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ANFALUM  COMUNICA  Nº13  “PERAS  CON  MANZANAS”  

 DOCUMENTO  GUÍA  DEL  CELMA  

POR  QUÉ  ES  IMPORTANTE  LA  NORMALIZACIÓN  DE  LOS  CRITERIOS  DE  RENDIMIENTO  DE  LAS  

LUMINARIAS  PARA  LED        

   EL   PRESENTE   DOCUMENTO   ES   UNA   ADAPTACIÓN   EN   CASTELLANO   DEL  EL   PRESENTE   DOCUMENTO   ES   UNA   ADAPTACIÓN   EN   CASTELLANO   DEL  

DOCUMENTO   ELABORADO   POR   CELDOCUMENTO   ELABORADO   POR   CELMA   (FEDERACIÓN   DE   ASOCIACIONES  MA   (FEDERACIÓN   DE   ASOCIACIONES  

EUROPEAS   DE   LUMINARIAS   Y   COMPONENTES   PARA   LUMINARIAS),   DE   LA  EUROPEAS   DE   LUMINARIAS   Y   COMPONENTES   PARA   LUMINARIAS),   DE   LA  

QUE   EL   MIEMBRO   ESPAÑOL   ES   ANFALUM,   CUYOS   EXPERTOS   HAN  QUE   EL   MIEMBRO   ESPAÑOL   ES   ANFALUM,   CUYOS   EXPERTOS   HAN  

PARTICIPADO  EN  SU  REDACCIÓNPARTICIPADO  EN  SU  REDACCIÓN    

   

   

   

   

   

Ref.:   CELMA   TF   APPLES   &   PEARS   (KR)009_CELMA   GUIDE  Ref.:   CELMA   TF   APPLES   &   PEARS   (KR)009_CELMA   GUIDE  

STANDARDISATION    OF  PERFORMSTANDARDISATION    OF  PERFORMANCE  LED  LUMINAIRESANCE  LED  LUMINAIRES    

   La   comparación   del   rendimiento   entre   luminarias   para   LED   debe   comenzar  considerando  las  especificaciones  que  cumplen  con  los  requisitos  de  rendimiento  de  las  normas  IEC/PAS.        

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 ÍNDICE    1. Introducción    2. Criterios  de  calidad  según  lo  dispuesto  en  las  normas  IEC/PAS  

 3. Código  fotométrico  

 4. Criterios  de  calidad  a  exigir  durante  la  vida  útil  

 5. Disponer  de  información  de  confianza,  fiable  y  precisa  

   Anexo  1  –  Terminología  LED  Anexo  2  –  Resumen  de  normas  IEC  y  UL/IES    

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 1. INTRODUCCIÓN    El   auge   de   la   iluminación   mediante   LED   está   provocando   una   importante  transformación  de  la  industria  del  alumbrado.    Los  LED  pueden  proporcionar  una  gama  de  múltiples  colores  y  efectos  dinámicos  que  la  iluminación  convencional  con  lámparas  de  descarga  no  puede  ofrecer,  al  objeto  de  conseguir  nuevos  diseños  así  como  la  creación  de  escenas  y  ambientes  novedosos.    Gracias   a   sus   reducidas   dimensiones   y   baja   radiación   de   calor,   se   pueden   utilizar  prácticamente  en  cualquier  lugar.    Además,  el  hecho  de  ser  digitales  los  hace  programables,  lo  que  permite  posibilidades  ilimitadas  a  la  hora  de  utilizarlos  de  manera  creativa  y  gestionarlos  de  forma  efectiva.    Por  último,  pero  no  menos   importante,   los  LED  proporcionan  una  larga  vida  útil  y  un  ahorro  en  cuestión  de  mantenimiento  y  gasto  energético,  lo  que  los  convierte  en  una  solución  potencialmente  eficiente.    Sin   embargo,   existe   algún   inconveniente.   En   los   últimos   años   el   mercado   de   la  iluminación   se   ha   visto   invadido   por   una   gran   cantidad   de   nuevos   profesionales,  fabricantes  e  importadores  que  ponen  en  el  mercado  luminarias  con  LED  cuya  calidad  está   por   demostrar.   Algunos   de   ellos   efectúan   afirmaciones,   proporcionan   datos   y  prescripciones  dudosas  sobre  el  rendimiento  de  sus  productos  que,  además  de  resultar  demasiado   optimistas   para   ser   ciertas,   no   vienen   suficientemente   avaladas   por   una  base  técnica.      Todos  los  agentes  involucrados,  como  por  ejemplo,  los  prescriptores  y  diseñadores  de  iluminación,  necesitan  saber  durante  cuánto  tiempo  va  a  mantener   la   luminaria  para  LED   un   porcentaje   significativo   del   flujo   luminoso   inicial,   en   relación   a   los   años   de  funcionamiento.   Tal   y   como     se   presenta   la   cuestión   puede   resultar   difícil   saber   en  quién  confiar  o  qué  creer.    La   finalidad   de   este   documento   guía   es   intentar   aclarar   la   situación   mediante   la  introducción   de   una   serie   de   criterios   de   calidad   que   han   sido   determinados  recientemente  en  dos  documentos  IEC/PAS.      

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Como   usuario   de   luminarias   para   LED   es   importante   aplicar   el   mismo   conjunto   de  criterios  normalizados   y,   por   tanto,   comparables,   siempre  que   se   intente  evaluar   las  afirmaciones,  datos  y  prescripciones  de  un  fabricante.  Los   usuarios   de   luminarias   para   LED   deberían   solicitar   que   dichas   luminarias   estén  siempre  garantizadas  mediante  especificaciones  técnicas  que  cumplan  con  los  nuevos  requisitos  establecidos  en  los  documentos  IEC/PAS.    Existen   tres   elementos   que   se   pueden   normalizar:   las   definiciones   técnicas,   los  métodos   de   medición   y   los   valores   límite.   Los   documentos   sobre   requisitos   de  rendimiento  IEC/PAS  establecen  los  criterios  de  calidad  y  la  manera  de  medirlos.    Ello  permitirá  a  todas  las  partes  interesadas  valorar  las  comparaciones  entre  distintas  luminarias   para   LED,   basadas   en   criterios   técnicos   equiparables.   Solo   entonces  dispondremos  de  una  aplicación  uniforme  de  los  parámetros  contenidos  en  las  normas  IEC/PAS   que   estén   al   servicio   de   los   usuarios   finales,   prescriptores,   diseñadores   y  fabricantes.    2. CRITERIOS  DE  CALIDAD  SEGÚN  APARECEN  EN  LA  NORMA  IEC/PAS    La  Comisión  Electrotécnica  Internacional  (IEC)  publicó  recientemente  dos  documentos  de   especificaciones   disponibles   al   público   (PAS),   incluyendo   determinados   requisitos  de  rendimiento:     Requisitos  de  rendimiento  IEC/PAS  62717:  “Módulos  LED  para  iluminación  general”   Requisitos   de   rendimiento   IEC/PAS   62722:   “Luminarias   para   LED  para   iluminación  

