Lámpara LED

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Tubo LED de 17 vatios = tubo fluorescente de 45W
Lámparas LED E27 = lámparas incandescentes

Una lámpara de led[1]​ es una lámpara de estado sólido que usa ledes[2]​ (Light-Emitting Diode, diodos emisores de luz) como fuente lumínica. 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.

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 la corriente alterna normal. 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.

Descripción de la tecnología Suministrada[editar]

Luz de falso techo de LED.

La iluminación para usos normales necesita luz blanca. Los ledes emiten luz en una banda de longitudes de onda muy estrecha, fuertemente coloreada. El color es característico de la banda prohibida de energía del material semiconductor usado para fabricar cada led. Para emitir luz blanca es preciso combinar ledes de luz roja, verde y azul, o usar fósforo para convertir parte de la luz a otros colores.

El primer método (LED RGB), usa múltiples chips de ledes, cada uno emitiendo una longitud de onda diferente en las proximidades, para formar el amplio espectro de luz blanca. La ventaja de este método es que la intensidad de cada led puede ser ajustada para "afinar" el carácter de la luz emitida. La mayor desventaja es su alto costo de producción.

El segundo método, led de fósforo convertido (pcLED), usa un led de corta longitud de onda (usualmente azul o ultravioleta) en combinación con el fósforo que absorbe una porción de la luz azul y emite un espectro más amplio de luz blanca (el mecanismo es similar a la forma de una lámpara fluorescente que emite luz blanca de un sistema de iluminación UV de fósforo). La mayor ventaja aquí es el costo de producción bajo, alto IRC (índice de reproducción cromática), mientras la desventaja es la incapacidad para cambiar dinámicamente el carácter de la luz y el hecho de que la conversión de fósforo reduce la eficiencia del dispositivo. El bajo costo y el desempeño adecuado lo hacen la tecnología más utilizada para la iluminación general hoy en día.

Un solo led es un dispositivo de estado sólido de baja tensión (voltaje) y no puede funcionar directamente en una corriente alterna estándar sin algún tipo de circuito para controlar el voltaje aplicado y el flujo de corriente a través de la lámpara. Una serie de diodos y resistores (resistencias) podrían ser usadas para controlar la polaridad del voltaje y limitar la corriente, pero esto es ineficiente, ya que la mayor parte de la tensión aplicada se desperdicia en forma de calor en la resistencia. Una cadena única de ledes en serie podrían minimizar la pérdida de la caída de tensión, pero la falla de un sólo led podría extinguir toda la cadena. El uso de cadenas en paralelo redundantes incrementa la fiabilidad, usándose comúnmente tres o más cadenas. Pueden ser útiles para la iluminación del hogar o en espacios de trabajo, un número de ledes deben ser colocados juntos en una lámpara para combinar sus efectos de iluminación. Esto es porque cada led emite solamente una fracción de la luz de las fuentes de luz tradicionales.

Cuando se utiliza el método de la mezcla de colores, puede ser difícil lograr una distribución de color uniforme, mientras que la adaptación de ledes blancos no es crítica para el equilibrio de color. Además, la degradación de ledes diferentes en varios momentos en una lámpara de colores combinados puede producir una salida de color uniforme. Las lámparas de LED usualmente consisten en grupos de ledes en una cubierta con dispositivos electrónicos, un disipador y óptica.

No se han descrito las temperaturas óptimas ambientales de funcionamiento, sin embargo, se ha demostrado que pueden trabajar entre -40º y +50º.

Las lámparas LED sacan ventaja del hecho de que se deban colocar muchos ledes para lograr una iluminación uniforme al conectarlos en serie, el número de ledes que se pueden conectar depende del voltaje de la red eléctrica. Por ejemplo si tenemos 120 voltios de entrada y consideramos que cada led funciona con aproximadamente 3 voltios, entonces podemos conectar hasta 40 ledes y dado que la conexión es en serie la lámpara entera consumirá la misma corriente que si conectamos un solo led a una fuente de 3 voltios.

Si el voltaje es mayor, por ejemplo 240 voltios, entonces se podrían conectar hasta 80 ledes en serie y seguiría circulando la misma corriente, sin embargo el consumo total de la lámpara seria del doble, pues misma corriente multiplicada por el doble de voltaje igual al doble de vatios.

Cabe mencionar que cualquiera que sea el voltaje total y el número de ledes siempre es necesario conectar una (o varias) resistencia(s) en serie con los ledes para limitar la cantidad de corriente que circule por ellos y evitar que se quemen o desgasten prematuramente por exceso de corriente.

Semáforo de LED.

