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TECHNOLOGY

PREGUNTAS FRECUENTES

LED, que es? Porque es el Presente y el Futuro? Ventajas de los LED frente a otras tecnologías? Que es el Binning? Que es una Elipse de Mc Adam? Porque hablamos del concepto MIX to MATCH? Normas de aplicación en los LED Como alimento los LED? Como disipo mis LED? Esto afecta a su vida útil? Puedo regular la intensidad con mis módulos LED? Necesitan mis productos una protección ESD? A que distancia coloco el Driver del módulo LED? Que puedo ahorrar con la tecnología LED? Los enemigos del LED

1/LED, que es? Porque es el Presente y el Futuro? La palabra LED es el acrónimo de Light Emitting Diode (diodo emisor de luz) y representa un dispositivo electrónico de estado sólido que al ser alimentado y circulando en si una corriente, convierte la energía eléctrica en energía luminosa.

El LED es un componente electrónico que funciona con una corriente continua y necesita fuentes de alimentación y/o electrónicas para poder ser alimentados desde la tensión de red doméstica. En la última década el LED fue y sigue siendo la figura predominante en el ámbito de la iluminación general aplicada a cualquier tipo de luminaria. El LED es un dispositivo que no alberga filamentos en su interior y no necesita cristal para su encapsulado de manera que resulta más robusto en término de impactos o vibraciones. Más del 20% de la energía consumida en el mundo está destinada a la iluminación artificial. Sabemos que con los sistemas de tecnología LED podemos conseguir ahorros del 50% con respecto a las técnicas de iluminación antiguas. Además del ahorro energético evidente, se generan ganancias monetarias a los pocos meses del inicio de la inversión. Si bien hemos llegado en el 2016 a eficiencias entre los 150 lm/W y los 180 lm/W reales, el cenit de esta tecnología aún no ha llegado y esto nos da la pauta de la continuidad del desarrollo de esta tecnología en los próximos 10 años.

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2/ Ventajas de los LED frente a otras tecnologías?} Una de las ventajas más significativas frente a las viejas tecnologías, es que el dispositivo SSL emite en una única dirección, haciendo más eficiente el producto final, aunque no sería lo adecuado en caso de querer utilizar los viejos reflectores y formas diseñadas en las luminarias de fluorescencia o incandescencia ya que estas emitían en 360º. (dibujo de la emisión de la fluorescencia e incandescencia así como los nuevos LED) A esta ventaja se le suman otras como: el bajo costo de mantenimiento (debido a su larga vida útil), flexibilidad absoluta sobre nuevos diseños de luminarias, capacidad de iluminar espacios muy reducido, costos en decaimiento año tras año, el techo de su eficiencia teórica es de 683lm/w y aún no se ha llegado a 250lm/W, estas y otras ventajas hacen del LED la solución más eficaz de las distintas tecnologías existentes. Algunas ventajas más podrían ser: • • • • • • • • • •

Larga vida útil > 50.000 hs Consumo eléctrico reducido Alta eficiencia Dimensión reducida Alta resistencia frente a ciclos de ON/OFF Amplio margen de temperatura para el funcionamiento Sin radiación UV o IR No contiene sustancias tóxicas como el Mercurio Encendido instantáneo Alta flexibilidad

Cabe destacar que los lúmenes/watt que mide la eficiencia del LED se da en términos del flujo emitido. Los módulos de I+D LED superan a día de hoy los 150lm/W reales en la mayoría de los casos. Es importante diferenciar entre el flujo total del módulo y el flujo resultante en la luminaria que se verá disminuido por varios factores, como el uso de ópticas, difusores, etc. 3/_Que es el Binning? El termino BIN ordena las discrepancias que se obtienen en la fabricación de la iluminación en estado sólido SLL. Estas diferencias llevan décadas existiendo en las lámparas de tecnologías tradicionales en donde solo se diferenciaban mediante potencias y extensos rangos de temperatura de color ó CCT. Existen tres tipos de BINES asociados a los LED y son los siguientes: • • •

BIN de tensión, BIN de Flujo lumínico BIN de Color.

