LED, la gran apuesta del sector profesional de iluminación

Según el estudio realizado por LEDinside, de 2019 al 2023, el mercado de la iluminación LED aumentará gradualmente. En el 2023 se llegará a alcanzar los 50 mil millones de Euros en la escala del mercado de iluminación LED.

En Europa el mercado de la iluminación LED está experimentando una progresión continua, con un crecimiento anual del 9,5%, con una tasa de penetración superior al 50%. Los accesorios de iluminación para la iluminación comercial, han tenido y tienen el mayor impulso de crecimiento, como el lineal LED, los paneles LED, etc…

Y es que la tecnología LED ha experimentado una clara mejoría en los últimos años. El aumento de su empleo lleva aparejado lograr una mayor eficacia en la iluminación, alcanzando valores cercanos a los 100 Lm/w. Esta cifra permite en la actualidad el uso del LED no solamente como señalización sino para otras aplicaciones de alumbrado.

La progresiva retirada de las lámparas halógenas, las mayores posibilidades y desarrollos de la tecnología LED, el aumento de la inversión y la mejora de la edificación residencial propiciarán que la tecnología LED siga elevando sus ventas en el mercado español durante al menos los dos próximos años.

Con el fin de intentar despejar algunas incógnitas que están produciendo confusión en el sector respecto a esta tecnología, Alfalum, Asociación Española de Fabricantes de Iluminación, ha efectuado una serie de definiciones que permitan distinguir entre LED/Módulo LED/Lámpara LED con balasto incorporado.

• LED: Dispositivo solido semiconductor que incorpora una unión p-n y que emite una radiación óptica cuando es excitado por una corriente eléctrica.
• Módulo LED: Unidad suministrada como fuente de luz completa. El módulo puede contener además de uno o varios LED otros componentes de tipo óptico, eléctrico, mecánico y electrónico.
• Lámpara LED con balastro incorporado: Unidad que no puede ser desmontada sin causar un daño permanente y por tanto sin posibilidad de reparación. Va provisto de un casquillo conforme con la norma IEC-60061-2 incorporando en el mismo una fuente luminosa LED y los elementos necesarios para un funcionamiento estable y continuo de la fuente de luz.

En el caso de la normativa técnica de los LED para iluminación debe ser considerada bajo distintos puntos de vista como son la seguridad eléctrica, compatibilidad electromagnética, seguridad de la radiación óptica y marcado de la luminaria que utiliza LED.

La Asociación también ha querido aclarar algunas dudas respecto a esta tecnología en relación a su eficacia, color o tiempo de vida.

Como refleja Alfalum en uno de los diferentes informes que ha elaborado sobre la tecnología LED, la eficacia de la luminaria es la relación entre el flujo luminoso que proporciona la luminaria dividido entre la potencia consumida del sistema total, incluyendo LED y equipo. Se mide en lm/W. Por su lado, la eficacia de un LED es la relación entre el flujo luminoso que proporciona el LED dividido entre la potencia eléctrica consumida por éste. Se mide en lm/W.

Respecto a la duración, desde la asociación se distingue entre un chip de esta tecnología y una luminaria con LED. Los fabricantes de chips del LED ofrecen vidas útiles (con un 30% de depreciación del flujo) de unas 50.000 horas. Pero la vida de esos dispositivos dentro de una luminaria puede ser mucho menor, en especial si en la luminaria no se ha hecho un buen diseño de la disipación del calor de los LED.

Un punto importante es que el calor influye muy negativamente en los LED. Si la luminaria en la que están contenidos no es capaz de disipar el calor producido, la vida de los LED se reducirá considerablemente, así como su flujo emitido.

Por otro lado, si aumentamos la corriente de alimentación de los LED (que habitualmente es 300 mA o 700 mA), podremos obtener más flujo. Pero eso también podría significar más calor y por tanto menos rendimiento y menor vida del LED.

Una duda frecuente es si es posible sustituir en una luminaria su fuente de luz tradicional por otra de LED. Según Alfalum, nunca se debería realizar esta sustitución en aplicaciones profesionales. Las luminarias están diseñadas para una determinada fuente de luz y cambiar ésta puede suponer un mal funcionamiento e incluso un riesgo eléctrico, ya que la luminaria no está ensayada ni certificada para la nueva tecnología. Por ejemplo, un tubo de LED en una luminaria de fluorescencia, o una lámpara de LED con casquillo E40 en una luminaria diseñada para lámparas sodio en alumbrado público, puede tener problemas de calor, de compatibilidad electromagnética y de funcionamiento con los equipos asociados. Además, también pueden verse afectados parámetros luminotécnicos como la distribución fotométrica, la temperatura de color o el índice de reproducción cromática.

