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LED UNA NUEVA FUENTE DE ILUMINACIÓN Sexta edición, noviembre de 2015 DOSSIER

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  • LED

    UNA NUEVA FUENTE DE ILUMINACIÓNSexta edición, noviembre de 2015

    DOSSIER

  • 2 | ETAP Sexta edición, noviembre de 2015. Versión más reciente en www.etaplighting.com

    Introducción

    Los ledes se están imponiendo de forma indiscutible en el sector de la iluminación. A medida que la tecnología alcanza gradualmente su fase de madurez, nuestros conocimientos sobre la vida útil, los materiales y las propiedades de los ledes van creciendo día a día. Como siempre, este documento le ofrece toda la información necesaria para mantenerse al día en este campo tan complejo.

    ¿Quiere saber más acerca de la vida útil de las luminarias led? ¿Sabe cuáles son las últimas tendencias en reproducción de colores? ¿Necesita conocer las obligaciones legales en materia de seguridad fotobiológica? Encontrará respuesta a todas estas preguntas en la sexta edición de este informe de led.

    En el margen se señalan las actualizaciones más recientes del documento. Siempre puede consultar la última versión del informe led en nuestro sitio web: www.etaplighting.com.

    Sexta edición, noviembre de 2015© 2015, ETAP

  • 3 | ETAPSexta edición, noviembre de 2015. Versión más reciente en www.etaplighting.com

    UNA NUEVA FUENTE DE ILUMINACIÓNÍNDICE 1. El led como fuente luminosa ................................................................................................................................................................................... 4 1. ¿Cómo funcionan los ledes? ............................................................................................................................................................................ 4 2. Fuentes de luz led ................................................................................................................................................................................................. 5 3. Ventajas de los ledes ........................................................................................................................................................................................... 9 4. Fabricantes de led ...............................................................................................................................................................................................15 5. El futuro de los ledes .........................................................................................................................................................................................15 6. OLED .........................................................................................................................................................................................................................15 2. Diseño de luminarias de led ....................................................................................................................................................................................18 1. Posibilidades y desafíos ....................................................................................................................................................................................18 2. Distribución adecuada de la luz ...................................................................................................................................................................19 3. Luminancia controlada .....................................................................................................................................................................................21 4. Diseño térmico bien planificado ...................................................................................................................................................................21 5. Agrupamiento para una calidad luminosa constante .........................................................................................................................23 6. Seguridad eléctrica ............................................................................................................................................................................................24 7. Publicación de los datos correctos ..............................................................................................................................................................25 8. Información sobre calidad objetiva .............................................................................................................................................................26 9. La seguridad fotobiológica .............................................................................................................................................................................27 10. Tubos de led ........................................................................................................................................................................................................29 3. Controladores de luminarias de led ....................................................................................................................................................................32 1. Criterios de calidad de los controladores .................................................................................................................................................32 2. Fuentes de corriente frente a fuentes de tensión .................................................................................................................................32 4. Iluminación con led – aspectos fotométricos ...............................................................................................................................................33 1. Factor de depreciación y de mantenimiento ...........................................................................................................................................35 2. Vida útil de las luminarias led .......................................................................................................................................................................39 3. Integración de sistemas de ahorro de energía .......................................................................................................................................41 5. Preguntas y respuestas ...............................................................................................................................................................................................43 Terminología .........................................................................................................................................................................................................................44 Anexo 1: Factores de mantenimiento de los productos led .....................................................................................................................46

  • 0

    0.00

    0.25

    0.50

    0.75

    1.00

    1.25

    1.75

    1.50

    2.00

    2.25

    2.50

    200 400 600 800 1000 1200

    4 | ETAP Sexta edición, noviembre de 2015. Versión más reciente en www.etaplighting.com

    Sección 1: El led como fuente luminosa

    1. ¿CÓMO FUNCIONAN LOS LEDES?

    Led significa “Light Emitting Diode”, o diodo emisor de luz. Un led es un semiconductor (diodo) que emite luz cuando pasa corriente a través de él. Los materiales semiconductores que se emplean en los ledes convierten la energía eléctrica en radiación electromagnética visible; es decir, en luz.

    El estímulo consiste en una corriente eléctrica que atraviesa el diodo (o, para ser más exactos, la unión). Todos los diodos son unidireccionales: solo se produce luz cuando pasa corriente continua en el sentido “correcto”, es decir, del ánodo (polo positivo) al cátodo (polo negativo).

    La cantidad de luz generada es casi proporcional a la cantidad de corriente que fluye a través del diodo. A efectos de iluminación, el suministro siempre está controlado por la corriente (“corriente constante”), véase la sección 3.

    La combinación de un led (semiconductor), una carcasa y una óptica primaria es lo que se conoce como un componente led. Este componente led cubre y protege el led, garantiza la disipación del calor generado internamente e incluye un sistema de óptica primaria, es decir, una pequeña lente que recoge y emite la luz generada por el led en un patrón definido.

    Fig. 3: Estructura de un componente de led

    Fig. 2: Impacto de la corriente en el flujo luminoso

    Luz visible

    Flujo de corriente continua

    Ánodo (+) Cátodo (-)

    Fluj

    o lu

    min

    oso

    norm

    aliz

    ado

    Corriente directa (mA)

    Óptica primaria

    Led

    Unión

    Soporte

    Cable eléctrico

    Fig. 1: Funcionamiento de un led

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    El led emite luz monocromática. El color de la luz depende de los materiales empleados para producirla. Se puede generar luz led en todos los colores saturados del espectro visible, desde el violeta y el azul hasta el rojo, pasando por el verde.

    La luz blanca puede conseguirse del modo siguiente:

    1. Bicromatismo- La forma más común consiste en combinar un led azul con un material luminiscente (emisor de luz), que convierte parte de

    la luz azul en luz blanca (o, mejor dicho, “amarilla”). La composición de este material luminiscente determina la temperatura de color de la luz resultante (para más información sobre la temperatura de color, véase más adelante en esta sección).

    2. Tricromatismo: - Mezclando luces de color rojo, verde y azul (RGB).- Mediante combinaciones de ledes blancos del tipo descrito en el punto 1 con led de color rojo o ámbar. Esta opción permite

    producir distintas temperaturas de color con un único módulo.

    2. FUENTES DE LUZ LED

    Las fuentes luminosas led se aplican de distintas formas. De acuerdo con la norma internacional CEI 62504/CIE TC 2-66 (“LED y módulos LED. Términos y definiciones”), se puede distinguir entre los siguientes niveles de integración:

    1. Paquete led o componente led. Componente individual consistente en uno o más chips led, con o sin óptica e interfaces térmicas, mecánicas o eléctricas.

    Por ejemplo

    2. Módulo led. Un módulo led está formado por varios componentes led montados sobre una placa de circuito impreso, con o sin electrónica integrada.

    Por ejemplo

    3. Lámparas led. Se trata de un módulo led unido a un casquillo de lámpara.

    Por ejemplo

    Componente led Bridgelux

    UM2 PCB (ETAP)

    Lámpara tubular TG

    Componente led Cree XP-G

    Foco TG

  • 6 | ETAP Sexta edición, noviembre de 2015. Versión más reciente en www.etaplighting.com

    4. “LED light engine” Consiste en un módulo o lámpara led al que se acopla un driver y que puede conectarse directamente a la tensión de red.

    A la hora de diseñar una luminaria led, los fabricantes de productos de iluminación seleccionan uno de estos cuatro niveles de integración. El nivel 1 ofrece la máxima libertad en términos de control creativo, tanto en lo que respecta al diseño como a las prestaciones y la fotometría. En cambio, trabajar con los niveles 3 o 4 ofrece otras ventajas, como la capacidad logística del proveedor y, en muchos casos, un menor precio de coste. Para cada una de sus series, ETAP selecciona el nivel más adecuado en función del resultado final deseado.

    En la mayoría de los casos (por ejemplo, en las luminarias DUAL•LENS- o LED+LENSTM) ETAP desarrolla “light engines” basados en paquetes de ledes.

    Formas de construcción de los paquetes led

    Dentro de la categoría de paquetes led diferenciamos tres formas de construcción, en función de la potencia:

    - Ledes de baja potencia ( 1 W) - Ledes de alta potencia (1-10 W) - Chip-on-board (5-500 W)

    En el caso de los ledes de baja potencia (figura 4 - izquierda), el chip led se suele situar en el llamado “marco de conexión” (ver figura 5), alrededor del cual se monta una carcasa de plástico. La cavidad central se rellena con una capa de silicona que contiene fósforo. En esta construcción, tanto el marco de conexión como la carcasa actúan como reflectores de una parte de la luz emitida. Esta también es la razón por la cual las propiedades ópticas —entre otras, la potencia reflectora y el envejecimiento del material— contribuyen al mantenimiento del nivel de iluminación a largo plazo: cuanto mejor mantenga el material sus propiedades reflectantes, menor será la depreciación. La selección del plástico se realiza en función de las propiedades ópticas, si bien también se tiene en cuenta el coste y la facilidad de procesamiento. Los materiales que

    Osram Prevaled AC

    Luminaria led

    2. Módulo led

    3. Lámpara led

    1. Paquete led 4. “LED light engine”

    Por ejemplo

    Fig. 4: Formas de construcción led (de izquierda a derecha): carcasa de plástico, sustrato cerámico, chip-on-board

  • 7 | ETAPSexta edición, noviembre de 2015. Versión más reciente en www.etaplighting.com

    más comúnmente se utilizan en la carcasa son termoplásticos como PPA (poliftalamida) y PCT (tereftalato de policiclohexilenodimetileno), así como materiales termoestables como el EMC y, en algunos casos, incluso siliconas.