Iluminación de color[editar]

El campo en que las lámparas led ofrecen mejores prestaciones es en el de la iluminación de color, como es el caso de los semáforos o de los pilotos de los vehículos automóviles. Hasta ahora el color se conseguía mediante un filtro que solamente dejaba pasar la luz del color deseado (rojo, verde, ambar,...) reteniendo el resto del espectro de emisión de la lámpara, por lo que era obligado poner una lámpara más potente para conseguir el flujo luminoso necesario, lo que reducía mucho el rendimiento y aumentaba el consumo de energía. Pero como el color es característico de la banda prohibida de energía del material semiconductor usado para fabricar cada led, utilizando directamente una lámpara led del color adecuado, no es necesario el filtro, de modo que se aprovecha integramente el flujo luminoso de la lámpara. Si se suma el mayor rendimiento de las lámparas led, tratado más arriba, respecto a las antiguas lámparas de incandescencia, son razones suficientes para que se use cada vez más en estos dispositivos que requieren luz coloreada.[3]

nPola LED[editar]

El 5 de julio de 2012 Seoul Semiconductors presentó el nPola LED - 5 veces más brillante que el LED estándar. El nuevo LED consigue 500 lumen/w contra los 100 lumen/w obtenidos hasta aquel momento. Un adelanto muy importante que permite sustituir con ventaja las CFL. Para la producción de una lámpara LED que reemplaza a una bombilla de 60 W para el hogar, en general se utilizaban unos 10-20 LED antiguos. Para dar una idea, la misma intensidad lumínica a partir del nPola LED se podrá conseguir con sólo uno o dos LEDs nPola.[4]

Equivalentes para las diferentes tecnologías de iluminación[editar]

Consumo de energía para los diferentes tipos de lámparas y los diferentes flujos de luz de salida. Los puntos más bajos de la gráfica corresponden a un menor consumo de energía
Equivalentes de energía eléctrica para las diferentes lámparas[5]
Flujo luminoso "mínimo" (lumen) Potencia eléctrica (vatio)
Incandescente CFL LED
450 40 9–13 4-9
800 60 13–15 10-15
1,100 75 18–25 10-15
1,600 100 23–30 No disponible
2,600 150 30–52 No disponible

El kilovatio-hora es la unidad utilizada para medir el consumo de energía eléctrica en la mayoría de los países (entre ellos España). Suponiendo un coste de la electricidad de 0,09 por cada kilovatio-hora. Según la unidad sin dimensiones,[6]​ la fórmula para el cálculo del coste de la energía es:

INCANDESCENTE
CFL
LED

Grados de protección (IP) contra el contacto y la penetración de agua y suciedad en las luminarias LED[editar]

Para saber si una luminaria (cualquier otro equipo) son adecuados para una aplicación que funcionará bajo condiciones extremas, es necesario revisar sus especificaciones mecánicas y sus grados de protección medidos en diferentes estándares IPNEMA o IEC.

Los equipos electrónicos tienen que trabajar de una manera segura durante un largo período de tiempo y bajo condiciones ambientales adversas. El polvo y la humedad no se pueden evitar siempre, así como la presencia de cuerpos extraños. Las distintas clases de protección dictan hasta donde se puede exponer un aparato eléctrico en condiciones ambientales adversas, sin ser dañado o sin representar un riesgo de seguridad o para la salud. También puedes consultar la guía de grados de protección en baños y las IP recomendadas el exterior

IP (Ingress Protection)[editar]

El Grado de protección IP hace referencia al estándar internacional IEC 60529 Degrees of Protection. El sistema de clasificación IP proporciona un medio de clasificar el grado de protección de sólidos (como polvo) y líquidos (como agua) que las luminarias deben tener según su función. El sistema es reconocido en la mayoría de los países y está incluido en varios estándares, incluyendo el IEC 60529. Es el estándar utilizado para definir los grados de protección de las luminarias LED, Los números IP siempre deben de estar indicados en todo tipo de focos led, bombillas led, bañadores led, proyectores led, tubos led, tiras led, etc. El tercer dígito, referente a la protección contra impactos mecánicos es generalmente omitido.

De esta manera, por ejemplo, cuando un equipamiento tiene como grado de protección las siglas: IP67.

  • Las letras IP identifican al estándar (una antigua herencia de la terminología International Protection),
  • El valor 6 en el primer dígito numérico describe el nivel de protección ante polvo, en este caso: “El polvo no debe entrar bajo ninguna circunstancia”
  • El valor 7 en el segundo dígito numérico describe el nivel de protección frente a líquidos (normalmente agua), en nuestro ejemplo: “El objeto debe resistir (sin filtración alguna) la inmersión completa a 1 metro durante 30 minutos.”
  • IP – Internacional protection
  • Primera cifra – Nivel de protección contra objetos sólidos
  • Segunda cifra –  Nivel de protección contra el agua

Como regla general se puede establecer que cuando mayor es el grado de protección IP, más protegido está el equipamiento.