general”    Ambos   documentos   han   sido   desarrollados   simultáneamente   para   garantizar   la  máxima  uniformidad  en  la  definición  de  los  criterios  de  calidad  y  sistemas  de  medición.  Los   métodos   de   ensayos   y   pruebas   se   definen,   en   la   medida   de   lo   posible,   en   el  IEC/PAS  para  módulos  LED.      Además,  la  norma  de  luminarias  IEC/PAS  62722  permite,  en  determinadas  condiciones,  el  uso  de  módulos  que  satisfagan  las  normas  IEC/PAS  al  objeto  de  reducir  la  cantidad  de  ensayos  para  luminarias  equipadas  con  LED.    La  vida  útil  de  las  luminarias  para  LED  es,  en  la  mayoría  de  casos,  mucho  más  larga  que  el   tiempo  previsto  en   los   ensayos   y,   en   consecuencia,   los  datos,   prescripciones   y   las  manifestaciones  realizadas  por  los  fabricantes  sobre  la  vida  útil  de  los  productos  no  se  pueden  verificar  con  suficiente  seguridad.  

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 Por  dicho  motivo,  ninguno  de  los  documentos  IEC/PAS  pretenden  corroborar  ni  rebatir  las   afirmaciones  de   los   fabricantes   sobre   la   vida  útil  más   allá  del   25%  de   la   vida  útil  nominal  (con  un  máximo  de  6000  horas).      Para   validar   una   afirmación   sobre   vida   útil,   es   necesario   extrapolar   los   datos   de   los  ensayos;  actualmente  se  está  considerando  un  método  general  para  proyectar  datos  de  medidas  más  allá  del  tiempo  limitado  de  la  prueba.    Ambos  documentos  IEC/PAS  sobre  requisitos  de  rendimiento  proporcionan:     La   definición   de   una   serie   de   criterios   de   calidad   relacionados   con   las  

especificaciones  iniciales  de  un  producto.   Una  descripción  normalizada  de  cómo  medir  y  comprobar  dichos  criterios    Todo   ello   convierte   las   manifestaciones   y   datos   de   los   fabricantes   sobre  especificaciones   iniciales   de   módulos   y   luminarias   para   LED   en   informaciones  comparables.   Es   primordial   tener   en   cuenta   que   los   documentos   no   pretenden  corroborar    ni   rebatir   las  manifestaciones  de   los   fabricantes  sobre   la  vida  útil  de   los  productos  más  allá  del  25%  de  la  vida  útil  nominal  (con  un  máximo  de  6000  horas).    Los  documentos  IEC/PAS  proponen  la  siguiente  relación  de  criterios  de  calidad  a  tener  en  cuenta  al  evaluar   las  declaraciones,  datos  y  prescripciones  proporcionadas  por   los  fabricantes:    a) Potencia  nominal  de  entrada;  b) Flujo  nominal;  c) Eficiencia  de  la  luminaria  para  LED  d) Distribución  de  la  intensidad  luminosa;  e) Datos  fotométricos:  

1. Temperatura  de  color  correlativa  (TCC)  2. Índice  de  rendimiento  de  color  nominal  (IRC)  3. Valores  nominales  de   las  coordenadas  de  cromaticidad,   tanto   iniciales  como  

mantenidos  (diagrama  cromático  CIE)  4. Código  de  mantenimiento  del  flujo  luminoso.  

f) Vida  nominal  (en  horas)  del  módulo  LED  y  el  mantenimiento  nominal  asociado  del  flujo  luminoso  (Lx)  

g) Porcentaje  del   fallo   (Fy),   correspondiente  a   la   vida  nominal  del  módulo   LED  de   la  luminaria;  

h) Temperatura  ambiente  (tq)  entorno  a  la  luminaria  

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 A  continuación  se  da  una  breve  explicación  de  cada  uno  de  los  criterios  de  calidad:    a) Potencia  nominal  de  entrada  La   potencia   nominal   de   entrada  muestra   la   cantidad   de   energía   consumida   por   una  luminaria  para  LED,  incluyendo  el  consumo  del  equipo  auxiliar  (driver).  Se  expresa  en  vatios.    b) Flujo  luminoso  nominal  Corresponde  a  la  luz  emitida  por  la  luminaria  para  LED,  y  se  define  en  lúmenes  (unidad  de  flujo  luminoso).      

