Guía para elegir fuentes de alimentación en aplicaciones LED (II)

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Normas de seguridad

Hay varias normativas que se aplican a los sistemas de iluminación. Internacionalmente está la IEC61347 Parte1, que cubre los requisitos generales de seguridad de equipo de alimentación de luminarias, y la parte 2, sección 13, que es aplicable a fuentes de alimentación para módulos LED. En los EE. UU. tienen la UL8750 y en Europa la EN61347 siguiendo el formato IEC para la selección de nombres.

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Corrientes armónicas

Una aplicación de luminaria requerirá generalmente que las emisiones de las corrientes armónicas cumplan con los requisitos de la EN61000-3-2 y que el equipo donde se integre, sea de clase C. Dentro de esta clase hay un conjunto de límites por encima de los 25W de potencia activa de entrada  y otro conjunto para los de menos de 25W. Sin embargo, el estándar específicamente sólo menciona la descarga para 25W y por debajo.

Para cumplir con los límites establecidos por encima de los 25W generalmente se requiere un corrector de factor de potencia y, como los límites se calculan como un porcentaje de la principal y no como un valor absoluto de amperios, será mejor utilizar una fuente de alimentación diseñada específicamente para aplicaciones de iluminación en lugar de una fuente de alimentación industrial mas estándar. Sin embargo, este tipo de fuentes de alimentación probablemente cumplirá con los límites, siempre y cuando la carga de la iluminaria sea superior al 40-50% del régimen de carga completa de la fuente de alimentación.

Un ejemplo de una fuente de alimentación diseñada específicamente para aplicaciones de iluminación LED es la serie DLE con IP67 de XP Power. La gama se compone de modelos con 15, 25, 35 y 60 watt y cumple con las especificaciones de seguridad EN61347 y UL8750.

Ejemplo de fuente para LED, las series DLE de XP Power

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Configuraciones de LEDS

Algunas aplicaciones de iluminación pueden utilizar un solo LED. La potencia utilizada por éste será típicamente alrededor de 1W ya que la tensión directa está en el rango de 2-3V y la corriente alrededor de 350 mA. Aunque esto ya produce una fuente de luz brillante, es más probable que los LEDS se utilicen en una variedad de configuraciones en una luminaria o grupo de luminarias para producir una fuente de luz aún más brillante y más uniforme. Los LEDS se disponen generalmente en uno de los cuatro tipos de configuración (ver más abajo). La colocación de los LEDS en serie, paralelo o una matriz (combinación de serie y paralelo), permite alimentarlos desde una única fuente. La cuarta configuración utiliza múltiples canales que requieren múltiples fuentes de alimentación.

Configuración en serie

LEDs conectados en serie

En esta configuración los LEDS individuales se disponen en serie. Su ventaja es que la misma corriente que fluye a través de cada uno de ellos da como resultado el mismo brillo de la luz emitida. Otra ventaja es que si un LED se cortocircuita, los otros LEDS no se ven afectados y por lo tanto todavía siguen iluminando. Una desventaja es que si un LED falla en circuito abierto, el flujo de corriente se interrumpe y el resto de LEDS se apagan. Una desventaja adicional es que si se necesitan muchos LEDS para producir la cantidad de luz necesaria entonces la suma total de las tensiones directas puede necesitar el uso de una fuente de alimentación con una tensión de salida muy alta.

Configuración en paralelo

LEDS conectados en paralelo

Cuando se conecta en paralelo, los LEDS  pueden estar dispuestos en dos o más columnas de LEDS en serie. La ventaja es que para el mismo número de LEDS, es decir, el mismo brillo, la fuente de energía podría tener una tensión de salida menor ya que el número de LEDS en cada columna se puede reducir. Otra ventaja es que si uno de los LEDS se convierte en circuito abierto en una columna, las otras columnas no se ven afectadas y la luminaria todavía emite luz aunque a un brillo reducido. La desventaja es que la corriente en cada columna no puede ser controlada con precisión a partir de una sola fuente de alimentación debido a las pequeñas diferencias de caídas de tensión directa presentes en cada columna y por lo tanto podría ser necesario un dispositivo de equilibrado de la corriente en cada columna, pero éste podría reducir la eficiencia del conjunto.

Configuración matricial

LEDS conectados en una configuración matricial

En un diseño de matriz, los LEDS pueden estar dispuestos en una manera similar a la de la configuración en paralelo, pero hay conexiones de cada LED columna a columna. La gran ventaja de esta configuración es que si un solo LED se convierte en circuito abierto, todavía hay una trayectoria para que la corriente fluya a través de todos los otros LEDS en esa columna y la luz que se emite casi no disminuye. La principal desventaja es que es más difícil controlar la corriente en cada columna ya que no se puede utilizar un dispositivo de equilibrado de la corriente. Esto significa que los LED utilizados deben tener una muy parecida tensión directa que podría aumentar el costo.

Configuración de canal Múltiple

LEDS conectados por el método de canal Múltiple

Utilizando este enfoque, los LEDS están conectados en serie en múltiples columnas similares a las configuraciones en paralelo y matricial. Esto tiene la ventaja de que el voltaje total de las columnas puede ser reducido para cualquier brillo requerido y como cada columna se alimenta de una fuente  individual, el fallo de cualquier columna no afectará a las demás de ninguna manera. Una desventaja es que la fuente de alimentación será más costosa, ya que cada columna tiene una salida individual, sin embargo, permiten más flexibilidad en aplicaciones en las que el brillo de una columna debe diferir del de las otras o donde se requiera regulación de cada columna individual.

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