Resumen
En el presente documento se realiza una investigación sobre el uso de la iluminación led tanto en viviendas como en la utilización en el alumbrado público, también se investigará las ventajas, beneficios que se obtiene al utilizar este tipo de luminarias led, se estudiará cuáles son los dispositivos utilizados para el control de la iluminación led en viviendas y en que lugares se esta empleando la luminaria led a parte de las ya mencionadas.
Abstract- In this paper an investigation into the use of LED lighting in both homes and use in street lighting is done, the advantages, benefits obtained when using this type of lighting led, we will study what also investigate devices used to control LED lighting in homes and in which places this led to the luminaire using part of the aforementioned.
Keywords- LED lighting, control devices,
OBJETIVO
Objetivo General
Realizar una investigación acerca de la luminaria led aplicada en la domótica en las diferentes infraestructuras utilizadas
Objetivo Específico
Dar a conocer a la sociedad de los beneficios de la implementación del nuevo sistema de iluminación led. Ejm iluminación en viviendas, alumbrado en auto, carretera etc.
La iluminación LED en la actualidad intenta sustituir a la iluminación tradicional por la razón que esta iluminación tienen mayor consumo de potencia, permitiendo que los LEDs puedan pasar a un mejor plano por que tiene un menor consumo de potencia con respecto a las lámparas tradicionales. La iluminaria LED reemplaza a algunas fuentes de iluminación, además la iluminación LED es utilizada para luces decorativas y para diferentes aplicaciones. La potencia de los LEDs en iluminación con el LED blanco es actualmente una de las promesas para el futuro. [12]
En la actualidad las grandes empresas de sistemas de iluminación están apostando por esta iluminaria que se convertirá en la principal fuente de luz en el futuro. Cada año en el mercado aparecen los LEDs que poseen más eficientes, luminosos, seguros, cómodos de usar y más económicos. [13]
En esta investigación se dará a conocer sobre iluminaria LED, sus caracteristicas y se estudiará cuáles son los beneficios, aplicaciones, de la implementación de esta iluminaria LED también se dará a conocer cuál es la duración que tiene este tipo de iluminaria con respecto a las iluminarias tradicionales, también se estudiara cuáles son los diferentes dispositivos utilizados para el control de la iluminación led en viviendas.
III-A. Definición de LED
El led es un dispositivo semiconductor que emite luz cuando circula una corriente por el, conocido como electroluminiscencia. [1]
Estos son utilizados en la industria desde los años 60, los led emiten una luz roja, amarilla o verde, lo que limitaba su implementación. Después gracias al desarrollo de los led blanco y al crecimiento de su rendición luminosa, los led compiten con las lámparas tradicionales utilizadas en la iluminación pública o urbana. [1]
Fig.1 Diodo Led [12]
III-B. Característica de los LEDS
Los LEDs representan una novedad en el mercado de iluminación de exteriores e interiores que es considerado valorar por su potencial de desarrollo en la eficiencia energética, al control de las diferentes formas de contaminación lumínica y a la capacidad que tiene de regulación por medios electrónicos. Gracias a esto se incrementó sustancialmente su rendimiento y mediante la tecnología led conquistaría la industria del automóvil y en la industria de los paneles luminosos los cuales son los displays esto sucedió en los años 90. En la última década se incrementó exponencialmente el rendimiento de los diodos leds blancos y se inició la conquista en la industria de la iluminación. [2]
Los leds se alimentan mediante una fuente de corriente directa diseñada para controlar y dar la precisión de la corriente. A demás los leds trabajan con una tensión de salida muy estable entre la unión de ánodo y cátodo del diodo led para así mantener tanta potencia como su intensidad, garantizando su vida y su correcto funcionamiento. [3]
