¿Qué es el controladores LED y cómo funciona?
LED significa “diodo emisor de luz” y es una fuente de luz semiconductora. Al aplicar voltaje, sus electrones se activan y el LED comienza a emitir un rayo.
Principio de funcionamiento del LED
Los LED comienzan a emitir luz transmitiendo desde 10 mA y 1,5 V en promedio. La emisividad de los diodos emisores de luz disminuye con el tiempo. Cuando la potencia de emisión cae a la mitad de la potencia normal, el diodo está económicamente muerto. La vida media de un LED es de 100.000 horas.
La intensidad de la luz emitida por el LED aumenta en proporción directa a la corriente que lo atraviesa. Sin embargo, este aumento es lineal hasta cierto valor de la corriente, luego se dobla. Si la corriente suministrada al diodo excede el punto donde se rompe la linealidad, llamado valor umbral, el diodo se sobrecalentará y se descompondrá.
Criterios de selección de LED
Se deben considerar 6 factores en la selección de sistemas de iluminación LED.
- Índice y cubierta (enlazar) de LED
- Índice de reproducción cromática
- Temperatura de color
- Sistema de enfriamiento
- Ángulo de emisión de luz
- Salida de flujo luminoso (factor de eficiencia)
Índice y cubierta de LED
LED Array es la parte más importante de la selección de LED y es un proceso que determina el color y la salida de luz, así como la matriz óptica. Si bien algunos chips son un solo circuito, algunos pueden ser parte de un grupo en una envoltura llamada “Bind”. La versión, el color y el brillo de cada circuito individual pueden ser diferentes, los LED en el “Bind” son alimentados por el mismo controlador y se comportan exactamente igual.
Los chips LED se colocan en un circuito de silicio y un circuito puede contener miles de chips LED. Los circuitos de silicio con chips LED se denominan PCB (placa de circuito impreso, “circuito impreso”). Los sistemas de iluminación LED se crean con diferentes índices y patrones de “unión”.
Índice de reproducción cromática
El éxito de mostrar los colores de los objetos iluminados por fuentes de luz está determinado por el “CRI”, es decir, el “Índice de reproducción cromática”, o, en otras palabras, por el “Ra”, es decir, la “Separación de colores Índice”. El valor máximo teórico de CRI es 100. Las fuentes de luz se clasifican como medias si su índice de separación de color está entre 50-70, bueno si 70-90 y un índice de separación de color excelente entre 90-100. Los índices de discriminación de color de las lámparas y los factores de eficiencia son inversamente proporcionales entre sí.
Sistema de refrigeración
La disipación de calor óptima es clave para la calidad del rendimiento de los LED. La mala disipación del calor provoca pérdida de eficiencia, acortamiento de la vida útil y deterioro de la transición de color. Para la temperatura, se deben considerar 4 elementos básicos; temperatura ambiente, material del disipador de calor, corriente del controlador, “Bind” o disposición de los LED.
Hay dos tipos de sistemas de enfriamiento para eliminar el calor, enfriamiento activo y enfriamiento pasivo. En refrigeración activa, hay un sistema de ventilador y se gasta una energía extra. El enfriamiento pasivo generalmente se realiza con un núcleo de metal.
Ángulo de emisión de luz
El flujo luminoso se extiende alrededor de 1800, con lentes esta luz se limita al rango deseado. El ángulo de emisión de luz se define como el ángulo en el que se encuentra el 50% de la luz que emana del LED. Debemos elegir el ángulo adecuado según la característica del lugar que iluminaremos.
Salida de flujo luminoso (factor de eficiencia)
El factor de eficiencia expresa la eficiencia de la lámpara en lúmenes por vatio. Aunque la corriente que fluye a través de los LED es constante, los factores de eficiencia disminuyen con el aumento de la temperatura ambiente debido a las características de los diodos. Esta disminución puede variar entre un 0,3% y un 0,7% por cada grado, dependiendo del tipo de material del que estén hechos los LED.
Los LED tienen ventajas sobre las lámparas incandescentes tales como menor consumo de energía, mayor vida útil, robustez, dimensiones más pequeñas, conmutación rápida, mayor durabilidad y confiabilidad. Requieren una gestión de calor y corriente más estable en comparación con las lámparas fluorescentes compactas que dan la misma salida de luz.
Controladores LED
A medida que el uso de LED se generalizó, los controladores de LED, que son un componente del sistema LED, comenzaron a ganar más importancia.
Los LED son fuentes de luz de bajo voltaje que requieren una corriente de funcionamiento óptima o un voltaje de CC constante. Cada uno de los LED utilizados para la iluminación requiere un voltaje de CC de 2-4 V y una corriente de varios cientos de mA, pero debido a que están conectados en serie, se requiere un alto voltaje. Además, la fuente de luz debe protegerse contra fluctuaciones de voltaje de línea durante el funcionamiento. Los cambios de voltaje pueden causar un cambio desproporcionado en la corriente, lo que cambia la salida de luz. La salida de luz del LED es proporcional a la corriente y se define para un cierto rango de corriente. Si la corriente excede el rango recomendado por el fabricante, el brillo de los LED puede aumentar, pero su salida de luz puede caer rápidamente debido a los aumentos de temperatura dentro del dispositivo, lo que hace que los LED tengan una vida útil más corta. La vida útil de los LED se define como el punto en el que la salida de luz disminuye en un 30%.
