Uno de los talones de aquiles del led analisis de algunas fuentes de alimentación de led

Está claro que el avance de la tecnología LED es imparable, y de sobremanera en España, donde parece haber una fe ciega en las bondades de estas tres letritas. Es más, incomprensiblemente el LED se ha convertido en un “status symbol”, como la televisión en color y la antena parabólica antaño. Todo exceso de euforia conlleva una posterior depresión…cuando nos demos cuenta de haber comprado calidades inferiores y no se rentabiliza la inversión.

La tecnología LED es la convergencia, fusión y cohabitación de cinco tecnologías independientes, ¡tarea complicada donde las haya!

  • SEMICONDUCTORES, la tecnología del LED (diodo emisor de luz) propiamente dicha. Destacan varias primeras marcas como CREE, SAMSUNG, NICHIA, OSRAM, PHILIPS, LG, SHARP, SEOUL, BRIDGELUX, por nombrar los más conocidos.
  • OPTICA, la tecnología que usaremos para dirigir la luz emitida por el LED.
  • DISIPACIÓN DE CALOR, la tecnología que mejor disipará el calor generado por el LED, materiales, formas, flujos de aire…
  • MATERIALES ESPECIALES, usados para obtener la tonalidad deseada en grados Kelvin.
  • ELECTRONICA, para la correcta alimentación eléctrica y control del conjunto.

Esta última tecnología, al ser común para otras aplicaciones, puede ser un elemento independiente que se incluye en el producto final, aunque no necesariamente la fabrique el proveedor de los chips con los LED montados.

En el presente manifiesto vamos a analizar algunas muestras obtenidas en el mercado de fuentes de alimentación para LED, y de luminarias que las integran. He preferido omitir la mención de las marcas de dichas muestras.

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El objetivo principal de la fuente de alimentación del LED es transformar la corriente alterna suministrada de forma externa, en corriente continua, del voltaje especificado para cada LED, de la forma más “limpia”, económica y reducida en tamaño posible. Como veremos más adelante, estos tres adjetivos tienen graves conflictos entre sí: una corriente continua “limpia” rara vez es económica, y los componentes necesarios no caben en envoltorios pequeños.

  1. Calidad de la corriente continua obtenida.

El primer paso es convertir la corriente alterna en continua, que se suele hacer con diodos. El siguiente enlace explica con bastante claridad los diversos métodos y sus resultados: http://www.asifunciona.com/fisica/af_diodos/af_diodos_8.htm . Según el desembolso y el espacio disponible, obtendremos corriente continua de media onda o de onda completa. Ambos tipos de onda son aceptables para cargadores de batería, pero si los usamos directamente para alimentar al LED, tendremos un efecto estroboscópico insoportable, y la vida del LED, al encenderlo y apagarlo 50 veces por segundo, puede verse seriamente afectada. Todos sabemos que el efecto estroboscópico es fuente de migrañas e incluso de ataques epilépticos.

Videos que muestran el efecto estroboscópico (esto mismo lo puede hacer en su instalación, con su teléfono móvil). Si el video presenta ondas y parpadeos, existe efecto estroboscópico:

a)      Tubo de LED 1http://youtu.be/LgzzoHr6bTI

b)      Tubo de LED 2http://youtu.be/GmKl35uetwo

c)       Luminaria de LED 4 x 8Whttp://youtu.be/gu6iJ79I9IE

d)      Fluorescente T8 convencionalhttp://youtu.be/HnoUMYDf7cI

e)      Fluorescente T5 con balasto electrónico de alta frecuenciahttp://youtu.be/boqGKuz2soE

Una vez obtenida la onda completa, tendremos que “suavizarla” hasta obtener un voltaje constante, sin ondulaciones. Esto se suele hacer con condensadores, y si queremos que la vida del producto alcance o supere las 40.000 horas, estos condensadores no pueden ser electrolíticos…ya estamos aumentando los costes y el tamaño del envoltorio.

Hasta ahora, la luminaria de tubos de LED 4 x 8W, con fuente de alimentación separada, ha pasado satisfactoriamente todas las pruebas, pero…

  1. Impacto en la red eléctrica de la finca.
  • Factor Potencia: si el valor está por debajo de 0,95, la compañía eléctrica lo factura como reactiva, salvo que la finca disponga de batería de condensadores para su corrección.

Para obtener un buen factor de potencia en una fuente de alimentación LED, la incorporación de un circuito APFC (ActivePower Factor Control)…volvemos a aumentar los costes y a ocupar más sitio.

  • Armónicos generados en la red: si el THD de corriente supera el 12%, analice los armónicos impares individualmente.

Los armónicos en una instalación tienen los siguientes impactos: hacen saltar los diferenciales, pueden afectar aparatos sensibles como la informática, quirófanos, audio, etc. Pero lo más importante es que causan sobrecalentamiento en los motores (aire acondicionado, frío, bombas, extractores, ascensores, escaleras mecánicas…) cuyo resultado pueden ser fallos prematuros, aumento en gasto de mantenimiento, etc.

¿Cómo se evitan o minimizan los armónicos? Con filtros, generalmente de ferritas…lo siento, más espacio, más coste.

  • Picos de arranque. En muchas instalaciones donde se ha sustituido la iluminación fluorescente con LED, nos encontramos con que saltan los automáticos, a pesar de que el consumo en trabajo es netamente inferior. Se debe al pico de arranque, generalmente causado por un transformador “barato” y de reducidas dimensiones.

Esta circunstancia nos obligará a aumentar los amperios de los automáticos, o a separar circuitos para que el arranque sea progresivo.

