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Básicos sobre Iluminación LED

Resumen:

 Un producto de iluminación LED de calidad:

  • Reduce el consumo de energía hasta en un 80%.
  • Es amigable con el medio ambiente, no contamina.
  • Mayor duración sobre las demás tecnologías existentes. Entre 35,000 a 50,000 horas.
  • Libre en mayor medida de mantenimiento.
  • Luz más fría, no genera calor excesivo emitido a la atmósfera.
  • No emite luz en rangos ultravioletas o infrarrojos.
  • No es perjudicial para la salud ni genera rayos UV.
  • Tiene una luminosidad que permite reemplazar efectivamente las tecnologías tradicionales.

duración led vs otros

¿Qué es la iluminación LED?

Iluminación LED, es la forma más eficiente de entregar luz a un espacio. LED significa “Diodo emisor de luz” (Light-Emitting-Diode) y corresponde a un dispositivo semiconductor que emite luz en diferentes colores, cuando es atravesado por corriente eléctrica. El color depende del material semiconductor empleado en la construcción del diodo. En la práctica puede ser cualquier color en el rango visible. Físicamente, un electrón pasa de la banda de conducción a la de valencia, perdiendo energía. Esta energía se manifiesta en forma de luz.


La tecnología LED tiene numerosas ventajas. Éstas se explicarán a continuación.

1. Los LEDs tienen una alta eficiencia de transformación energética al convertir la electricidad a luz. La razón de esta alta eficiencia es principalmente la baja generación de calor. A diferencia de las ampolletas incandescentes (corrientes), en las cuales más del 90% de la energía consumida es transformada a calor (energía derrochada cuando se trata de iluminación), los LEDs sólo desperdician un 5%. De esta manera, un bombillo LED puede iluminar el mismo espacio que uno incandescente, pero consumiendo 9 veces menos electricidad. Incluso al compararse con las lámparas fluorescentes (“ahorradores”), los LEDs consumen un 50% menos.

Equivalencia led vr otros bombillos

2. Larga vida útil (hasta 50.000 horas) A diferencia de otros tipos de ampolletas, los LEDs se calientan poco. Por esto, la fatiga del material es relativamente baja y logran tener una vida útil muy prolongada. Los LEDs sí sufren una degradación en su flujo luminoso (al final de su vida útil, alcanzan el 70% del flujo lumínico original). La ventaja de la larga vida útil, es que al usar LED se necesitan hacer menos recambios de ampolletas que con las fuentes tradicionales. Consecuentemente la generación de desechos también es menor. Además su buena durabilidad permite la recuperación de la inversión. La siguiente tabla compara la vida útil de distintas ampolletas y la cantidad de recambios que sería necesario hacer para igualar la vida de un LED.

LED

Incandescente

Halógeno

Fluorescente

50.000 h 1.000 h 4.000 7.500
1 recambios 50 recambios 13 recambios 7 recambios

Con 50.000 horas de vida útil, la tecnología LED supera en 7 veces a las ampolletas de ahorro y 50 veces a las incandescentes. Esto significa menos gastos en ampolletas de repuesto y una menor generación de residuos.

 

3. La tecnología LED permite controlar el color de luz. Esto es práctico sobre todo cuando se trata de decoración. Al combinar LEDs de los 3 colores primarios (RGB: rojo-verde-azul) se puede generar todo el espectro visible. Mediante un control se puede escoger el tono deseado u optar por una transición de colores.

4.  Al no tener piezas frágiles (excepto lo que tengan cubierta de vidrio), ni calentarse mucho durante su operación, los LEDs son más resistentes a golpes y vibraciones que sus antecesores incandescentes y fluorescentes. Son así también muy aptos para aplicaciones en movimiento, como por ejemplo ascensores.

5. A diferencia de los tubos/bombillos fluorescentes, que son muy criticados por contener sustancias venenosas como el mercurio, los LEDs de buena calidad no contienen sustancias tóxicas. Así ante la eventualidad de falla de un bombillo LED no hay riegos de salud y al momento de desecharlas no se liberan toxinas al medio ambiente. Los bombillos LEDs  pasan la certificación ROHS, que asegura tener un producto libre de mercurio, plomo, cadmio y otros.

