ALUMBRADO TIPO LED

FIDEL ALFONSO ROMERO TOLEDO Cd.: 200820185

UNIVERSIDAD PEDAGGICA Y TECNOLGICA DE COLOMBIA ESCUELA DE INGENIERA ELECTROMECNICA

FACULTAD SECCIONAL DUITAMA 2012

ALUMBRADO TIPO LED

Presentado por:

FIDEL ALFONSO ROMERO TOLEDO Cd.: 200820185

Presentado a: ADN DE JESUS BAUTISTA MORANTES

Ingeniero Electricista UN Magister en Ingeniera Elctrica UIS

UNIVERSIDAD PEDAGGICA Y TECNOLGICA DE COLOMBIA

ESCUELA DE INGENIERA ELECTROMECNICA FACULTAD SECCIONAL DUITAMA

2012

Contenido INTRODUCCION ..................................................................................................................................... 4

OBJETIVOS ............................................................................................................................................. 5

OBJETIVO GENERAL ........................................................................................................................................ 5 OBJETIVOS ESPECFICOS................................................................................................................................. 5

1. ILUMINACIN CON LED ................................................................................................................. 6

1.1. CONCEPTO .......................................................................................................................................... 6 1.2. FUNCIONAMIENTO DE LED ...................................................................................................................... 7 1.3. TIPOS DE LED. ...................................................................................................................................... 9 1.4. SELECCIN DE TIPOS DE LED. ......................................................................................................... 11 1.5. LUMINACIN OLED ........................................................................................................................ 12

2. VENTAJAS DE LOS LEDS. ............................................................................................................... 13

2.1. VIDA UTIL. ............................................................................................................................................... 13 2.2. EFICIENCIA ENERGTICA. .............................................................................................................................. 14 2.4. EFICIENCIA LUMINOSA INMEDIATA DESDE EL MISMO MOMENTO DEL ENCENDIDO ............................................. 17 2.5. FCILMENTE REGULABLES EN UN AMPLIO INTERVALO ................................................................................. 18 2.6. MEDIO AMBIENTE ............................................................................................................................... 19 2.7. SIN RADIACIN INFRARROJA NI ULTRAVIOLETA. ......................................................................................... 19

3. FUTURO DEL LED Y APLICACIONES. ............................................................................................... 19

3.1. FUTURO DEL LED. ....................................................................................................................................... 19 3.2. APLICACIONES DE ALUMBRADO CON LED. ........................................................................................................ 20

CONCLUSIONES .................................................................................................................................... 21

INFOGRAFIA ........................................................................................................................................ 22

INTRODUCCION

Los LED est produciendo grandes cambios en el mundo de la iluminacin. Al tratarse de una nueva fuente de luz, el LED ha trado consigo una serie de nuevos desarrollos, aplicaciones y desafos. Teniendo en cuenta las diferentes ventajas como son la eficiencia energtica, vida til, medio ambiente, reproduccin del color; se hace un dispositivo con un gran futuro y una gama de aplicacin que ayudan a una buena iluminacin.

En este trabajo nos encontremos con los conceptos de polarizacin de un diodo hasta las diferentes aplicaciones que nos presenta este elemento como es la iluminacin con led.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL Conocer los diferentes tipos de lmparas y luminarias tipo LED, su uso, aplicaciones, ventajas y el futuro de estos dispositivos.

OBJETIVOS ESPECFICOS Identificar el funcionamiento de los led como dispositivos de alumbrado.

Conocer las diferentes ventajas que este dispositivo ofrece para la iluminacion.

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1. Iluminacin con led

1.1. Concepto Lo primero que se debe definir es que es un led. Los leds son dispositivos semiconductores de estado slido lo cual los hace robustos, fiables, de larga duracin y a prueba de vibraciones, que pueden convertir la energa elctrica directamente en luz. El interior de un LED es un pequeo semiconductor encapsulado en un recinto de resina de epoxi.

Figura 1.Partes de un leds. Norma Condensa - http://www.comptelg.com/html/productos/benefits/quesonlosleds.html

1.2. Funcionamiento de led

Cuando el led esta sin polarizar no hay inteccion de portadores minoritarios permitiendo la conduccin de este, como se muestra en la figura a continuacin:

Figura 2.led sin energizar- http://catarina.udlap.mx

Al estar el diodo polarizado en sentido directo se inyectan electrones, portadores de carga, en la zona neutra 'n' y 'p' que es la regin de la unin. Esta queda enriquecida con electrones y huecos que se recombinan unos con otros, pasando el electrn de la banda de conduccin a la banda de valencia. .