    La mayoría de los ledes de alta potencia (figura 4 - centro) incorporan un chip led montado sobre un sustrato cerámico. Sobre este sustrato se coloca una capa de fósforo y una óptica primaria, normalmente de silicona. Esta forma de construcción presenta las siguientes propiedades:

    - Buena disipación del calor de la PCB (resistencia térmica interna más baja) - Emisión directa de luz, con escasa reflexión - Buena estabilidad del color, en todo el ángulo de emisión

    Fig. 5: Marco de conexión led con carcasa de plástico (ledes de baja potencia)

    Fig. 6: Montaje de un led de alta potencia

    PARTE SUPERIOR

    carcasa de plástico

    marco de conexión

    contactos eléctricos

    disipación de calor

    disipación de calor y reflexión (opcional)

    PARTE INFERIOR

    lentes de silicona

    chip led

    soldaduras de hilos

    disipación de calor

    Sustrato cerámico

    contactos eléctricos

  • UP

    DA

    TE

    8 | ETAP Sexta edición, noviembre de 2015. Versión más reciente en www.etaplighting.com

    El paquete a escala de chip (chip-scale package o CSP - véase la figura 7) es una miniaturización del led de alta o baja potencia. Este paquete de ledes tiene una carcasa mínima y es extremadamente compacto: tanto el chip como el sustrato tienen un tamaño de tan solo 1 mm2. En el futuro es probable que surjan formas incluso más pequeñas (0,5 mm2).

    En la tecnología chip-on-board o COB (figura 4 - derecha) se colocan varios chips juntos sobre un sustrato y se conectan eléctricamente entre sí. Encima de ellos se coloca una capa de cobertura de silicona con fósforo. Normalmente, el sustrato consiste en un material cerámico o en aluminio altamente reflectante (pulido).

    sustrato (cerámico o aluminio) chips led

    capa reflectante

    barrera

    soldaduras de hilos

    conexión eléctrica

    ABIERTO

    silicona + fósforo

    CERRADO

    Fig. 7: Estructura de un paquete a escala de chip

    Fig. 8: Estructura de la tecnología Chip-on-board

    La evolución de las propiedades ópticas a lo largo del tiempo bajo la influencia de la luz y del calor influye considerablemente en el factor de mantenimiento de los ledes. La estabilidad es óptima para los componentes de alta potencia (por ejemplo, alta potencia y COB) y se reduce en el caso de los ledes de baja potencia de plástico. Pero si se cuenta con un diseño innovador, los ledes de baja potencia también ofrecen buenos resultados.

    capa de silicona con fósforo

    contactos eléctricos

    sustrato (cerámico)

    chip led

    diodo protector

    PARTE SUPERIOR PARTE INFERIOR

    contacto térmico

  • 1

    0

    10

    20

    30

    40

    80

    70

    60

    50

    100

    90

    10 100

    0 10000

    5000

    8000

    10000

    12000

    20000

    50000

    20000 30000 40000 50000* 60000 600

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    70 80 90 100 110 120

    B50/L70LED = 18x Cree XP-G2 4000K @ 350 mA

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    3. VENTAJAS DE LOS LEDES

    VENTAJA 1: VIDA ÚTIL PROLONGADA

    La vida útil de los ledes depende en gran medida de las condiciones de uso específicas; entre ellas, las más importantes son la potencia y la temperatura interna (y, por consiguiente, la temperatura ambiente). Hoy en día, a un led de calidad se le presupone una vida útil 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 (ver el cuadro sobre MTTF). Esta vida útil es alcanzable siempre y cuando el LED se emplee dentro de sus límites de temperatura establecidos (normalmente entre 80 y 85 °C). Si se emplean los ledes y el diseño adecuados, esta cifra puede ser considerablemente mayor (véase sección 4).

    Vida útil de los ledesAl determinar la vida útil de un led es preciso distinguir entre fallo paramétrico (deterioro del rendimiento luminoso) y fallo catastró-fico (el led no emite luz). Cuando los fabricantes hablan de una vida útil L70 se refieren al tiempo en el que un porcentaje específico de ledes disminuye al 70% de su flujo luminoso inicial. Este porcentaje de ledes se indica con la letra “B”; así, por ejemplo B50 indica un 50%. No obstante, al determinar la vida útil, no se tienen en cuenta los ledes que pueden fallar, que se retiran de la prueba. Sin embargo, a los usuarios les importan los ledes defectuosos. Cuando se determina la vida útil teniendo en cuenta los ledes que fallan, se hace referencia a una vida útil F, que normalmente será inferior a la vida útil B. Por ejemplo, L70F10 indica el periodo en el que un 10% disminuye a menos del 70% del flujo luminoso inicial o falla por cualquier motivo. Las normas y recomendaciones internacionales promoverán cada vez más e incluso terminarán por imponer la definición F para la vida útil de los ledes. ETAP no especifica para sus luminarias un valor L70/B50 por la sencilla de razón de que este valor no es aplicable a los estudios de iluminación. Nuestro punto de partida es una especificación de horas de funcionamiento (específica de cada proyecto) a partir de la cual calculamos el manteni-miento de lúmenes. En las aplicaciones de oficina e industriales, los valores estándar son 25.000 y 50.000 horas de funcionamiento, respectivamente (ver también el anexo 1).

    Los ledes tienen una vida útil más larga, pero son sensibles a las tensiones térmicas cíclicas y a las influencias químicas y electrostáticas. Por eso, no se puede tocar los circuitos led. Debe evitarse la conexión directa de led con un cable conductor. Una subida de tensión puede destruir por completo un led.

    Fig. 9: Depreciación del flujo luminoso con el paso del tiempo

    Fig. 10: Valores típicos para la vida útil (simplificación) Fig. 11: Influencia de la temperatura de unión en la vida útil

    Fluj

    o lu

    min

    oso

    rela

    tivo

    (%)

    Tiempo (h x 1000)

    Halógeno

    Fluorescente compacto

    H.I.D. compacta (CDM-T)

    Vapor de mercurio a alta presión (H.I.D.)

    Fluorescente lineal

    Led

    horas

    Tiem

    po d

    e fu

    ncio

    nam

    ient

    o (K

    h)

    Temperatura en la unión del led - Tj (°C)

    Aplicaciones ETAP con ledes de alta potencia

    Chip-on-board

    Ledes de potencia media

    * Basado en datos de medición de, como mínimo, 10.000 h (TM-21)

  • 2015

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    2010 2011 20132012 2014

    140

    2016

    0 20 40 60 80 100 120 140

    20 40 60 80 100 110 120

    140 lm/W

    111 lm/W

    89 lm/W

    87 lm/W

    129 lm/W

    120 lm/W

    U7/R7 (G1)U7/R7 (G2)

    U7/R7 (G3)

    D4 (G1)

    D1 (G1) D4 (G2)

    D4 (G3)

    R8

    UP

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    TE

    10 | ETAP Sexta edición, noviembre de 2015. Versión más reciente en www.etaplighting.com

    Ventaja 2: Posibilidad de alta eficiencia energética

    Actualmente los ledes en blanco frío con una temperatura de color de 5000 K (grados Kelvin) alcanzan más de 180 lm/W en las condiciones de referencia. Los ledes con temperaturas de color inferiores de entre 2700 y 4000 K (los que se utilizan mayoritariamente en soluciones de iluminación en Europa) suelen tener una menor eficiencia. Para estas temperaturas de color, actualmente se encuentran disponibles eficiencias

    de 130 lm/W y superiores.

    Esta curva se basa en el rendimiento real de los ledes en aplicaciones concretas y puede diferir de los datos publicados por el fabricante como consecuencia del control eléctrico y del comportamiento térmico específicos del producto.

    Fig. 12: Evolución del flujo luminoso específico de las luminarias led a 3000 K con indicación de diferentes generaciones (G1-2-3) de algunos productos de ETAP, a la temperatura en la unión en condiciones normales de uso (lúmenes calientes)

    T5 High Output ECO (a 35 °C)

    lumen/watt

    Lámpara fluorescente con balasto (90%)

    Luminaria con lámpara fluorescente (reflector HRSilverTM incluido)

    lumen/watt

    Led medido en prueba de impulsos, a 85 °, comparable

    a condiciones reales

    Led con controlador (92%)

    Luminaria de led (óptica y lente incluidas)

    Efica

    cia

    (lm/W

    )

    Fig. 14: Luminaria con reflector U5

    Eficacia: lm/WLa eficacia o flujo luminoso específico representa la relación entre el flujo luminoso y la potencia absorbida. Al igual que en el caso del fluorescente, es necesario diferenciar entre el flujo luminoso específico de la fuente luminosa (componente led, medido a una temperatura en la unión de 25 °C o de 85 °C y con una corriente eléctrica estándar) y el de una luminaria, en el cual se tiene en cuenta también el controlador y la óptica. A continuación se cita un ejemplo ilustrativo de U7 con ledes:

    A modo de comparación: luminaria con reflector U5 con una lámpara fluorescente x 32 W

    Fig. 13: U7

    A diferencia de la iluminación fluorescente, la eficiencia de una luminaria led está determinada por todo el diseño: la densidad de corriente, la óptica y la disipación del calor. Mientras que las lámparas de iluminación fluorescente se siguen diseñando para una temperatura de funcionamiento de 35 °C (influencia de la disipación de calor = 1) y el control sigue siendo nominal (las lámparas de 34 W se controlan para 34 W, por lo que la influencia en el control = 1), el rendimiento de la iluminación led está fuertemente condicionado por el diseño de la luminaria.

  • 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220

    2016-2018

    1,000

    2,000

    3,000

    4,000

    5,000

    6,000

    7,000

    8,000

    9,000

    10,000

    0.00.0

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    0.6

    0.7

    0.8

    0.9

    0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.70.6 0.8

    y

    x

    520

    500

    490

    480

    470460 380

    540

    560

    580

    600

    620

    7000.0

    0.0

    10000

    6000

    Tc (°K) 5000 3000

    2000 1500

    Blue Led chipPhosphor 6000KPhosphor 3000K

    11 | ETAPSexta edición, noviembre de 2015. Versión más reciente en www.etaplighting.com

    Los ledes con una temperatura de color más alta, y por tanto con una luz más fría, ofrecen un nivel de eficiencia superior que los mismos ledes con temperaturas de color más bajas. El material luminiscente utilizado para crear el blanco cálido contiene más rojo y el rendimiento de este componente rojo es inferior al del amarillo. Por eso, el rendimiento general del led es menor.

