Tecnología Tecnología LED LED en sistemas sistemas de iluminación iluminación 2.2.1 LED Los LEDs ofrecen decisivas ventajas gracias a su avanzada tecnología, que los convierte en una alternativa real a las lámaras convencionales en muc!as alicaciones. Los diodos que emiten luz son semiconductores comuestos que convierten la corriente el"ctrica directamente en luz. Los diodos luminosos ermiten muc!os dise#os creativos ara conseguir soluciones luminosas innovadoras con la variedad de colores de los LEDs, su reducido tama#o $ la %e&i'ilidad de los módulos. El efecto de roducir luz con un diodo semiconductor se o'servó or rimera vez en 1()*, ero como la luz que roorciona'a era mu$ eque#a nadie le dio ninguna imortancia. imortancia. +e tuvo que eserar !asta 1(2 a que -ic /olon$a, en aquel momento investigador de 0eneral Electric, redescu'riera que los cristales semiconductores odían emitir luz roja se consiguió una frecuencia de emisión de unos ) nm con una intensidad relativamente 'aja, aro&imadamente 1)mcd 32)m45. Los siguientes desarrollos, $a entrada la d"cada del *), introdujeron nuevos colores al esectro, así se consiguieron colores verde, ám'ar $ naranja. Tam'i"n se desarrollaron leds infrarrojos, los cuales se !icieron ráidamente oulares en los controles remotos de los televisores $ otros artefactos del !ogar. 6a en la d"cada de los () se usaron nuevos materiales ara roducir leds como or ejemlo7 4l8n0a9, mezcla de 4luminio, 8ndio, 0alio $ :ósforo; 0a-, 0alio < -itrógeno5 $ así se udo conseguir una gran gama de colores del esectro visi'le, cam'iando la roorción de los materiales que lo comonen; su vida =til tam'i"n aumento !asta alrededor de 1)) ))) !oras. 22 Los LEDs son una alternativa válida a las fuentes convencionales de luz en muc!as áreas de la iluminación general < $ están a'iertos tam'i"n a oortunidades oortunidades $ ersectivas desconocidas desconocidas !asta a!ora. En la actualidad las restaciones restaciones de los LEDs son amlias, oseen una gama de disositivos que varían de acuerdo a los colores que roducen, distri'uciones angulares, geometrías $ otencia consumidas. Es una revolución que cam'ia día tras día a un ritmo casi imosi'le de imaginar, en aíses más desarrollados ermanentemente se roducen lanzamientos $ los esecialistas van logrando alicaciones que eran inimagina'les oco tiemo atrás. >omo menciona el gerente de mareting de ?+@4A 4rgentina, Luis +c!mid, B-o se uede !a'lar de un Cestado del arteC en la tecnología LEDs, orque es una revolución que cam'ia día tras día a un ritmo casi imosi'le de imaginar FG 2.2.2 :uncionamiento El diodo que se 'asa en una caa electroluminiscente, cuando está formada or una elícula de comonentes orgánicos que reaccionan a una determinada estimulación estimulación el"ctrica, son conocidos como ?LED, estos e&isten en gran diversidad de estructuras $ materiales que se !an odido idear e imlementar
ara contener $ mantener la caa electroluminiscente, tam'i"n se su'dividen seg=n el tio de comonentes orgánicos que utilizan. Las rinciales ventajas de los ?LEDs son7 menor costo, ma$or rango de colores, más contrastes $ 'rillos, ma$or ángulo de visión, menor consumo $, en algunas tecnologías, %e&i'ilidad. 9ero la degradación de los materiales oled !an limitado su uso or el momento. 