La historia del LED
Durante más
de 30 años, los LED se han utilizado en diversas áreas de aplicación, ya sea
para instalaciones industriales, equipos de alta fidelidad, luces de
automóviles o publicidad. El desarrollo técnico de los LED continúa avanzando.
En años recientes, la eficacia luminosa de los LED de color blanco ha aumentado
hasta llegar al impresionante valor de 130 lúmenes por vatio, y superior. Esta
tendencia va a continuar en el futuro. Además, el efecto físico de la
electroluminiscencia se descubrió hace más de 100 años.
En los chips de los LED, la radiación electromagnética en forma de luz se
emite mediante la aplicación de una tensión determinada.
Una
pequeña mirada atrás hacia la historia del LED:
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1907
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El inglés
Henry Joseph Round descubre que los materiales inorgánicos pueden iluminarse
si se les aplica una corriente eléctrica. En el mismo año publica su
descubrimiento en la publicación especializada "Electrical World".
Sin
embargo, debido a que principalmente trabajaba en un nuevo sistema de
radiogoniometría para el transporte marítimo, este descubrimiento cae
inicialmente en el olvido.
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1921
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El físico
ruso Oleg Lossew observa de nuevo el "efecto Round" de la emisión
de luz. En los años que suceden, de 1927 a 1942, examina y describe este
fenómeno con más detalle.
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1935
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El físico
francés Georges Destriau descubre la emisión de luz en sulfuro de cinc. En
honor al físico ruso, denomina al mencionado efecto "luz Lossew".
Hoy en día, Georges Destriau es considerado el inventor de la
electroluminiscencia.
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1951
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El
desarrollo de un transistor marca un hito científico en la física de
semiconductores. Ya es posible explicar la emisión de luz.
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1962
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El primer
diodo luminiscente rojo (tipo GaAsP), desarrollado por el estadounidense Nick
Holonyak, es lanzado al mercado. Este primer LED en el área de la longitud de
onda visible marca el nacimiento del LED de producción industrial.
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1971
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Como
resultado del desarrollo de nuevos materiales semiconductores, los LED se
producen en nuevos colores: verde, naranja y amarillo. El rendimiento y la
efectividad del LED continúan mejorando.
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1993
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El japonés
Shuji Nakamura desarrolla el primer LED azul brillante, así como un LED muy
eficiente en la gama de espectro verde (diodo InGaN). Posteriormente, diseña
también un LED blanco.
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1995
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Se
presenta el primer LED con luz blanca de conversión luminiscente y se lanza
al mercado dos años después.
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2006
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Se
producen los primeros diodos emisores de luz con 100 lúmenes por vatio. Esta
eficacia solo puede ser superada por las lámparas de descarga de gas.
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2010
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Ya se
están desarrollando LED de colores determinados con una enorme eficacia
luminosa de 250 lúmenes por vatio, en condiciones de laboratorio. El progreso
sigue su avance. Hoy en día, el desarrollo posterior hacia el OLED se
considera la tecnología del futuro.
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La tecnología LED por dentro
El LED es una tecnología madura que se está implementando, ya de forma
clara, en todos sus ámbitos posibles de aplicación: iluminación industrial, en
el sector servicios, pública y decorativa. No obstante, conviene conocer más en
profundidad cómo funciona realmente la tecnología LED y cuáles son sus puntos
clave para saber identificar los que mejor se adecuan a cada proyecto.
La tecnología LED ofrece una eficacia y una eficiencia
lumínica superior al resto
Lo primero
que podemos aclarar es el proceso por el cual se obtiene la luz blanca LED, que
es principalmente mediante dos métodos:
1. El LED
blanco se obtiene mediante el diodo azul con una longitud de onda entre 455 y
465nm y un convertidor amarillo de posición fija en el espectro, con varias
concentraciones posibles
2. El LED
blanco se obtiene mediante un diodo azul, más un diodo rojo, más un diodo verde
Sea como
fuere, hay que tener claro que en ambos casos lo más importante es la
aplicación de un recubrimiento fosfórico amarillo en el LED de emisión
azul.
Es decir,
mediante el principio de lúmugen conversión se produce el efecto de obtención
de luz blanca homogénea al recubrir un LED azul con una capa fosfórica.
Si nos
ceñimos al proceso de fabricación en sí hay que tener en cuenta que lo más
crítico es la dosificación del recubrimiento fosfórico, ya que de este depende
la temperatura de color, la eficiencia y el índice de reproducción cromática.
