“Iluminación con tecnología de LED´s”

Presenta: Ing. Luis G. Euresty Uribe Profesor Titular

Ingeniería electrónica del Instituto Tecnológico de Celaya.

Instituto Tecnológico de Celaya

Introducción

Conocer los principios y la evolución de la iluminación.

Asimilar la tecnología actual en el campo de diodos emisores de luz (LED’s) de alta brillantez y características.

Evolución de la iluminación. Iluminación natural.

Iluminación por vela (principio de la iluminación artificial).

Iluminación incandescente y halógena.

Iluminación fluorescente.

Iluminación con Neón

Iluminación de alta intensidad (gas de sodio,vapor de mercurio y halógenuros metalicos).

Consumo de energía en la sociedad mexicana.

Consumo por sector

9%

23%

8%60%

Público y Agrícola Doméstico

Comercial Industrial

Fuente:Fideicomiso para el ahorro de energía (FIDE 2005).

Consumo en hogares mexicanos.

41%

16%

43%

iluminación

Refrigerador y AireAcondicionadoElectrodomesticosy otros

Fuente:Fideicomiso para el ahorro de energía (FIDE 2005).

Qué es un LED?

Es un diodo emisor de luz por sus siglas en inglés (Light Emitting Diodes).

Su construcción es basada en materiales semiconductores.

Un LED es un dispositivo electro óptico cuyo componente fundamental es un chip semiconductor que emite luz cuando se le aplica una corriente eléctrica.

Componentes de un LED.

Diodos emisores de luz (LED).

En cualquier unión p-n polarizada de modo directo existe en la zona de unión una recombinación de huecos y electrones.En los diodos de silicio y germanio la energía emitida en la recombinación es mayoritariamente en forma de calor.En los de GaAsP y GaP es, de modo significativo, en forma de luz visible: electroluminiscencia.

P N

BANDA DE CONDUCCIÓN

FOTÓN

BANDA DE VALENCIA

Familias de materiales semiconductores:

AlGaAs ( Aluminio,Galio,Arsénico). Producen el rojo.

InGaAlP ( Indio,Galio,Aluminio,Fósforo). Producen el amarillo y verde.

InGaN ( Indio,Galio,Nitrógeno). Producen el verde, azul y blanco.

Existen otras combinaciones entre los mismos elementos.

Color de la luz emitida por LED.

GaAs dopado con Zn

InGa dopado con N

GaP dopado con Zn

SiC, ZnSe

GaAs0.6P0.4

GaAs0.35P0.65

GaAs0.15P0.85

IR

GaP dopado con N

Trazado de rayos en el LED.

Principios de la iluminación con led´s.

El primer diodo que emitía en el espectro visible fue desarrollado por General Electric en 1962.

El voltaje de operación va desde 1.5 a 2.2Volts y la corriente de 20 a 40 mA.

Los inicios de utilizar led´s como medio de iluminación fueron en 1986.

El primer producto de led´s comercializado fue en el año 1987 en aplicaciones automotrices.

En el año de 1999 se introdujeron led´s de potencia hasta de 1 W y en el 2002 se comercializaron diodos de 5 W con eficiencias de 60 lm/W.

Hoy en día existen varios fabricantes de iluminación con led´s de los mas importantes es Toyoda, Osram, Philips y General electric etc.

Mercado de Aplicación de los led´s.

Fuente: Compañía de sistemas de iluminación GELcore.

Aplicación de los LED´s

31%

27%22%

3%15% 2%

Señalamientos Backlights

Automóviles Señales de tráfico

Equipo electrónico Iluminación

Ventajas de la iluminación con LED´s.

Bajo consumo de voltaje. Larga vida útil aproximadamente 10 años. Es menor su fragilidad. Es menor la disipación de energía. Es menor el costo de mantenimiento. No contamina el medio ambiente.

Partes que forman un sistema de iluminación con led´s.

Conversión CA/CD

Impulsor&

Control

ArregloDe

Led´s

DifusorOptico

AlimentaciónCA

Datos

Iluminación

Conversión de CA/CD.

Convertidor

CA/CD

Eficiencia

$ por watt

Especificaciones de iluminación

Ambiente

Interconexión

Topología

Efectos de la línea

(THD, Factor de potencia)

Estándars

(UL,CE,ISO)

Impulsor y control.

Impulsor&

Control

Tipo de fallas

Eficiencia

Costo

Estándars

(UL,CE,ISO)

Interconectividad

con protocolos externos

Confiabilidad

Topología

Función de operación

Arreglo de LED´s.

ArregloDe

Led’s

Confiabilidad

Espectro

Interconexión del arreglo

Provisión Térmica (Tj)

Forma del arreglo

Calidad de iluminación

$$$$$

Estándars Fotométricos

Difusor óptico.

Difusor

Óptico

Panel óptico

Micro copias ópticas

Capa óptica Distribución

Óptica

Eficiencia

Parámetros Fotométricos

Estándars Fotométricos

Forma Óptica

Integración de componentes.

Conversión AC/DC

Drive&

Control

ArregloDe

Led´s

DifusorÖptico

AlimentaciónAC

Datos

Iluminación

ConfiabilidadEstándars

industrialesInterface Térmica

Configuración Estándars de calidad

$$$$$$$

Aplicaciones

Señalamientos. Señales de trafico. Automovilistico.

Interiores. Exteriores.

Display Backlighting. Full colors display Iluminación.

Señalamientos y señales de tráfico.

Display Backlighting.

Iluminación en automóviles.

Interiores

Exteriores

Full colors display

Iluminación comercial y doméstica .

Comparación:

Tipo de

Lámpara

Potencia

(Watts)

Flujo

Luminoso

(Lúmenes)

Vida

Util

(Horas)

Incandescente 40 350 1,000

Fluorescente 40 2,500 10,000

Arreglo 81 led´s (25mm)

19 3,100 >>50,000

Conclusiones

La iluminación con led´s presenta un nivel bajo de consumo de potencia.

Alto desarrollo tecnológico en nuestro país.

Con altas posibilidades de desarrollo comercial.

Abre una nueva gama de posibilidades en la iluminación.

Larga vida de uso.

Instituto Tecnólogico De Celaya

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