6. En un bombillo LED tanto el circuito y los diodos aún presentan el mismo problema de reciclaje que otros insumos electrónicos, el restante -más de 95%- sí es totalmente reciclable.

7. Los excesos de radiación UV no son sanos para la salud humana. Rayos UV e infrarrojos también pueden dañar materiales; esto es relevante sobre todo para la conservación de obras en museos. los bombillos LED de calidad no emiten radiación infrarroja ni ultravioleta. Reportes de laboratorios ópticos muestran que las ampolletas LEDs  efectivamente no tienen emisiones más allá del espectro visible. Para entender el gráfico se debe tener en cuenta que las radiaciones infrarrojas tienen longitudes de onda superiores a 780nm y radiaciones UV inferiores a 380 nm

Otros aspectos a tener en cuenta

En colombia la ley dispone que a partir de enero de 2014 no se fabricarán más bombillos incandescentes. Es curioso que se prohiba éstas pero no aquellas que contienen mercurio y son más peligrosas para la salud, además hay que considerar este documental que es muy importante.  La Mentira De Las Bombillas De Bajo Consumo

 

También este documento generado en la Universidad del Bosque sobre consideraciones a la hora de sustituir. Alcances de la sustitución de luminarias 

 

Comparativa del tipo de disipador de calor para bombillas LED: Termoplástico vs Aluminio

Comparativa del tipo de  disipador de calor para bombillas LED:  Termoplástico vs Aluminio

Si bien es innegable que los disipadores de calor de aluminio tienen una mejor conductividad térmica que las de los termoplásticos, la conductividad térmica es sólo una de las maneras para disipar el calor de un LED. Alto coeficiente de conductividad térmica no implica necesariamente una alta eficiencia de disipación térmica.

Los disipadores de calor pueden disipar la energía de tres maneras: conducción, radiación y convección. En las mismas condiciones, los disipadores de calor de aluminio y disipadores de calor termoplásticos son casi idénticos en función de convección, pero muestran características diferentes en lo que respecta a la conducción y el rendimiento de radiación. La diferencia de temperatura afecta el rendimiento de la conducción térmica y de la radiación térmica. Bajo diferentes diferencias de temperatura, los disipadores de calor de aluminio y termoplásticos actúan de forma diferente.

Conducción térmica:

Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura, mayor es la velocidad de transferencia de calor; cuanto menor es la diferencia de temperatura, menor es la velocidad de conducción de calor.

La radiación térmica:

Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre un objeto y su entorno, mayor es la radiación de calor. Mientras que un objeto irradia su calor a su entorno, su entorno también irradia calor de nuevo al objeto, acelerando así el proceso de intercambio de calor entre el objeto y su entorno.

Como el aluminio tiene un muy alto coeficiente de conductividad térmica, el disipador de aluminio puede disipar el calor de la PLACA DEL CIRCUITO INTEGRADO de manera muy eficiente cuando hay una gran diferencia de temperatura entre los dos extremos del disipador de calor. Esto es particularmente evidente cuando un LED acaba de ser encendido. Como un ejemplo, la temperatura de un LED encendido es sólo 70 ° C, mientras que el disipador de calor está a temperatura ambiente (por ejemplo 25 ° C). Como resultado de tal gran diferencia de temperatura, el calor generado en la PLACA DEL CIRCUITO INTEGRADO puede pasarse muy rápidamente a todas las partes del disipador de calor. Sin embargo, después de que el LED se ha encendido durante un período de tiempo (por ejemplo, 3 horas), el equilibrio térmico se ha establecido. La diferencia de temperatura entre el PLACA DEL CIRCUITO INTEGRADO y el disipador de calor se hace muy pequeña ya que ambos están a temperaturas similares (por ejemplo LED a 70 ° C, el disipador de calor a 66 ° C). Como resultado, la velocidad de conducción de calor se ralentiza. Cuando esto sucede, la disipación de calor depende de la radiación para transferir el calor a su entorno.