4ctualmente se está investigando ara dar solución a los ro'lemas derivados, !ec!o que !ará de los ?LEDs sea una tecnología que uede reemlazar or ejemlo, la actual !egemonía de las antallas L>D T:T5 $ de las antallas de lasma. Los oled se ueden clasiHcar de la siguiente forma7 a5 +AILED +mallImolecule oled5, se 'asan en una tecnología desarrollada or la coma#ía Joda. La roducción de leds con eque#as mol"culas requiere una deosición en el vacío de las mol"culas que se consigue con un roceso de roducción muc!o más caro que con otras t"cnicas. '5 9LED 9ol$mer Lig!tIEmitting Diodes5 o les Lig!tIEmitting 9ol$mers5 !an sido desarrollados or la emresa >am'ridge Disla$ Tec!nolog$, estos se 'asan en un olímero conductivo electroluminiscente que emite luz cuando le recorre una corriente el"ctrica, se usa una elícula de sustrato mu$ delgada ara el recu'rimiento $ así se o'tiene una antalla de gran intensidad de color que requiere relativamente mu$ oca 2K energía en comaración con la luz emitida. -o es necesario que se roduzca en un encasulado al vacío, es así como los olímeros ueden alicarse so're el sustrato mediante una t"cnica derivada de la Bimresión de ra$o comercial llamada injet en ingl"s5. El sustrato usado uede ser %e&i'le, como un lástico 9ET, or ejemlo. Es or esto que los leds ueden ser roducidos de manera económica. c5 T?LED Transarent oled5, usan un terminal transarente ara crear antallas de televisión que ueden emitir en su cara de adelante, en la de atrás, o en am'as consiguiendo ser transarentes, estos ueden mejorar enormemente el contraste con el entorno, !aciendo muc!o más fácil el oder ver las antallas con la luz del sol. d5 +?LED +taced oled5 utilizan una arquitectura de í&eles novedosa que se 'asa en almacenar su'í&eles rojos, verdes $ azules, unos encima de otros en vez de disonerlos a los lados como sucede de manera normal en las antallas lcd, con esto se mejora la resolución de las antallas $ realzando or comleto la calidad del color. 2.2.K entajas Las rinciales ventajas de los LEDs son G7 1. 9roducen más l=menes or Matt que las lámaras incandescentes, esto es esecialmente =til en disositivos oerados a 'aterías, su eHciencia luminosa llega a 1)) lmNO.
2. Los LEDs ueden roducir luz de un color esecíHco, sin la necesidad de utilizar Hltros adicionales, lo que a!orra eso $ los !ace más eHcientes, así como la actual variación $ generación de m=ltiles colores, 'asado esto en la tecnología @0P lo cual crea osi'ilidad de dise#os creativos gracias a la gran variedad de colores, medidas comactas $ %e&i'ilidad de los módulos K. >uando se utilizan en alicaciones donde se requiere disminuir su otencia, es decir donde se necesite menos intensidad de iluminación, los LEDs no cam'ian su color, a diferencia de las luces incandescentes que tienden a tornarse amarillas. Q. Los LEDs no se ven afectados or ciclos ráidos de encendido $ aagado, a diferencia de las lámaras %uorescentes o de descarga. . +iendo disositivos de estado sólido, son mu$ resistentes a imactos. 2Q . Tienen e&tremadamente larga vida =til, algunos fa'ricantes estiman su duración entre 1)),))) $ 1))),))) !oras. *. Pajo costo de mantenimiento de instalaciones luminosas $ el funcionamiento a 'ajo voltaje ermite un uso sin eligro F. +e iluminan ráidamente, un LED tíico uede alcanzar su má&ima 'rillante en algunos microsegundos. (. 9uede ser mu$ eque#o lo cual facilita su uso en lugares donde el esacio de tra'ajo es reducido 1). 4 diferencia de las lámaras %uorescentes, los LEDs no contienen mercurio 2.2.Q 4licaciones /o$ en día se uede encontrar LEDs en una gran cantidad de alicaciones como or ejemlo en la iluminación de efectos, de fondos, de acento, en luminarias de seguridad $ en disla$s. +u lado más fuerte es la iluminación con colores. Los LEDs están disoni'les siemre con la =ltima tecnología $ otencia, la eHcacia luminosa evoluciona de tal forma, que los LEDs son cada vez más atos ara la iluminación en general. Los LEDs están disoni'les en todos los colores $ se dejan acolar fácilmente a diferentes e&igencias luminosas. +us alicaciones de iluminación a'arcan7 (G $ 1)G En la iluminación u'licitaria. En la creación de am'ientes e iluminación general. En la se#alización del tráfico. 9ara la iluminación de orientación en edificios. En la se#alización de salidas de emergencia. 9ara luminarias de dise#o $ ara emotrar. En luminarias indicadoras. 9ara oner en escena la arquitectura.