III-B.1. Vida útil de los leds
La vida útil que tiene un led esta por las 100000 horas teniendo en cuenta sus respectivas consideraciones, entre las más importantes que se debe tener en cuente esta la temperatura interna y la potencia. [6]
La temperatura interna afecta a la vida útil de los leds y será de 100000 horas siempre que el led se emplee dentro de los límites de temperatura establecidos normalmente se encuentra entre 80 o 85°C. Otra característica importante respecto a su vida útil es que no tiene componentes vulnerables o móviles tales como vidrio, gases o filamento. Por esto los leds tienden hacer robustos y una buena solución en caso de vibraciones o ruidos que pueden dañar otro tipos de lámparas tradicionales. [6]
III-B.2. Ahorro de energía de los leds
La iluminación led son los más eficientes que las iluminaciones tradicionales (lámparas incandescentes o lámparas halógenas). Las lámparas leds de color blanco entrega por artefacto más de 20 lúmenes por watt y pueden llegar a más de 50 lúmenes por watt. Cuando se estudia las lámparas leds es importante considerar sus beneficios los cuales son el ahorro de energía reduce la factura de luz recuperando rápidamente su inversión, otro beneficio adicional son los colores vivos que tiene y la eliminación de filtro que se usan en las lámparas incandescentes. [9]
III-C. Iluminación LED
El cambio climático hace que el uso de la energía a escala global este bajo intenso debate ya que la iluminación es uno de los usos más básicos de la energía. Hoy, la iluminación se tiene el 19% del consumo de la electricidad mundial. La baja eficiencia aproximadamente del 5% de las viejas tecnologías y el despilfarro en iluminación hacen evidente la necesidad de introducir mejoras en este sector. [3]
La Iluminación en Estado Sólido o SSL emerge como una tecnología alternativa en iluminación con una amplia variedad de aplicaciones. Los Diodos Emisores de Luz son la tecnología SSL que tiene mayor disponibilidad en el mercado, ya que estas ofrecen una gran variedad de ventajas con respecto a las otras tecnologías de iluminación, desde la eficiencia, solidez hasta la capacidad de generar una gran cantidad de colores. [3]
III-C.1 Beneficios de la Iluminación LED
La iluminación LED es mejor y superior a la de las luces incandescentes, debido a muchas características como que tiene la iluminación led como su vida útil larga, la alta tolerancia que tiene contra la humedad, su bajo consumo de energía y una pequeña generación de calor. Son muchos los factores que diferencian positivamente a la iluminación led: [15]
– Poseen una vida útil hasta 100.000 horas. Esto demuestra que tiene duración diez veces superior a las lámparas normales. [15]
– Proporcionan un ahorro de hasta el 90% de la energía consumida. [15]
– La iluminación LED esta diseñado para generar eficiencias que son superiores de las ampolletas incandescentes y halógenos. Se ha demostrado que su rendimiento y fiabilidad de alta potencia en la tecnología de colores y blanco superando hasta en 20 veces la eficiencia de la bombilla de Thomas Edison. [15]
-Los diodos Leds presentan un encendido rápido. Ya que no tiene un periodo de arrancado de la ampolleta al generar luz.
– Pueden generar luz blanca, similar a la luz del día, de mejor calidad. [15]
– Los LEDs poseen una luz completamente focalizada y dirigida, ocupa un menor consumo de energía para iluminar, ya que el ángulo con el que se dispersa el haz de luz es preciso y no se pierde por la ineficiencia del uso de la energía. [15]
– No desprenden calor. Las lámparas no poseen sistemas incandescentes ni con gases, que son poco eficientes y desperdician energía. [15]
– Existen toda una serie de colores disponibles para la iluminación. [15]
