TUBO LEDCIRCUITO DE UN TUBO LED

Dado que el LED no tiene filamentos ni otros elementos de desgaste que se puedan romper, la eficiencia es muy alta, por lo que ofrece una larga vida útil y hoy en día es muy utilizada en aparatos electrónicos precisamente por su fiabilidad y larga vida la cual es de unas 50.000 horas. Lo cual significa que su duración es de varios años, aplazando mucho los costosos remplazos.

• VIDA ÚTIL• VIDA ÚTIL

• EFICIENCIA• EFICIENCIALa iluminación con tecnología LED tiene una eficiencia energética muy alta, con unas perdidas por calor muy reducidas, ofreciendo una luz de gran calidad cromática y un gran flujo lumínico con un consumo de energía muy reducido, en comparación con la iluminación convencional. Lo cual se traduce en ahorro por lo general de alrededor de un 77% del gasto en alumbrado. Las lámparas de LED tienen una eficiencia cercana a las lámparas de vapor de sodio y cada día avanzan un poco más.

CARASTERISTICASCARASTERISTICAS

Dado que el LED no tiene filamentos ni otros elementos de desgaste que se puedan romper, la eficiencia es muy alta, por lo que ofrece una larga vida útil y hoy en día es muy utilizada en aparatos electrónicos precisamente por su fiabilidad y larga vida la cual es de unas 50.000 horas. Lo cual significa que su duración es de varios años, aplazando mucho los costosos remplazos.

• FILAMENTO• FILAMENTO

• TIEMPO DE ENCENDIDO Y RECUPERACIÓN• TIEMPO DE ENCENDIDO Y RECUPERACIÓNEl tiempo de encendido es instantáneo, además, cuando el suministro es interrumpido únicamente se apaga momentáneamente y se reenciende instantáneamente. No necesita enfriarse, de manera que los apagados y encendidos repetidos no afectan a su vida útil. La misma situación tiene una respuesta muy diferente en los sistemas convencionales, los cuales tardan mucho tiempo en volver a funcionar después de una parada, a la vez que acorta significativamente la vida útil de los mismos. La respuesta instantánea de recuperación del sistema LED permite eliminar costosos y frecuentemente peligrosos paros en el trabajo.

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

• PARÁMETROS DE LUZ DE LA LÁMPARA DE TECNOLOGÍA LED

• PARÁMETROS DE LUZ DE LA LÁMPARA DE TECNOLOGÍA LED

CARASTERISTICASCARASTERISTICAS

APLICACIONESAPLICACIONES

LAMPARAS DE INDUCCIÓNLAMPARAS DE INDUCCIÓN

HISTORIAHISTORIA

La tecnología básica para las lámparas de inducción no es particularmente nueva. El principio de inducción fue introducido en el mundo por el científico Nikola Tesla fue el primero en llevar a cabo la transferencia inalámbrica de energía en una lámpara de inducción magnética sin electrodos en la década de 1890. En 1967 y 1968, John Anderson, de General Electric solicitó patentes para lámparas sin electrodos. Matsushita tenía sistemas de lámparas de inducción disponibles en 1992. Intersource Technologies también anunció una en 1992, llamada E-lámpara. Que funcionaba a 13,6 MHz y estaba disponible en el mercado de los EE.UU en 1993.

Lo que se ha producido desde el año 2003 es una optimización del diseño de estas lámparas para aplicaciones industriales y de iluminación vial y considerables mejoras en la tecnología de las fuentes de alimentación (drivers), que han mejorado muchísimo todos los parámetros eléctricos de estas lámparas, alcanzando niveles nunca antes igualados por otro tipo de sistemas de iluminación.

Las LÁMPARAS DE INDUCCIÓN MAGNÉTICA son básicamente lámparas fluorescentes sin electrodos, con electroimanes ubicados alrededor de una parte del tubo. En estas lámparas denominadas también de inductor externo, la energía de baja frecuencia, se envía desde el balasto electrónico a través de cables a estos electroimanes, que están envueltos en una espiral alrededor del núcleo de ferrita, creando un poderoso imán.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTOPRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

• Las lámparas de inducción también pueden atenuarse lo cual puede proporcionar ahorros de hasta un 65%. Hoy en día solo dos sistemas de inducción tienen balastros atenuables, se espera que en un futuro cercano más compañías desarrollen más balastros capaces de atenuar desde un 100 hasta un 30% de la intensidad total de la lámpara los cuales son convenientes para controles como fotoceldas, temporizadores y sensores de presencia. En el caso de atenuación manual las perillas, botones, barras, etc. Son una buena opción de control. Casi todas las fuentes de iluminación que están actualmente en uso tienen una cosa en común, electrodos metálicos sellados en las paredes del bulbo para traer la corriente eléctrica dentro de la cámara/envoltura de la lámpara.

Predeciblemente, la mayor falla mecánica (aparte de la ruptura) en estas lámparas comunes con electrodos son:

Falla del filamento debida a deflexión por el tiempo, dado a que los átomos del material son arrancados por la corriente eléctrica 

Vibración la cual rompe el filamento, especialmente cuando se encuentra caliente.

Falla del seguro de integridad de la lámpara; normalmente causado por el estrés térmico en el área donde los electrodos hacen contacto con la pared de vidrio. La falla del sello puede ser rápida y completa o una ruptura lenta con el tiempo lo cual permite la entrada de gases atmosféricos que contaminan el interior.