    A modo de comparación:

    Ventaja 3: Buena calidad del color, elección de la temperatura de color

    Temperatura de color

    La temperatura de color de una fuente luminosa de luz blanca se define como “la temperatura de un cuerpo negro para la cual la luz emitida produce la misma impresión de color que la fuente luminosa”. La temperatura de color se expresa en grados kelvin (K). La luz azulada tiene una temperatura de color más alta y parece “más fría” que la luz con una temperatura de color más baja.

    Existen varias subdivisiones y designaciones, cada una de ellas con su referencia a temperaturas de color reconocibles. En los ledes RGB de luz blanca (por combinación 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 iluminación.

    En los ledes con conversión por material luminiscente, la temperatura de color viene dada, por una parte, por la elección del material luminiscente.

    Fig. 15: Valores típicos para la eficiencia de fuentes luminosas

    Fig. 16: Indicación de temperatura de color Fig. 17: Principio de generación de la luz blanca por medio de material luminiscente

    OLED

    Led

    Lámparas de halogenuro metálico

    Lámparas fluorescentes

    Lámparas de vapor de mercurio a alta presión

    Lámparas incandescentes halógenas de baja tensión

    Lámparas incandescentes

    lumem/W

    Luz desde el norte (ciel azul)

    Luz natural, cielo cubierto

    Luz natural de mediodia Luz solar directaLámparas electrónicas de destello

    Bombillas de iluminacion residencialLuz del amanecerLuz de tungstenoLuz de vela

    Chip de led azulFósforo 6000 KFósforo 3000 K

  • 0.56

    0.48

    0.18 0.20 0.22 0.24 0.26 0.28 0.30 0.32

    0.49

    0.50

    0.51

    0.52

    0.53

    0.54

    0.55

    3000K CCT

    UP

    DA

    TE

    12 | ETAP Sexta edición, noviembre de 2015. Versión más reciente en www.etaplighting.com

    ¿Qué hay del alumbrado de emergencia?Para el alumbrado de emergencia, ETAP opta decididamente por las altas temperaturas de color. Las lámparas led con altas temperaturas de color son energéticamente más eficientes, y por tanto las baterías requieren menos energía. Además, el ojo humano es más sensible a la luz azulada a bajos niveles lumínicos.

    La calidad del color La calidad del color viene dada por la “fidelidad de color” (rango

  • -30,0 -25,0 -20,0 -15,0 -10,0 -5,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0

    90,085,080,075,070,065,060,055,050,045,040,0

    95,0100,0105,0110,0115,0

    0:00 0:05 0:10 0:15 0:20 0:25 0:30 0:35 0:40 0:45 0:50 0:55 1:00

    0,0

    20,0

    40,0

    60,0

    80,0

    100,0

    140,0

    120,0

    UP

    DA

    TE

    13 | ETAPSexta edición, noviembre de 2015. Versión más reciente en www.etaplighting.com

    La línea roja de la figura anterior indica el CEI de las coordenadas de color de una fuente luminosa de referencia (3000 K), mientras que la línea azul indica las coordenadas de color de la fuente objeto de la prueba. Mientras que el CRI/Ra es una medida para la desviación media entre los puntos azules y rojos, el GAI es la relación de las superficies entre los polígonos azules y rojos. En este ejemplo, el GAI es mayor que 100, lo que significa que la fuente de prueba refleja una paleta de colores más variada que la fuente luminosa de referencia. Ra es, por definición, inferior a 100. Un alto CRI no siempre garantiza una gama amplia. Y, a la inversa, un bajo CRI no garantiza una buena calidad de color, por más que el valor de gamut sea alto.

    Recientemente se empezó a prestar más atención a la calidad de la luz y a la representación del color de la iluminación led. Especialmente en el comercio minorista se están introduciendo tendencias como los “specialty whites” (blancos especializados). Tanto es así, que algunas tiendas piden iluminación de tono blanco reforzado (con un componente azul adicional como blanqueante; por ejemplo, Philips Crisp white); en cambio, hay tiendas de ropa que exigen una iluminación con una tonalidad rosada (por ejemplo, Xicato vibrant white) para disponer de una calidad del color de aceptación más general.

    Ventaja 4: Rendimiento estable en todo el intervalo de temperatura

    En comparación con las lámparas fluorescen-tes, los ledes son menos sensibles a la tem-peratura ambiente. El flujo luminoso de las lámparas fluorescentes decae drásticamente a temperaturas ambiente por encima o por debajo de 25 °C; en cambio, los ledes solo exhiben una reducción gradual a temperaturas ambiente más altas. Eso supone una ventaja notable en entornos con temperaturas inusua-les (por encima o por debajo de 25 °C) o que están sometidos a variaciones importantes de temperatura (por ejemplo, en la industria).

    Con todo, eso no resta importancia al diseño térmico: un control de temperatura bien pensado es fundamental para que la vida útil y el rendimiento luminoso sean máximos (ver también el capítulo 2.4).

    Ventaja 5: Eficiencia luminosa inmediata desde el mismo momento del encendido

    Las lámparas fluorescentes no emiten inmediatamente todo su flujo luminoso desde el momento en que se encienden. En contraste, los ledes reaccionan inmediatamente a los cambios en el suministro eléctrico. Una vez encendidos, alcanzan en un instante su flujo luminoso máximo, 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.

    Esto también ocurre a temperaturas ambiente bajas, en las que incluso funcionan mejor. Esta ventaja se aprecia, por ejemplo, en las luminarias E1 con led para aplicaciones de ultracongelación.

    Además, los ledes - a diferencia de las lámparas CDM, por ejemplo - pueden volver a encenderse sin problemas aunque aún estén calientes y, en la mayoría de los casos, la conmutación frecuente no repercute negativamente en la vida útil.

    Fluj

    o lu

    min

    oso

    rela

    tivo

    %

    Temperatura ambiente °CLámpara fluorescente

    LED

    Fig. 19: Influencia de la temperatura ambiente en el flujo luminoso relativo

    Fig. 20: Comparación del comportamiento de puesta en servicio del led vs. fluorescente a -30°

    Fluj

    o lu

    min

    oso

    rela

    tivo

    en re

    laci

    ón a

    la

    tem

    pera

    tura

    am

    bien

    te =

    20°

    C (%

    )

    LED

    FLUORESCENTE CON LÁMPARAS MODIFICADAS Y BALASTO PARA CÁMARAS FRIGORÍFICAS

    FLUORESCENTE CON BALASTO PARA CÁMARAS FRIGORÍFICAS

    Tiempo (h:mm)

  • 100,0

    90,0

    80,0

    70,0

    60,0

    50,0

    40,0

    30,0

    20,0

    10,0

    0,00% 20% 40% 60% 80% 100%

    500mA

    400mA

    300mA

    200mA

    UP

    DA

    TE

    14 | ETAP Sexta edición, noviembre de 2015. Versión más reciente en www.etaplighting.com

    Ventaja 6: Fácilmente regulables en un amplio intervalo

    Los ledes pueden regularse de manera eficaz en un amplio intervalo (casi desde el 0% al 100%) o controlarse de forma dinámica empleando métodos de regulación estandarizados como DALI, 1 -10 V o TouchDim. En los ledes, las pérdidas asociadas al regulador en los intervalos de regulación más bajos son comparables a las de los reguladores de lámparas fluorescentes con los balastos regulables mas avanzados. Con una atenuación completa, la potencia absorbida residual es prácticamente insignificante. En consecuencia, los ledes son muy adecuados para integrarse en entornos programados y dinámicos.

    Fig. 21: Efecto de la regulación en el consumo de energía

    Cons

    umo

    de e

    nerg

    ía (W

    )

    Nivel de atenuación (%)

    Normalmente, el rendimiento y el flujo luminoso específico disminuyen a potencias más bajas. En general, los downlights con una potencia consumida inferior a 20 W son menos eficientes que las luminarias de 40 W o más.

    Ventaja 7: Respetuosos con el medio ambiente

    De acuerdo con los resultados de ACV* (Análisis del Ciclo de Vida; examinan el impacto ecológico de un producto desde su producción hasta el reciclaje y procesamiento), en comparación con otras fuentes luminosas los ledes tienen potencial para que su huella ecológica sea en el futuro la más pequeña de todas. Además no contienen mercurio, a diferencia de las lámparas fluorescentes.

    * Evaluación de lámparas ultraeficientes, Navigant Consulting Europe, 5 de mayo de 2009.

    Ventaja 8: Sin radiación infrarroja ni ultravioleta

    El haz de luz led no contiene radiación ultravioleta (UVA) ni infrarroja (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.

    Aunque el led en sí genera calor, lo dirige hacia su parte trasera, lejos del objeto que se desea iluminar (volveremos sobre esta cuestión más adelante – véase la sección 2.4). Igualmente, el haz de luz radiado representa energía que se convierte en calor cuando se absorbe.

    * En cambio, la carcasa genera radiación IR (en forma de calor).

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    4. FABRICANTES DE LED

    En ETAP seleccionamos a los fabricantes con los que colaboramos en base a una serie de criterios. Los principales son el rendimiento, el precio, la documentación (datos demostrables en relación con normas válidas) y la disponibilidad a largo plazo (importante para la continuidad de nuestra producción de luminarias).

    ETAP trabaja con distintos proveedores, dependiendo de la plataforma, a los cuales se aplican los requisitos mencionados anteriormente.

    5. EL FUTURO DE LOS LED

    La tecnología led está llegando gradualmente a la fase de madurez.