A la hora de diseñar la fuente de alimentación, un transformador mayor y con más cobre bajará el pico de arranque…en detrimento del coste y del tamaño.

  • Calentamiento de la fuente de alimentación. En la luminaria de 4 x 8W ensayada, la fuente de alimentación estaba en 50º C al cabo de 5 minutos de encendido, lo cual no deja en entredicho su eficiencia. Si una habitación tiene 20 pantallas de estas características, el aire acondicionado tendrá un trabajo extra. Por no destruir las muestras, no hemos podido medir la temperatura de la fuente de alimentación de los tubos de LED, aunque sospechamos que sería superior, afectando además directamente a los LEd que comparten el interior del tubo.

Para evitar estos calentamientos, un ligero sobredimensionamiento de la fuente de alimentación sería deseable…¿más espacio?

CARACTERISTICAS:

Tensión de entrada: 220-240V ~ 50-60Hz

Tensión de salida: 54V DC

Factor Potencia 0.85

Consumo nominal: 24-32W

Consumo medido: 33,9 W / 177mA

Pico de arranque: 400mA

Temperatura máx. de funcionamiento: 75ºC.

Armónicos:

 

ARMÓNICOS EN CORRIENTE

THD: 48%

 

LIMITE EN 61000-3-2 CLASE C

 

ARMÓNICOS EN VOLTAJE

THD: 2.5%

 

LIMITE EN 61000-3-2 CLASE C

ARMÓNICO

%

mA

%

 

ARMÓNICO

%

V

%

3

28

43

25.5


3

0.2

1

0.9

5

29.5

44

10


5

2.3

5

0.4

7

2.1

3

7


7

0.4

1

0.3

9

19.1

32

5


9

0.5

1

0.2

11

16.5

24

3


11

0.2

1

0.1

 

Nota: con esta tasa de armónicos, uno se pregunta de dónde sale el marcado CE, ya que están muy por encima de la normativa UNE-EN 61000-3-2:2006+A1:2010+A2:2010, pensemos que al laboratorio mandaron unos primos hermanos. Por supuesto, no hay declaración de conformidad, pero el marcado de la luminaria nos ha parecido “curioso”: C€…sí sí, ¡con el símbolo del Euro!

CARACTERISTICAS:

Tensión de entrada: 195-245V ~ 50/60Hz

Factor Potencia nominal: 0.99, medido: 0.90

Consumo nominal: 8W

Consumo medido: 8.3 W / 52 mA

Pico de arranque: 110mA

Temperatura máx. De funcionamiento: 45º C

Tipo de alimentación: por ambos extremos (ILEGAL EN EUROPA)

Armónicos:

ARMÓNICOS EN CORRIENTE

THD: 41.3%


LIMITE EN 61000-3-2 CLASE C

 

ARMÓNICOS EN VOLTAJE

THD: 3.4%


LIMITE EN 61000-3-2 CLASE C

ARMÓNICO

%

mA

%

 

ARMÓNICO

%

V

%

3

23

43

25.5


3

2.1

1

0.9

5

0

44

10


5

2.3

5

0.4

7

33

3

7


7

0.3

1

0.3

9

0

32

5


9

0

1

0.2

11

0

24

3


11

0

1

0.1

 

Nota: la muestra analizada de 60cm ya pesa 200g, su versión en 150cm excederá los 500g máximos para portalámparas G13.

Fig. 3. Tubo de LED 2

CARACTERISTICAS:

Tensión de entrada: 100-240V ~ 50/60Hz

Factor Potencia indicado: 0.99, medido 0.93

Consumo nominal: 10W

Consumo medido: 10.4 W / 48mA

Pico de arranque: 150 mA

Temperatura máx. De funcionamiento: 44º C

Tipo de alimentación: por ambos extremos (ILEGAL EN EUROPA)

Armónicos:

ARMÓNICOS EN CORRIENTE

THD: 12.6%


LIMITE EN61000-3-2 CLASE C

 

ARMÓNICOS EN VOLTAJE

THD: 3.4%


LIMITE EN 61000-3-2 CLASE C

ARMÓNICO

%

mA

%

 

ARMÓNICO

%

V

%

3

10.5

43

25.5


3

2.4

1

0.9

5

7

44

10


5

2.4

5

0.4

7

1.2

3

7


7

0.2

1

0.3

9

2.4

32

5


9

0.7

1

0.2

11

0.9

24

3


11

0.2

1

0.1

 

Nota: si la temperatura máxima de funcionamiento para ambos tubos es de 44-45º C, se excluye su uso en pantallas estancas en verano sin aire acondicionado (parkings).

CONCLUSIONES:

  1. ¡EL TAMAÑO SÍ IMPORTA! El LED se alimenta de corriente continua. Los elementos y componentes necesarios para convertir la corriente alterna del suministro son voluminosos. Hay soluciones más reducidas, pero con un coste exponencial. Este aspecto tecnológico no está tan avanzado como el propio LED.
  2. Las soluciones LED con fuente de alimentación externa y separada son la mejor opción, siempre y cuando tengan unas características de PF, THD, pico de arranque y generación de calor aceptables.
  3. ¡Todas las muestras analizadas fallan en los límites de armónicos establecidos por la norma EN61000-3-2 Clase C! por lo que su marcado CE es inválido. Por esta razón es necesario pedir el Certificado de Conformidad CE, firmado por un importador de la UE.
  4. De poco sirve invertir en un coche de alta gama si lo vamos a calzar con neumáticos recauchutados, se perderá la inversión.
  5. Recuerde: nadie da duros a peseta.

http://eco-tubo.com/

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