En  el  caso  de  las  luminarias  tradicionales  dotadas  de  lámparas  de  descarga  no  es  muy   habitual   medir   ni   especificar   el   flujo   luminoso   nominal.   Normalmente   se  calcula  considerando  el  flujo  de  la  lámpara,  multiplicado  por  el  rendimiento  (ɳ  )  de  la  luminaria;  

   

   

 Para   realizar  una  comparación   técnica  de   la   luz  entre   luminarias   tradicionales  con  lámparas   de   descarga   y   luminarias   para   LED,   se   recomienda   tener   en   cuenta   la  aplicación  actual  y  comparar  ambos  diseños  de  iluminación.  

 c) Eficiencia  de  la  luminaria  para  LED  Es  el  flujo  luminoso  medido  dividido  entre  la  potencia  nominal  de  entrada  de  la  misma  luminaria  para  LED.  Se  expresa  en  lúmenes  por  vatio  (lm/w).    d) Distribución  de  la  intensidad  luminosa  Distribución  espacial  del  flujo  luminoso  que  se  representa  gráficamente  con  una  curva  de   distribución   de   la   intensidad   luminosa,   que   generalmente   se   expresa   con   un  diagrama   de   coordenadas   polares   que   representa   la   intensidad   de   la   luz   como   una  función  del  ángulo  de  una  fuente  de  luz.  Se  expresa  en  cd  =  lm  x  sr-­‐1.    También  puede  especificarse   la  distribución  de   la   intensidad   luminosa  mediante  una  tabla  de  doble  entrada  (c,ϒ),  en  la  que  para  un  flujo  nominal  en  lúmenes,  se  definen  las  

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intensidades   luminosas   en   candelas   para   cada   punto   espacial   definido   por   las  coordenadas  (c,ϒ),  tabla  conocida  como  matriz  de  intensidades.    e) Código  fotométrico  Un   código   fotométrico   de   seis   dígitos   que  muestra   los   parámetros  más   importantes    que  definen  la  calidad  de  la  luz:  índice  de  rendimiento  de  color  (IRC),  temperatura  de  color  correlativa  (TCC),  coordenadas  de  cromaticidad  (3  en  el  diagrama  cromático  de  la  CIE)  y  flujo  luminoso.          f) Índice  de  rendimiento  de  color  nominal  (IRC)  Caracteriza   la  capacidad  de  reproducción  cromática  de  los  objetos  iluminados  con  un  módulo   LED   que   emite   luz   blanca,   en   comparación   con   la   reproducción   de   color  proporcionada  por  una  fuente  de  luz  patrón  de  referencia.    g) Temperatura  de  color  correlativa  (TCC)  La   temperatura   de   color   de   un   módulo   LED   que   emite   luz   blanca   se   determina  comparando   la   luz   emitida   por   el   módulo   LED,   con   la   luz   de   un   radiador   ideal   de  cuerpo  negro  a  una  temperatura  determinada.  Se  expresa  en  kelvin.    h) Valores   nominales   de   las   coordenadas   de   cromaticidad,     tanto   iniciales   como  mantenidos  El  comportamiento  de  las  coordenadas  de  cromaticidad  de  un  módulo  LED,  expresado  mediante  los  resultados  de  la  medición  de  las  coordenadas  de  cromaticidad  iniciales  y  mantenidas.    i) Código  de  mantenimiento  del  flujo  luminoso  El   flujo   luminoso  medido   inicial   (valor   inicial)   se  normaliza  al   100%  y   se  utiliza   como  primer   punto   de   datos   para   la   determinación   de   la   vida   del   módulo   LED.   El   flujo  luminoso  mantenido   (valor  mantenido)  o   la  depreciación  del   flujo   luminoso,   se  mide  llegando  al  25%  de  la  vida  nominal  hasta  un  máximo  de  6000  horas  y  se  expresa  como  un   porcentaje   del   valor   inicial.   El   valor   mantenido   determina   el   código   de  mantenimiento  del  flujo  luminoso  (ver  tabla  3).    j) Vida   nominal   del   módulo   LED   y   el   mantenimiento   nominal   asociado   del   flujo  luminoso  (Lx)  El   tiempo   en   horas   durante   el   cual   un   conjunto   de   módulos   LED   proporcionan   un  determinado  porcentaje  del  flujo  luminoso  inicial  establecido  por  el  fabricante  (x),  que  

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siempre  se  expresa  en  combinación  con  la  tasa  máxima  de  fallo  del  LED  en  tanto  por  ciento.    k) Porcentaje  del   fallo   (Fy),   correspondiente  a   la   vida  nominal  del  módulo   LED  de   la  luminaria  El  porcentaje  F(y)  de  una  cantidad  de  módulos  LED  del  mismo  tipo  al  final  de  su  vida  nominal   determina   el   porcentaje   de   fallo.   Este   porcentaje   de   fallo   expresa   el   efecto  combinado  de  todos  los  componentes  de  un  módulo,  incluyendo  los  mecánicos,  en  lo  que  respecta  al  flujo  luminoso.  El  efecto  sobre  el  LED  podría  ser  de  menos  luz  de  la  que  afirma  el  fabricante  o  incluso  nada  de  luz.    l) Temperatura  ambiente  (tq)  entorno  a  la  luminaria  La   temperatura   ambiente   alrededor   de   la   luminaria   en   relación   con   el   rendimiento  especificado.  En  el  caso  de  un  rendimiento  determinado,  la  temperatura  ambiente  (tq)  es  un  valor  fijo.  Se  pueden  concretar  distintos  rendimientos  a  temperaturas  ambientes  diferentes.  Se  expresa  en  grados  Celsius.    Se  debe  tener  en  cuenta  que  debemos  asegurarnos    que   la  tq  temperatura  ambiente  del  entorno  de  la  luminaria,  estará  de  acuerdo  con  la  aplicación  real  para  la  que  se  va  a  utilizar  la  luminaria  para  LED.    A   la   hora   de   evaluar   las   diferentes   informaciones,   datos   y   prescripciones   de   los  diversos  fabricantes  sobre  el  rendimiento  de  las  luminarias  LED,  es  importante:     Comparar  un  conjunto  normalizado  de  criterios  de  calidad;   Que  estos  criterios  de  calidad  se  midan  de  acuerdo  con  los  patrones  apropiados    Los   fabricantes  de   luminarias  para  LED  deberían  publicar   las  especificaciones  de  sus  productos,  de  forma  que  cumplan  con  los  requisitos  de  rendimiento  establecidos  en  la  norma  IEC/PAS    En   los  siguientes  capítulos  examinaremos  con  más  detalle  algunos  de   los  criterios  de  calidad  más  complejos,  además  de  explicar  las  relaciones  y  por  qué  son  importantes.    3. CÓDIGO  FOTOMÉTRICO    El  código  fotométrico  de  seis  dígitos  muestra  los  parámetros  importantes  respecto  a  la  calidad  de  la  luz:    