    • El flujo luminoso específico de los ledes es cada vez mayor. Actualmente, las lámparas halógenas, incandescentes y fluorescentes están muy por detrás en términos de rendimiento lumínico. En términos de eficiencia y/o potencia específica, las luminarias led superan claramente a las soluciones fluorescentes más eficientes. En términos generales, se puede decir que, en los años recientes, el precio del mismo paquete de lúmenes se ha reducido en un 25%, o que por el mismo precio se puede comprar un 10% más de flujo luminoso específico. Actualmente se puede esperar un límite de 200 a 240 lm/W para colores cálidos.

    • Se siguen desarrollando nuevas tecnologías para mejorar la calidad del color y el coste a largo plazo.• Se están introduciendo mejoras en el control del color. Los agrupamientos de colores son más precisos y muchos fabricantes solo

    ofrecen un grupo (3 SDCM). (Más información sobre el agrupamiento en la sección 2.5).

    6. OLED

    Un OLED es un diodo orgánico emisor de luz. Como su nombre sugiere, se trata de una variante del led convencional. Si los ledes se elaboran empleando material inorgánico cristalino (por ejemplo, nitruro de galio), los OLED se basan en macromoléculas orgánicas a base de compuestos de hidrocarburos capaces de producir luz.

    OLED de distintas formas (por ejemplo Philips Lumiblade)

  • UP

    DA

    TE

    16 | ETAP Sexta edición, noviembre de 2015. Versión más reciente en www.etaplighting.com

    Punto vs. superficie

    La diferencia entre el OLED y el led no reside solo en el material, sino también en la manera de iluminar. Mientras que un led es un punto de luz convencional, los OLED se utilizan para dispersar la luz por una superficie determinada. Más concretamente, las pequeñas partículas orgánicas productoras de luz se insertan en una finísima capa sobre una placa de vidrio o de otro material transparente y se enlazan a un cátodo y a un ánodo. Esta capa se ilumina cuando se aplica una corriente eléctrica entre el cátodo y al ánodo. Mediante una selección de materiales adecuada, los OLED pueden generar luz de un color determinado.

    TFE (Thin Film Encapsulation)

    cátodo metálico capa orgánica

    ánodo transparente

    sustrato de vidrio

    luz

    Fig. 22: Estructura de un OLED

    Complementarias de los ledes

    Debido a esta diferencia fundamental entre el led y el OLED, ambas tecnologías son complementarias y coexistirán en el futuro. Los OLED producen una luz difusa y dispersa en una superficie determinada; en cambio, los ledes son perfectos para crear haces luminosos que se pueden orientar y dispersar. El hecho de que los OLED sean una fuente capaz de crear superficies de iluminación muy uniformes los hace muy adecuados para aplicaciones tales como las luminarias de señalización. También parecen muy prometedores en aplicaciones de iluminación general, como los paneles luminosos.

    Rendimiento

    La tecnología OLED se encuentra todavía en desarrollo. El rendimiento y la vida útil aún no están a la altura de los ledes. Los OLED tienen rendimientos lumínicos de 60 lm/W frente a los 160 lm/W de los ledes. En aplicaciones de señalización sí ofrecen casi las mismas prestaciones que determinados productos led porque, por su naturaleza, son mejores para estas aplicaciones. Al igual que sucede con los ledes, es de esperar que se siga produciendo avances que mejoren el rendimiento de los OLED.

    Hoja de ruta de los OLED

    Año 2015 2016 2018

    Flujo luminoso específico 50 lm/W 90 lm/W 120 lm/W

    Vida útil (L70 @ 3 000 cd/m2) 20 000 h 40 000 h 60 000 h

    Luminosidad 3 000 cd/m2 4 000 cd/m2 5 000 cd/m2

    Salida de lúmenes 10 000 lm/m2 15 000 lm/m2 20 000 lm/m2

    Reproducción de los colores (CRI) > 90 > 92 > 95

    Dimensiones máximas 150*150 mm 320*320 mm 400*400 mm

    Fig. 23: Rendimiento actual y previsto de los OLED (fuente: LG)

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    Asimismo, todas las superficies que pueden iluminarse con un único módulo OLED están también en evolución. En los aparatos de televisión, la pantalla consta de una serie de píxeles de OLED porque la resolución de la pantalla es importante. En aplicaciones de iluminación procuramos iluminar una superficie tan extensa como sea posible con un solo módulo de OLED. Las ventajas son que los podemos redireccionar fácilmente y que no hay efecto alguno de granulado. Hoy en día, ya se encuentran disponibles paneles luminosos de 15 cm x 15 cm como medida estándar. Seguramente, en un futuro será posible iluminar superficies de hasta 1 m2.

    El empleo de materiales orgánicos —que tienen un desgaste relativamente rápido y que son sensibles al aire y a la humedad— hace que su vida útil sea relativamente limitada. Actualmente se suponen por defecto 20 000 horas de funcionamiento (con una reducción de flujo luminoso del 30% y un direccionamiento continuo de 3 000 cd/m2). Un mayor desarrollo de los materiales utilizados, el empleo más capas protectoras y unas mejores técnicas de producción deberían aportar grandes mejoras.

    ¿Flexible y transparente?

    A día de hoy, los OLED están compuestos exclusivamente de vidrio. La investigación se concentra ahora en estudiar las posibilidades de elaborar OLED también con materiales más flexibles y, de ese modo, crear paneles de iluminación maleables. Con ello, cada superficie —plana, curva o incluso elástica— se convertiría en una fuente luminosa potencial. Pensemos por un momento en las paredes, los muebles, las cortinas o las prendas de ropa luminosas.

    Otro campo de investigación es el desarrollo de paneles OLED transparentes. Actualmente, un OLED no iluminado es una superficie reflectante. Un panel transparente podría funcionar como una ventana durante el día. Y, a medida que fuera oscureciendo, podría proporcionar una grata iluminación ambiental. Esto convierte a los OLED en una peculiar y prometedora tecnología lumínica con una cantidad casi infinita de nuevas aplicaciones.

    ETAP introduce la tecnología OLED en el alumbrado de emergencia

    ETAP fue el primer fabricante en presentar una luminaria de señalización con tecnología OLED a finales de 2013. Por su bajo nivel luminoso y su flujo homogéneo, los OLED resultan muy idóneos para este tipo de aplicaciones.

    Los OLED como espejo interactivo

    K4, serie de señalización con OLED

  • 18 | ETAP Sexta edición, noviembre de 2015. Versión más reciente en www.etaplighting.com

    Sección 2: Diseño de luminarias de led

    1. POSIBILIDADES Y DESAFÍOS

    Los ledes son muy pequeños en comparación con las fuentes luminosas más tradicionales como las lámparas fluorescentes. O lo que es lo mismo, la fuente luminosa total puede distribuirse por toda la superficie, lo que permite crear luminarias más esbeltas y diseños mucho más innovadores.

    Sin embargo, el diseño de luminarias led plantea más de un desafío. Primero debemos seleccionar el led adecuado a la aplicación prevista. La potencia, el rendimiento luminoso, el comportamiento térmico, la vida útil, la temperatura de color y el coste son parámetros importantes que es preciso tener en cuenta. El diseño y la integración de la óptica (lentes, difusores, reflectores) garantizan una distribución de la luz según las especificaciones. La gestión térmica de las luminarias led también es importante para sus prestaciones. Y todo ello debe combinarse con un diseño atractivo.

    Fig. 24: Diseño downlight D1

    Diseño térmico

    Selección de fuente luminosa

    Diseño 3D y métodos de producción

    Diseño mecánico

    Diseño óptico

  • UP

    DA

    TE

    19 | ETAPSexta edición, noviembre de 2015. Versión más reciente en www.etaplighting.com

    2. UNA DISTRIBUCIÓN DE LUZ ADECUADA

    La mayoría de los ledes tienen una amplia distribución luminosa y emiten luz en ángulos de entre 80° y 140° (ángulo completo). Con la ayuda de las ópticas secundarias y terciarias (reflectores, refractores o difusores), es posible obtener distribuciones luminosas específicas. Una distribución de luz adecuada es importante para mantener la potencia específica en cada aplicación y también para mantener el consumo de energía lo más bajo posible.

    a. Reflexión

    Se refleja la luz sobre una superficie para obtener la distribución de luz deseada.

    b. RefracciónLa luz emitida por un material transparente (por ejemplo, una lente), se interrumpe debido a la densidad óptica (índice de refracción) y a la forma de la superficie del material y, a continuación, se emite en la dirección correcta.

    Ejemplo: modelo R7 con tecnología LED+LENSTM y lente de distribución extensiva

    Ejemplo: modelo de alumbrado antipánico K9 con una lente para distribución extremadamente extensiva

    Ejemplo: modelo E4 con tecnología DUAL•LENS y lente de distribución intensiva

    Ejemplo: D1 led

  • UP

    DA

    TE

    20 | ETAP Sexta edición, noviembre de 2015. Versión más reciente en www.etaplighting.com

    c. Dispersión o deflexión múltiple

    La luz se dispersa.

    A. En una superficie de material, por medio de una estructura superficial

    B. En un volumen de material, por medio de inclusiones

    Ejemplo, U25 con recubrimiento MesoOpticsTM

    Ejemplo, US con microestructura prismática

    Ejemplo, R8 con difusor HaloOptics®

  • 60 70 80 90 100 110 120

    led = 18x Cree XP-G2 R2 4000K @ 350 mA

    100%

    98%

    96%

    94%

    92%

    90%

    88%

    102%

    104%

    106%

    108%

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    3. LUMINANCIA CONTROLADA

    Paralelamente al constante aumento del rendimiento y de la potencia máxima del led, también está aumentando con rapidez la luminancia de las fuentes luminosas. Esta luminancia puede aumentar fácilmente de 10 a 100 millones cd/m2. Cuanto más pequeña es la superficie desde la que emana la luz, mayor es la luminancia de la fuente luminosa.