También hay
otro aspecto importante a tener en cuenta. El valor lm/W que nos da el
fabricante del diodo se refiere a una medición del flujo de un LED en un encendido
instantáneo en condiciones de laboratorio con temperatura ambiente Ta=25º.
Otro aspecto
técnico a tener en cuenta es el rendimiento del color. Anotemos que el blanco
cálido registra un CRI> 90, y uno neutro un CRI> 80. Sobre el factor de
daño, el LED tiene sólo un 0,149 de factor f mW/lm, muy por debajo del resto de
tecnologías. Ciertamente, el LED sale ganador de cualquier comparación técnica
frente a otras tecnologías de iluminación. Por ejemplo, en cuanto a la eficacia
luminosa, la vida útil del LED y la temperatura de color del LED.
Beneficios y
ventajas
Por todo
ello, de entre los beneficios del LED podemos destacar:
-larga vida
útil de 50.000 horas
-reducido
coste de mantenimiento
-alta
eficiencia energética (W/Lux)
-sin emisión
de radiación IR ni UV
-utilización
de ópticas de material plástico
Así mismo,
las ventajas en la utilización del LED son:
-posibilidad
de regulación y de control dinámico del color RGB y RGBW
- el
encendido instantáneo al 100%
-el
funcionamiento a posibles bajas temperaturas (hasta -40 ºC)
-trabajo en
bajo voltaje
-utilización
en espacios de difícil acceso
Así mismo,
cabe explicar la nomenclatura de los módulos LED L/B. La L indica el porcentaje
de flujo lumínico al final del tiempo de funcionamiento de los LEDs. Por lo
tanto, cuanto más alto sea este valor, mejor (L50, L70 y L80). Por contra, la B
indica el porcentaje de LEDs que caen por debajo del valor L después de unas
horas específicas de funcionamiento. En este caso, si el valor es más bajo,
mejor (B10, B20 y B50).
Por tanto,
un sistema de iluminación LED con la especificación L80 / B10 a las 50.000
horas tienen un potencia conectada significativamente más baja que el sistema
LED con la característica L70 / B50.
Por último,
otro aspecto clave de la tecnología LED es la gestión de la temperatura que
determinará el rendimiento real y la vida útil de cada LED. Por este motivo, es
muy importante que el cuerpo de la luminaria disipe la temperatura lo mejor
posible.
Tipos de LED
Actualmente
se están empleando para iluminación 3 tipos de LEDs. Se trata de tres tipos de
LED y de tres formas de ensamblarlos:
SMD: LED encapsulado en una resina semirrígida y que
se ensambla de manera superficial.
COB: corresponde a las siglas “Chip on board” (“chip
en la placa”), en el cual se han insertado multitud de LEDs en un mismo
encapsulado.
ALTA
POTENCIA (HP): LED
encapsulado de alta potencia y eficiencia.
Comparamos a
continuación los diferentes tipos de LED.
Luminosidad
o Lumens/Watio:
·
SMD: alrededor
de los 50-60Lm por W.
·
COB: 120Lm/W,
alta intensidad de luz
·
HP: 120Lm/W,
alta intensidad de luz
Ángulos de
apertura:
· SMD: son
pequeños LEDs que se pueden repartir por todo el cuerpo de la bombilla,
permitiendo iluminación a 360º.
·
HP: el
ángulo máximo de apertura es de 140º, modificable solo con lentes o cubiertas.
·
COB: el
ángulo de apertura de hasta 175º, si bien es difícil posteriormente de
modificar.
Decaimiento
lumínico:
·
SMD:
decaimiento de la luz más pronunciado.
·
HP:
decaimiento lumínico es bajo.
·
COB: bajo
decaimiento lumínico con el tiempo.
Resistencia:
· SMD: Muy
sensibles a las fluctuaciones en la corriente eléctrica. Se daña fácilmente con
sacudidas o golpes. El fallo de un LED puede afectar a los demás.
· HP: Soporta
bien los cambios en la calidad del suministro eléctrico. Soporta bien los
golpes y las sacudidas.
· COB: Soporta
bien las fluctuaciones de la corriente eléctrica. No requieren de un manejo
cuidadoso.
Ensamblaje:
· SMD: Se
trata de un circuito muy complejo al ir los LEDs distribuidos en series.
Requiere gran disipación de calor que, debido a su construcción, es difícil de
disipar.
· HP: Circuito
sencillo por lo que su ensamblaje no requiere de mano de obra muy
especializada. Requiere disipadores grandes para la alta temperatura que genera
el LED.