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Incluso en las mismas partidas de producción las diferencias son acusadas entre LED del mismo tipo. Los procesos de producción no son ciencia exacta y dentro de un margen todos los productos fabricados tendrán características y tolerancias únicas respecto de sus pares. Por tanto, esta clasificación (BINNING) es necesaria para obtener unidades homogéneas en las plantas de producción de los LED, luminarias, módulos o light engines. Estas diferencias no son problemas en la calidad de los productos, sino, que se realizan únicamente para poder diferenciar, identificar y posteriormente agrupar para evitar diferencias. Cy 0.450 2500K

3000K

0.430 3500K

8R

0.400

8Q

4000K

8P

NEUTRAL WHITE

80

7N 0.390

6N

7J

0.370

7I 7H 6H 5H

6J 6I 5I

5J

6L 5L

5K

5N 50 5M

6K

6P 5Q

60

6M

7K

5000K

7P

5P

6R 5R

6S

5S

7T

7S

7R

7Q

6Q

70

7M

4500K

7L

0.350

8S

5T

6T

7U 7V

6U 6V

5U 5V

8V

8U

8T

6W

8W

8X

8Y

8Z A8

7Y 7Z A7 8W 7X 6X 6Y

6Z A6

5Y 5Z A5 5W 5X

B8

C8

B7 C7

B6 C6

B5 C5

2700K

3000K

K

00

35

WARM WHITE

K 00 40

K 00 45

K 00 50

0.330 0.330

0.350

0.370

0.390

0.410

0.430

0.450

0.470

0.490

0.510

Cx

Font: OSRAM OPTO Los fabricantes están utilizando el concepto STEP BINNING cada día más, agrupando las diferencias de BINES de CCT en Varias Curvas o Elipses de McAdam 3 SDCM / 5 SDCM / 7 SDCM. De esta forma todos los LED que se utilicen dentro de esas elipses tendrán características similares, ahorrando tiempo y haciendo más sencilla la producción de Modulos. Será la tendencia del mercado unificar todo el Binning con el sistema de las elipses o pasos de McAdam. Cabe destacar que el binning anteriormente se realizaba a una temperatura de trabajo Tj de 25ºC, pero ahora la mayoria de fabricante utiliza el sistema de HOT Binning que caracteriza el LED a un Tj de 85ºC o en algunos casos hasta de 105ºC, de esta forma el usuario puede hacer una estimación real del comportamiento del LED a nivel de flujo luminoso y a nivel de CCT. Los fabricantes están utilizando el concepto STEP BINNING cada día más, agrupando las diferencias de BINES de CCT en Varias Curvas o Elipses de McAdam 3 SDCM / 5 SDCM / 7 SDCM. De esta forma todos los LED que se utilicen dentro de esas elipses tendrán características similares, ahorrando tiempo y haciendo más sencilla la producción de Modulos. Será la tendencia del mercado unificar todo el Binning con el sistema de las elipses o pasos de McAdam. Cabe destacar que el binning anteriormente se realizaba a una temperatura de trabajo Tj de 25ºC, pero ahora la mayoria de fabricante utiliza el sistema de HOT Binning que caracteriza el LED a un Tj de 85ºC o en algunos casos hasta de 105ºC, de esta forma el usuario puede hacer una estimación real del comportamiento del LED a nivel de flujo luminoso y a nivel de CCT. Abril 2016 - PREGUNTAS FRECUENTES - V.1.1 - www.idled.eu Reservado el derecho de realizar modificaciones sin previo aviso.

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0.450 Cy 0.430

A9

E9

B7

E8

A7

0.410

F7

E6

36 F5

35 G5

D7

C5 E4

B3

C8

2500k

WARN WHITE

3500k

34 G4

F3

A3

C4

F2

E2

B1

A1 E1

31

D2 G1

H1

0.310 0.300

NEUTRAL WHITE

32

D3

G2

5000k

H2

C1

D1

4500k

H3

C2 F1

D4

C3

A2

4000k

33 G3

0.350

D5

H4

E3

B2

0.330

H5

D8

G7

C9

3000k

D6

A4

0.370

D9

2700k

C6

H6

E5

B4 F4

G8 H8

C7 G6

A5

H9 G9

H7

B5

0.390

38

37

F6

A6

F9

F8

39

E7

B6

B9

B8

A8

3500k

0.320

5700k COOL WHITE

0.340

0.3600

.380

0.400

0.4200

.440

0.460

0.4800

.500 Cx

0.520

Font: OSRAM OPTO

4/_Que es una Elipse de Mc Adam? Se define como una región elíptica dentro del diagrama de color CIE que contiene todos los colores que no son posibles de distinguir por el ojo humano tipo. La referencia es el centro de la elipse (punto central) y es el punto de referencia para esta curva, todo se compara con respecto a esas coordenadas. Cuando se habla Pasos de McAdam de 3 o 5 pasos, se hace referencia a que los LED con 3 SDCM tendrán la consistencia cromática nominal de 3 Elipses de McAdam. Esto se adopta por los fabricantes como Step Binning, acotando y refinando aún más las discrepancias.