El rendimiento de radiación de calor está estrechamente relacionado con la diferencia de temperatura entre el disipador de calor y su entorno. Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura, más calor se transfiere a su entorno por la radiación. Como la radiación de calor es bidireccional, cuando las transferencias de objetos que irradian calor a su entorno, el aire circundante también irradia calor al objeto. Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre un objeto y su entorno, es más fuerte la radiación de calor entre ellos, por lo que la disipación de calor por radiación es más evidente.

Para resumir, cuando un LED recién se ha encendido, hay una gran diferencia de temperatura entre el LED y el disipador de calor, disipadores de calor fabricados con materiales de alta conductividad térmica funcionan muy bien ya que la conducción juega el papel más importante en la disipación de calor bajo tales condiciones. Después de que el LED ha estado encendido durante un cierto período de tiempo, las temperaturas en diversas partes del disipador de calor son casi iguales, la radiación térmica juega un papel más importante que la conducción en la disipación de calor en tales condiciones.

El disipador de aluminio tiene una alta conductividad térmica, pero un coeficiente relativamente bajo de la radiación térmica. El disipador termoplástico tiene conductividad térmica relativamente baja, pero un alto coeficiente de radiación térmica. Ambos materiales pueden desempeñar un papel en la disipación de calor.

Mediante el uso de un compuesto de material termoplástico y aluminio, se puede tomar ventaja de la alta propiedad de conducción de calor de aluminio, así como el buen comportamiento de radiación de calor de los termoplásticos. Disipadores de calor fabricados de tal composición pueden obtener mejores resultados que los disipadores de calor de aluminio, manteniendo la misma forma y área de disipación de calor.

No es una tarea fácil para crear un material compuesto de termoplástico y aluminio. Para garantizar la durabilidad y evitar el estrés de expansión térmica, hay que considerar las propiedades del material termoplástico, su estructura para la disipación de calor y cualquier requerimiento especial en los procesos de producción.

Vale la pena comparar el rendimiento de disipadores de calor aluminio y termoplásticos que se encuentran actualmente en el mercado.

  1. Propiedades de aislamiento: En base a los requisitos de diseño del fabricante, podemos utilizar diferentes controladores de LED, como los conductores no aislados, los conductores de corriente constante de alta tensión (AC IC Direct Driver), reduciendo efectivamente el costo de toda la lámpara LED, mejorando la eficiencia global y la reducción del tamaño físico del producto.
  2. Tolerancia a la corrosión por Ácido/Alcalinos/Sales: El producto puede ser ampliamente utilizado en diversos ambientes hostiles, tales como océanos, desiertos, subterráneos y otros entornos corrosivos. Evita eficazmente un inconveniente de los disipadores en aluminio que se oxidan, corroen, y degradan en ambientes ásperos con lluvia ácida, humedad, etc.
  3. Características de producción: El producto se elabora utilizando el moldeo por inyección con un gran acabado en un solo paso. Evita los costos de producción posteriores, cuando se utiliza el aluminio como material para el disipador de calor. No hay contaminación de metales pesados ​​o de aguas residuales ni emisiones de gases.
  4. El compuesto de  termoplástico y aluminio: Al tomar el máximo provecho de la elevada conductividad térmica del aluminio, y la gran propiedad de radiación térmica de termoplástico, la disipación de calor es más eficaz que el uso de aluminio por sí mismo. (Como resultado de tal compuesto de termoplástico y aluminio, no se necesita ningún acabado post-producción.)
  5. Peso ligero: Como resultado de una mejor disipación del calor, un disipador de calor más pequeño y ligero puede ser utilizado para satisfacer las necesidades de productos con potencias superiores.
  6. Respetuoso del medio ambiente:  El PLA (Poli-Ácido láctico)  es el material biodegradable de almidón de maíz que se utiliza como materia prima para producir el compuesto. Cumple con los requisitos de protección del medio ambiente en Europa y los EE.UU., Por lo que el producto es fácilmente aceptado en estos mercados.
  7. Aplicaciones de iluminación especiales. Para alumbrado a prueba de explosión, los materiales aislantes termoplásticos pueden sustituir el metal como alojamiento de la lámpara, lo que reduce significativamente los costos relacionados con la carcasa de metal de seguridad.