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Índice   de   rendimiento   de   color   (IRC)   y   temperatura   de   color   correlativa   (TCC)  iniciales;  

Coordenadas  de  cromaticidad  iniciales  y  mantenidas;   Flujo  luminoso  mantenido  o  depreciación  del  flujo  luminoso    Índice  de  rendimiento  de  color  (IRC)    Aunque   las   fuentes   de   luz   pueden   aparentar   tener   el  mismo   color,   ello   no   significa  necesariamente  que  el  color  de  las  superficies    vayan  a  tener  el  mismo  aspecto  al  ser  iluminadas  por  diferentes  fuentes  de  luz.      Dos  fuentes  de  luz  que  aparenten  emitir   la  misma  luz  blanca  pueden  ser  el  resultado  de  mezclas  diferentes  de  radiaciones  de  distintas  longitudes  de  onda,  concretamente,  un  material  determinado  puede  tener  un  aspecto  diferente,  ya  que  dichas  superficies  podrían  no  reflejar  las  longitudes  de  onda  del  mismo  modo.    Debe  recordarse  al  respecto  que  el  color  es  aquella  cualidad  de  los  objetos  de  absorber  unas  determinadas  longitudes  de  onda  del  aspecto  visibles  y  reflejar  otras.  Por  tanto,  el  color  que  presente  un  objeto  depende  de  la  distribución  de  la  energía  espectral  de  la  luz  con  que  está  iluminado  y  de  las  características  reflexivas  de  dicho  objeto.    Así  pues,  la  apariencia  del  color  cambiará  al  ser  iluminado  con  otra  luz.  Por  lo  tanto,  la  reproducción  del  color  es  un  criterio  importante  a  la  hora  de  seleccionar  fuentes  de  luz  a  utilizar  para  diversas  soluciones  de  aplicación  de  la  iluminación.    Sin  embargo,  con  la  nueva  tecnología  LED  que  se  está  implantando,  dando  su  reducido  espectro,   el   índice   de   rendimiento   de   color   IRC   no   ofrece   una   representación  suficientemente  adecuada  de  la  apariencia  de  color  en  todas  las  circunstancias.  La  CIE  se   encuentra   actualmente   elaborando   nuevas   definiciones   y   métodos   para   su  medición.    Bien   entendido   que   se   utiliza   el   término   “espectro”   para   determinar   todas   las  longitudes  de  onda  que  caracterizan  una  radiación  electromagnética,  como  es  el  caso  de  la  luz.    La  clasificación  de  valores  iniciales  de  índice  de  rendimiento  de  color  IRC  para  el  código  fotométrico  se  puede  obtener  utilizando  los  intervalos  siguientes:    Código   Intervalo  CRI   Tipo  de  reproducción  cromática  6   57-­‐66   Pobre  

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7   67-­‐76   Moderada  8   77-­‐86   Buena  9   87-­‐100   Excelente  

 Tabla  1:  Intervalos  de  valores  de  reproducción  cromática  

 Temperatura  de  color  correlativa  (TCC)    Aunque  la  luz  blanca  está  compuesta  por  una  mezcla  de  colores,  no  todos  los  blancos  son  iguales,  pues  depende  de  los  colores  (longitudes  de  onda  del  espectro  visible)  que  lo   constituyen.   Así   pues,   un   blanco   con   una   proporción  más   alta   de   rojo   tendrá   un  aspecto  más   cálido,  mientras  que  un  blanco   con  una  proporción  mayor  de  azul   será  más  frio.      El  concepto  de  temperatura  del  color  se  aplica  para  clasificar  los  diferentes  tipos  de  luz  blanca  y  se  describe  como  la  impresión  de  color  a  ciertas  temperaturas  de  un  radiador  de  cuerpo  negro  perfecto.  El  concepto  se  entiende  mejor  con  la  ayuda  de  radiadores  térmicos  que  nos  son  más  familiares,  como  el  filamento  de  una  lámpara  incandescente  o  una  barra  de  hierro.    Cuando  estos  materiales   se  calientan  a  una   temperatura  de  1000  K  estarán  de  color  rojo:  a  2000-­‐3000  K  tendrán  un  aspecto  amarillo  blanquecino;  a  4000  K,  blanco  neutro  y  a  5000-­‐7000  K,  blanco  frío.  Dicho  de  otro  modo:  cuanto  más  alta  es  la  temperatura  del  color,  más  fría  es  la  impresión  de  la  luz  blanca.    La  clasificación  de  valores  iniciales  de  TCC  para  el  código  fotométrico  se  puede  obtener  tomando  el  valor  TCC  inicial  y  dividiéndolo  por  100    Coordenadas  de  cromaticidad    En  el  estudio  de  la  percepción  del  color,  la  elipses  de  MacAdam  se  refieren  a  la  región  de   un   diagrama   de   cromaticidad   (diagrama   cromático   CIE),   que   contiene   todos   los  colores  que  el  ojo  humano  medio  es  capaz  de  distinguir  del  color  que  se  encuentra  en  el   centro   de   la   elipse.   Así   pues,   el   contorno   de   la   elipse   representa   las   diferencias  perceptibles  de  la  cromaticidad.    A  menudo  las  elipses  de  MacAdam  se  amplían  a  mayor  tamaño,  quizá  unas  tres,  cinco  o   siete   veces   el   original.   Esto   indica   una   elipse   de   MacAdam   con   una   desviación  estándar  de  3,  5  ó  7.    