El controlador LED es como el balasto en los sistemas fluorescentes y HID. Los LED requieren un dispositivo que convierta el voltaje de CA en voltaje de CC y regule la corriente que fluye a través del LED durante el funcionamiento. Si bien el controlador convierte voltaje de CA de 220 V 50 Hz en voltaje de CC de bajo voltaje, también protege los LED de sobretensiones en la línea.
Los controladores LED suelen ser de tipos de voltaje constante, como 10 V, 12 V y 24 V. Algunos controladores están especialmente diseñados y solo ejecutan un grupo específico de matrices de LED. Los accionamientos son generalmente compactos y funcionan con alta eficiencia. Cuenta con control remoto de la fuente de alimentación y tiene aislamiento de Clase 2 para un funcionamiento seguro.
Uso de una resistencia como limitador de corriente
En algunas aplicaciones, los circuitos limitadores de corriente, como las resistencias, se pueden ofrecer como alternativas más económicas a los circuitos de corriente constante. Sin embargo, esto tiene muchos inconvenientes. En primer lugar, las resistencias generan energía fugitiva debido al calor. El calor producido por las resistencias debe disiparse. Además, no existe ninguna protección que equilibre la salida de luz en la tensión de alimentación y evite que los LED se dañen por alta tensión en las protecciones realizadas con solo resistencias. Por tanto, no se recomienda para aplicaciones permanentes. Un cambio muy pequeño en el voltaje provoca un cambio desproporcionadamente grande en la corriente.
Además, el voltaje de aplicación para lograr la salida de luz deseada varía según el tamaño, el material y la temperatura del LED. Cuando la temperatura del LED aumenta, el voltaje disminuye y la corriente aumenta (Figura 23). El aumento de la corriente provoca un calentamiento adicional en la unión. Si la corriente no está limitada, la unión se deteriorará debido al calor. Este fenómeno se denomina fuga térmica. Al activar fuentes de luz LED con una fuente de alimentación de corriente constante regulada, se pueden eliminar problemas como las variaciones de voltaje y la variación de la salida de luz y el acortamiento de la vida debido a estos cambios. Por lo tanto, se recomiendan controladores de corriente constante como fuente de energía de los sistemas de iluminación LED.
¿Qué es un cruce?
En el diodo, hay una unión, también llamada contacto metalúrgico plano, entre materiales de tipo pyn. Es la región de unión del separador entre los tripletes emisor-base-colector en los transistores.
Emisión de luz
La salida de luz de las fuentes de luz LED aumenta con el aumento de la corriente de excitación. Pero el rendimiento se ve afectado por ello. La figura 24 muestra esta relación. Normalmente, las lámparas LED tienen un valor actual especificado en su hoja de datos. Este valor actual es un punto de referencia para otra información técnica. Una corriente de excitación superior a la recomendada provocará sobrecorriente y bajos lúmenes.
Efecto de aumento de temperatura
Las características de rendimiento de un LED se dan a una temperatura de funcionamiento de 25 0C. Sin embargo, dado que los LED generalmente operan por encima de 25 0C, este valor solo se toma como valor de referencia. La salida de luz de la fuente de LED disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión de LED. La temperatura ambiente también afecta la salida de luz de los LED.
Función de atenuación y cambio de color
Los conductores tienen características como atenuar la luz, cambiar su color y encenderla secuencialmente. Los LED se pueden agregar fácilmente a los circuitos de control. Muchos conductores están equipados con sistemas como circuitos de control de 0-10 V, sensores de presencia, controles de iluminación arquitectónicos y dramáticos, automatización de edificios e iluminación.
Los controladores también se utilizan para cambiar colores o proporcionar secuencias. Esto sucede atenuando algunos de los colores en un conjunto de LED de colores. En otro método, el controlador funciona en conjunto con un secuenciador de color, tomando una salida LED con salida de 10 V o 24 V, que se puede mezclar en una salida de tres fuentes, generalmente rojo, azul y verde, que se puede mezclar en un gama cromática muy amplia.
Consideraciones en la selección del controlador LED
Uno de los mayores problemas encontrados en los sistemas de iluminación LED es la sobrecarga del controlador. Se produce una caída de voltaje significativa en los grupos finales de la cadena si se conectan muchos más grupos de LED en serie que los valores para los que se diseñó el controlador.
Otro problema importante es el problema debido a un voltaje de unidad incorrecto. Cuando se aplica el voltaje del controlador incorrecto, el LED no funcionará en absoluto o funcionará a niveles de corriente más altos que los diseñados. El instalador debe comparar el voltaje del variador con el voltaje de carga. Por ejemplo, si un circuito LED con una carga de 10 V se alimenta con un controlador de 12 V, la vida útil del LED se reducirá notablemente.
Una de las características de los controladores LED es la calidad del voltaje de salida CC. Los controladores deben poder operar de tal manera que mantengan una corriente continua constante que proporcione la salida de luz más alta de los LED sin una tensión excesiva. Además, las pérdidas de potencia y las caídas de tensión en la conexión también son importantes.
Finalmente, se debe prestar atención a la temperatura ambiente. La mayoría de los ciclistas ya están en interiores y en un lugar seco, mientras que los que están al aire libre deben estar en una caja protectora. Se cree erróneamente que los LED producen poco o ningún calor. Se debe prestar atención a los elementos de montaje y las condiciones de ventilación que permiten descargar la carga de calor.