Example of target on CIE chromaticity chart (x,y) MacAdam 1-step ellipse

A C

MacAdam 2-step ellipse D

B

MacAdam 3-step ellipse (OSI) MacAdam 4-step ellipse (ANSI)

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5/_Porque hablamos del concepto MIX to MATCH? El concepto MIX TO MATCH nace desde la mejora de la calidad y la consistencia de color en cada producto. Con altas exigencias de producción en donde se necesiten menos de 3 Elipses de McAdam, se realiza la mezcla de los distintos BINES ANSI, obteniendo como resultante la temperatura más cercana al centro de la Elipse y por consiguiente, la CCT deseada, altamente homogéna en la producción tanto estándar como OEM. Ejemplo con CIE 1931 y Binning de Osram Opto, Para conseguir siempre la misma consistencia de color menor a 3 SDCM, mezclamos varios subbines y la resultante será siempre similar en todos los casos. 3000K

3500K

8S

8R 8Q 8P 80

7P 6Q

70

6P

6R 5R

5Q

60 50

7Q

6S

5S

7T

7S

7R

5T

6T

8U

8T

7U 7V

6U 6V

5U 5V

8V

6W

8X

8W 7X 6X

5W 5X

2700K

3000K

5P

K

00

35

8W

Font: OSRAM OPTO

6/_Normas de aplicación en los LED? Con respecto a la normativa aplicable a los LED tenemos los siguientes documentos de aplicación que se suman a los ya existentes de Seguridad Eléctrica y Compatibilidad electromagnética en el caso del Marcado CE, los principales son: TIPO DE PRODUCTO

Equipos auxiliares LED

NORMA DE SEGURIDAD NORMA DE RENDIMIENTO IEC 61347-2-13 IEC 62384 - Publicada en el 2006 Publicada en el 2006

Lámpara LED

IEC 62560 Edición 1 Publicada en el 2010

Módulo LED

IEC 62032 Edición 1 Publicada en el 2008

Luminaria LED Productos LED

IEC 60598 Edición 1 y 2 Publicada en el 2008

disponibles al público (PAS) IEC/PAS 62717 Edición 1. público (PAS) IEC/PAS 62722 -2 - 1 público (PAS)

los LED y módulos LED en iluminación general.

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7/_Como alimento los LED? Como es sabido los LED son dispositivos de iluminación en estado sólido SSL. Esos requieren y tienen ciertas particularidades eléctricas que son fundamentales. Es muy importante tener en cuanta sobre todo Rangos de tensión, corrientes nominales y temperaturas tanto de ambiente sobre los módulos LED. Estos datos están directamente relacionados con la Garantía y la vida útil del producto. Podemos dividirlos en 3 formas de controlar los módulos LED

1

2

3

A Directo a Red 110/230V

Corriente Constante (mA)

Tensión Constante (Vcc)

Driver se integra en la PCB de los LED, solo es necesario conectar a 230V

La PCB no tiene Driver, ni elementos de control electrónicos, se trata de un Módulo LED al que es necesario proveer una fuente de alimentación en condiciones con una salida de corriente estable y continua.

La PCB tiene drivers internos, bien drivers Lineales o Activos para potencias más elevadas.

(*)En este caso elegir el rango de tensión adecuado para cada caso es esencial para un buen uso del producto. Indicada para obtener la máxima eficiencia.

Es la más flexible de las opciones así como la más sencilla de conectar, ya que no se debe regular intensidades, ni estudiar rangos de tensión, adicionalmente tener siempre una tensión SELV. Indicada para flexibilidad en instalaciones y luminarias que no deban elevar sus tensiones nunca a más de 50V.

