Consideraciones para la elección de una luminaria LED | SCHREDER

El día jueves 28 de junio del presente año la empresa Schréder, dedicada a la luminaria pública desde 1996 en Chile, llevo a cabo uno de sus webinar educativos sobre luminarias a cargo del expositor Gonzalo Cuello, cuya charla abordó sobre cuales debiesen ser las consideraciones para elegir correctamente una luminaria LED. El seminario se divide básicamente en dos secciones; por un lado las "partes y componentes" incidentes e una luminaria y por otro el "rendimiento". A continuación desglosáremos aquellas dos secciones planteadas en la charla.

1_Partes y componentes

1.1_Tipos de LED / CHIP
¿Cuál tipo de LED utilizar? Actualmente existen distintos tipos de LED disponibles en el mercado los cuales varían dependiendo el tipo de proyecto que se quiere iluminar; estos son LED de baja potencia,  (primeros LED) de 0,3 Watt de consumo aproximado por cada LED, de flujo lumínico limitado sin pasar los 40 Lm, pensado principalmente para uso de iluminación interior. El LED de media potencia puede llegar básicamente desde los 0,3 Watt a 1 Watt y permite alcanzar flujos mayores que los de baja potencia. Alrededor de 10 a 12 años atrás salen al mercado LED de alta potencia, las cuales parten con una sección de LED de 1 mm², luego 2 mm² y al día de hoy ya existen LED de alta potencia de 4 mm², lo que se traduce en un mayor flujo. También existen los LED de alta potencia multi chip, que consta de 4 LED contenidos en el chip; los CSP (Chip Scale Package), que es una derivación del LED de alta potencia, pero removiendo tres elementos; el lente primario ahorrando en costos, el sustrato de cerámica de la base y la protección ESD contra cargas electroestáticas, dejando LED con mayor exposición. Por último están los COB (Chip on Board), la cual contiene una gran cantidad de LED uno al lado del otro.

Para saber que tipo de LED es el que se debe utilizar primero se debe evaluar lo siguiente:

• La eficacia del LED (fuente de luz); existen dos tipos de eficacia nominal (de la fuente de luz) y eficacia real (flujo que sale de la luminaria). 
• La compatibilidad de óptica, en donde el tamaño es incidente en la diversidad de ópticas que se puede presentar en una luminaria para distintos resultados lumínicos.
• Que sea una solución compacta, en la medida que se incrementa el tamaño de los LED se agranda el módulo óptico, lo que significa que puede aumentar el costo de la luminaria.
• El comportamiento térmico es fundamental, ya que el LED es un semiconductor que genera calor en gran cantidad.
• La depreciación en el tiempo y la confiabilidad lo que se traducirá en ahorro.
• La compatibilidad con los Driver.
• La madurez de la tecnología y proveedores.
• El proceso de fabricación confiable y conocido, sin complejidades de ejecución.
• El costo aceptable para las características ofrecidas por los LED.

1.2_Los Drivers
Los Drivers son básicamente el motor de los LED, el cual es un componente electrónico y no eléctrico el cual funciona con corriente continua y no alterna que es la entrega a la red, por tanto lo que hace el Driver es convertir la corriente alterna en continua y así el LED tenga un correcto funcionamiento. 

¿En qué fijarse a la hora de pensar en un Driver?

• La eficiencia del Driver, mientras más cercano al 100% mayor será su eficiencia a lo largo de su vida útil.
• El factor de potencia, en el ideal de los casos elevado para contrarrestar perdidas generadas.
• La contaminación de armónico (THD, Total Harmonic Distortion), existe la norma IEC 61000-4-30  la cual dice que la contaminación de armónico no debiese ser superior a un 20% en una luminaria y que define los procedimientos de medida de cada uno de los parámetros eléctricos en base a los cuales se determina la calidad del suministro eléctrico para así obtener resultados fiables, repetibles y comparables.
• Las ondas, ya que si hay distorsión en estas, habrá problemas en la red.
• La respuesta al dimming, es decir que el Driver tenga la capacidad de poder responder al dimming de forma rápida y que este sea efectivo.
• El consumo en estado stand-by.

1.3_La disipación térmica
Es fundamental la disipación térmica dentro de los componentes porque en el motor fotométrico LED de toda la energía eléctrica que llega a un LED el 15% se transforma en luz visible y el 85% se transforma en calor, por tanto se debe disipar el calor para el correcto funcionamiento de la luminaria. Al aumentar la superficie de disipación lo que se logra es extraer el calor, sin embargo al aumentar la superficie y cantidad de disipadores también el elemento queda expuesto a la acumulación de polvo y suciedad, por lo que el equipo requiere un debido mantenimiento. Existen distintos tipos de disipadores con diferentes diseños; por materialidad el aluminio tiene mayor conductividad térmica por tanto al ser empleado en los equipos la disipación de calor ocurre de manera más rápida, lo que también aumenta en peso y costo.

1.4_La óptica
¿Cuál es la adecuada? Esto dependerá del tipo de proyecto y uso, por tanto no existe un estándar específico de óptica. En este sentido no se puede relacionar una óptica sin concebir el uso al que está destinada; hay ópticas localizadas sobre un puto en donde se desea que el flujo lumínico sea focalizado, como en un paso peatonal, o casos en donde se necesita que el flujo lumínico sea expandido como un estacionamiento o campo de futbol.