Los LED blancos se consiguen rodeando LED azules con capas de fósforos, de manera análoga al funcionamiento de las lámparas fluorescentes. Por eso, los blancos fríos necesitan de menos capas y por tanto se limita menos la salida de flujo del LED azul. Para conseguir temperaturas más cálidas es necesario añadir más capas de fósforos y por tanto limitaremos en mayor medida la salida de flujo. Dependiendo del tipo de proyecto en el que se utilicen los LED, será más conveniente emplear una temperatura de color u otra. Por el mismo motivo, los LED fríos suelen tener peor Índice de Reproducción Cromática que los cálidos.

Por otra parte, desde Alfalum también se indica que ya existen LED en el mercado que superan la cifra de 100 lúmenes/watio, y las estimaciones de los grandes fabricantes es la de llegar a 150 lm/W con LED fríos y a 120 lm/W con LED cálidos en 3-5 años. Sin embargo, es conveniente discernir entre el rendimiento de los LED, es decir, de la fuente de luz en sí, y el de una luminaria equipada con LED en concreto, donde el rendimiento siempre será inferior al de la fuente de luz que contiene. Esto es debido a factores lumínicos (ópticas, reflectores, colimadores, etc…) y a la gestión térmica de extracción de calor de esa luminaria en concreto.

En los últimos años, se ha producido un aumento significativo en el uso de las luminarias LED. Inicialmente, no había estándares universales disponibles para medir o comparar las prestaciones de los productos de iluminación LED. Esta situación, según Alfalum, ha llevado a nuevos participantes no acreditados a inundar el mercado, algunos de los cuales suministran datos dudosos sobre las prestaciones de sus productos. En consecuencia, existe una confusión entre los clientes o usuarios acerca de qué luminaria LED se puede elegir.

Sin embargo, aunque la calidad de la tecnología LED ha mejorado rápidamente y los fundamentos de la aplicación no han cambiado, los datos del producto han permanecido innecesariamente complejos. En este sentido, el principal desafío para el mercado profesional es mejorar la forma en que los usuarios de luminarias LED valoren los datos de las prestaciones de las luminarias suministradas por los diferentes fabricantes, tanto cuando diseñan proyectos de iluminación como cuando elaboran especificaciones para licitaciones. Hoy en día, a menudo comparan inadecuadamente, sin percatarse de ello, las “manzanas con las peras”, resaltan desde la Asocición.

Los datos de prestación “inicial“y”vida útil” deben evaluarse adecuadamente para tener confianza en cómo se comportarán las luminarias LED, así como durante cuánto tiempo mantendrán sus características nominales a lo largo de sus años de funcionamiento.

De acuerdo con el actual “estado del arte”, la valoración de las luminarias LED es compleja debido a dos razones principales:

1. El uso de diferentes definiciones técnicas y parámetros relacionados para describir las prestaciones de los productos, lo que dificulta su comparación (por ejemplo, uso incorrecto del módulo LED o datos de fuentes de luz LED, en lugar de datos de luminarias LED).
2. Las elecciones del diseño técnico realizadas para un producto pueden marcar una gran diferencia en términos de prestaciones a lo largo de la vida útil.

Anfalum y LightingEurope consideran que el establecimiento de métricas de prestaciones simplificadas que respalden las necesidades de un buen diseño de la iluminación, y permitan realizar comparaciones fáciles entre producto y producto, agregará valor al mercado profesional.

La confusión debido al uso de diferentes tipologías de definiciones se puede aliviar siguiendo los últimos estándares IEC / EN sobre las prestaciones de las luminarias LED. Estas normas brindan orientación sobre “qué” (fenómenos y métricas) publicar y “cómo” (método de medición y/o cálculo) que hay que aplicar para llegar a un conjunto de especificaciones de productos comparables.

Ejemplos habituales de tergiversación de los datos sobre prestaciones que dan lugar generalmente a confusión, son los siguientes:

1. Se indica la salida de flujo luminoso para el módulo LED fuera de la luminaria LED, en lugar de la salida de flujo luminoso para la luminaria LED completa.
2. Datos basados en la temperatura de funcionamiento de 25 ° C del módulo LED o fuente de luz LED, en vez de datos basados en la temperatura de funcionamiento real del módulo LED o de la fuente de luz LED dentro de la luminaria.
3. La potencia de funcionamiento se fundamenta solo en la del módulo LED o fuente de luz LED, en lugar de adoptar la consumida por la luminaria LED completa.
4. Comparación incorrecta de potencia / eficiencia entre las luminarias LED que contienen el equipo de control incorporado y las que utilizan el control remoto.
5. Una combinación de potencia de entrada y valores de salida del flujo luminoso incorrectas que dan lugar a una eficacia luminosa (lm/W) exagerada.