    Algunos ejemplos de luminancias de fuentes:

    • Fluorescente lineal - T8 14 000 cd/m2 • Fluorescente lineal – T5 15 000 - 20 000 cd/m2 17 000 cd/m2 (HE) y 20 000 - 33 000 cd/m2 (HO)• Fluorescente compacto, ej., 26 W 50 000 cd/m2 • Led desnudo de 3 W (100 lm) 100 000 000 cd/m2

    • Luz solar 1 000 000 000 cd/m2 (=10x led)

    Resulta evidente que hace falta un diseño óptico bien planificado para difundir de forma adecuada la luz de estas fuentes puntuales brillantes, evitar la exposición directa y reducir el deslumbramiento. Para ello, podemos utilizar lentes, reflectores y difusores. Algunos ejemplos:

    • Downlights D4 (UGR

  • 4

    3

    2

    1

    22 | ETAP Sexta edición, noviembre de 2015. Versión más reciente en www.etaplighting.com

    El rendimiento luminoso no solo depende de la temperatura. La vida útil funcional también se ve afectada cuando se supera una temperatura crítica.

    Por ello, es fundamental una buena gestión de la temperatura. La disipación del calor del led al medio ambiente se produce en varios pasos sucesivos (a través de varias resistencias):

    • El calor generado por el led se traslada a través del soporte hasta el punto de soldadura (1, dentro del led).

    • Desde allí, el calor se transfiere a la placa de circuito impreso del led (2).

    • Una interfaz térmica (3) o TIM (Thermal Interface Material/Material de interfaz térmica) garantiza una transferencia óptima del calor entre la placa de circuito impreso y el disipador de calor (4).

    • El calor se libera al entorno por convección y radiación.

    Para una correcta disipación del calor, es esencial que exista un flujo de aire sin obstáculos alrededor de la luminaria. Por este motivo, el comportamiento térmico de un producto led no es el mismo para una luminaria adosadas que para una empotrada. En el caso de las empotradas, es preciso dejar el espacio libre necesario alrededor de la luminaria (sin aislamiento). El mantenimiento del disipador de calor (debe estar libre de polvo) también es una medida importante para un correcto control de la temperatura.

    Fig. 27-28: Diseño térmico de D1 (izquierda) y E7 (derecha)

    Fig. 26: Depreciación del flujo luminoso con el tiempo para distintas temperaturas en la unión

    Rend

    imie

    nto

    lum

    inos

    o re

    lativ

    o

    Tiempo de funcionamiento (h)

  • BIN 1

    BIN 2

    BIN 3

    0.00.0

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    0.6

    0.7

    0.8

    0.9

    0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.70.6 0.8

    y

    x

    520

    500

    490

    480

    470460 380

    540

    560

    580

    600

    620

    700

    0.34

    0.35

    0.36

    0.37

    0.38

    0.39

    0.40

    0.41

    0.42

    CCY

    CCX

    0.34

    0.35

    0.36

    0.37

    0.38

    0.39

    0.40

    0.41

    0.42

    4000K3500K

    4500K

    3 SDCM

    UP

    DA

    TE

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    5. AGRUPAMIENTO PARA UNA CALIDAD LUMINOSA CONSTANTE

    Durante la producción, los ledes de un mismo lote o serie presentan variaciones en propiedades tales como su intensidad y color. El uso de unos ledes distintos en una misma luminaria crearía inevitablemente distintos niveles de intensidad luminosa y tonalidades de luz. Por eso aplicamos el “agrupamiento”.

    El “agrupamiento” es una clasificación de los ledes según criterios específicos como:

    • Agrupamiento por color: clasificación según las coordenadas de color (x, y), centrado en torno a temperaturas de color individuales.

    • Agrupamiento por flujo: clasificación según el flujo luminoso, medido en lúmenes (lm).

    • Agrupamiento por tensión: clasificación según la tensión directa, medida en voltios.

    Al seleccionar un “grupo de color” específico, se garantiza una calidad luminosa constante. Los ledes del mismo grupo tienen el mismo aspecto. Las diferencias en los grupos de color atraen la atención cuando se ilumina una superficie de forma uniforme.

    En los estudios de visión del color, se utiliza la denominada elipse de McAdam (ver figura), que es una región de un diagrama CIE con todos los colores que el ojo humano promedio no puede distinguir respecto al color situado en el centro de la elipse. Los fabricantes de led utilizan la SDCM (desviación estándar de la correspondencia de colores), según la cual 1 SDCM equivale a 1 MacAdam.

    ¿Cómo aplica ETAP el agrupamiento (binning) en las luminarias?

    ETAP sigue la política de agrupamiento (binning) de fabricantes de ledes seleccionados de alta calidad. Las políticas de estos fabricantes evolucionan en función de los avances técnicos, nuevos controles de procesos, logística, etc. Estos cambios no afectan al usuario final, puesto que en todo momento se garantiza una temperatura de color uniforme, aunque se modifiquen los métodos. Las luminarias de ETAP se encuentran dentro de un intervalo de 3 SDCM (tanto las que utilizan ledes de baja potencia como ledes de alta potencia y ledes chip-on-board).

    Fig. 29: Principio del agrupamiento

    Fig. 30: Visualización de las elipses de MacAdam (fuente: Wikipedia)

    GRUPO 1

    GRUPO 2

    GRUPO 3

    Fig. 31 Ilustración del principio de agrupamiento de ledes

  • AC DC

    V< 25 VRMS (IRMS < 0,7 mA) < 60 VDC (IDC < 2 mA)

    25 VRMS < V < 60 VRMS < 60 VDC < V < 120 VDC60 VRMS < V < 120 VRMS

    UP

    DA

    TE

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    6. SEGURIDAD ELÉCTRICA

    Los ledes funcionan a baja tensión (normalmente a aproximadamente 3 V), con lo que a menudo la seguridad eléctrica no se considera un problema. Actualmente, las soluciones de iluminación con led pueden funcionar con tensiones de 100 V o más. Como consecuencia, es preciso tomar medidas adicionales para que resulte seguro tocar los equipos.

    Los ledes en serie aumentan la tensión

    En las luminarias de iluminación, los ledes se conectan en serie siempre que es posible. El resultado lógico de este tipo de conexión es un aumento de la tensión. Una de las ventajas de los ledes es que funcionan a baja tensión y que cada led requiere una diferencia de potencial de aproximadamente 3 V. Pero si conectamos 30 ledes en serie en una misma luminaria, ya tenemos 90 V. Incluso existen drivers para led que generan tensiones de salida superiores a 200 V. Este tipo de instalaciones requiere una protección eléctrica adicional.

    Se requiere aislamiento adicional a partir de 24 V

    Las normas internacionales (CEI 61347) especifican que, por encima de 24 V*, deben tomarse medidas adicionales para garantizar que una luminaria resulte segura. Los ledes y los demás componentes que conducen corriente no deben resultar accesibles desde el exterior. La construcción debe garantizar que solo sea posible tocar los ledes después de abrir la luminaria con ayuda de herramientas especiales. Por otro lado, debe existir un buen aislamiento básico entre todas las partes de la luminaria que sean de materiales conductores y todas las partes por las que pase corriente. En términos prácticos, ETAP deja un espacio vacío suficiente, deja también espacio para labores de mantenimiento y emplea materiales con aislamiento eléctrico, manteniendo una buena gestión térmica.

    ¿Fuente luminosa reemplazable o no?

    La nueva edición de la norma EN 60598 determina si la fuente luminosa de las luminarias led: A. No es reemplazable (es preciso destruir la luminaria para acceder a la fuente luminosa)B. Es reemplazable por el usuario (la fuente luminosa se puede sustituir fácilmente y de manera segura)C. Es reemplazable por el fabricante (la fuente luminosa tiene una protección que dispone como mínimo de dos mecanismos

    de sujeción independientes y que no se puede desmontar sin herramientas)

    A partir del año 2017, en las luminarias de la última categoría (C), será necesario incorporar una advertencia en las luminarias en la que se indique la presencia de tensiones peligrosas detrás de la protección.

    Fig. 32: De acuerdo con las normas internacionales CEI 61347, no existe riesgo al contacto (verde) hasta 24 V CA o 60 V CC. En las luminarias de led con una tensión de salida superior (rojo) se precisan medidas de seguridad adicionales.

    * La clase de aislamiento del driver determina si deben tomarse medidas adicionales de seguridad.

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    7. PUBLICACIÓN DE LOS DATOS CORRECTOS

    El flujo luminoso específico como nuevo criterio

    Desde hace años, la eficiencia de las luminarias fluorescentes se viene expresando en términos de porcentaje, una indicación del grado de eficiencia con el que la luminaria utiliza la luz. Pero en la era del led, hablamos de lumen por vatio, es decir, rendimiento luminoso por unidad de consumo energético. En este contexto, es importante tener en cuenta la eficiencia específica de toda la solución, tanto de la fuente luminosa como de la luminaria.

    La eficiencia de una luminaria fluorescente se determina comparando el flujo luminoso de una luminaria con una lámpara desnuda. La indicación de eficiencia en términos de porcentaje es fácilmente demostrable. Muestra con qué grado de eficiencia gestiona una luminaria una cantidad de luz. Por este motivo, esta indicación se ha convertido en la norma para soluciones fluorescentes. También es muy fácil de determinar: basta con medir el flujo luminoso de una luminaria con lámpara y compararlo con el flujo luminoso de la lámpara desnuda.

    El led desnudo no es una referencia utilizable

    Sin embargo, en soluciones con ledes algo así no es posible. Para empezar, hay muchos tipos de ledes diferentes. Además, las condiciones de medición entre los fabricantes no siempre son comparables. Por otra parte, las condiciones de medición de un led desnudo no se corresponden con las condiciones de uso. El flujo luminoso depende de la densidad de corriente y de la temperatura de funcionamiento; un led rinde mucho mejor a 25 °C que cuando se calienta dentro de una luminaria. Por lo tanto, una indicación en porcentaje sería, como mínimo, engañosa.