-Gracias a la iluminación led que es una mejor iluminación permite la reducción del impacto en el medio ambiente debido a su larga vida útil, y por qué son sistemas fácilmente reciclables una vez que se haya terminado su ciclo de vida.[15]
– Requiere un menor mantenimiento. [15]
– La tecnología LED tiene una gran cantidad de aplicaciones de la energía debido a la mayor eficiencia obtenida. [15]
La iluminación LED, al ser una tecnología novedosa tiene precios elevados debido a la pobre demanda por parte de los consumidores individuales [15]
III-C.2. Iluminación led en casas
III-C.2.1 Ahorro de cableado en casas
Ya que el consumo de la energía es mucho menor las instalaciones eléctricas para la iluminación LED se hacen con cables de calibre mucho menor que para iluminación tradicional, esto permite directamente un ahorro considerable en el cableado y en las instalación. [10]
Fig. 2 Iluminacion led en viviendas [10]
III-D Aplicaciones de la iluminación LED
III-D.1. Iluminación LED en vehículos
La iluminación LED ya se ha utilizado en los últimos años para luces de color como freno e intermitente en una variedad de vehículos. Las ventajas del uso de la iluminación led es que tiene mayor eficiencia, tiene mayor potencia y por lo tanto tiene mayor brillo), tiene mayor vida útil), mayor solidez, mayor seguridad. Los LEDs blancos en los últimos años ya son utilizados para las lámparas de día y están hechos para ser también utilizados en los faros delanteros en un futuro no muy lejano. Las mejoras en la eficiencia son considerables, un sistema de LED de 5W puede remplazar las luces de día que pueden utilizar más de 150W. Se pronostica que el mercado automotriz del LED se duplique de $650 millones en 2006 a $1300 millones en 10 años. [4]
III-D.2. Iluminación LED en el alumbrado público y semáforos
La iluminación LED se utiliza de una mejor manera tanto para semáforos como en señales peatonales. En los Estados Unidos se estima que las señales de tránsito que utilizan la iluminación LED requieren del 11% de la energía que utilizan las señales incandescentes tradicionales. El marcado aumentó en la longevidad de la iluminación LED lo que los hacen que sean más atractivos para las aplicaciones en esta área ya que el cambio de las lámparas de los semáforos ocasiona interrupciones y cuesta importantes sumas de dinero. Por estas debidas razones, para el 2002, el 30% de las señales de tránsito de los Estados Unidos ya habían sido reemplazadas. Proyectos piloto en otros sectores ya están en marcha. La tecnología del LED blanco se está volviendo económicamente viable con las primeras grandes instalaciones en desarrollo. Así como ofrecen ventajas de longevidad y eficiencia, los LEDs se pueden atenuar completamente y pueden ser diseñados para producir luz direccional, reduciendo así de manera potencial una de las principales fuentes de contaminación lumínica del cielo nocturno. [4]
Fig. 3 Iluminacion en Autipistas [4]
III-D.3. Iluminación LED en la Iluminación arquitectónica, publicitaria y decorativa
La iluminación LED ya se utiliza para iluminación arquitectónica en edificios y estructuras (por ejemplo, la Torre Eiffel). [4]
Ya que los Leds tienen una gran variedad de colores brillantes, solidez y longevidad los hace una opción con mayor atractivo. La iluminación LED también está remplazando a las lámparas de neón para publicidad. [4]
III-D.4. Iluminación LED en el ambiente urbano
Gracias al rápido incremento del desarrollo de la iluminación LED, nos permite diseñar luminarias que son un verdadero objeto de diseño al servicio de la creación de ambientes lumínicos en la ciudad. El pequeño tamaño de los LEDs, nos permite crear iluminarias novedosas, elegantes y atractivas.
La serie de iluminarias LED combina diseño, máximo rendimiento fotométrico, fiabilidad y ahorro energético, ya que permite el reemplazo de las iluminarias tradicionales.