230 vac

230 vac

230 vac

PCB Vf:230V

DRIVER AC/DC

DRIVER AC/DC

PCB In: 700mA Vf: 22.5-25.1v

PCB In: 700mA Vn:24Vcc

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8/_Como disipo mis LED? Esto afecta a su vida útil? Se dice que la luz generada por un LED es una “luz fría”, ya que no emite calor. Sin embargo, hay que aclarar que el chip LED sí que emite calor, aunque lo hace de una forma diferente a una bombilla incandescente o fluorescente.La diferencia fundamental radica en que el calor se proyecta en una dirección contraria a la luz. Por eso la luz es fría, pero el modulo o luminaria acumula altas temperaturas. 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. La temperatura del punto de unión del chip (Tj) es clave a la hora de determinar la eficacia lumínica de un LED. Para que un 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 LED siempre funcionan mejor a temperaturas bajas. A mayor temperatura, menor rendimiento. Ambient temperature at 25°C 100

Luminous Flux (%)

90

80 Driving current (ma)

800

500 650

70

310.00hrs at 350mA

80.500hrs at 800mA 60

350

130.00hrs at 650mA

210.00hrs at 500mA

50 1.000

10.000

100.000

1000.000

Time (hours)

(Dibujo Vida útil de una luminaria LED en función de la corriente inyectada) Una correcta gestión térmica es esencial, ya que el exceso de calor: • • • • •

Degrada el fósforo y reduce la vida de la lámpara Reduce el rango de temperatura ambiental a la que puede funcionar Influye en el funcionamiento del driver Altera los colores Reduce la intensidad de la luz Abril 2016 - PREGUNTAS FRECUENTES - V.1.1 - www.idled.eu Reservado el derecho de realizar modificaciones sin previo aviso.

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En términos generales, una lámpara LED de luz blanca convierte entre un 70% y un 80% de la energía consumida en luz y entre un 20% y un 30% en calor. Una lámpara fluorescente convierte el 20% de la energía consumida en luz, el 40% en calor y cerca del 40% restante en radiación infrarroja (IR). Por su parte, una incandescente convierte alrededor del 10% en luz, el 20% en calor y la energía restante en radiación IR. Otra diferencia fundamental es que los LEDs no emiten radiación infrarroja (ni ultravioleta hablando de los LED Blancos o de colores). Estas características únicas hacen que los LED sean apropiados para ambientes fríos (cámaras frigoríficas o almacenes de productos frescos), para iluminar tiendas de ropa o museos e incluso para algunos tratamientos dermo estéticos. Además contribuyen a reducir los costes de climatización y minimizar los riesgos tanto para las personas como los equipos. La disipación del calor de un LED se realiza en cuatro etapas sucesivas: 1. 2. 3. 4.

El calor generado por el flujo de corriente se acumula en el punto de unión del chip. Desde el punto de unión se traslada a la placa base o circuito impreso Desde la placa base se trasmite al disipador de calor Del disipador de calor se libera al ambiente

Los LED de baja calidad a menudo presentan defectos en la soldadura de la placa base o en el propio sustrato, que provocan que la resistencia aumente de un punto a otro, lo que aumenta la temperatura del LED. El disipador de calor es una estructura metálica, normalmente estriada, con surcos o aletas, que ayuda al desalojo del calor de los LED de una luminaria en la disipación pasiva. Los disipadores de calor no suelen ser visibles (y a veces ni siquiera necesarios) en LED de baja potencia. Normalmente se fabrican de aluminio debido a una mayor resistencia mecánica que permite hacer las aletas más finas y aumentar la superficie de intercambio de calor. Adicionalmente existe otra práctica que es la ventilación forzada mediante ventiladores, tiene varias ventajas con respecto a los espacios ya que los reduce considerablemente. 8/_Puedo regular la intensidad de mis módulos LED? Como se ha explicado en otras FAQ para responder esta pregunta es necesario saber que naturaleza eléctrica posee el modulo que voy a utilizar. Ya sabemos que el LED se controla en corriente continua para poder regularlo correctamente y que sus parámetros de CCT no varíen es necesario hacerlo mediante regulación PWM. Esta regulación mantiene siempre constante la tensión nominal del LED y varia la corriente regulando así el flujo lumínico del LED o módulo LED. Con lo cual, haciendo referencia a los parámetros eléctricos de entrada tenemos: • Módulos en Corriente Constante, se regula mediante PWM proveniente de drivers tanto DC/DC como AC/DC. • Módulos LED en Tensión Constante, aquí tenemos que realizar una salvedad sobre los módulos con comportamiento Lineal y módulos con comportamiento No lineal. En estos últimos no es posible regular directamente sobre la alimentación con PWM, sino, será necesario. • Módulos LED en Tensión Constante, aquí tenemos que realizar una salvedad sobre los módulos con comportamiento Lineal y módulos con comportamiento No lineal. (*) En estos últimos no es posible regular directamente sobre la alimentación con PWM, sino, será necesario, regular sobre una entrada del los Drivers internos de la PCB que tengan entrada PWM.