    Eficacia luminosa específica de lámpara+luminaria

    Esta es la razón por la que el mercado de la iluminación opta por un concepto distinto. Ya no analizamos solo la luminaria, sino el binomio lámpara/luminaria. Trabajamos con lm/W, basándonos en la cantidad de energía que necesita una luminaria para alcanzar un determinado flujo luminoso. Puede que esto no resulte tan claro como un porcentaje, pero en cambio es más preciso. El comportamiento de las soluciones led dependen de muchos factores, como la refrigeración, el controlador, la densidad de potencia, el factor frío/calor (hasta qué punto el flujo luminoso baja cuando la temperatura aumenta), etc. La indicación en lm/W tiene en cuenta lo siguiente: cuánto más favorables sean estos factores, mayor será el flujo luminoso para la misma potencia. En ETAP nos esforzamos continuamente por alcanzar un nuevo nivel con nuestras luminarias led. Actualmente, se pueden obtener valores de hasta 130 lm/W de manera económica.

    Fig. 33: En las fichas técnicas de los productos ETAP de nuestro sitio web se indican el flujo luminoso de la luminaria y el flujo luminoso específico (captura de pantalla del sitio web)

  • 26 | ETAP Sexta edición, noviembre de 2015. Versión más reciente en www.etaplighting.com

    Además del flujo luminoso específico, en la página web de ETAP encontrará información adicional sobre los LED:• Clase de seguridad fotobiológica• Temperatura de color• Consumo de energia• Tipo de controlador: regulable o no• Factor de potencia• Factor de depreciación

    8. INFORMACIÓN SOBRE CALIDAD OBJETIVA

    En Europa no existía ninguna directiva o marco normativo específica/o para la publicación de los datos de calidad de las luminarias led. Desde luego, los fabricantes publicaban información, pero el consumidor no podía compararla con otros datos fiables. Por ejemplo: algunos fabricantes publicaron buenos datos de vida útil, pero sin mencionar cómo los habían obtenido. Otro ejemplo era la publicación de rendimientos lumínicos y vida útil de la fuente luminosa led, a pesar de que esos factores dependen en gran medida de la óptica y del diseño de la luminaria. La falta de uniformidad confundía a los consumidores que, a menudo, se veían en la tesitura de comparar peras con manzanas.

    Legislación europea

    Por este motivo, Lighting Europe publicó en 2012 una Guía de criterios de calidad para luminarias led, en la que ETAP participó activamente. Entretanto, la Comisión Europea elaboró un texto legislativo (Reglamento europeo 1194/2012: diseño ecológico para lámparas direccionales, lámparas led y equipos relacionados), que ya ha sido aprobado. En este reglamento se establecen requisitos en relación con el rendimiento energético, la funcionalidad y la información sobre los productos. El reglamento describe, entre otras cosas, cómo se deben medir y publicar los datos de rendimiento y calidad de luminarias completas; por ejemplo:

    • La potencia asignada (W) de la luminaria, incluida la alimentación, el flujo luminoso de salida (lm) y el rendimiento = salida/entrada (lm/W).• Representación de la intensidad luminosa (cd) en un diagrama polar.• Un código fotométrico que ofrezca una indicación de la calidad de iluminación (temperatura de color de la luz, índice de reproducción

    de los colores, cromaticidad y flujo luminoso).• Un código de mantenimiento que ofrezca una indicación de la depreciación del flujo luminoso con el transcurso del tiempo, con

    indicación de la vida útil prevista, el porcentaje de flujo que se mantiene al final de la vida útil y el índice de fallos presente en ese momento (ver más adelante).

    • La temperatura ambiente (°C) para la que son válidos los valores publicados.

    La documentación de ETAP responde a estos requisitos europeos, así como a las normas internacionales de la Comisión Electrotécnica Internacional (CEI) relativos a los requisitos de rendimiento de:

    • Luminarias de iluminación (CEI 62722-1)• Luminarias led (CEI 62722-2-1)• Módulos led CEI 62717)

    ¿Utiliza su proveedor un factor de mantenimiento fiable?

    El código de factores de mantenimiento que se menciona en el reglamento de la UE es un atributo de calidad de las luminarias verificable y medible. Sin embargo, en estudios de iluminación anteriores trabajamos con depreciaciones después de 25.000 horas (que, en muchas aplicaciones estándar, equivalen a 10 años) o 50.000 horas de funcionamiento. Para obtener esos valores, no hay otra solución que realizar extrapolaciones. El reglamento no define con precisión cómo realizar estas extrapolaciones; por ello, ETAP aplica la norma estadounidense TM21. Partiendo de lo dispuesto en esa norma, ETAP extrapola sus datos para que —sobre la base de modelos de fiabilidad— se pueda garantizar el factor de mantenimiento adecuado para cada proyecto. De esta manera garantiza que su iluminación cumpla todas las expectativas de vida útil previstas. Además, en la vida útil de la luminaria también influye la conmutación de los ledes (en serie o en paralelo) y en el envejecimiento de la óptica. ETAP también tiene en cuenta esos factores. Por último, el reglamento europeo no establece requisitos mínimos de depreciación. Naturalmente, un factor de mantenimiento alto —y calculado con precisión— es muy importante. Por un lado, el cliente puede estar seguro de que su instalación de

  • 0

    20

    40

    60

    80

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    450400 500 550 600 650 700 750

    4000K

    Wavelength (nm)

    Rela

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    %)

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    iluminación tendrá un sobredimensionamiento mínimo y, por otro lado, cuenta con la garantía de que las luminarias seguirán teniendo un nivel de iluminación aceptable al final de su vida útil (ver 4.1).

    Fig. 34: Para el cálculo del factor de mantenimiento, ETAP aplica la norma estadounidense TM21 en combinación con modelos de fiabilidad (por ejemplo, U25).

    Datos técnicos LLMF (%)

    F (lm) P (W) lm/W 25.000 u. 50.000 u.

    U25 4047 32 126 99 98

    ENEC+

    En 2014 se presentó el certificado europeo ENEC+. Mientras que el certificado ENEC se refiere a la seguridad eléctrica y fotobiológica de los aparatos eléctricos, el ENEC+ incide en el rendimiento de las luminarias de iluminación. Atención: ENEC+ no tiene en cuenta la depreciación y la vida útil de las luminarias led. El flujo luminoso solo se mide durante las primeras 1000 horas de funcionamiento. ETAP calcula el nivel de iluminación que tendrá su instalación después de 25.000 o 50.000 horas de funcionamiento con el método anteriormente mencionado, que se puede consultar en el anexo 1 de nuestro sitio web.

    9. SEGURIDAD FOTOBIOLÓGICA

    La norma europea de seguridad fotobiológica EN 62471 describe un sistema de clasificación que indica si una lámpara o luminaria de iluminación supone un riesgo de lesiones oculares o cutáneas. Las potentes luminarias que existen en muchos de los LED de alta potencia conllevan el peligro de daño ocular. Por eso es importante medir correctamente la seguridad fotobiológica y publicar sus datos con claridad.

    La luz led apenas contiene luz del espectro ultravioleta o infrarrojo y tampoco es peligrosa para la piel. Sí contiene, sin embargo, un elevado pico en el espectro azul, por lo que mirar (de manera prolongada) a una fuente luminosa intensa puede provocar daños irreversibles en la retina, el denominado Blue Light Hazard (BLH).

    Fig. 35: La luz led contiene un elevado pico en el espectro azul, por lo que debe prestarse la atención suficiente a las medidas de protección.

  • 0 cm

    RG 2 RG 1...

    x cm

    28 | ETAP Sexta edición, noviembre de 2015. Versión más reciente en www.etaplighting.com

    Cuatro grupos de riesgo

    La existencia de un riesgo real dependerá de varios factores: la capacidad del led, la temperatura de color, y también la distribución de la luz y la distancia con respecto a la luminaria desempeñan un papel importante. Para que los consumidores puedan evaluar el peligro, la norma EN 62471 establece una clasificación de las lámparas y luminarias en cuatro grupos de riesgo. Para el riesgo de Blue Light Hazard se definen los siguientes grupos:

    • Grupo de riesgo 0 (grupo “exento”): esto significa que no existe ningún riesgo, ni siquiera por mirar indefinidamente a la fuenteluminosa.

    • Grupo de riesgo 1: el riesgo es limitado, se permite mirar fijamente 10.000 segundos como máximo (algo menos de 3 horas).• Grupo de riesgo 2: se permite mirar fijamente 100 segundos como máximo.• Grupo de riesgo 3: se permite mirar fijamente 0,25 segundos como máximo. Esto es más breve que el reflejo de aversión natural del ojo.

    Dado que la norma EN 62471 plantea una clasificación teórica, que se define como una distancia de visión fija, también se ha desarrollado un código práctico (IEC/TR 62778) que sustituirá a la actual norma EN 62471 a partir de 2016. En realidad, el riesgo por luz azul (BLH) depende también de la distancia de visión (es decir, de la distancia entre el ojo y el led). Normalmente, no se mira hacia las luminarias desde distancias cortas, aunque eso tampoco es descartable, por ejemplo, en trabajos de mantenimiento técnico. CEI/TR 62778 describe las distancias a las cuales una fuente luminosa dada pertenece a un grupo de riesgo BLH específico (lo que se llaman “distancias límite”).

    Algunos ejemplos:- Los difusores pertenecen al grupo RG 0,

    independientemente de la distancia de visión; por ejemplo, Kardó, R8, U2.

    - Los downlights y las luminarias LED+LENSTM pertenecen al grupo RG 1, independientemente de la distancia de visión.

    - Para la fuente luminosa de la figura 36 se aplica RG 1/RG 2 con una distancia límite x cm. Eso significa que la fuente luminosa hasta RG 2 corresponde a distancias de visión in-feriores a x cm.

    El tipo de medidas de protección requeridas depende de la aplicación. Si las fuentes luminosas tienen una distancia límite RG 1/RG 2, deben especificarse como tales, y debe incluirse la advertencia de que no se debe mirar directamente a la fuente de luz. Actualmente, los ledes blancos desnudos (empleados en iluminación general) pertenecen en el peor de los casos al grupo 2, nunca al grupo 3. En la mayoría de las luminarias existe una lente o un difusor por detrás de los ledes, que amplía ópticamente la imagen de la fuente, lo cual reduce los picos de luminancia. En la mayoría de los casos, esto se traduce en una clase de riesgo inferior.