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Las  coordenadas  de  cromaticidad  iniciales  y  mantenidas  se  miden  inicialmente  y  para  el  valor  del  flujo  luminoso  mantenido  al  25%  de  la  vida  nominal,  hasta  un  máximo  de  6000  horas.    La  clasificación  de  los  valores  para  el  código  fotométrico  se  puede  obtener  utilizando  los  intervalos  siguientes:    

Categoría  de  variación  de  color  Tamaño  de  la  elipse  de  MacAdam,  centrada  en  el  color  objetivo  

nominal    

Inicial    

Mantenida  3  SDMC   3   3  5  SDMC   5   5  7  SDMC   7   7  >7  SDMC   7+   7+    Tabla  2:  Tolerancia  (categorías)  de  valores  nominales  de  coordenadas  de  cromaticidad  

 Flujo  luminoso    Debido  a  que  la  vida  media  de  una  luminaria  para  LED  es  (muy)  larga,  hace  falta  mucho  tiempo   para  medir   la   reducción   real   del   flujo   luminoso   emitido   por   el   módulo   o   la  luminaria  a   lo   largo  de  su  vida  (por  ejemplo,  L70  significa  el  tiempo  durante  el  cual  el  módulo  LED  proporciona,  al  menos  un  70%  del   flujo   luminoso   inicial   según   los  datos  que  el  fabricante  facilita).      Además,   el   comportamiento   actual   de   los   LED   respecto   del  mantenimiento   del   flujo  luminoso   puede   variar   considerablemente,   dependiendo   del   tipo   de   LED   y   del  fabricante.  No  es  posible  expresar   el  mantenimiento  del   flujo   luminoso  de   todos   los  LED  mediante  simples  relaciones  matemáticas.      Una   reducción   inicial   rápida   de   dicho   flujo   en   lúmenes   no   implica   automáticamente  que  ese  LED  en  particular,  no  vaya  a  cumplir  la  vida  nominal  prevista.    Para   validar   una   afirmación   sobre   la   vida   útil   de   un   LED,   es   necesario   hacer   una  extrapolación   de   los   datos   obtenidos   en   la   prueba.   En   IEC,   Comité   Electrotécnico  Internacional,   se   está   considerando   un   método   general   para   proyectar   datos   de  medidas  más  allá  del   tiempo   limitado  de   la  prueba  o  ensayo.  En  EE.UU  se  prevé  una  extrapolación  basada  en    datos  de  la  prueba  LM-­‐80  en  la  IES  TM-­‐21.    

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En   lugar   de   validar   la   vida   útil,   la   IEC/PAS   ha   optado   por   establecer   un   código   de  mantenimiento  del  flujo  luminoso  en  un  momento  determinado,  en  el  que  se  realiza  el  ensayo.    Por   tanto,   el   número   de   código   no   implica   una   predicción   de   la   vida   útil   que   el  producto  puede  llegar  a  tener,  dado  que  se  trata  de  categorías  del  carácter  o  tipo  de    depreciación  del  flujo  luminoso,  que  muestran  un  comportamiento  de  acuerdo  con  la  información  que  el  fabricante  proporciona  antes  de  empezar  el  ensayo.    El  flujo  luminoso  mantenido  se  mide  al  25%  de  la  vida  útil  nominal,  hasta  un  máximo  de   6000   horas.   La   clasificación   de   los   valores   para   el   código   fotométrico   se   obtiene  utilizando  una  de  las  siguientes  categorías  de  mantenimiento  del  flujo  luminoso:    

Mantenimiento  del  flujo  luminoso  %  

Código  

>90   9  

>80   8  

>70   7  

 Tabla  3:  Código  de  mantenimiento  del  flujo  luminoso  en  un  momento  operacional  

determinado        

Para   averiguar   hasta   qué   punto   tiene   sentido   el   código   fotométrico   vamos   a  decodificar  el  código  830/359:     Valor  IRC  inicial  de  84  –  código  8;   Valor  TCC  inicial  de  3000  K  –  código  30;   Amplitud  inicial  de  las  coordenadas  de  cromaticidad  dentro  de  una  elipse  3  SDMC  

de  MacAdam  –  código  3;   Amplitud  mantenida  de  las  coordenadas  de  cromaticidad  dentro  de  una  elipse  de  

MacAdam  5  SDMC  –  código  5   Flujo  luminoso  mantenido  de  91%  -­‐  código  9    El  código  fotométrico  del  módulo  LED  debe  aparecer  en  el  envoltorio  del  producto  y  en  el  correspondiente  folleto    

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 4. CRITERIOS  DE  CALIDAD  A  TRAVÉS  DE  LA  VIDA  UTIL    Hemos  visto  que  la  mayoría  de  los  criterios  de  calidad  IEC/PAS  están  vinculados  a  los  requisitos  iniciales  de  rendimiento  de  los  módulos  y  luminarias  para  LED.      En  el  caso  de  hablar  de  valores  mantenidos,  se  trata  del  25%  de  la  vida  nominal  hasta  un   total   de   6000   horas,   tiempo   hasta   el   cual   se   llevan   a   cabo   las   pruebas   de  aceptación.      Por  encima  de  las  6000,  horas  no  se  asigna  ninguna  validación  de  la  vida  útil,  aunque  se   están   considerando  métodos   acelerados   de   ensayos   y   pruebas   que   proporcionen  mayor   información   sobre   la  depreciación  del   flujo   luminoso  a   lo   largo  de   la   vida  del  módulo  o  luminaria  para  LED.    Sin   embargo,   es   importante   tener   en   cuenta   que   las   afirmaciones   sobre   la   vida   útil  basadas,  por  una  parte,  en  el  mantenimiento  del  flujo  luminoso  y,  por  otra,  en  relación  a  la  propia  vida  de  la  luminaria,  son  dos  cuestiones  muy  diferentes.      Las  afirmaciones  e   informaciones   sobre   la  vida  útil  basadas  en  el  mantenimiento  del  flujo  luminoso,  se  refieren  a  la  proyección  del  mantenimiento  del  referido  flujo  de  las  fuentes  de  luz  LED  integradas  en  la  luminaria;  dicho  de  otro  modo,  el  número  de  horas  que   una   luminaria   para   LED   proporcionará   una   cantidad   suficiente   de   luz   en   una  aplicación  determinada.    Por  otra  parte,  no  debe  olvidarse  que  la  vida  útil  de  la  luminaria  para  LED  también  está  relacionada  con  los  componentes  de  la  misma  como  sistema,  lo  cual  tiene  importancia.      Afirmaciones  sobre  el  mantenimiento  del  flujo  luminoso    En   la   actualidad,  muchos   fabricantes   de   luminarias   para   LED   utilizan   resultados   que  generalmente   proporciona   la   prueba   LM-­‐80   (ver   Anexo   2),   como   el   umbral   de  mantenimiento  del  flujo  luminoso  L90,  L70  y  L50  de  las  luminarias  para  LED.      Sin   embargo,   no   hay   conexión   entre   los   resultados   de   la   prueba   LM-­‐80   que  normalmente   efectúa   el   fabricante   de   LED   y   los   resultados   obtenidos   con   una  luminaria  para  LED,  por  ejemplo,  la  gestión  o  regulación  térmica  de  la  luminaria  puede  variar  considerablemente  el  rendimiento  de  la  misma.    