En una lámpara sin electrodos, las principales fallas mecánicas (otras además de la ruptura) son: 

Deflexión de la amalgama de mercurio dentro del bulbo. Cuando los iones de mercurio se excitan y bombardean el fósforo (el cual después emite la luz que vemos), una pequeña porción de estos son absorbidos por la capa de fósforo con el tiempo. Una vez que los iones dentro de la envoltura se han deflexionado, la lámpara emite solo una luz muy tenue y hay que remplazar la lámpara. 

 Falla del balastro electrónico. Esta no es una falla catastrófica dado que el balastro es externo y se puede remplazar.

Las lámparas de inducción requieren un balastro electrónico que ajuste perfectamente para su operación correcta. El balastro toma el voltaje de entrada de CA y lo rectifica en CC. Los circuitos de estado sólido posteriormente convierten esta corriente de CC en una de más alta frecuencia de 2.65 13.6 MHz dependiendo en el diseño de la lámpara. Esta alta frecuencia alimenta a la bobina enrollada alrededor de un núcleo de ferrita o al inductor interno. La alta crecencia crea un fuerte campo magnético en el inductor el cual acopla la energía a través de las paredes de vidrio de la lámpara a los átomos de mercurio dentro del tubo.

El balastro contiene circuitos de control los cuales regulan la frecuencia y la corriente hacia la bobina de inducción para asegurar la operación estable de la lámpara. Además, el balastro tiene un circuito el cual produce un pulso largo para inicializar la ionizacion de los átomos de mercurio y encender la lámpara. Las lámparas de inducción no encienden a un 100% de su intensidad sino que comienzan con un 75-80%. Les toma entre 1 y 2 minutos en encender al 100%. La regulación de la lámpara por medio del balastro y el uso de circuitos controlados por microprocesador permiten que el balastro opere con una eficiencia del 98%. Solo el 2% de energía se pierde en un balastro para lámpara de inducción en tanto que en las lámparas comunes se pierde de un 10 a un 15% en el balastro.

Muy larga vida útil en comparación con las tecnologías de iluminación convencionales, entre 80.000 y 100.000 horas para las lámparas de inductor externo.

Alta eficiencia de conversión de energía que van desde 80 L/W en los modelos de baja potencia a los más de 95 L/W en los modelos de alta de potencia.

Proporciona un ahorro sustancial de energía de entre el 40% y más del 60%, en la mayoría de las aplicaciones.

Las lámparas de inducción magnética tienen excelentes características de mantenimiento del flujo luminoso, produciendo un mayor flujo de luz durante un tiempo mucho más largo que el resto de las tecnologías.

Las lámparas de inducción son instantáneas. Iniciándose en el 85% de la emisión y alcanzando la potencia máxima al cabo de entre 60 y 90 segundos. Esta característica las hace ideales para su uso en aplicaciones con baja tasa de ocupación u operadas por sensores de movimiento.

VENTAJASVENTAJAS

Alto costo inicial (más de 10 veces el costo de una DAI convencional). Actualmente limitadas en potencia. Físicamente más grandes que las lámparas DAI, lo cual las hace más

apropiadas para luminarias grandes. Una variedad limitada. Requieren la compra de los accesorios necesarios para remplazar

lámparas de casa. Dañinas para el ambiente y listadas como de riesgo personal por la

OSHA debido al contenido de mercurio deben desecharse de manera apropiada, desecho especial es más costoso y le generara un costo al consumidor.

DESVENTAJASDESVENTAJAS

Las lámparas de inducción operan a frecuencias altas y sin parpadeos, reduciendo la fatiga visual y mejorando la seguridad en el trabajo

Las lámparas de inducción tienen un alto factor Escotópico/fotópico (S/P), que mejora la agudeza visual, reduce la fatiga y el esfuerzo ocular, mejorando así las condiciones de trabajo.

Las lámparas de inducción son más beneficiosas para el medio ambiente, ya que contiene un fracción del mercurio que el resto de tipos comerciales y además es totalmente reciclable. El resto de tipos de iluminación contienen mercurio líquido mucho más peligroso para el medio ambiente.

Alto factor de potencia debido a las bajas perdidas de los balastos electrónicos que son 98% eficientes.

Mínima depreciación de lúmenes (baja intensidad luminosa con el tiempo) comparada con otros tipos de lámparas debido a que no existe la evaporación del filamento ni la deflexión.

Encendido y reencendido instantáneos, a diferencia de las lámparas convencionales (Vapor de sodio, haluro metálico).

Amigables con el ambiente ya que utilizan menos energía, y generalmente utilizan menos mercurio por hora de operación. El mercurio se encuentra en forma sólida y puede recuperarse fácilmente al final de la vida de la lámpara

El tiempo de encendido es prácticamente instantáneo, además, cuando el suministro es interrumpido únicamente parpadea y se reenciende instantáneamente, no necesita enfriarse, no afectando a su vida útil.

CARASTERISTICASCARASTERISTICAS

• TIEMPO DE ENCENDIDO Y RECUPERACIÓN• TIEMPO DE ENCENDIDO Y RECUPERACIÓN

• PARÁMETROS DE LUZ DE LA LÁMPARA DE INDUCCIÓN

• PARÁMETROS DE LUZ DE LA LÁMPARA DE INDUCCIÓN

Los parámetros de iluminación general de la lámpara de inducción son mejores que los de la iluminación convencional por diversas razones: la temperatura de color puede ser de 2.700 a 6.500 K y el índice de rendimiento de color (CRI) es más de 80, hasta un 90, con la eficacia del sistema de iluminación de 85 lm/W.

LÁMPARAS DE INDUCCIÓN VS LEDLÁMPARAS DE INDUCCIÓN VS LED

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