La iluminaria LED puede equiparse mediante un sistema de regulación de la intensidad luminosa, permitiendo así la creación de diferentes ambientes en función del tráfico urbano, también optimizando el consumo energético. Por último, las iluminarias LEDs están equipadas con materiales que son duraderos y reciclables, que junto a un cuidado de diseño térmico y mecánico, maximiza la durabilidad de la iluminaria. [1]
III-E. Tipos de dispositivos de control de luminaria led en casas
III-E.1. Sensores de movimiento
El sensor de movimiento es un dispositivo que permite la detección de movimiento para estancias, esta es gracias a la tecnología de detección infrarroja que incorpora. También el dispositivo posee un sensor de iluminación que al combinar con las funciones propias del detector de movimiento proporcionan una gran funcionalidad [5]
Fig. 4 Sensor de Movimiento [5]
III-E.1.1 Características de los sensores
Tamaño reducido: Diámetro exterior 50 mm. [5]
Para ser instalado en falso techo de forma rápida, gracias a dos pinzas que aprisionan al dispositivo. [5]
Guía de luz con doble función: permite visualizar los destellos del LED (rojo) cuando detecta presencia y la entrada de luz para el sensor de luminosidad. [5]
Doble micro interruptor en la parte posterior, que permite desconectar tanto el LED de indicación de actividad como la asociación del sensor de luminosidad al canal de control de iluminación. [5]
Conexión directa a una entrada del QUAD [5] (ZN1IO-41AD). No necesita alimentación externa. [5]
Conforme a las directivas CE[5]
III-E.2. Dimmers para iluminación led
Los dimmer es un dispositivo que permite el ajuste lineal de la iluminación de lámparas incandescentes, halógenas, LED y fluorescentes compactas regulables. Además, posibilita la actuación sobre gran cantidad de lámparas a la vez. [7]
III-E.2.2 Características
Encendido y apagado "suave"
Programación con o sin memoria de la intensidad
Protección térmica contra sobrecargas
Fusible térmico para protección extrema (15.81)
Alimentación a 230 V AC, 50 Hz (15.91), 50/60 Hz con reconocimiento automático de frecuencia (15.81)
III-E.3 Driver de led Hi-lume serie A
El Hi-lume Serie A es el primer driver de LED del mundo el cual ofrece una atenuación suave y continua del 1% prácticamente para cualquier iluminaria LED, sin importar que necesite corriente constante o voltaje constante, lo cual hace que sea el driver de LED más versátil disponible en la actualidad. [8]
III-E.3.2 Características
Compatibilidad total
Disponible en dos formas físicas que se ajustan a casi cualquier luminaria LED [8]
Soporta una amplia variedad de niveles de corriente y de voltaje (hasta 40 Watts) [8]
Desempeño inigualable
Atenúa continuamente desde un nivel de iluminación del 100% al 1% [8]
El control de precisión con microprocesador y el manejo térmico integral ofrecen ahorros de energía y extienden la vida del producto [8]
Flexible y confiable
Funciona con controles ELV, controles fluorescentes de 3 alambres y controles digitales EcoSystem [8]
Una familia de drivers para todos los tipos de luminarias que garantiza una operación consistente [8]
III-F. Comparación de la iluminación led con diferentes tipos de iluminación
Las lámparas LEDs no poseen filamentos u otras partes mecánicas que sean de fácil rotura. No existe un punto en que cesen de funcionar, su degradación es gradual a lo largo de su vida. Se considera una duración entre 30.000 y 50.000 horas, hasta que su luminosidad decae por debajo del 70%, eso significa entre 10 y 30 años en una aplicación de 10 horas diarias 300 días/año, reduciendo los costes de mantenimiento y remplazo [11]
Fig. 5 Tabla Comparativa de iluminarias [11]
Al momento de elegir una buena lámpara se tiene que justificar por la importancia de varios factores de los que podemos destacar el consumo y la eficiencia luminosa [6]
Fig. 6 Tabla Comparativa de Consumo de Iluminacion [6]
En la anterior tabla se ve la relación de diferentes valores en lumenes comparandolos con el consumo que tienen los diferentes tipos de lamapras, como se puede ver la iluminación LED es la mas eficiente que las iluminacion tradicional. [6]
III-G. Análisis Económico
Este estudio lo realizaron tomando en cuenta los siguientes factores: [14]
Costo y vida útil de la lámpara incandescente a reemplazar y de la lámpara led de reemplazo [14]
Horas de funcionamiento de la lámpara a reemplazar.
Costo de la energía eléctrica contratada [14]
Para cada uno de las iluminarias tradicionales (Fluorescente, Halógena, etc.) e iluminaria LED se ha realizado una investigación tanto de la vida útil de cada uno de estas luminarias como también de la eficiencia que tiene cada una de las iluminarias, se realizó la investigación del costo aproximado que tiene cada una de las iluminarias, también su consumo aproximado en Watts de las iluminarias, mediante la respectiva investigación realizada se pudo llegar a un análisis de las iluminaciones, que la iluminaria led tiene una alta eficacia, tiene mayor tiempo de vida, tiene menor consume en watts, y tiene mayor costo con respecto a las demás iluminarias. El único inconveniente de la iluminaria led aun siendo la mejor en los diferentes aspectos tiene un costo de la lámpara mayor que las demás, por lo que hemos llegado a una respectivo análisis que la iluminaria LED es la iluminación más prometedora para el futuro de acuerdo a sus caracteristicas estudiadas.