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• Módulos LED Directos a Red, estos módulos dependen de la naturaleza de su diseño. No se regulan con PWM ya que van sobre Red. Algunos pueden ser reguladores mediante TRIAC electrónicos, o protocolos según sea el tipo de módulo. 9/_ Necesitan mis productos una protección ESD? Si, cuando manipulamos productos sensibles a la electroestática, es necesario que los operarios lleven protecciones mínimas como guantes electroestáticos, o que el operario que arme la luminaria, lleve protección a tierra mediante pulsera ESD. Si bien la parte más crítica radica en la manipulación de los componentes es antes del montaje SMD, es necesario que a posteriori también se tomen medidas. Lo más importante es saber identificar las diferencias de potenciales que estamos generando y la velocidad a la que se producen las descargas. Estas descargas se producen por diversos motivos (los más normales) como: • Estática por contacto entre conductores, una parte le cede a la otra menos cargada potencial (ej. Zapatos conductores en rozamiento contra el sueño, chispas en el coche, etc. • Estática por Inducción creada por campos electroestáticos.

9/_A que distancia coloco el Driver del módulo LED? Esta distancia depende directamente de la sección del cable que utilizará, teniendo en cuenta la potencia final, corriente máxima admisible por el cable así como el factor más importante, la tensión o rango de tensión. Es primordial que la tensión nominal del módulo o luminaria sea constante para conseguir un buen funcionamiento, es por esto que la resistencia del cable y la caída de tensión según la distancia son determinantes. Las cantidades máximas de módulos a conectar en serie o paralelo necesitan las tensiones y corrientes de entrada con los valores específicos de los Data Sheets. Si la sección del cable planeado para la instalación es demasiado acotada, es factible poner más sección para evitar este tipo de caídas de tensión. La caída de tensión en corriente continua se calcula de esta forma:

S = (2 . ro .P .L) (e .U) Dónde: S=Sección del conductor a utilizar (mm2) U=Tensión de la línea (V) e= Caída de tensión máxima admisible de la línea L= Longitud de la línea (m) Ro=Resistividad del conductor a 25 ºC de régimen (cobre=0,0175, aluminio=0,026) (Omh•mm2/m) Teniendo la caída de tensión y la corriente consumida en cuenta en todos los puntos de la instalación es muy probable que no haya ningún problema. Pero siempre que sea pueda, colocar el driver AC/ DC o DC/DC lo más cerca posible del módulo. Abril 2016 - PREGUNTAS FRECUENTES - V.1.1 - www.idled.eu Reservado el derecho de realizar modificaciones sin previo aviso.

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11/_ Qué puedo ahorrar con tecnología LED? Una imagen vale más que mil palabras.

40 watts

LED

FLUORECENT

INCANDESCENTE

11 watts

7 watts

1 año

9 años

22 años

PRECIO POR UNIDAD

€1/2

€4/5

€10/25

COSTO ANUAL

€4.82

€1.32

€0.84

CONSUMO DE ENERGIA VIDA MEDIA (*)

€

(*) Basado en tres horas de uso al día a 11 centavos de Euro por kilovatio hora.

SI REMPLAZAMOS TODAS LAS LÁMPARAS DE LAS HABITACIONES Ocupación d e l as habitaciones en 473.200 habitaciones de hotel regionales

76%

Ocupación d e habitaciones en hoteles londinenses 142.200 habitaciones

84%

Estas cifras se basan en una estimación de 31.000 hoteles en el Reino Unido. Asumiendo que hay 473.200 habitaciones regionales, con un 76 % de ocupación y 142.200 habitaciones en Londres con 84% de ocupación.

+ 2 bombillas de 60W GLS.Serian remplazadas por 11W LED clásico

+ 2 bombillas vela 25W. Serian remplazadas por 7W LED velas

4 bombillas halógenas de 50W.Serian remplazadas por 7W GU10 LEDs.

(*) Operando aprox. de dos, dos y cuatro horas al día. El resultado es un ahorro de € 8.3 millones, más € 492.000 en gastos de CRC (Carbon Reduction Commitment) para el gobierno.

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