Alumbrado Público con Tecnología LED

Agradecemos al ingeniero Miguel Rojas por la colaboración sobre LEDs para alumbrado público.

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La iluminación con LEDs ha dado un giro sorprendente en los últimos dos años llegando a rincones que hace poco uno no se imaginaba, un ejemplo es el alumbrado público donde por la eficiencia de las lámparas HID parecía imposible que lograran tomar este nicho de mercado.

Sin embargo ese día ha llegado, los LEDs ya pueden competir al tú por tú con la Alta Intensidad de Descarga pues en la actualidad pueden otorgar hasta 150Lm/W -revisar hojas de datos de fabricantes y corriente aplicada- en un LED a un watt y más de 240 lúmenes a 2 watts, permitiendo que por costos y retorno de inversión sea posible utilizar en México y algunos otros países esta tecnología para alumbrado público.

Iniciaremos con los LEDs ya que este es el corazón y la base de nuestro análisis. Últimamente, revisando las instalaciones actuales con  esta tecnología, hemos encontrado cierta decepción debido a las fallas constantes y luminarias apagadas, además del precio de estos equipos.

Así pues, el primer paso es que el LED utilizado cumpla las características de calidad: el hecho de usar LEDs de marca es el principio porque en ese momento construimos los cimientos de una buena luminaria, misma que buscamos viva 50 mil horas o más con un flujo del 70% con respecto a su flujo inicial. Usar LEDs de baja calidad generalmente de Asia sin un nombre reconocido, generara un sistema que eventualmente fallará y disminuirá su flujo rápidamente, uno o dos años cuando lo norma para un LED es mas de 5 años o hasta diez para perder solo el 30%-.

Otra característica es que el LED debe haber pasado la LM-80 y preferentemente usando las más altas temperaturas posibles en la unión, si es posible más de 110°C en la prueba -Pedir la LM-80 al fabricante del LED son más de 20 hojas-, algunos fabricantes las publican en Internet.

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Información proporcionada por Lumileds

Otra de las características importantes es la disminución del flujo luminoso respecto a la temperatura en la unión del LED ya que esto nos indicará cuál será el verdadero flujo en operación y no cuando el LED está frío. Si revisamos el flujo a 100°C y este disminuye un porcentaje bajo con respecto a 25°C esto indica una calidad alta en los LEDs.

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Prueba de eficacia luminosa. Información de Lumileds

Un LED de calidad disminuye un 15 % a 100°C en la unión, si conseguimos uno como el de la gráfica que solo disminuye un 7% significa una excelente calidad.

Usar un buen LED puede ayudar a disminuir la cantidad de aluminio utilizado para la disipación del calor generado. La curva azul nos indica la disminución de flujo de un LED blanco frío, si revisamos la línea esta se mantiene bastante constante a través de la gráfica indicando con esto que el LED no solo disminuye poco con la temperatura, también indica el poder vivir el tiempo requerido de 50 mil horas o más disminuyendo solo el 30% de su flujo.

En la mayoría de las hojas de datos de un LED de renombre encontraremos un cuadro que nos indica la temperatura a la que puede operar un LED, !ojo! este dato solo indica que puede operar pero no nos indica cuánto tiempo vivirá o si vivirá lo suficiente para el uso que queremos darle  -normalmente todos indican 150°C-. Muy pocos fabricantes nos dan una relación temperatura vs vida en horas, que es uno de los datos fundamentales para el desarrollo y expectativa de vida de las lámparas desarrolladas con tecnología LED mejor conocido por sus siglas en ingles SSL (Solid State Lighting).

El LED, a diferencia de otras tecnologías, no se considera muerto hasta que se apaga, también cuando su flujo lumínico disminuye en 30% respecto a su flujo inicial (L70). Tomando en cuenta lo anterior, el LED deja de servir cuando pierde el 30% de su flujo inicial . Aquí es donde hay que tener cuidado con vendedores o fabricantes sin escrúpulos que nos ofrecen mucho más tiempo de vida en sus lámparas esto no significa que no se puedan alcanzar mas de 50 mil horas de vida pero el costo monetario sería muy alto-, lo que los fabricantes nos están ofreciendo es que la lámpara va a permanecer encendida  pero no significa que será eficiente iluminando -también esto es dudoso, ver la sección de drivers o fuentes de alimentación-. Y aprovechándose de que no es fácil percibir con el ojo simple una diferencia de flujo lumínico, el sistema parecerá encendido con un flujo del que no detectaremos el cambio en el tiempo y que nos iremos acostumbrando de tal manera que pensaremos que la lámpara funciona bien, a menos que la comparemos con una nueva y entonces será tarde para reclamar por que en uno o dos años el que nos vendió las lámparas podría haber desaparecido, de ahí la importancia de comprar con fabricantes conocidos que sepamos que usan LEDs de renombre -algunos fabricantes incluyen el logo de la marca del LED que usan en sus productos-.