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LM-­‐80   requiere   ensayar   o   probar   las   fuentes   de   luz   LED   durante   6000   horas   y  recomienda   hacerlo   durante   10.000   horas.   Se   debe   probar   a   tres   temperaturas  diferentes  de  superficie  (55º  C,  85º  C  y  una  tercera  a  determinar  por  el  fabricante),  de  modo  que  los  usuarios  puedan  ver  los  efectos  de  la  temperatura  en  el  flujo  luminoso  emitido.   Además,   especifica   condiciones   adicionales   de   prueba   para   garantizar  resultados  constantes  y  comparables.    En  la  práctica,  los  fabricantes  líderes  de  fuentes  de  luz  LED  prueban  sus  productos  de  acuerdo   con   los  mínimos   de   6000   ó   10.000   horas   que   estipula   la   LM-­‐80,   y   después  aplican  los  métodos  de  extrapolación  descritos  en  TM-­‐21  (ver  Anexo  2)  para  llegar  a  las  cifras  L90,  L70  y  L50  posteriormente.  Los  fabricantes  de  luminarias  traducen  y  trasladan  después  estas  curvas  a  curvas  específicas  de  luminarias  para  LED.    A   la  hora  de  traducir  y  trasladar   los  resultados  de  estas  pruebas  sobre  las  fuentes  de  luz  LED  al  rendimiento  de  la  luminaria  para  LED,  existen  dos  limitaciones:     Primera:  el  fallo  catastrófico  de  los  LED  individuales  y  otros  tipos  de  errores  o  fallos  

que  contribuyen  a  la  depreciación  del  flujo  luminoso  en  un  conjunto  de  LED,  en  una  luminaria  para  LED  no  se  tienen  en  cuenta;  

Segunda:   no   existe   un   procedimiento   válido   para   traducir   y   trasladar   la   curva   de  mantenimiento  del  flujo  luminoso  de  una  fuente  de  luz  LED  individual,  a  una  curva  de  mantenimiento  de  luminaria  para  LED.  

 Informaciones  sobre  la  vida  útil  de  la  luminaria  para  LED    Por   otro   lado,   como   se   ha   señalado   con   anterioridad,   la   vida   útil   de   la   luminaria  también  tiene  que  ver  con   la   fiabilidad  de   los  componentes  de   la   luminaria  para  LED  como   sistema,   incluyendo   el   circuito   electrónico,   los   materiales,   la   caja   donde   va  alojado,  el  cableado,  los  conectores,  aislantes,  etc.      El  sistema  en  su  totalidad  dura  únicamente  lo  que  persista  el  componente  crítico  con  la   vida   útil   más   corta,   independientemente   de   si   dicho   componente   crítico   es   un  aislante,  una  junta  o  un  elemento  óptico,  un  LED,  un  circuito  de  control  electrónico  o  cualquier  otro  elemento.      Desde   este   punto   de   vista,   las   fuentes   de   luz   LED   son   simplemente   un   componente  crítico  entre  otros  muchos,  aunque  a  menudo  son  el  componente  de  mayor  fiabilidad  de  todo  el  sistema  de  iluminación.    

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Vale  la  pena  hacer  un  inciso.  Si  una  luminaria  para  LED  está  equipada  con  un  módulo  LED  reemplazable,  la  vida  útil  de  la  luminaria  puede  ser  distinta  de  la  del  módulo  LED,  lo  que  acerca  la  vida  de  la   luminaria  a   la  definición  actual  de  vida  útil  de  la   luminaria  dotado  con  fuentes  de  luz  convencionales  (lámparas  de  descarga).      Por  ejemplo,  la  vida  útil  de  las  luminarias  convencionales  de  alumbrado  de  carreteras  a  menudo  llega  a  los  30  ó  40  años.  No  obstante,  es  preferible  informar  de  la  vida  útil  del  módulo  LED  como  la  vida  útil  de  la  luminaria  para  LED.                  

       

                   

Figura  1:  La  vida  de  la  luminaria  implica  la  fiabilidad  del  sistema      Los   fabricantes  solventes  y   fiables  de   luminarias  para  LED  emplean  muchos  recursos,  tiempo   y   esfuerzo   en   el   diseño   y   desarrollo   de   todos   los   aspectos   de  un   sistema  de  iluminación,  incluyendo  los  algoritmos  de  control,  la  disposición  del  circuito,  la  calidad  de  los  componentes,  la  gestión  de  la  temperatura,  ópticas,    diseño  mecánico  y  equipo  auxiliar  (driver).    

LED  

Conexión  Eléctrica    

 

   

     

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Así  pues,  el  diseño  de  la  luminaria  para  LED  se  valida  normalmente  mediante  una  serie  de  pruebas  de  laboratorio  que  verifican  si  la  luminaria  cumple  los  niveles  esperados  de  rendimiento,  en  cuanto  a  disipación  del  calor,  flujo  luminoso,  etc.      Dado   que   todos   los   aspectos   de   una   luminaria   para   LED   son   interdependientes,   el  rendimiento   operacional   únicamente   se   puede   determinar   probando   la   luminaria  como  sistema  integrado.                                                                                                                                                                                                                                                                                                              En  estos  ejemplos:  • L90   (horas):   tiempo   hasta   90%   de  

mantenimiento  del  flujo  luminoso  • L70   (horas):   tiempo   hasta   70%   de  

mantenimiento  de  flujo  luminoso  • L50   (horas)):   tiempo   hasta   50%   de  

mantenimiento  de  flujo  luminoso  

En  estos  ejemplos:  • F10   (horas):   tiempo   hasta   que   el   10%  

de   las   unidades   probadas   alcanzan   al  final  de  su  vida  

• F50   (horas):   tiempo   hasta   que   el   50%  de   las   unidades   probadas   alcanza   el  final  de  su  vida  