Figura 3.led polarizado- http://catarina.udlap.mx

Cuando hablamos el funcionamiento es el mismo de un diodo pero su polarizacin se ve reflejada una iluminacin. El estmulo consiste en una corriente elctrica que atraviesa el diodo Todos los diodos son unidireccionales: solo se produce luz cuando pasa corriente contina en el sentido correcto, es decir, del nodo al ctodo.

Figura 3.Polarizacon y efecto de luz - Http://www.etaplighting.com.

La cantidad de luz generada es casi proporcional a la cantidad de corriente que fluye a travs del diodo. A efectos de iluminacin, el suministro siempre est controlado por la corriente como se muestra en la grafica a continuacin.

Figura 4.Impacto de corriente en el flujo luminoso - Http://www.etaplighting.com.

La combinacin de elementos que ayudan a la reflexin de la luz se conoce como un componente led; el cual posee una carcasa, un led y una ptico primario y este final es un pequeo lente que recoge y emite la luz generada por el LED en un patrn definido.

Figura 5.Composicion de un Componente de Led - Http://www.etaplighting.com.

1.3. Tipos de led.

Los led se pueden clasificar por medio de la fuente luminosa como son:

Led con ptica primaria: Los componentes de LED, se fabrican circuitos impresos a medida y los combina con una ptica secundaria. De este modo se obtiene la mxima flexibilidad de diseo, puesto que la geometra del mdulo de iluminacin se puede integrar por completo en el diseo de la luminaria.

Actualmente solo se utilizan LED SMD (dispositivo de montaje adosado) que van soldados directamente a la superficie de una placa de circuito impreso y disipan el calor mucho mejor. Este tipo de LED es ms reciente y

est pensado especficamente para soportar cargas y flujos luminosos mayores. Su vida til y su eficiencia son considerablemente superiores. Se encuentran disponibles en un amplio espectro de potencias: desde los LED de baja potencia (entre 70 mW y 0,5 W) a los de potencia media (entre 1 y 3 W) y los de alta potencia (hasta 90 W). Los paquetes de lmenes por LED varan de 4 lm por componente a 6000 lm para las capacidades ms altas.

Figura 6.LED tipo con ptica primario - Http://www.etaplighting.com.

Placas de circuito impreso (pcb) pre-ensambladas: las PCB pre-ensambladas, que son placas de circuito impreso en las que se montan uno o varios LED. Las placas de circuito impreso tambin cuentan con la electrnica de funcionamiento necesaria, lo que permite conectar los mdulos fcilmente a una fuente de alimentacin.

Estas PCB pre-ensambladas se encuentran disponibles en distintas versiones (redondas, lineales o tiras, soportes flexibles, etc.) y se pueden equipar con LED SMD de baja o de alta potencia. Algunos ejemplos de ello son las PCB lineales de LED Osram o Philips.

Figura 7.LED tipo con ptica primario - Http://www.etaplighting.com.

Mdulos led: Los mdulos LED van an ms lejos: la PCB preensamblada se integra en las interfaces elctrica y trmica necesarias dentro de su carcasa. Tambin se puede integrar la ptica secundaria.

Los mdulos LED equivalen a la bombilla tradicional. El mdulo mecnico estndar se caracteriza por su flujo luminoso y su potencia nominal, y la tecnologa interna est totalmente encapsulada.

Algunos mdulos comerciales son, entre otros:

Los mdulos Fortimo LLM (mdulos de iluminacin lineales) y DLM (mdulos de iluminacin de downlight) de Philips. Que generan luz blanca a partir de LED azules y de la llamada tecnologa de fsforo remoto.

El mdulo Tridonic TALEX.

Osram PrevaLED (LED blancos convencionales).

Mdulos de foco y de arandela de Xicato.

Tubos LED (ej. Osram, Philips).

Figura 8.LED tipo modulo led - Http://www.etaplighting.com.

1.4. SELECCIN DE TIPOS DE LED.

En funcin de la aplicacin. Por ejemplo, en el alumbrado de emergencia y en los productos Flare se utilizan componentes del tipo 1 porque la libertad para elegir

los LED y el montaje especfico de la tecnologa del tipo 1, permite optimizar el rendimiento en diseos minimalistas.

LED de tipo 2 y de tipo 3, por ejemplo para las luminarias con difusor o downlight LED con un reflector secundario clsico.

Figura 9.tipos de led - Http://www.etaplighting.com.

1.5. LUMINACIN OLED

Figura 10. LED OLED - Http://www.etaplighting.com.

