TECNOLOGÍA LED,UNA REALIDAD EN ILUMINACIÓN Presente y Futuro de la tecnología a través de aplicaciones.
Ana García-Baños López LED Product Manager Dept. Marketing OSRAM S.A
Índice: •
Introducción a la Tecnología LED: Conceptos generales.
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Desarrollo técnico constante: • Tecnología de capa fina. • Nueva gama de blancos, mejora sistemas ópticos.
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Evolución de la tecnología a través de aplicaciones: de la decoración a la iluminación. • Ventajas de esta tecnología y posibilidad en aplicaciones.
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La innovación como meta: LED de alta intensidad: sustitución fuentes de luz convencionales.
INTRODUCCIÓN TECNOLGÍA LED
• DATOS HISTORICOS. • TECNOLOGÍA LED.
Siemens Corporate Archives
OPTO- SEMICONDUCTORES/ LED SYSTEM
HOY se emplea tecnología LED en muchas nuevas aplicaciones llegando incluso a sustituir a fuentes de luz convencionales, por ejemplo en iluminación arquitectural, decorativa, de señalización... Disfrutando de las ventajas que presentan estas pequeñas fuentes de luz.
1975 La división Opto-Semicondcutores de Siemens da un paso adelante en el desarrollo de la tecnología LED sacando adelante su LED verde, con cantidad de luz suficiente para señalizar su presencia y sus alrededores.
¿QUÉ ES UN LED?
• LED: Light Emitting Diode
Dispositivo electrónico semiconductor que polarizado directamente entre ánodo y cátodo emite luz al producirse el fenómeno conocido como electroluminiscencia.
DISTINTAS TECNOLOGÍAS LED
LED Radial
Radial LED
LED montado en superficie SMT
Power TOPLED
High Flux LED
< 0.3 W
1.5 ....3 W
(3mm/5mm) : 0.1W
Chip-on-board
Compact light source
~ 10 W....30 W
Características:
Caracterísitcas:
Características:
Características:
- Lentes epoxi integra
- Max. current ~70mA - Flujo Luminoso: 4lm
- Max. I>700 mA - Flujo: >40lm
- Max. I>>1A - Flujo Lum>100lm
- Max.I 20-30mA
FUNCIONAMIENTO DE UN LED
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Los LED se alimentan con una fuente de corriente continua a través de una resistencia en serie cuya finalidad es limitar la corriente para lograr un adecuado funcionamiento. Ya que un LED es un diodo, el ánodo se debe conectar al positivo de la fuente y el cátodo al negativo, para polarizarlo en sentido directo y conseguir que el LED se ilumine. Si conectamos el LED al revés, se polariza en inversa, no encenderá.
+VDC
IF
R
VF
0V
• Los LEDS poseen un comportamiento no-óhmico, no aumentando la tensión al aumentar la corriente. Este es el motivo por el que se coloca la resistencia en serie que ajusta el valor de la corriente de funcionamiento.
+VDC - VF R = IF
CONFIGURACIONES DE LEDs Principio constructivo: Series de diodos LEDS:
+VDC - VF1 - VF2 R = IF
No conectar diodos LED en paralelo entre si: Cada LED tiene su tensión característica y la corriente podría repartirse con distinto valor a cada uno.
...
- VFi
ALIMENTACION MÓDULOS LED •
Fuentes de alimentación de corriente continua, cuya función es proporcionar y controlar con precisión la corriente del circuito. Fuentes de 10 y 24Vcc.
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La tensión continua de salida debe estar muy estabilizada para mantener constante tanto la potencia como la intensidad de los LEDs, garantizando su vida y correcto funcionamiento (ECE). Variación de la Vdc de alimentación (%)
Variación de la potencia respecto a la obtenida con Vdc de alimentación nominal (%)
+ 5%
+ 25%
+10%
+ 45%
- 5%
- 15%
- 10%
- 30%
Un aumento de potencia puede provocar la destrucción del LED. Una disminución no es peligrosa, todos los LED son regulables desde la potencia nominal.