2.K
+íntesis so're el asunto de estudio
El alto grado de efectividad de los módulos LEDs tiene como consecuencia, !asta un F) R de a!orro de energía, en función del color, frente a los tu'os de
neón. La %e&i'le geometría de los módulos facilita la utilización de roductos estándar, con lo que se a!orra el e&ceso de costes de los tu'os de neón fa'ricados esecíHcamente ara el cliente. La caacidad de control de luz emitida $ la vida, claramente suerior, de los LEDs, lleva a una reducción drástica de los costes de mantenimiento. >on los LEDs la radiación luminosa monocromática alcanza una saturación del color considera'lemente más alta que los medios luminosos tradicionales, esto es, colores 'rillantes $ luminosos ara una u'licidad luminosa. Los LEDs se ueden encontrar en los ilotos traseros de 'icicletas 'icicleta, en linternas, en los faros osteriores de autos, en semáforos, $ or ultimo llegan al !ogar, donde economizan consumo, odríamos iluminar un !ogar durante días con el contenido de una 'atería de auto5, en caso de caída de tensión en la red el"ctrica es =til ara sitios rurales $ !ositales, esta tecnología que evoluciona ráidamente, uede emotrarse en cualquier tio de arquitectura de'ido a su eque#o tama#o, eso, ro'ustez $ larga vida. 2.Q 4sectos 0enerales 2.Q.1 4secto físico de la luz >uando un sujeto se encuentra en un am'iente iluminado erci'e una serie de sensaciones que le ermiten distinguir $ reconocer lo o'jetos que le rodean, mientras que si se encuentra en un am'iente rivado de luz, dic!as sensaciones dejan de roducirse. Aás del )R de las 2 informaciones sensoriales reci'idas or el !om're son del tio visual, tienen como origen rimario la acción de la luz. La luz es cualquier tio de radiación visi'le, areciada de acuerdo con la sensi'ilidad del ojo !umano, $ la radiación es cualquier tio de energía que no recisa de un medio material ara su roagación $ cu$a velocidad de roagación en el vacío es una constante universal aro&imadamente K)) ))) JmNs5. 11G La longitud de onda se deHne como la distancia entre dos crestas consecutivas, su unidad más frecuente es en nanómetro nm5, no es una característica invaria'le, sino que va a deender de la naturaleza del medio a trav"s del que se roaga, tal $ como se e&resa en la relación7 c f ec. 2.15 +iendo f la frecuencia, c la velocidad de roagación en el medio considerado $ la longitud de onda de dic!a radiación. Teniendo en cuenta que f es una característica invaria'le de la radiación $ que las variaciones en la velocidad de roagación son relativamente eque#as, la clasiHcación más usual de las radiaciones electromagn"ticas es la que se 'asa en las longitudes de onda, las radiaciones visi'les ocuan una franja mu$ estrec!a, comrendida aro&imadamente entre los KF) $ *) nm del esectro electromagn"tico, fuera de esta 'anda visi'le el órgano visual aunque quede e&uesto a energía radiante de diversas longitudes de onda, no es caaz de rovocar ninguna
resuesta de carácter visual. ?tra característica física de la radiación luminosa es su roagación en línea recta, como consecuencia de esta cualidad, la som'ra arrojada or un cuero va ser función de la fuente luminosa elegida ara su iluminación; una fuente untual ocasionará som'ras con e&cesivo contrastes entre la zona de luz $ la oscuridad, mientras una fuente de luz lineal a#adirá una tercera zona a las anteriores, llamada enum'ra que atenuara el contraste entre la som'ra $ el área de luz. 4 continuación se deHnen las siguientes magnitudes $ unidades7 12G :lujo luminoso7 +e deHne como la otencia O5 emitida en forma de radiación luminosa a la que el ojo !umano es sensi'le. +u sím'olo es S $ su unidad es el lumen lm5. 