Para permitir la correcta comparación de producto de uno en uno (de “manzana a manzana”), Anfalum y Lighting Europe recomiendan que el cúmulo de datos de las prestaciones siempre se declaren a una temperatura de 25 ° C.

Para aplicaciones específicas, los fabricantes pueden exponer conjuntos de datos de prestaciones adicionales a diferentes valores (tq).

Al considerar si un producto es la mejor solución para una aplicación, previamente debe dimensionarse para garantizar que se establezca el entorno iluminado correcto. Cuando las exigencias son específicas para la solución de iluminación facilitada dentro del espacio de la aplicación, se debe realizar un diseño de la iluminación. En ese caso, los requisitos de datos al considerar un producto de iluminación en particular, deben ser impulsados por la propia aplicación, teniendo en cuenta qué información se precisa para garantizar que la solución de iluminación adoptada sea la correcta para el espacio de la aplicación. Cualquier información que no esté dirigida por las exigencias de la aplicación debe estimarse de importancia secundaria.

Resultan clave para los estándares las normas siguientes:

• IEC 62722-2-1: 2016 - Rendimiento de la luminaria: requisitos particulares para luminarias LED.
• EN 12464-1: 2011 - Luz e iluminación: iluminación de los lugares de trabajo. Parte 1: lugares de trabajo en interiores.
• EN 12464-2: 2014 - Luz e iluminación: iluminación de lugares de trabajo Parte 2: lugares de trabajo al aire libre.
• EN 15193: 2007 - Rendimiento energético de los edificios: requisitos energéticos para la iluminación.
• EN 13201-2: 2015 - Iluminación vial Parte 2: requisitos de rendimiento
• EN 13201-5: 2016 - Iluminación vial Parte 5: Indicadores de rendimiento energético
• EN 12193: 2007 - Luz e iluminación: iluminación deportiva

Hay dos valores de rendimiento de vida útiles relevantes que se deben considerar relacionados, en primer lugar, con el supuesto de la disminución de la salida de flujo luminoso de forma “gradual” y, en segundo término, con la premisa de la degradación “repentina” de una luminaria LED.

El descenso “gradual” de la salida del flujo luminoso se vincula con el sostenimiento de la emisión luminosa de la fuente de luz en una luminaria LED. Describe qué cantidad de la salida de flujo luminoso inicial de las fuentes de luz en la luminaria, está disponible después de un cierto período de tiempo. La depreciación de la salida del flujo luminoso puede ser una combinación de LED individuales que proporcionan menos luz y LED individuales que no suministran luz alguna.

La degradación “repentina” de la salida del flujo luminoso describe la situación en la que la luminaria LED ya no proporciona ninguna luz porque el sistema (o un componente crítico del mismo) ha fallado. Por tanto, la degradación “repentina” supone un fallo total de la luminaria LED.

La disminución “gradual” de la salida del flujo luminoso y la degradación “repentina” se han descrito en la métrica de vida útil IEC para luminarias LED. IEC sugiere aplicar un conjunto estándar de cantidades para la comunicación al mercado: “Mediana de Vida Útil” ('Median Useful Life)' y el asociado “Valor de Fallo Repentino” ('Abrupt Failure Value').

Como la “mediana de vida útil” de las luminarias LED puede ser muy elevada, es importante comprender que los valores relativos a la vida útil son predicciones en lugar de mediciones. Para los fabricantes, no es posible medir los valores de vida útiles con, por ejemplo 50.000 h, antes de lanzar nuevos productos. En cambio, los fabricantes utilizan períodos de evaluación más cortos y extrapolan los resultados para llegar a las predicciones que declaran.

Los estándares de prestaciones de IEC en la actualidad describen métricas de vida útil para productos LED, pero no cómo medir / calcular el parámetro de las mediciones de vida útil. Como consecuencia, la calidad de las predicciones de vida útil varía enormemente y existe un riesgo significativo de comparación desigual de un producto a otro (“de manzana a pera”).

Los fabricantes de buena reputación calcularán la Mediana de Vida Útil y el Valor de Fallo Repentino Asociado, basado, tanto en los datos de diseño histórico, como en el conocimiento, las pruebas de nivel de componentes y el planteamiento térmico.

Los datos de vida útil normalmente se establecen junto con una temperatura ambiente específica (tq), el número de horas de encendido y los ciclos de conmutación asociados.

El descenso gradual de la salida de luz de un conjunto de luminarias LED en un determinado momento se denomina vida útil y se expresa, en general, como LxBy. El conjunto incluye actuar sobre luminarias LED solamente, ya que los productos no operativos están excluidos.