· COB:
Circuito sencillo. Requieren menor disipación y toleran altas temperaturas de
trabajo.
Intensidad
lumínica:
· SMD: Su
flujo luminoso es recto y fuerte. Si se mira directamente es molesto para los
ojos. El índice de reproducción cromática (CRI) es alto, de hasta el 80%. Esto
quiere decir que reproduce los colores fielmente.
· HP: Molesto
a los ojos si se mira directamente. Su flujo luminoso es uniforme y fuerte. El
índice de reproducción cromática (CRI) es alto, de hasta el 80%
· COB: Es el
más suave cuando se mira directamente, su flujo luminoso es uniforme y suave.
Tiene un mayor IRC por lo que conseguimos una luz de mayor calidad. En la
mayoría de los casos el IRC es mayor del 90%.
Precio:
·
SMD: Muy
económico.
·
HP:
Económico.
·
COB:
Económico.
Conclusión:
· SMD: Es
ideal para viviendas, o lugares de tránsito donde no va a estar muchas horas seguidas
encendido, también para lugares donde no queramos demasiada luz.
· HP: Para
lugares donde queremos una alta iluminación, pero que tampoco requieran estar
encendidos muchas horas seguidas, pues acortará la vida de la lámpara.
· COB: Es
recomendado para uso profesional pues disipa muy bien la energía y además, el
flujo luminoso es alto y uniforme, soporta sin problemas estar encendido
constantemente.
Aprende a escoger una bombilla LED
Si buscas ahorro energético y por ello necesitas bombillas LED, seguro
que te habrás encontrado con varias opciones y la elección no ha sido nada
fácil. Aprende a escoger la merjor opción fijándote en varias características
de la bombilla.
¿Qué bombilla LED nos conviene?
Para entender qué características hemos de tener en cuenta, lo primero que debemos saber es que las bombillas se diferencian, entre otras cosas:
• En la cantidad
de LEDs que contienen (pueden ser desde 3, hasta series de 20)
• El material
del que estén realizados estos LED (cuanta más densidad de material
activo, más eficiente y cara es la bombilla (da más luz)
Si una bombilla con 20 LEDs contiene material activo de baja densidad, si se
estropea uno de ellos, los demás también lo harán progresivamente, lo que
disminuye el tiempo de vida de la bombilla. Si optamos por este tipo de
bombillas en almacenes de fabricantes desconocidos, lo más seguro es que
contengan bombillas con LED de baja densidad, más baratos y que se estropean
más fácilmente. Es más recomendable adquirir estas bombillas de fabricantes
conocidos.
Actualmente, el modelo más extendido es el de 3 ó 5 LEDs, pero de alta
densidad, que ofrecen la suficiente cantidad de luz para un uso doméstico
medio.
La potencia en lúmenes
Para
entender bien este concepto, tenemos que saber que los vatios nos dicen lo que
consume la bombilla de electricidad, y los lúmenes la cantidad de luz que
generan. ¿Ventaja de las LED? Pocos vatios para muchos lúmenes, lo que puede
suponer un 80% de ahorro en electricidad, ya que se paga según la cantidad de
vatios consumidos. Generalmente suele ser de un máximo de 90 lúmenes.
Lúmenes reales = al nº de vatios x 70, aproximadamente.
Para hacernos una idea, una bombilla LED de 12W, equivale a unos 850 lúmenes, y
sustituiría a una bombilla de 60W.
Equivalencia
de potencias en bombillas
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Incandescente
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Halógeno
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Fluorescente
|
LED
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30W
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25W
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8W
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3W
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60W
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50W
|
14W
|
8W
|
75W
|
60W
|
17W
|
14W
|
El ángulo de
apertura de la luz
Este
parámetro es relativamente sencillo:
- Un ángulo
menor (40º), conseguirá un efecto “foco” para iluminar un espacio menor y más
localizado.
- A ángulo
más abierto (120º, por ejemplo), más capacidad de iluminar, con una sola
bombilla, más espacio (son las comúnmente usadas para iluminar una habitación).
Así, según
lo que quieras iluminar, infórmate del ángulo de apertura de la bombilla.
Temperatura
Esta temperatura de color, viene definida por los grados kelvin de cada
bombilla. Podemos dividir las bombillas según su temperatura en 3 tipos:
· Blanco frío:
equivale a 5800K. Luz blanca más intensa, perfecta para trasteros, garajes...
· Blanco puro:
4500K. Intensidad media, apta para cocinas, baños, etc.
Blanco
cálido: 3000K. Más tenue y de ambiente, ideal para salones o habitaciones.