4 la relación entre Matts $ l=menes se le llama equivalente luminoso de la energía $ equivale a7 1MattIluz a nm FKlm. El %ujo luminoso se uede entender como la cantidad de luz que emite una fuente de luz en todas las direcciones del esacio. 8ntensidad luminosa7 Es el %ujo luminoso emitido or unidad de ángulo sólido en una dirección concreta. +u sím'olo es U $ su unidad la candela cd5 2* 8luminancia7 +e deHne como el %ujo luminoso reci'ido or una suerHcie. +u sím'olo es V $ su unidad es el lu& l&5 que equivale a un lmNm2. E&iste tam'i"n otra unidad, el footIcandle fc5, utilizada en aíses de !a'la inglesa cu$a relación con el lu& es la siguiente71 fc W 1)l& . Luminancia7 Es la relación entre la intensidad luminosa $ la suerHcie aarente vista or el ojo en una dirección determinada. +u sím'olo es L $ su unidad es la cdNm2. Tam'i"n es osi'le encontrar otras unidades como el stil' 1 s' 1 cdNcm25 o el nit 1 nt 1 cdNm25. 2.Q.2 9roiedades Xticas de los cueros >uando incide una radiación luminosa so're un cuero se generan tres fenómenos diferenciados or su comortamiento frente a la luz, que son7 la re%e&ión, transmisión $ a'sorción. a. @e%e&ión7 Es el rec!azo sufrido or la radiación al incidir so're una suerHcie re%ectante, los tios de re%e&ión se deHnen de acuerdo con las características físicas de la suerHcie re%ectante en cuestión; si la te&tura de la suerHcie es lisa $ 'rillante, el ángulo de incidencia es igual al re%ejado, en suerHcies rugosas $ 'rillantes, la radiación es re%ejada en varias direcciones ero !a$ una con ma$or intensidad; $ si las suerHcies son 'lancas $ esmaltadas, los ra$os incidentes se re%ejan en todas las direcciones esaciales, e&istiendo una ma$or roorción en determinadas zonas. '. Transmisión7 +e conoce a la roagación de las radiaciones a trav"s de los cueros transarentes o trasl=cidos, si durante esta transmisión se roduce un cam'io en la densidad del medio, los ra$os luminosos cam'ian su dirección, este es el fenómeno de refracción.
c. 4'sorción7 Yna fracción de la energía radiante incidente so're el cuero real es re%ejada, otra arte es transmitida a trav"s de "l $ or =ltimo, una arte de dic!a energía es a'sor'ida or el cuero, aumentando su energía interna 2.Q.K El color Dentro del rango del esectro visi'le, e&isten su'intervalos que generan una u otra sensación de color, en función de la longitud de onda de dic!as radiaciones. Las siguientes zonas del esectro reresentan los siguientes colores7 2F Ta'la 2.2 @ango de longitudes de ondas ara los colores Longitud de onda >olor KF) I QK nm ioleta QK I Q( nm 4zul Q( I nm erde I F( nm 4marillo F( I 2* nm -aranja 2* I *) nm @ojo Estos límites en las longitudes de onda, ara asar de un color a otro, no tienen un carácter a'soluto, or cuanto dic!o aso se efect=a de forma rogresiva; el color se uede deHnir como una interretación sicoHsiológica del esectro electromagn"tico visi'le, no es una roiedad =nica de los cueros, $a que además de deender de sus roiedades óticas, tam'i"n va a deender de la comosición esectral de la luz que reci'en; el conceto de color tiene su origen en tres tios de erceciones visuales7 1. Tono7 es el deHnido or una frecuencia del esectro visi'le, es decir a la intensidad del rojo, amarillo, verde, etc., se está !aciendo alusión a los diversos tonos. 