De acuerdo  con las especificaciones de los fabricantes, debemos mantener el LED a una temperatura en la unión Tj (esto es en el chip del LED) que de acuerdo con sus propias especificaciones permita al LED no caer debajo del flujo inicial en un lapso no menor a 50 mil horas.

Otro punto importante a considerar es el voltaje del LED (Vf) al que este va a trabajar, ya que entre más bajo sea significa que consumirá menos potencia. Menos de 3V es bueno -El voltaje varía un poco con la corriente aplicada ver hojas de datos-.

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El voltaje de operación es otro factor a considerar al momento de seleccionar un LED

En el siguiente paso seleccionaremos el tipo de patrón de radiación que muchas veces depende más de los gobiernos o las normas estandarizadas que de un formato de iluminación que nos permita iluminar mejor y aquí también veremos cómo cubrirlo.

En países como México y Latinoamérica, los patrones de radiación más comunes son el TIPO II Media y el TIPO III Media que nos permitirán cubrir tanto el ancho de la calle como la distancia interpostal.

Debido a que los LEDs tienen una salida de iluminación circular con la mayor cantidad de flujo en el centro, no permiten tener una buena distribución lumínica para vialidades. Lo anterior nos lleva a la utilización de ópticas o lentes que nos ayuden a distribuir o dirigir la luz a los puntos requeridos.

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Los lentes u ópticas ayudan a distribuir la luz del LED

Por último revisaremos los drivers. Esta es la parte de alimentación del LED y en iluminación pública puede estar conectado a 220 V ac o a 120 V ac y nos da una salida de corriente constante, ya que de preferencia hay que operar el LED de esta manera y no con fuentes de voltaje constante.

Otro punto es que hay que hacer arreglos en serie y no en paralelo, debido a las características especiales de los LEDs de potencia.

Si los drivers no son fabricados por nosotros deben tener características que ya son requeridas por la Norma en México:

Corrector de factor de potencia mayor a 0.90

Armónicas en corriente menor a 15

Hay que ver que el sistema este bien protegido a la entrada ya que hay fuertes variaciones y picos de voltaje en la línea eléctrica.

Ya como sistema la parte de LEDs también debe de cubrir estos puntos:

CRI mayor a 68 y 70

Eficiencia superior a los 70Lm/W

Con esto describimos la características o puntos necesarios para la fabricación de una Luminaria para calle con LEDs o SSL.

9 comentarios en “Alumbrado Público con Tecnología LED

  1. Si efectivamente hay luminarios de iluminacion LEDs que colocaron en los postes del segundo piso y ya estan apagandose.

    Saludos

  2. Estimado Ing. Rojas lo felicito por su excelente artículo acerca de esta tecnología ya que considero que uno de los principales problemas con este tipo de tecnologías es la falta de conocimiento técnico de la misma, por parte del usuario final y de algunos integradores nacionales que expresan en sus catálogos técnicos la eficacia del LED y no la eficacia del sistema incluyendo las perdías en los elemento que menciona en su artículo.
    Saludos

  3. No es que se estén apagando José, las lámparas del 2o piso tienen un controlador que ajusta la potencia de la lámpara después de las horas pico a un 70% para el ahorro de energía. Saludos!

  4. Gracias Moisés,
    Te puedo comentar que ya hay una NORMA que cubrir, pero que de igual manera sin un conocimiento de la tecnología habrá mucha gente confundida.
    Espero pronto hacer un reportaje que nos ayude un poco a entenderla.

    Aunque voy a dar un curso en donde se desglose y explique de manera detallada.

    Saludos.

  5. buen día Ing. Miguel Rojas.

    Con respecto al uso de driver de CC y al no uso de VC donde indica

    ” Esta es la parte de alimentación del LED y en iluminación pública puede estar conectado a 220 V ac o a 120 V ac y nos da una salida de corriente constante, ya que de preferencia hay que operar el LED de esta manera y no con fuentes de voltaje constante.”

    cual es la razon del uso de este tipo de driver?
    su curso cuando, donde y en que horario sera?

    le agradezco su atención.

  6. Estimado Ing. Rojas, lo felicito por su articulo, me ha sido muy util para seguir conociendo la tecnologia led,le escribo desde chile, y quisiera su opinión de lo siguiente, la empresa SCHREDER con sus luminarios BRIKA y TECEO-1, esta ofreciendo a los municipios una vida util promedio de 100.000 horas en las licitaciones, he estado averiguando y por lo que Ud. dice esto es poco probable que suceda hoy en dia.. favor sus comentarios y aclaraciones..

    Muchas gracias

  7. Soy del municipio de Temixco.Morelos..y les comento que en algunas colonias se instalaron lamparas leds de 105w . apenas van para el año y resulta que el panel donde se hubican los leds estos se van apagando uno por uno hay algunas lamparas que ya solo le prenden como 8 leds..son de marca Osram….

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