Guía para elegir fuentes de alimentación en aplicaciones LED

Tradicionalmente, la iluminación se ha compuesto por algún tipo de lámparas incandescentes, fluorescentes o halógenas. Esto ha cambiado con la creciente popularidad de los diodos emisores de luz (LEDs) que están encontrando muchísimas aplicaciones en luminarias interiores y exteriores.

Los principales motivos de esta tendencia son el ahorro de energía, la larga vida útil, la robustez de los dispositivos de estado sólido y la increíble flexibilidad que una luminaria LED puede aportar a una aplicación de iluminación. Sin embargo, para maximizar esto, se tiene que elegir cuidadosamente la fuente de alimentación.

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Funcionamiento de un LED

Un LED emite luz cuando se le aplica un voltaje y una corriente fluye a través de él. La tensión debe ser igual o mayor que la caída de tensión directa del LED (típicamente en la región de 2-3V) y la corriente para el brillo máximo puede ser típicamente 350 mA para un LED de 1W, que es prácticamente el tamaño más pequeño utilizado en aplicaciones de iluminación.

Sin embargo, si el voltaje aplicado excede la tensión directa del LED, la corriente que fluye aumenta exponencialmente y el LED se calentará demasiado y fallará. Por ello, la fuente de alimentación tiene que proporcionar una tensión adecuada a la corriente apropiada.

La manera más sencilla de lograr esto es seleccionar una fuente de alimentación con una tensión de salida por encima de la tensión directa del LED elegido y para limitar la corriente a la máxima especificada por el fabricante del LED, usar una resistencia de limitación de corriente. La desventaja de este enfoque es que una de las principales ventajas de la iluminación LED, la alta eficiencia, se ve comprometida por la potencia disipada por el dispositivo de limitación de corriente.

Fuentes para LED, series DLE de XP Power

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Control de LED

Un problema adicional de este enfoque es que la temperatura de la unión del LED afecta a su tensión directa. Como la tensión de salida de una fuente de alimentación es fija, provoca que el voltaje en el sistema limitador de corriente cambie, y por tanto la corriente cambia también. La corriente cambiante afectará a la cantidad de luz que se emite y disminuirá la fiabilidad del LED.

El mejor enfoque es controlar el LED desde una fuente de corriente constante. Esto permite que la corriente que se fije sea la máxima especificada por el fabricante del LED, para alcanzar la mayor eficiencia y fiabilidad, o para lograr el brillo exacto requerido; también para eliminar los efectos de la temperatura de la unión si la temperatura del LED o ambiente cambia.

Uno de los beneficios de utilizar LEDS en aplicaciones de iluminación es la facilidad de variar el brillo de la luz, que se puede lograr mediante la variación de la corriente a través del LED que hace variar proporcionalmente la cantidad de luz emitida. Sin embargo, trabajar con el LED con menos de su corriente máxima reduce la eficiencia y puede resultar en cambios leves de color. Por consiguiente, lo mejor es trabajar modulando la corriente entre cero y la cantidad máxima, para variar la luz media emitida y hacerlo a una frecuencia lo suficientemente alta para evitar el parpadeo que pueda detectar el ojo humano, siendo esta la forma óptima para lograr la regulación de luz.

Por lo general, para modular la corriente pulsante se realiza el proceso a una frecuencia fija con una relación cambiante de cero a la máxima corriente. Este es el método de modulación por ancho de pulsos (PWM , Pulse Width Modulation).

Series DLU de XP Power

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Elegir una Fuente de Alimentación

El tipo de fuente de alimentación para una aplicación de iluminación se basa en diversos factores. En primer lugar, las consideraciones ambientales. ¿La aplicación es para uso en interiores o al aire libre?, ¿necesita la fuente ser impermeable al agua o tener algún IP en concreto?, ¿el tipo de refrigeración es con o sin ventilación forzada?

¿Cuál es la energía total que se requiere? Una única luminaria puede requerir solamente una pequeña fuente, pero un sistema complejo puede necesitar cientos de watios. Además, ¿se pedirán otras características? Por ejemplo, ¿la fuente de alimentación exigida será para trabajar en modo de voltaje constante o en modo de corriente constante?, ¿se requerirá regulación?

Desde la perspectiva de la regulación, ¿será necesario trabajar dentro de ciertos límites de armónicos?, ¿se necesitará cumplir con la norma de seguridad para la iluminación o sólo será requerida una fuente industrial más estándar?

En estos tiempos de consideraciones de eficiencia energética, ¿cómo de eficiente necesita ser la fuente de alimentación?, ¿se necesita algún requerimiento de potencia de entrada cuando la luminaria se apaga?

En la segunda parte del artículo, trataremos estos aspectos y criterios a tener en cuenta a la hora de elegir fuentes de alimentación para aplicaciones LED.

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