De acuerdo a la siguiente tabla realizada con respecto a la investigación se pudo realizar un análisis de la iluminación led con respecto a las iluminaciones más comunes, como se muestra en la tabla 1. Se pudo conocer a partir de la tabla 1 que la iluminaria led es la mejor en diversos aspectos con respecto a las iluminarias tradicionales.
Eficacia (lm/w) | Tiempo de vida (h) | Consumo (W) | Costo ($) | ||
LED | 90-120 | 50000 | 1.3 | 233 | |
Halógeno | 20 | 1200 | 10 | 5 | |
Fluorescente | 60-100 | 8000 | 5 | 5 | |
Tabla 1: comparación de las iluminarias tradicionales con la iluminaria LED
Se pudo estudiar cuáles son los beneficios de la implementación de iluminación led en los diferentes hambitos utilizados, cuáles son sus diferentes aplicaciones de esta luminaria, también se pudo conocer cuáles son los diferentes dispositivos que se puede utilizar para el control de iluminación led en viviendas.
También se estudió el consumo de la luminaria led contra las lámparas tradicionales y se pudo observar que la iluminación led es la luminaria que tiene mayor tiempo de vida que las lámparas tradicionales y a parte de tener menor consumo tiene una vida útil mayor y es la iluminación que tiene mayor eficiencia que la iluminación tradicional.
[1]http://www.schreder.com/cls-es/Centro-Formacion/Folletos/Documents/Additional-Content/Catalogo-led-es.pdf
[2]http://www.celfosc.org/biblio/general/herranz-olle-jauregui2011.pdf
[3]http://cdigital.uv.mx/bitstream/123456789/34773/1/garciasalazardavid1d2.pdf
[4]http://www.greenpeace.org/argentina/Global/argentina/report/2008/4/leds.pdf
[5http://albendaswiki.s3.amazonaws.com/product/Zennio/Manual_Sensor_Movimiento_ESP_Ed2.pdf
[6]http://repositorio.unican.es/xmlui/bitstream/handle/10902/3815/358105.pdf?sequence=1
[7] http://www.findernet.com/sites/all/files/user_738/finder_dimmer-serie-15_compatible-philips.pdf
[8] http://www.lutron.com/TechnicalDocumentLibrary/367-1740%20LA%20-%20Drivers%20de%20LED%20Serie%20A%20-%20ESPANOL.pdf
[9] http://www.edutecne.utn.edu.ar/monografias/criterios_iluminacion.pdf
[10] http://www.etecno.com.mx/presentaciones/presentacion_general_led.pdf
[11]http://riull.ull.es/xmlui/bitstream/handle/915/1142/ILUMINACION%20LED.%20AHORRO,%20EFICIENCIA%20E%20INNOVACION.%20%C2%BFPROYECTO%20DE%20MEJORA%20DE%20LA%20ILUMINACION%20DE%20UN%20HOTEL%C2%BF.pdf?sequence=1&isAllowed=y
[12]https://es.scribd.com/doc/293364371/Tecnologia-Led-Ensayo
[13]http://www.biblioises.com.ar/Contenido/600/622/QUE-ES-LA ILUMINACION-LED.pdf
[14]http://www.academia.edu/7892950/L%C3%81MPARAS_LEDs_AN%C3%81LISIS_T%C3%89CNICO-ECON%C3%93MICO_Y_SU_IMPACTO_EN_LOS_SISTEMAS_EL%C3%89CTRICOS_DE_POTENCIA
[15] https://dialnet.unirioja.es/descarga/articulo/4759625.pdf
Autor:
Angel Fabián Ortiz González,
Bryan Alexander Espinosa Apolo,
Universidad Politécnica Salesiana
Cuenca-Ecuador