El diodo luminoso orgnico, u OLED, es una fuente luminosa bidimensional. El OLED consta de una capa sinttica muy fina (de unos 100 o 200 mm) que se encuentra entre dos electrodos, es decir el nodo y el ctodo. El nodo siempre es transparente mientras que el ctodo puede ser transparente o especular, en funcin de la aplicacin. Aunque ya se comercializan OLED (fundamentalmente en displays de pequeo formato), esta tecnologa an est en su infancia en el campo de la iluminacin, porque todava presenta muchas limitaciones en trminos de eficiencia luminosa,

vida til, estabilidad del color y uniformidad en superficies ms grandes (>10 cm2). Un ejemplo (datos de mediados de 2011): rendimiento actualmente sigue siendo limitado (aprox. 20 lm/W para OLED blancos y 40 lm/W para OLED verdes, para un brillo de 500 cd/m2).

2. VENTAJAS DE LOS LEDS.

2.1. Vida Util.

La vida til de los LED depende en gran medida de las condiciones de uso especficas; entre ellas, las ms importantes son la potencia y la temperatura interna y, por consiguiente, la temperatura ambiente). Hoy en da, a un LED de calidad se le presupone una vida til de 50 000 horas. Se entiende que este es el periodo en el que, de media, el flujo luminoso cae hasta el 70% de su valor inicial. Esta vida til es alcanzable siempre y cuando el LED se emplee dentro de sus lmites de temperatura establecidos normalmente entre 80 y 85 C.

Figura 11. Vida util del led - Http://www.etaplighting.com.

Como se muestra en la grafica a medida que el tiempo de uso del led el flujo luminoso se disminuye.

Al determinar la vida til de un LED es preciso distinguir entre fallo paramtrico (deterioro del rendimiento luminoso) y fallo catastrfico (el LED no emite luz). Cuando los fabricantes hablan de una vida til L70 se refieren al tiempo en el que un porcentaje especfico de LED disminuye al 70% de su flujo luminoso inicial. Este porcentaje de LED se indica con la letra B; as, por ejemplo B50 indica un 50%. Cuando se determina la vida til teniendo en cuenta los LED que fallan, se hace referencia a una vida til F, que normalmente ser inferior a la vida til B. A continuacin una grafica de comparacin de los diferentes tipos de luminarias, donde se aprecia la gran ventaja del led.

Figura 12. Vida util diferentes tipos de iluminaria - Http://www.etaplighting.com.

2.2. Eficiencia energtica.

Los LED en blanco fro con una temperatura de color de entre 5000 y 7000 K alcanzan ms de 160 lm/W en las condiciones de referencia y se prev que para 2013 estarn disponibles comercialmente.

Los LED con temperaturas de color inferiores de entre 2700 y 4000 K normalmente presentan un rendimiento ligeramente inferior. Para estas temperaturas de color, en 2011 se comercializaron LED con rendimientos luminosos de hasta 80 lm/W.

Figura 13. Evolucin del led con respecto a la temperatura - Http://www.etaplighting.com.

Los LED con una temperatura de color ms alta, y por tanto con una luz ms fra, ofrecen un nivel de eficiencia superior que los mismos LED con temperaturas de color ms bajas. El material luminiscente utilizado para crear el blanco clido contiene ms rojo y el rendimiento de este componente rojo es inferior al del amarillo. Por eso, el rendimiento general del LED es menor. La eficiencia con respecto a otros dispositivos se puede apreciar en el siguiente grafico.

Figura 14. Comparativo eficiencia - Http://www.etaplighting.com.

2.3. Reproduccin de colores de alta calidad, eleccin de la temperatura de

color 2.3.1. Temperatura del color En los LED RGB de luz blanca (por combinacin de rojo, verde y azul) son posibles todas las temperaturas de color, aunque el control a largo plazo es complicado porque los tres colores tienen una dependencia de la temperatura distinta. Por eso se emplea con menos frecuencia en iluminacin. En los LED con conversin por material luminiscente, la temperatura de color viene dada, por una parte, por el tono de azul del LED y, por otra, por el material luminiscente.

Figura 15. Generacin de luz blanca - Http://www.etaplighting.com.

2.3.2. Reproduccin del color.

La reproduccin de los colores de los LED se compara con la de las lmparas fluorescentes y, en funcin de la temperatura de color, flucta entre 60 y 98. Para las aplicaciones de iluminacin convencionales en blanco clido o

blanco neutro, ETAP opta por LED con una reproduccin de colores de 80.

En los sistemas de alumbrado de emergencia alimentados por bateras, la eficiencia es ms importante que la reproduccin del color .Por eso, para el alumbrado de emergencia utilizamos LED de alto rendimiento en blanco fro con una reproduccin de los colores de aproximadamente 60.