    Medir correctamente, editar de forma clara

    El grupo al que pertenece la luminaria se establece según un procedimiento de medición específico, mediante instrumentos de medición especializados. ETAP dispone del montaje e instrumentos adecuados para realizar estas mediciones en casa. Esto significa que ETAP puede comprobar minuciosamente la seguridad fotobiológica de todas las luminarias. El posible grupo de riesgo de la solución se publica en su sitio web y en la documentación del producto.

    ETAP dispone de los instrumentos adecuados para realizar las mediciones.

    Fig. 36: Ilustración de las distancias límite

    Distancia de visión

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    29 | ETAPSexta edición, noviembre de 2015. Versión más reciente en www.etaplighting.com

    10. TUBOS DE LED

    Los tubos de led son lámparas de led listas para su instalación en los soportes de las luminarias fluorescentes. En luminarias específicamente diseñadas, las lámparas led pueden ofrecer importantes ventajas. Pero cuando las lámparas fluorescentes simplemente se sustituyen por tubos de led en luminarias existentes se reduce la calidad, el confort y, en ocasiones, la seguridad.

    La UE supervisa la seguridad de los tubos led

    La Unión Europea ha retirado del mercado diversos tubos led a través del Sistema de alerta rápida porque no son conformes con la directiva 2006/95/CE de baja tensión ni con la norma EN 60598 sobre luminarias. Estos productos presentan, entre otras cosas, un riesgo de electrocución durante la instalación, ya que algunos componentes externos se pueden cargar con electricidad.

    Fig. 37: En las fichas de producto de nuestra página web encontrará además la información adecuada sobre la clasificación de riesgo de nuestras luminarias led (captura de pantalla de página web, estado octubre 2015).

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    Ventajas de los tubos led

    Los tubos led tienen varias ventajas: no solo tienen un bajo consumo de energía y una larga vida útil, sino que también ofrecen un fácil mantenimiento. Cuando se produce una avería, el usuario puede sustituirlo (ver 6. Seguridad eléctrica) sin peligro de descargas de tensión. También hay tubos led que se presentan en una carcasa completamente cerrada y son aptos para ambientes con sustancias químicas. En las luminarias reflectoras, los tubos led hacen posible instalar dispositivos de aspiración sobre el reflector, creando con ello un efecto de autolimpieza.

    ¿Controlador interno o externo?

    Los tubos led pueden tener un controlador interno o externo. Un controlador externo permite atenuar la intensidad de las lámparas, lo cual ayuda a cambiarlas más fácilmente (en caso necesario).

    Uso responsable de los tubos led

    Es importante saber que las lámparas fluorescentes no se pueden reemplazar, sin más, por tubos led. A menudo es necesario cambiar el cableado, o bien sustituir o puentear componentes de la luminaria. Al hacer esto se anula la responsabilidad del fabricante de la luminaria original, y también puede disminuir la calidad de la iluminación: cada luminaria se diseña para ofrecer una distribución luminosa y un rendimiento lumínico determinados. El cambio directo a tubos led puede acarrear niveles más bajos de iluminación, una peor uniformidad, efectos de deslumbramiento y, en definitiva, pérdida de confort.

    Fig. 38: Mientras que un E12/136HFW (con 1 lámpara fluorescente de 36 W) alcanza un flujo luminoso de 3350 lm y un flujo luminoso específico de 72 lm/W, el mismo aparato con tubo led solo alcanza 1340 lm y 61 lm/W, respectivamente. Con el tubo LED (derecha),

    la distribución luminosa también es diferente a la de la lámpara fluorescente (izquierda).

    La serie LEDA con tubos led.

  • UP

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    31 | ETAPSexta edición, noviembre de 2015. Versión más reciente en www.etaplighting.com

    El panorama es distintos si se sustituye todo el interior (lámpara + reflector) por una óptica adecuada; en tal caso, sí es posible transformar una iluminación fluorescente ya existente en una iluminación led. Por ejemplo, en las luminarias E1 con alto grado de protección, la lámpara y el reflector se pueden cambiar fácilmente por un módulo de renovación, con tubo led, y seguir utilizando las luminarias antiguas. El resultado: la eficiencia será mayor, habrá que cambiar muchas menos lámparas (incluso puede ser que no haya que cambiar ninguna) y se mantiene un alto confort.

    Fig. 39 Cuando el módulo de iluminación (lámparas y reflector) de una luminaria E1 con distribución extensiva y 2 lámparas de 58 W se sustituye por un módulo led con reflector adaptado y tubos led, se obtiene prácticamente el mismo flujo luminoso (6740 en lugar de 6700 lm), pero la eficiencia aumenta de 90 lm/W a 120 lm/W. La distribución de la luz del modelo led (a la derecha) es más pronunciada que en la versión

    fluorescente (en el centro).

  • 32 | ETAP Sexta edición, noviembre de 2015. Versión más reciente en www.etaplighting.com

    Sección 3: Controladores de luminarias de led

    1. CRITERIOS DE CALIDAD DE LOS SUMINISTROS PARA LUMINARIAS

    El controlador eléctrico es uno de los componentes más decisivos en las soluciones de led, como bien se sabe hoy en día. La calidad de las luminarias de led no solo depende de la fuente luminosa y del diseño óptico del led, sino también de la eficiencia y fiabilidad del suministro eléctrico. Para que el controlador eléctrico de un led sea adecuado debe cumplir siete requisitos:

    Vida útil. El controlador debe tener al menos la misma vida útil que se prevé para los ledes.

    Eficiencia. Uno de los factores que han contribuido al éxito de los ledes es la eficiencia ener-gética. Como consecuencia, la conversión de la tensión de red en corriente debe ser lo más eficiente posible. Un buen controlador eléctrico de led tiene una eficiencia de al menos un 85%.

    Factor de potencia. El factor de potencia es un indicador técnico que muestra hasta qué punto la forma de la onda de la corriente se acerca a la referencia sinusoidal de la tensión. El factor de potencia ( ) consta de dos partes: el desfase entre tensión y corriente (cos ) y la distorsión de la corriente (armónica o la distorsión armónica total). Cuanto más pequeños sean el desfase y la distorsión de la forma de onda, menos pérdidas y contaminación se producirán en la red de distribución del proveedor de energía. En ETAP trabajamos exclusivamente con controladores led con un factor de funcionamiento superior a 0,9.

    Fig. 40: Para controladores eléctricos con un factor de potencia alto (izquierda), la forma de onda de la corriente (azul) muestra una distorsión y un cambio ligeros en comparación con los de la tensión (amarillo). Este es el caso, no obstante,

    de los controladores con un factor de potencia bajo (derecha).

    Compatibilidad electromagnética (EMC). El controlador eléctrico debe minimizar la interferencia electromagnética en el entorno inmediato y, al mismo tiempo, verse afectado en la menor medida de lo posible por la interferencia electromagnética del entorno inmediato. Por ello es crucial una compatibilidad electromagnética adecuada.

    Corriente de conmutación (corriente de irrupción). Al encender un controlador eléctrico de led se detectan altos picos de corriente en la red durante un breve periodo de tiempo (una fracción de una milésima de segundo), porque al principio los condensadores se cargan. En los suministros con baja corriente de conmutación, las protecciones del circuito no se desactivan cuando se encienden varias luminarias.

    Corriente de forma de onda. Una corriente de salida de buena calidad evita fluctuaciones en la intensidad; es decir, parpadeos o efectos estroboscópicos.

    Filtrado de la tensión de red. La contaminación en la red eléctrica puede ocasionar, entre otras cosas, más parpadeos de luz de baja frecuencia (3 ... 50 Hz). Debido a la rápida capacidad de conmutación de estos ledes, el parpadeo puede resultar claramente visible, pudiendo resultar desagradable. Un buen controlador led bloquea por completo la contaminación de la red eléctrica, de manera que el flujo luminoso se mantenga estable. Recientemente se ha publicado una nueva norma que describe el procedimiento de medición para cuantificar las fluctuaciones de luz (IEC/TR61 547-1 Ed. 1 An objective voltage fluctuation immunity test method).

  • 230 V AC

    230 V AC

    33 | ETAPSexta edición, noviembre de 2015. Versión más reciente en www.etaplighting.com

    Fichas técnicasPor ello, los controladores eléctricos son componentes cruciales en cualquier solución de led. Para corroborar la alta calidad de un suministro eléctrico basta con solicitar las fichas técnicas al fabricante y comprobar si se cumplen los requisitos de calidad mencionados. ETAP siempre proporciona controladores eléctricos para ledes de calidad, perfectamente adaptados a la solución y sometidos a exhaustivas pruebas en nuestros laboratorios.

    2. FUENTES DE CORRIENTE VS. FUENTES DE TENSIÓN

    Los ledes son componentes controlados por corriente. La corriente es la responsable directa del flujo luminoso y, en consecuencia, debe ajustarse con sumo cuidado. Se emplean dos métodos de control:

    • Fuentes de corriente constanteConvierten directamente la tensión de red en una corriente constante. Este método es el más eficiente y rentable. Tiene el inconveniente de que los módulos con una fuente de corriente constante solo pueden conectarse en serie, lo cual dificulta la instalación. Además, para conseguir niveles superiores se necesita una tensión de salida mucho mayor (>100 V).