Ejemplo de protección contra el agua para las tiras LED[editar]

Eficaz contra chorros de agua Eficaz en inmersión temporales
Eficaz contra fuertes chorros de agua Eficaz para Inmersiones permanentes

Protección IP contra objetos y suciedad[editar]

Nivel Tamaño del objeto Protección efectiva
0 Sin protección contra cuerpos extraños
1 <50 mm diametro Protegido contra objetos sólidos de más de 50mm
2 <12.5 mm diametro Protegido contra objetos sólidos de más de 12.5mm
3 <2.5 mm diametro Protegido contra objetos sólidos de más de 2.5mm
4 <1 mm diametro Protegido contra objetos sólidos de más de 1mm
5 Polvo Protección completa contra contacto, sedimentaciones de polvos en el interior
6 Polvo fuerte Protección completa contra contacto y penetración de polvo

Protección IP contra agua y humedad[editar]

Nivel Protección efectiva testeada
0 Sin protección
1 Protección contra goteo de agua (en caída vertical) – A razón de 3-5 mm3 por minuto durante 10 minutos
2 Equipo 100% protegido contra goteo de agua (15° inclinada respecto a la vertical) – A razón de 3-5 mm3 por minuto durante 10 minutos
3 Protección contra la pulverización del agua (hasta 60° respecto a la vertical) – 10 litros por minuto y a una presión de 80-100kN/m2 durante un tiempo que no sea menor a 5 minutos
4 Equipo 100% protegido contra agua pulverizada – 10 litros por minuto y a una presión de 80-100kN/m2 durante un tiempo que no sea menor a 5 minutos.
5 Protección contra chorros de agua (desde cualquier ángulo) – 12,5 litros por minuto y a una presión de 30kN/m2 durante 3 minutos y a una distancia de 3 metros.
6 Equipo 100% protegido contra chorros de agua (desde cualquier ángulo) – 100 litros por minuto y a una presión de 100kN/m2 durante 3 minutos y a una distancia de 3 metros.
7 Protección contra la inmersión temporal en agua – El objeto debe soportar (sin filtración alguna) la inmersión completa a 1 metro durante 30 minutos.
8 Equipo 100% protegido para las inmersiones en agua – El equipamiento debe soportar (sin filtración alguna) la inmersión completa y continuada durante el tiempo que especifique el fabricante.

Protección IP contra golpes[editar]

En algunos países fuera de España se le añade un tercer dígito al IP para indicar el grado deresistencia al impacto(Francia UTE C20 010).

Nivel protección contra golpes 1 2 3 5 7 9
Energía del impacto (julios) 0,225 0,375 0,500 2,0 0,6 20,0
Masa que impacta (gramos) 150 250 250 500 1500 5000
Distancia (cm) 15 15 20 40 40 40

 

Antes de la instalación de luminarias en el exterior de las casas debemos tener en cuenta en el grado de protección (IP) dependiendo de su exposición al agua y las inclemencias del tiempo[7]

El número IP de una luminaria hace referencia a su grado de protección contra agentes externos como humedad o polvo. Este estándar siempre tiene que estar indicado en todo tipo de focos, proyectores, bombillas, proyectores, tubos, tiras, etc. En anteriores post ya hablamos del grado de protección IP que tenían que tener las luminarias instaladas en cuartos de baño para estar protegida de vapores o salpicaduras de agua.

El grado de protección viene representado por dos números, el primer valor describe el nivel de protección ante polvo y el segundo dígito describe el nivel de protección frente a líquidos. Hay un tercer dígito referente a la protección contra impactos pero en general suele ser omitido.

Instalación de luminarias led en exteriores[editar]

El aspecto mas importante a la hora de plantear una instalación en el exterior es sin duda el grado de protección que ofrece la luminaria a las inclemencias del tiempo y la humedad del exterior de la vivienda. Una luminaria mal aislada puede dejar de funcionar o hacerlo incorrectamente por un exceso de humedad.

En el siguiente dibujo te mostramos cual es el Índice de Protección más indicado según las diferentes zonas.

ZONA 1: Ventanas y bajo techos. Aunque no estén expuestos a una caída de agua directa, si que corren riesgo de mojarse con goteos procedentes del tejado. Se recomienda la instalación de luminarias con una Protección mínima de IP23.

ZONA 2: Balizas empotradas en muros. Estás luminarias están más expuestas al agua y además requieren un refuerzo extra a posibles objetos sólidos como polvo o barro. Protección recomendada de IP44.