ALIMENTACION MÓDULOS LED •
Dependiendo del tipo de configuración de los módulos LED se necesitará una fuente de alimentación u otra. La fuente se elige según dos parámetros:
Tensión de salida: Determinado por el número de diodos conectados en cada serie. R +VDC
0V IF
L1
L2
Li
Corriente de salida: Determinado por el número de series de diodos conectados en paralelo.
PRECAUCIONES EN UNA INSTALACIÓN LED Hay que respetar tres aspectos claves en el diseño de una instalación LED:
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LIMITACIÓN DE CIRCUITO IMPRESO: están limitado el número de módulos que se pueden conectar de continuo.
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LIMITACIÓN LONGITUD DE CABLE DEL SECUNDARIO DE LA FUENTE: ya que puede haber caídas de tensión (trabajan a baja tensión: 10Vcc y 24Vcc) y problemas de radiointerferencias.
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TEMPERATURAS ADMISIBLES, que garantizan el correcto funcionamiento del sistema.
BENEFICIOS TECNOLOGIA LED Pequeñas Pequeñas dimensiones dimensiones Alta resistencia Alta resistencia a golpes a golpes
Encendidos Encendidos frecuentes frecuentes
Larga vida Larga vida Bajo mantenimiento Bajo mantenimiento
Alta eficiencia Alta eficiencia de colores de colores
Flujo máx. a Flujo máx. a bajas temperaturas bajas temperaturas
No emite radiacion No emite radiacion UV/ IR UV/ IR
Luz direccionable Luz direccionable
Amistoso con el Amistoso con el Medio Ambiente Medio Ambiente
COLOR DEL LED
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Blanco
Los LEDs son fuentes de luz MONOCROMATICAS:
W = Blanco (GaN)
(x=0.32/y=0.31)
W = Blanco (InGaN) (x=0.32/y=0.31)
Amarillo
–
Rango de colores de 460 a 650nm.
–
No necesita filtros de color.
–
Elevada saturación de color.
–
Alto índice de reproducción
Y = Amarillo (InGaAlP)
587nm
Naranja O = Naranja (InGaAlP)
605nm
Ambar
Cromática: Ra=80.
A = Ambar (InGaAlP)
Verde
Rojo
V= Verdoso (InGaN) 505nm T= Verde claro (InGaN)
615nm
525nm
S = Super-Rojo (InGaAlP) 630nm
Azul
H = Hyper-Rojo (GaAlAs) 645nm
B = Azul (InGaN)
470nm
B = Azul (GaN)
466nm
COLOR DEL LED
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En el proceso de fabricación de un LED puede haber variaciones de las características del mismo que afecten al color o la temperatura de color.
•
Un proceso posterior de selección agrupa los LED según su tono: “BINNING”.
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De esta forma, por la clasificación en códigos BIN, se puede garantizar la uniformidad en el color o tonalidad de los distintos módulos LED.
“FINE-BINNING” Nuevo “fine-binning” para mayor homogeneidad de los módulos
Existing Binning
New Fine-Binning Blanco frio
Blanco cálido
4700 K
4700 K
5400 K
2700 K
5400 K
6500 K
6500 K
Nuevo fine-binning con 3 pasos Mac Adams 6500 K
5400 K
4700 K
6500 K
5400 K
4700 K
2700 K
Max. ±700K
Max. ±300K
Max. ±250K
Max. ±325K
Max. ±215K
Max. ±140K
Max. ±50K
VIDA MEDIA DE UN LED Alta temperatura Corriente
Radiacion y Luz
Lifetime,
LED
hasta 50.000 hrs
Químicos
Humedad Agentes externos que condicionan la vida de un LED.
Influencia Mecánica
EFICACIA TECNOLGÍA LED
• SITUACIÓN ACTUAL. • OBJETIVOS MARCADOS. • MEJORAS TECNOLOGICAS/ EFICACIA.
EFICACIA LUMINOSA Lm/W •
LED Blanco
La unidad de medida es el lumen/vatio [lm/W]. 100
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La eficacia luminosa , indica el flujo que emite la misma por cada unidad de potencia eléctrica consumida en su obtención.