1.5_El vidrio protector
Existen en el mercado luminarias con o sin vidrio protector, pero ¿Cuál elegir? la luminaria sin vidrio de protección es propensa a acumulación de polvo y la luminaria con vidrio protector la acumulación de polvo es retenida por dicho elemento por tanto es de fácil limpieza, pero por otro lado la presencia del vidrio disminuye la capacidad lumínica del equipo, mientras que si no existe el vidrio de protección la luz es directa y por ende tiene una mayor capacidad lumínica.

1.6_El diseño (resistencia al viento)
Una luminaria en altura (por ejemplo 8, 10 o 15 metros de altura) va a generar una resistencia al viento, ese factor se traduce en un empuje horizontal (momento volcante). Una luminaria con 5º, 10º o 15º de inclinación aumenta la resistencia del viento de la luminaria por lo tanto se genera un momento volcante en la base mayor, lo que significa aumentar la sección y cimientos porque hay un mayor momento volcante en altura.

2_Rendimiento

2.1_El flujo versus eficiencia
Es necesario entender la diferencia entre el flujo nominal (fuente de luz) y el flujo real (flujo de la luminaria), por ejemplo, si el flujo nominal es de 15.157 Lm (propio de la fuente de luz o LED), el flujo real (después de haber incorporado vidrio protector) es de 12.772 Lm. Por tanto especificar por flujo es un error si no consideramos la eficiencia o rendimiento de la luminaria. 

2.2_La eficacia luminosa
También es necesario hacer una distinción entre la eficacia nominal (fuente de luz dividido por la potencia consumida) y una eficacia real (flujo de la luminaria dividido por la potencia consumida). Cuando se habla de un LED de alta potencia, la eficacia puede llegar solo del LED hasta los 160 Lm/W, pero cuando se habla de la eficacia de la luminaria hay una reducción de 110 Lm/W, 120 Lm/W o 130 Lm/W en algunos casos.

2.3_CCT y temperatura de color
La temperatura del color va a depender directamente del tipo de proyecto y actividad que se pretende iluminar. La temperatura de color produce sensaciones en las personas; para calles y carreteras se recomienda blanco neutro, para plazas o parques un blanco cálido de 3000 K, para iluminación deportiva un blanco frío. En cuanto a contaminación lumínica en el medio ambiente los LED de temperatura de color muy fría tienen un alto componente azul, según estudios se esta demostrando que existe la posibilidad que se modifiquen los ciclos circadianos tanto de las personas como los animales por acción de temperaturas lumínicas muy frías, lo que significa que dicho componente azul genera trastornos en los seres vivos. Existe un test denominado como test fotobiológico el cual mide lo que es irradiancia de la luz sobre el ojo humano y sobre la piel, midiendo los daños que pueden ser ocasionados por la luz.

2.4_CRI-Índice de reproducción cromático
Es la capacidad de una fuente de luz de reproducir de igual forma de como se visualizan en la luz de día. El mayor índice de reproducción cromática es 100 y mientras mas cercano a dicha cifra sea el valor de reproducción, mayor será la definición del color real.

2.5_Hermeticidad IP
Existen dos índices: protección de impurezas, que va desde el 0 (sin protección) al 6 (estanco al polvo) y protección al agua, que va desde 0 (sin protección) al 8 (protección contra la inmersión prolongada). Un mal índice de hermeticidad provoca en definitiva menor vida útil del equipo al permitir el traspaso de agentes externos a la luminaria.

2.6_Protección al impacto-IK
Es el sistema de codificación para indicar el grado de protección que resiste una luminaria contra impactos mecánicos nocivos. Un índice IK00 significa que no posee protección al impacto. Para luminaria de espacio público el índice mínimo de protección a impacto debe ser de IK08, lo que significa resistir a un impacto de 1,7Kg desde una altura de 200 mm (energía de impacto de 5 Joules).

2.7_Vida útil LM-80 y TM-21
Se mide mediante ensayos los que consisten en lo siguiente:

• Duración de ensayo: mínimo 6000 hrs. Si es menos de 6000 no se permiten interpolaciones.
• Área de inserción: entre 6000 hasta 10000 las últimas 5000 hrs son usadas para crear curva de inserción. Si es mayor a 10000 hrs entonces se considera la mitad de las horas. Por ejemplo si el ensayo fue hecho a las 11000 hrs entonces se usan los datos desde las 5500 hrs a 11000 hrs.
• Un mínimo de 20 muestras se requieren para ensayar. En este caso la proyección es máximo 6 veces la duración del ensayo. En el caso de 10 a 19 muestras, la proyección de duración es por lo tanto 5,5 en ves de 6.

El tipo de luminaria y niveles de luminiscencia requeridos dependen directamente del tipo de proyecto y uso al cual va destinada. En este sentido la tecnología LED ha significado un avance importante en cuanto a eficiencia y eficacia a la hora de iluminar, lo que en definitiva se traduce en ahorro tanto energético como de costos.

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