La vida útil expresa las horas a las que un determinado porcentaje de luminarias LED (y) no puede cumplir con el factor de sostenimiento (x) del flujo luminoso (lumen), ya que la salida de luz es inferior al referido factor de conservación del flujo luminoso requerido (x), llamado flujo degradado porque producen menos luz, pero aún funcionan.

Es decir, el Lx indica el porcentaje de flujo luminoso inicial que permanece al cabo de un determinado periodo de tiempo transcurrido. Por ejemplo, el valor L90 representa que el flujo luminoso ha caído gradualmente al 90% del flujo inicial después de un determinado periodo de horas de funcionamiento (verbigracia 37.000 horas).

El valor By define el porcentaje de luminarias LED que no logran alcanzar el valor Lx especificado. Siguiendo el mismo ejemplo B10 significa que el 10% del número de luminarias LED no ha alcanzado el valor L90 (90% del flujo inicial), después de un determinado número de horas de funcionamiento (en este caso 37.000 horas), o lo que es lo mismo que en el 90% de luminarias LED el flujo luminoso será el 90% del flujo inicial.

Para comparar inequívocamente los datos de vida útil suministrados por los fabricantes, IEC introdujo el concepto de Mediana de Vida Útil (Median Useful Life (Lx)). La Mediana de Vida Útil es el momento en el que el 50% (B50) de un conjunto de luminarias LED disminuyen en el flujo luminoso emitido. La Mediana de Vida Útil generalmente se expresa como Lx sin la notificación B50.

Ejemplo: Mediana de Vida Útil L90 se entiende que, transcurridas las horas señaladas, al menos el 50% (B50) del conjunto de luminarias LED del mismo tipo, no alcanza el 90% (L90) de su flujo luminoso inicial, pero siguen funcionando.

Además del valor de luminarias (B50), en el mercado existe una demanda aparente de productos B10 o incluso B0. Aunque By es una característica de porcentaje definida, la norma IEC 62722-2-1 no incluye ninguna explicación técnica sobre cómo se debe verificar o aplicar este parámetro.

A mayor abundamiento, las normas de diseño de aplicaciones de iluminación no ofrecen ninguna guía sobre cómo se debe tener en cuenta un factor By. Se necesita una evaluación técnica más cercana sobre lo que realmente significa.

Se puede esperar que alrededor de una distribución de productos haya una proporción por encima y otra por debajo del valor de prestación nominal.

El análisis, detallado en ambas asociaciones, de los datos de productos de luminarias LED de varios fabricantes muestra que, al proyectar la vida útil de la instalación hasta 100.000 horas, la diferencia en la disminución del flujo entre B10 y B50 es de aproximadamente un 1%.

Para el ejemplo referido, L90 a 100.000 horas, esto significa que un flujo luminoso inicial de 10.000 lúmenes será de 9.000 lúmenes (el 90% de 10000 lm) en el caso de B50. Si la misma luminaria está clasificada como B10, el valor correspondiente sería 8910 lúmenes. Teniendo en cuenta que los datos de salida de la luz nominal de los LED y las fuentes de luz tradicionales están sujetos a una tolerancia típica del 10%, esta diferencia práctica de 90 lúmenes puede considerarse despreciable.

Ahorro económico

Los dispositivos LED suponen un gran ahorro económico, tanto por el bajo consumo de energía, como por los bajos costes de mantenimiento. Una lámpara con esta tecnología consume 8,9 veces menos que una lámpara tradicional incandescente. Por lo que el gasto económico en energía es considerable. Su menor consumo energético se traduce directamente en unos gastos de instalaciones mucho menores, debido a la menor dimensión de su cableado. Por otro lado, se trata de una tecnología con una vida útil mucho más larga, lo que conlleva un gran ahorro en gastos, donde el mantenimiento es muy complicado o costoso, o incluso donde el mantenimiento del cambio de luminarias o consumibles son de difícil acceso.

Un punto importante es que el calor influye muy negativamente en los LED. Si la luminaria en la que están contenidos no es capaz de disipar el calor producido, la vida de los LED se reducirá considerablemente, así como su flujo emitido

La vida útil expresa las horas a las que un determinado porcentaje de luminarias LED (y) no puede cumplir con el factor de sostenimiento (x) del flujo luminoso (lumen), ya que la salida de luz es inferior al referido factor de conservación del flujo luminoso requerido (x), llamado flujo degradado porque producen menos luz, pero aún funcionan

Anfalum y LightingEurope consideran que el establecimiento de métricas de prestaciones simplificadas que respalden las necesidades de un buen diseño de la iluminación, y permitan realizar comparaciones fáciles entre producto y producto, agregará valor al mercado profesional