2. Luminancia7 es la cantidad de intensidad luminosa que erci'imos cuando se o'serva un o'jeto desde un cierto ángulo; la luminancia má&ima equivale al 'lanco, $a que se ierde la sensación de color, mientras que una luminancia mínima corresonde al negro. K. +aturación7 re%eja la redominancia de una longitud de onda determinada tono5 frente a una mezcla de diversas longitudes de onda, es decir, determina la concentración de un color con resecto a un gris cuando am'os son vistos con el mismo grado de luminancia. >ualquier color visi'le se o'tiene variando roorciones de luminancias de los colores rimarios rojoIverdeIazul5, los resultantes oseen ma$or luminancia que los rimarios, $a que se trata de adición de radiaciones luminosas. El esacio rouesto or la >.8.E. >omisión 8nternational de lZEclairage5 en 1(K1 es una reresentación de los colores e&istentes divididos en coordenadas cromáticas. 2( :igura 2.Q Diagrama de color >8E 1(K1 En la Hgura 2.1, la línea erimetral del esacio se reresenta los diferentes tonos, am'os e&tremos KF) < *) nm5 se unen or la llamada línea =rura, conformando el designado Btriángulo cromático >8E. En el centro se encuentra
el unto al cual le corresonde una saturación nula no !a$ redominancia de ninguna longitud de onda so're otras5 $ una luminancia má&ima asociada al 'lanco or e&cesiva claridad5. >ualquier color e&istente vendrá deHnido en el esacio anterior or tres coordenadas &,$,z que reci'en el nom're de coordenadas cromáticas, ara mejor comodidad resulta evidente tra'ajar en sistemas de lanos dos varia'les5 $ ara ello consideremos que cualquier color odemos conseguirlo mediante diferentes roorciones de luminancias de los tres colores rimarios rojo, verde $ azul5 en un mezcla tricromática. 11G 2.Q.Q Temeratura de color +e deHne la temeratura de color de una determinada fuente luminosa como la temeratura que de'e alcanzar un cuero negro ideal ara que la tonalidad de la luz sea igual a la de la lámara que emite la luz, es medida con un colorímetro $ e&resada en grados Jelvin J5, se relaciona con la aariencia de color como vemos en la siguiente ta'la. K) Ta'la 2.K @ango de temeratura de color Tc J5 4ariencia de color Tc [ KK)) >álida KK)) [ Tc [ ))) 8ntermedia Tc [ ))) :ría La luz cálida se inclina !acia el amarilloIrojo, la luz fría !acía el azulIvioleta; la luz emitida or el sol en cielo desejado tiene una temeratura de color aro&imada de F)) J cuando se encuentra en el cenit, $ de 2))) J cuando está so're el !orizonte. Este arámetro es válido, or su roia deHnición ara lámaras incandescentes o termoradiadoras, que se rigen or la le$ de 9lanc, en las lámaras de descarga, los untos de color no coinciden con los de la curva del cuero negro, se aceta como valor de temeratura, la del cuero negro más arecida a la del color de luz analizado. 2.Q. \ndice de reroducción cromática Es la relación entre el asecto cromático que reresenta un determinado cuero iluminado con su fuente de luz $ el asecto que reresentaría 'ajo una luz de referencia, en otras ala'ras, es la caacidad de una fuente luminosa ara reroducir los colores naturales de los o'jetos o'servados; se cuantiHca a trav"s del índice de reroducción cromática, 8@> o @a, que oscila en una escala graduada de ) a 1)). La fuente de referencia es la luz natural normalizada de un cuero negro cuando la Tc de la fuente luminosa que va a ser analizada es menor o igual a ))) J $ es la luz de día, cuando la Tc esta or encima de ))) J, es decir no se uede comarar el 8@> de una lámara con un Tc de K))) J con el de otra cu$a Tc es de )) J, $a que la rimera se !a calculado su 8@> usando como luz de referencia la emitida or un cuero negro a una temeratura de K))) J, $ en la segunda su 8@> se !a calculado usando luz de día, con una temeratura de )) J; a continuación o'servamos valores comunes de 8@> ara ciertos tio de lámaras artiHciales. 2G Ta'la 2.Q \ndice de reroducción cromática de acuerdo a las lámaras incandescentes
Lámaras incandescente N !alógenas 8@> 1)) Lámaras %uorescentes comactas electrónicas 8@> F Lámaras de vaor de mercurio 8@> Q( I Lámaras de vaor de sodio 'aja resión 8@> )