En los LED blancos con conversin por material luminiscente, la reproduccin de los colores tambin depende de la eleccin del material luminiscente (por ejemplo, fsforo). En la combinacin de colores RGB, se mezclan los tres colores bsicos saturados y se pueden obtener excelentes reproducciones de color. Pero incluso en este caso, el control es ms complejo. A modo de comparacin:

Fluorescente: Ra entre 60 y 98

LED: Ra entre 60 y 98

Lmpara incandescente: Ra de 100

CDM: Ra entre 80 y 95

Lmpara de sodio: Ra de 0

2.4. Eficiencia luminosa inmediata desde el mismo momento del encendido

Las lmparas fluorescentes no emiten inmediatamente todo su flujo luminoso desde el momento en que se encienden. En contraste, los LED reaccionan inmediatamente a los cambios en el suministro elctrico. Una vez encendidos, alcanzan en un instante su flujo luminoso mximo, con lo que son sumamente adecuados para aplicaciones con encendidos y apagados frecuentes, sobe todo si la luz se utiliza solo durante breves espacios de tiempo.

Figura 15. Comparacin del comportamiento de puesta en servicio del LED vs. fluorescente a -30- Http://www.etaplighting.com.

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2.5. Fcilmente regulables en un amplio intervalo Los LED pueden regularse de manera eficaz en un amplio intervalo (casi desde el 0% al 100%) o controlarse de forma dinmica empleando mtodos de regulacin estandarizados. En los LED, las prdidas asociadas al regulador en los intervalos de regulacin ms bajos son comparables a las de los reguladores de lmparas fluorescentes con los balastos regulables mas avanzados. Con una modulacin completa, el consumo de energa residual puede bajar hasta el 10% del consumo nominal.

Figura 16. Efecto de regulacin en el consumo de energia- Http://www.etaplighting.com

2.6. Medio ambiente Debido a su ciclo de vida, hace que este dispositivo ayude al medio ambiente en su reciclaje y desechos.

En comparacin con otras fuentes luminosas los LED tienen potencial para que su huella ecolgica sea en el futuro la ms pequea de todas. Adems no contienen mercurio, a diferencia de las lmparas fluorescentes.

2.7. Sin radiacin infrarroja ni ultravioleta.

El haz de luz LED no contiene radiacin ultravioleta (UVA) ni 1infrarroja (IR). Eso los hace muy adecuados para entornos en los que interese evitar este tipo de radiaciones, como museos, comercios con productos alimenticios o tiendas de ropa.

3. Futuro del led y aplicaciones.

3.1. Futuro del led.

El flujo luminoso especfico de los LED est aumentando vertiginosamente. Hoy en da se encuentran muy por delante de las lmparas halgenas e incandescentes en trminos de rendimiento luminoso.

Adems, actualmente los LED son altamente competitivos en comparacin con las lmparas fluorescentes compactas. Se espera que pronto tambin sean capaces de competir con las soluciones fluorescentes lineales ms eficientes. Prcticamente se puede decir que cada ao el precio cae un 10% para el mismo paquete de lmenes, o que por el mismo precio se consigue un flujo luminoso especfico un 10% ms alto. Sin embargo, en general, se prev un lmite de entre 180 y 200 lm/W para los colores clidos.

3.2. Aplicaciones de alumbrado con led.

El uso de lmparas LED en el mbito de la iluminacin (incluyendo la sealizacin de trfico) es previsible que se incremente en el futuro, ya que aunque sus prestaciones son intermedias entre la lmpara incandescente y la fluorescente, presenta indudables ventajas, particularmente su larga vida til, su menor fragilidad y la menor disipacin de energa, adems de que, para el mismo rendimiento luminoso, producen la luz de color, mientras que los hasta ahora utilizados, tienen un filtro, lo que reduce notablemente su rendimiento.

Los led blancos son el desarrollo ms reciente. Un intento muy bien fundamentado para sustituir las bombillas actuales por dispositivos mucho ms eficientes desde un punto de vista energtico. Tambin se utilizan en la emisin de seales de luz que se trasmiten a travs de fibra ptica.

Algunos ejemplos de las aplicaciones son:

Exhibidores Led y carteles

Semforo led Semforos a Leds para uso vial

Cartel Texto Pasante

Iluminacin residencial

CONCLUSIONES

Los dispositivos y las grandes ventajas que ofrece la iluminacin con led, hace que

estos dispositivos sean cada vez ms la iluminacin del futuro. El mundo exige

cada vez mas avances tecnolgicos a favor del confort del ser humano y del

medio ambiente.

Una ventaja importante es la vida til de este dispositivo, debido a que cada ves

en el mundo se desechas diferentes tipos de lmparas, el cual son desechadas y

remplazadas por otros, estos dispositivos son contaminantes y contienen gases y

metales muy difciles de reciclar. El led ofrece una vida til y muy alta, y un manejo

de materiales no contaminantes.

INFOGRAFIA http://infoleds.wordpress.com/aplicaciones-de-los-leds-ii/ http://www.lailuminacionled.com/ http://www.etaplighting.com