    Ejemplos: Foco Flare de 500 mA, etc. Downlight D4

    • Fuentes de tensión constanteSon fuentes de alimentación que convierten la tensión de red en una tensión cuidadosamente controlada. Cuando se utilizan con ledes o módulos de led, estas fuentes de alimentación siempre deben equiparse con un limitador de corriente (como una resistencia) o un controlador de led CC electrónico que convierta la tensión de corriente continua en una corriente constante. La principal ventaja de las fuentes de tensión es que permiten conectar en paralelo varios módulos fácilmente. Ejemplo: Foco Flare de 24 V (controlador de led CC integrado en el cable) Sistema de CC distribuido, por ejemplo. PoE (Power over Ethernet)

    corriente constante

    Contro-ladorde led

    alimen- tación

    tensión constante controlador de led CC

    ETAP laboratorios

  • 1,00

    0,90

    0,80

    0,70

    0,60

    0,50

    0,40

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    0,00

    25W75W

    0% 50% 100%

    34 | ETAP Sexta edición, noviembre de 2015. Versión más reciente en www.etaplighting.com

    También para luminarias regulablesEl controlador eléctrico no solo debe ser fiable y eficiente, también debe ofrecer la flexibilidad de poder utilizarse en cualquier instalación de iluminación moderna. En muchos casos, es preciso regular el nivel de iluminación, por medio por ejemplo de un sistema de control de iluminación como ELS o un sistema de regulación externo. Nota: es importante mantener la eficiencia y el factor de potencia al utilizar un sistema de regulación.

    La eficiencia máxima que puede ofrecer un controlador está determinada por la potencia nominal para la que fue diseñado (véase la figura 41). En el caso de los controladores con una potencia nominal < 25 W, la eficiencia máxima nunca superará el 80-85%. En el caso de los controladores con una potencia mayor de aprox. 35 W, se puede lograr una eficiencia máxima del 90% y superior.

    Los gráficos anteriores demuestran que la eficiencia real de un controlador también depende de la carga. En el caso de los controladores de calidad, la eficiencia se mantendrá bastante constante con una carga mínima del 50-60%. Con cargas menores, la eficiencia se reducirá considerablemente. Por eso es importante elegir un módulo de led y un controlador adecuados, para que el segundo funcione siempre en un intervalo óptimo.

    En la práctica hay dos técnicas de regulación: reduciendo el nivel de corriente (AM o Amplitude Modulation) o reduciendo la corriente en impulsos de una duración cada vez más corta (PWM o modulación por ancho de pulso). Ambas aplicaciones tienen ventajas e inconvenientes. Nuestros especialistas estarán encantados de asesorarle en su caso concreto.

    En teoría, todos los sistemas de regulación conocidos pueden aplicarse también a la iluminación de led.

    • DALI• 1-10 V (aplicado con menos frecuencia en la iluminación de led)• TouchDim• DMX (menos aplicado en iluminación, utilizado principalmente en

    aplicaciones teatrales)

    Efici

    enci

    a co

    ntro

    lado

    r

    Tensión del controlador en % de la corriente nominal

    Fig. 41: Efecto de la tensión del driver en la eficiencia, para un driver de baja potencia (azul) y un driver de alta potencia (amarillo)

  • 1

    0

    10

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    30

    40

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    60

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    90

    10 100

    35 | ETAPSexta edición, noviembre de 2015. Versión más reciente en www.etaplighting.com

    Sección 4: Iluminación con led – aspectos fotométricos

    1. FACTOR DE DEPRECIACIÓN Y DE MANTENIMIENTO

    Un factor de mantenimiento bien calculado es básico para el correcto dimensionamiento de una instalación de iluminación. Sin embargo, los factores de mantenimiento en los estudios de luz tienen muy poco en cuenta las características específicas de los ledes. Por ese motivo, los cálculos son a menudo poco precisos.

    ¿Por qué usamos un “factor de mantenimiento”?Durante la vida útil de una instalación de iluminación, la cantidad de luz en el plano de trabajo se va reduciendo. El rendimiento lumí-nico de las lámparas se va reduciendo, las lámparas se deterioran y las luminarias van acumulando polvo y otro tipo de suciedad. En el entorno también se va acumulando suciedad: por ejemplo, una pared recién pintada refleja mejor la luz. Por este motivo, en el cálculo de una instalación se debe tener en cuenta un factor de mantenimiento que tiene en cuenta la reducción del flujo lumi-noso (véase el recuadro). De esta manera, se puede garantizar que la instalación seguirá ofreciendo el nivel de iluminación calculado inicialmente, incluso cuando hayan transcurrido cinco o diez años.

    El factor de mantenimiento (MF) se calcula sobre la base de cuatro parámetros:

    MF = LLMF x LSF x LMF x RMF

    LLMF: Factor de mantenimiento del flujo luminoso de la lámpara (Lamp Lumen Maintenance Factor) Esta es la reducción del flujo luminoso de la fuente de luz.

    LSF: Factor de supervivencia de la lámpara (Lamp Survival Factor) Toma en cuenta la vida útil de la lámpara sin reemplazo inmediato.

    LMF: Factor de mantenimiento de la luminaria (Luminaire Maintenance Factor) Reducción en la eficiencia de los accesorios por la suciedad.

    RMF: Factor de mantenimiento de la sala (Room Maintenance Factor) Suciedad del espacio.

    Fig. 42: Depreciación del flujo luminoso con el tiempo

    Fluj

    o lu

    min

    oso

    rela

    tivo

    (%)

    Tiempo (h x 1000)

  • 60

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    0 10 20 30 40 50 60

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    500500500500

    500

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    500

    500

    9.00 m8.50

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    0.00 14.40 m

    500

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    500

    9.00 m8.50

    0.500.00

    0.00 14.40 m

    5000

    5500 5500

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    36 | ETAP Sexta edición, noviembre de 2015. Versión más reciente en www.etaplighting.com

    Normas concretas para los fluorescentesPara el cálculo del factor de mantenimiento de las fuentes luminosas clásicas en una instalación, como es el caso de las lámparas fluorescentes, existen normas concretas y estándares internacionales. Normalmente, son cuatro los elementos que se tienen en cuenta: la reducción del flujo luminoso que genera la lámpara, la frecuencia de aparición o presencia de defectos en las lámparas, la suciedad de la luminaria y la suciedad del espacio en el que esta se encuentra. Para la iluminación fluorescente existe un consenso general con respecto a cómo realizar el cálculo del factor de mantenimiento. El mante-nimiento y la vida útil de las lámparas se han probado en la práctica y, en general, los cálculos no varían entre los diversos fabricantes. Además, el diseño de la luminaria no influye en el mantenimiento de la lámpara y se parte de la premisa de que las lámparas se sustituyen con frecuencia. En resumen, casi no hay discusión sobre el factor de mantenimiento de las luminarias fluorescentes.

    Los ledes son diferentesEsto no es así en el caso de los ledes, ya que el factor de mantenimiento depende de muchos más factores. Para empezar, la elección de los ledes. Actualmente nos encontramos ante una gran diferencia de calidad, tanto entre los distintos fabricantes como entre los diversos tipos de ledes –baja o alta potencia– y eso es determinante para el mantenimiento del flujo luminoso y para la vida útil. Además, se trata de una tecnología bastante reciente y que evoluciona rápidamente. Después de 50.000 horas, por comodidad y por no disponer de información y conocimientos adecuados, muchos fabricantes de ledes e iluminación aplican un LLMF general del 70 %. Esto significa que se asume que, después de 50.000 horas de funcionamiento, los ledes solo ofrecerán el 70 % de su rendimiento lumínico inicial, independientemente de su calidad.

    En el caso de la iluminación led, el diseño de la luminaria desempeña un papel importante; en este sentido, el led y el fluorescente son completamente diferentes. En gran medida, tanto el rendimiento lumínico como la vida útil de los ledes dependen de su temperatura de funcionamiento. Cuanto más fríos se mantienen, más baja es la mantenimiento y más se alarga la vida útil. Por eso, la disipación de calor en la luminaria es crucial. Pero, actualmente, no se suele tener en cuenta el diseño de la luminaria a la hora de determinar el factor de mantenimiento. En la práctica, cada luminaria tiene un factor de mantenimiento propio, lo que supone que es prácticamente imposible determinar un valor válido de uso general.

    En instalaciones con lámparas fluorescentes suele ser necesaria la sustitución frecuente de la lámpara (curva azul). En el caso de los ledes, las lámparas no se sustituyen, por lo que la calidad de los ledes es decisiva: mientras que el factor de mantenimiento del flujo luminoso de la lámpara (LLMF) general utilizado es del 70% (curva amarilla), en el caso de los ledes que se encuentran en una luminaria U7 se aplica un LLMF del 97% (curva verde).

    Consecuencias notables para su instalación En la práctica, los cálculos poco precisos pueden tener consecuencias notables. Cuando el factor de mantenimiento se estima de una manera demasiado optimista, al cabo de un par de años la instalación ya no ofrece el nivel de iluminación deseado. Si, por el contrario, el factor de mantenimiento es demasiado pesimista, se hará una instalación de iluminación sobredimensionada, con demasiadas luminarias y con una potencia instalada excesivamente alta, lo que a su vez influye negativamente en el precio de compra y en el consumo energético. Por ejemplo, analizamos la influencia del factor de mantenimiento en un estudio de iluminación con luminarias U7 en una oficina de 9 x 14,4 m:

    De acuerdo con el estudio de iluminación con factor de mantenimiento optimizado calculado correctamente, para este espacio necesitamos dieciocho luminarias U7 y una potencia instalada de 0,86 W/m²/100 lx (izquierda). El uso del factor de mantenimiento optimizado general (derecha) conllevaría a una instalación sobredimensionada: veinticuatro luminarias U7 y una potencia instalada de 1,25 W/m²/100 lx.

    Inte

    nsid

    ad lu

    min

    osa

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    (%)

    Horas de funcionamiento (h x 1000)

    Luminaria U7 con L97 a 50 000 h (ETAP)luminaria LED con L70 a 50 000 hLámpara fluorescente T5

    Fig. 43: LLMF de luminarias LED en comparación con las lámparas fluorescentes

    LLMF del 97% después de 50 000 h (factor de mantenimiento del 87%) LLMF del 70% después 50 000 h (factor de mantenimiento del 63%)

  • 90,0

    95,0

    85,0

    80,0

    75,0

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    37 | ETAPSexta edición, noviembre de 2015. Versión más reciente en www.etaplighting.com