ZONA 3. Balizas señalizadoras en el suelo. Este tipo de luminarias requieren la máxima protección posible contra la acción del polvo y la tierra además de ser resistente a las posibles pisadas que puedan ocasionarle daños. Además también tiene que tener una muy buena protección contra las filtraciones de agua. Requiere una Protección mínima de IP65.

ZONA 4. Balizas al borde de piscinas o estanques. Luminarias protegidas al máximo contra la acción del polvo y las pisadas y preparadas para inmersiones de agua temporales y no a mucha profundidad (Máximo 15cm). Se recomienda la instalación de luminarias con una Protección mínima de IP67.

ZONA 5. Balizas en el interior de piscinas o estanques. La máxima protección posible. Luminarias resistentes a todo tipo de inclemencias y diseñadas para su instalación sumergidas. Protección recomendada de IP68.

Galería[editar]

Lámparas LED
Luz de emergencia LED.  
Lámpara LED con rosca E27, intercambiable con las lámparas incandescentes  
Vista superior de una lámpara Philips 12.5 W LED, intercambiable con una lámpara incandescente de 60 vatios  
Foco LED con 60 diodos individuales para enchufar directamente a la red eléctrica  
Actualmente existen lámparas led para cualquier tipo de casquillo por lo que se pueden conseguir grandes ahorros en el gasto eléctrico ya que llegan a consumir hasta un 90% menos de energía que una lámpara tradicional.  
Tubos de LED de diferentes longitudes, intercambiables con las lámparas fluorescentes  
Lámpara LED con base e27, destinada a sustituir una lámpara halógeno con reflector  

Comparación de coste con otras tecnologías de iluminación[editar]

Comparación de Costes (en USD)
Tipo Incandescente Halógeno Fluorescente LED (Genérico) LED (Philips) LED (Philips L-Prize)
Precio de compra $ 2[8] $ 4[9] $ 4[10] $ 20[11] $ 25[12] $ 50[13]
Electricidad de uso 60 W 42 W 13 W 9 W 12,5 W 10 W
Lumen 660 570 660[14] 900 800 940
Lumen/Vatio 11 13,6 50,8 100 64 94
Temperatura de color (ºKelvin) 2700 3100[15] 2700 3000 2700 2700
IRC 100 100 82 > 75[16] 85 92
Duración (horas) 2000 3500 8000 25000 25000 30000
Coste de la lámpara - más de 10 años - 6 h /día $ 21,90 $ 25,03 $ 10,95 $ 17,52 $ 21,90 $ 36,50
Coste de la energía - más de 10 años - 15 ¢/kW h $ 197,10 $ 137,97 $ 42,71 $ 29,57 $ 41,06 $ 32,85
Total $ 219,00 $ 163,00 $ 53,66 $ 47,09 $ 62,96 $ 69,35
Comparación basada en 6 h de uso por día (21.900 h a lo largo de 10 años)

Véase[editar]

Referencias[editar]

  1. La palabra led, recogida en la vigésima tercera edición del Diccionario de la RAE [1]
  2. El Plural de led es ledes [2]
  3. Curiosamente, en el caso de las luces de posición de los vehículos automóviles, las lámparas led tiene una duración mucho mayor que la vida media de los vehículos.
  4. www.elektor.de
  5. http://www.energystar.gov/index.cfm?c=cfls.pr_cfls_lumens
  6. Elementos de diseño del tractor y herramientas de labranza. IICA. 1984. pp. 419-. ISBN 978-92-9039-058-9. 
  7. LedTecnología. «Grados de protección (IP)». www.ledtecnologia.com. Consultado el 20/12/2016. 
  8. amaz.com: GE 14848 de 60 watts Globe G25 Bombeta, Soft White [Consulta: 2012.02.05]. 
  9. amaz.com: 42-Watt halogen : Millores per a la Llar, 28 novembre 2007 [Consulta: 2012.05.02]. 
  10. amaz.com: GE 74.198 13 -Watt d'energia intel·ligent bombeta CFL: Millores per a la Llar, 28 novembre 2007 [Consulta: 2012.02.05]. 
  11. amaz.com: LED Light Bulb, 900 Lumen, Warm White, 9 Watt (65W Replacement), February 5, 2012 [Consulta: 5 febrer 2012]. 
  12. amaz.com: Philips 409904/Regulable 423.343 AmbientLED 12,5 watts A19 Bombeta: Millores per a la Llar, 25 març 2011 [Consulta: 2012.04.15]. 
  13. GreenLightMovement.com: Quanta energia puc estalviar amb llums LED?, 31 maig 2012 [Consulta: 2012.02.06]. 
  14. Error en el títol o la url.
  15. 3100° K és típic; bombetes individuals poden variar.
  16. Bombeta LED, 900 lúmens, blanc calent, 9 watts (65 W de recanvi), en liquidació: Bombetes LED.

Enlaces externos[editar]