   Figura  2:  Vida  de  una  luminaria  para  LED  según  IEC  

 De   acuerdo   con   la   normativa   IEC/PAS,   la   vida   útil   de   una   luminaria   siempre   debería  establecerse  como  una  combinación  de  vida  útil  con  mantenimiento  del  flujo  luminoso  (Lx)  y  porcentaje  de  fallo  (Fy).    El   porcentaje   de   fallo   expresa   el   efecto   combinado   del   fallo   repentino   o   gradual   de  todos  los  componentes  de  la  luminaria,  incluyendo  los  fallos  mecánicos  en  lo  referente  al  flujo  luminoso.  Esto  significa  que  la  luminaria  para  LED  podría  emitir  menos  luz  de  lo  que  se  afirma  por  el  fabricante  o  inclusive  nada  de  luz.          

Vida  nominal  de  un  conjunto  de  módulos  o  luminarias  para  LED  

Vida  (Lx)  de  un  producto  individual  basado  en  el  flujo  

luminoso  Porcentaje  del  fallo  (Fy)  en  lo  

referente  a  la  potencia  lumínica  

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   Las   afirmaciones   y   datos   sobre   la   vida   útil   de   una   luminaria   basadas   en   el  mantenimiento  del  flujo  luminoso,  en  relación  a  la  vida  útil  de  la  propia  luminaria,  son  dos  cuestiones  muy  diferentes:     Las   informaciones   sobre   la   vida   útil   de   una   luminaria   para   LED   basadas   en   el  

mantenimiento   del   flujo   luminoso   se   refieren   a   la   proyección   del   citado  mantenimiento   del   flujo   luminoso   de   las   fuentes   de   luz   LED   integradas   en   dicha  luminaria,  es  decir,  la  cantidad  de  horas  que  una  luminaria  para  LED  sea  capaz  de  proporcionar  la  suficiente  cantidad  de  luz  en  una  determinada  aplicación.  

La   vida   de   la   luminaria   también     está   relacionada   con   la   fiabilidad   de   los  componentes  de  la  luminaria  para  LED  como  sistema;  el  sistema  al  completo  dura  tanto   como   el   componente   crítico   de   vida   útil   más   corta.   Desde   este   punto   de  vista,  las  fuentes  de  luz  LED  son  simplemente  un  componente  crítico  entre  muchos  más  que  forman  parte  de  la  luminaria  para  LED.  

 5.  DISPONER  DE  INFORMACIÓN  DE  CONFIANZA,  FIABLE  Y  PRECISA    Debido   a   que   se   trata   de   una   tecnología   relativamente   nueva   con   una   vida   útil  previsiblemente  muy  larga,  es  difícil  encontrar  información  fiable  sobre  los  índices  de  fallo  catastrófico  de  componentes  individuales.      A   eso   hay   que   añadir   la   falta   de   transparencia   en   las   proyecciones   efectuadas   en   el  factor  de  mantenimiento  del  flujo  luminoso,  tanto  por  los  fabricantes  de  los  LED  como  por  los  fabricantes  de  luminarias  para  LED.    La  cuestión  consiste  en  cómo  los  prescriptores,  diseñadores  de  iluminación,  ingenieros  y   técnicos,   y   los   que   elaboran   los   proyectos,   pueden   evaluar   si   la   cifra   que   un  fabricante  ofrece  sobre  la  vida  o  el  mantenimiento  del  flujo  luminoso  de  una  luminaria  LED  es  precisa  y  se  ajusta  a  la  realidad.    Hemos   visto   que,   a   la   hora   de   evaluar   las   afirmaciones,   datos   y   prescripciones   que  diferentes   fabricantes   hacen   sobre   el   rendimiento   de   las   luminarias   para   LED,   es  importante   comparar   una   serie   de   criterios   de   calidad   que   estén   normalizados   y  medidos  de  acuerdo  con  la  normativa  adecuada.      Estos   criterios   de   calidad   han   sido   definidos   para   garantizar   que   las   afirmaciones   e  informaciones   sobre   rendimiento  puedan  ser  comparadas  con  datos  con   trazabilidad  clara.  

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 Como   se  ha   señalado   anteriormente,   los   criterios   de   calidad   típicos  que  deberíamos  buscar  son:      1) Potencia  nominal  de  entrada  (en  W)  2) Flujo  luminoso  nominal  (en  lm)  3) Eficacia  de  la  luminaria  para  LED  (en  lm/W)  4) Distribución  de  la  intensidad  luminosa  5) Código  fotométrico:  

a. Temperatura  de  color  correlativa  (TCC,  en  K)  b. Índice  nominal  de  rendimiento  de  color  (IRC)  c. Valores  nominales  de  las  coordenadas  de  cromaticidad  (iniciales  y  mantenidos)  d. Flujo  luminoso  mantenido  en  (lm).  

6) Vida  nominal  (en  horas)  del  módulo  LED  y  el  mantenimiento  nominal  asociado  del  flujo  luminoso  (Lx)  

7) Porcentaje  del   fallo   (Fy),   correspondiente  a   la   vida  nominal  del  módulo   LED  de   la  luminaria.  

8) Temperatura  ambiente  (tq)  entorno  a  la  luminaria    Resumiendo,   siempre   debemos   buscar   un   fabricante   de   luminarias   para   LED,  reconocido  por  su  solvencia  técnica  y  fiabilidad,  que  defina  las  especificaciones  de  sus  productos  de  acuerdo  con  los  requisitos  de  rendimiento  fijados  en  las  normas  IEC/PAS  

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ANEXO  1  –  Terminología  LED    Los  siguientes  términos  aparecen  en  el  presente  documento  guía:    Fuente  de  luz  LED    El  diodo  (o  chip)  LED  está  alojado  dentro  de  un  envoltorio  adecuado  que  permite  un  montaje  o  conexión  eléctrica  sencillos    Ejemplos:            Módulo  LED    El   diado   (o   chip)   LED,   junto   con   los   componentes   ópticos     y   mecánicos,   forma   un  elemento  reemplazable  que  se  puede  utilizar  en  una  luminaria.    Ejemplos:    

   Luminaria  LED    El  sistema  completo  que  consiste  en  la  fuente  de  luz  LED  o  módulo  LED,  incluyendo  los  componentes  electrónicos,  el  alojamiento,  el  cableado,  conexiones,  aislamientos,  etc.    Ejemplos:    

 

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ANEXO  2  –  LISTADO  DE  NORMAS    Seguidamente,   se  muestra  un   listado  de   las  normas   IEC  más   relevantes,   tanto   sobre  seguridad  como  sobre  rendimiento,   relacionados  con   los  LED.  Se   incluyen,  asímismo,  los  que  en  la  actualidad  están  en  proceso  de  desarrollo.    Tipo  de  producto   Norma  de  seguridad   Norma  de  rendimiento  Equipos  auxiliares  LED   IEC  61347-­‐2-­‐13  

Publicada  en  el  2006  IEC  62384  Publicada  en  el  2006  

Lámparas  LED   IEC  62560  Edición  1  Próxima   publicación   en  2010  

IEC/PAS  62613  Especificaciones  disponibles   al   público  (PAS)  

Módulos  LED   IEC  62032  Edición  1  Publicada  en  el  2008  

IEC/PAS  62717  Edición  1  Especificaciones  disponibles   al   público  (PAS)  

Luminaria  LED   IEC  60598  Edición  1  y  2  Publicada  en  el  2008  

IEC/PAS  62722-­‐2-­‐1  Especificaciones  disponibles   al   público  (PAS)  

Productos  LED   IEC   TS   62504   Edición   1   –   Términos   y   definiciones   para  los  LED  y  módulos  LED  en  iluminación  general  

 Tabla  A1:  Resumen  de  normas  LED  de  IEC  

 El  Anexo  B  informativo  de  la  normativa  IEC/PAS  62722  explica  la  visión  actual  respecto  de  la  nomenclatura  recomendada  para  la  vida  útil  respecto  de  luminarias  para  LED.  El  objetivo  es  conseguir  un  estándar  reconocido  a  nivel  internacional.                              

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A  continuación  se  reflejan  las  normas  adicionales  que  se  pueden  tener  en  cuenta:    Tipo  de  producto   Norma  de  seguridad   Norma  de  rendimiento  LED   n/a   IES  LM-­‐80-­‐08  y  

IES  TM-­‐21-­‐11  Equipos  auxiliares  LED   UL   1012   (UL   Clase   1)   y  UL  

1310  (UL  Clase2)    

Lámparas  LED   UL  8750    Módulos  LED   UL  8750    Luminarias  LED   UL  8750   IES  LM-­‐79-­‐08  Productos  LED   ANSI/IESNA  RP-­‐16-­‐10  Nomenclatura  y  definiciones  para  

ingeniería  de  la  iluminación    

Tabla  A2:  Resumen  de    normas  LED  UL  y  IES    

IES  LM-­‐79-­‐08.  Approved  Method:  Electrical  and  Photometric  Measurements  of  Solid-­‐State   Lighting   Products-­‐   Illuminating   Engineering   Society   of   North   America   2008  (Medición   eléctrica   y   fotométrica   de   productos   de   Iluminación   en   estado   sólido,  Sociedad  de  ingeniería  de  la  Iluminación  de  Norte  América).    La  LM-­‐79  prescribe  métodos  armonizados  de  ensayo  en  condiciones  controladas  para  probar   el   rendimiento   fotométrico   y   colorimétrico,   además   de   las   mediciones  eléctricas  de  luminarias  para  LED,  preparadas  para  su  fabricación.      Se  puede  utilizar  para  medir   las  especificaciones  eléctricas  y  fotométricas   iniciales  de  una  luminaria  para  LED.    IES  LM-­‐80-­‐08.  Approved  Method:  Measuring  Lumen  Maintenance  of  LID-­‐Light  Sources  –   Illuminating   Engineering   Society   of   North   America,   2008   (Medición   del  mantenimiento  del  flujo  luminoso  de  fuentes  de  luz  LED,  Sociedad  de  ingeniería  de  la  Iluminación  de  Norte  América).    La  LM-­‐80  se  ocupa  de  la  medición  del  mantenimiento  del  flujo  luminoso  de  fuentes  de  luz  LED  (ensambladas).  Consiste  en   la  medición  real  durante   las  primeras  6000  horas  en  combinación  con  una  extrapolación  hasta  el  final  de  la  vida  útil.  Muchos  fabricantes  de   luminarias   traducen   la   curva   de   mantenimiento   de   la   fuente   de   luz   LED   y   la  trasladan   a   una   curva   de   mantenimiento   de   la   luminaria   para   LED,   siguiendo   las  recomendaciones  de  la  TM-­‐21.    Existen  dos  limitaciones:    

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Primera:  el  fallo  catastrófico  de  los  LED  individuales  y  otros  tipos  de  errores  o  fallos  que  contribuyen  a  la  depreciación  del  flujo  luminoso  en  un  conjunto  de  LED,  en  una  luminaria  para  LED  no  se  tienen  en  cuenta.  

Segunda:   no   existe   un   procedimiento   validado   para   traducir   la   curva   de  mantenimiento  del  flujo  luminoso  de  la  fuente  de  luz  LED  individual,  a  una  curva  de  mantenimiento  de  luminaria  para  LED.  

 IES   TM-­‐21-­‐11.   Projecting   Long   Term   Lumen   Maintenance   of   LED   Packages   –  Illuminating  Engineering  Society  of  North  America,  2011  (Proyección  a  largo  plazo  del  mantenimiento   del   flujo   luminoso   de   paquetes   LED,   Sociedad   de   ingeniería   de   la  Iluminación  de  Norte  América).    La  TM-­‐21  ofrece  recomendaciones  para  la  proyección  a  largo  plazo  del  mantenimiento  del   flujo   luminoso   de   paquetes   LED,   mediante   el   uso   de   datos   obtenidos   con   las  pruebas  realizadas  según  IES  LM-­‐80-­‐08.