La iluminación nos permite ver, aunque parezca tan obvio es cierto, ya que el objeto iluminado refleja la luz y nos permite ver su forma, color, su espacio tridimensional y varios detalles importantes del objeto, esos detalles y su nitidez dependen de la luz y su intensidad, permitiendo que nuestros ojos observen una infinidad de características de este, enviado la información al cerebro donde se genera la imagen finalmente.

La luz se mide en Lux (un lux o lumen [lm] es la luz de una vela a 1 metro de distancia), esta medida de la luz nos permite disponer de una variable cuantificable, ya que nos proporciona la cantidad de luz que emite una fuente de energía lumínica.

La foto nos muestra la iluminación pública en base a Led's en donde existen paneles formados por muchos led individuales, configurados en placas o en verdaderas obleas compactas.

Tenemos varios tipos de fuentes de energía luminica, iniciando con las ampolletas clásicas hasta sistemas muy eficientes de energía lumínica.

Existen varios métodos y técnicas para fabricar tipos diferentes de fuentes de energía lumínica, como las comúnmente llamadas dicroicas, ampolletas de haluro metálico y otras, pero nos concentraremos en las más comunes.

Tradicionalmente las fuentes de energía lumínica, son conversores de energía eléctrica en energía lumínica, estas son las ampolletas comunes, la cual consumen mucha energía y su conversión es bastante pobre. Pero fue un icono del ingenio y la inventiva, quien no escuchó decir o dijo frente a una buena idea.. se te iluminó la ampolleta. Pero su ciclo de vida ya ha terminado.

Este es un dispositivo que produce luz mediante el calentamiento por efecto Joule de un filamento metálico, en la actualidad wolframio, hasta ponerlo al rojo blanco, mediante el paso de corriente eléctrica. Con la tecnología existente, actualmente se consideran poco eficientes ya que el 95% de la electricidad que consume la transforma en calor y solo el 5% restante en luz.

En 2009, una Directiva de la Unión Europea estableció un plazo para que en los estados miembros dejaran de fabricar y comercializar lámparas incandescentes. El 1 de septiembre de 2009 se prohibió la fabricación y distribución de lámparas de potencia igual o superior a 100 W y el 1 de septiembre de 2010 las lámparas de 75 W. Un año después, el 1 de septiembre de 2011, las lámparas de 60 W y, por último, el 1 de septiembre de 2012 se retiraron las lámparas de 40 y 25 W.5 Las lámparas incandescentes están siendo sustituidas por opciones más eficientes, como las lámparas fluorescentes compactas y las basadas en tecnología LED.

La lámpara fluorescente compacta aprovecha la tecnología de los tradicionales tubos fluorescentes para hacer una lámpara que pueda sustituir a las lámparas incandescentes con pocos cambios en la armadura de instalación y con menor consumo.

La luminosidad emitida por un fluorescente depende de la superficie emisora y en el caso de las lámparas compactas, lo que se ha hecho es doblar, de varias maneras, un tubito para conseguir esa superficie. Aún así, ha sido necesario mejorar la técnica de la iluminación fluorescente, pasando de rendimientos luminosos de 40 a 50 [lum/W] a unos 80[lum/W], para conseguir suficiente intensidad luminosa en tan reducido espacio (mejora que también se ha aplicado a los propios tubos), y además cambiar los antiguos ballast electromagnéticos (en base a transformadores) por ballast electrónicos, reduciendo considerablemente el peso y el parpadeo, para que estas lámparas fueran verdaderamente útiles. Son contaminantes y peligrosas si se rompen.

Las fuentes de energía lumínica no convencionales, son aquellas que han marcado una diferencia en lo que respecta a su desarrollo y su fabricación, usando componentes del desarrollo de la electrónica que están rompiendo los paradigmas de como se generaba energía lumínica, estos nuevos elementos son los semiconductores llamados diodos emisores de luz, los led.

Los led son semiconductores optoelectrónicos, es decir son elementos electrónicos que tienen ciertas características que lo hacer ser muy diferentes a las ampolletas comunes y a los tubos fluorescentes para iluminación que son gatillados por ballast.

[] Actualmente la tecnología de LED es la fuente más eficiente de generar energía lumínica con el menor consumo eléctrico, es decir son más eficientes que todas las fuentes convencionales anteriores.

La eficiencia lumínica se mide es lux por watts [lm/w], es decir la relación que existe entre la intensidad lumínica respecto del consumo de energía eléctrica, tomando en cuenta esta relación los LED tienen entre un 40% a un 90% más eficiencia que los sistemas de iluminación convencionales, convirtiendo a estos elementos en dispositivos ideales para iluminación de hogares, alumbrado público, publicidad, pantallas electrónicas y un sin número de sistemas y aplicaciones.

Los LED consumen menos por generar luz a partir de un proceso más eficiente. Por ejemplo la incandescencia se basa en calentar un filamento de tungsteno hasta que emita radiaciones visibles. Este proceso emite radiaciones infrarrojas (calor) que no resulta útil y por tanto se pierde esa energía. El LED está basado en la electroluminiscencia, un fenómeno que no emite infrarrojos, es decir no pierde energía por calor, siendo más eficiente, convirtiendo prácticamente toda la energía en luz.

El uso común de los led, se inició para señalización o indicación en equipos y sistemas electrónicos, las que fueron sus primeras aplicaciones, siendo los colores iniciales el rojo, verde, naranjo y el amarillo, con el uso de nuevos materiales y el mejoramiento de la técnica en su fabricación, se pudo llegar al color azul y finalmente se llega al blanco, lo que permite desarrollar una serie de sistemas y equipos para la iluminación aplicable desde el hogar a la industria.

Los avances tecnológicos en la fabricación de LEDs para el sector de la iluminación no paran de sucederse y las empresas del sector incrementan día a día las prestaciones de los diodos LED. Y es la eficiencia la característica principal sobre la que basculan todos los demás parámetros, una mayor eficacia luminosa hará de los LED una fuente de luz más duradera con menor consumo, que incrementará aún más el reemplazo de fuentes de luz tradicionales por fuentes de luz LED. Cada nuevo desarrollo mejora las prestaciones de modelos anteriores y se aleja de las lámparas convencionales, superándolas en todas sus características.

Muy lejos están ya los 80[lm/W] de los fluorescentes y por supuesto los 20[lm/W] de las ampolletas halógenas. Siendo los led elementos que están en o por sobre los 160[lm/W].

Esta alta eficiencia de 160[lm/W] en 4350 ºK y de 125[lm/W] con 2950 ºK se ha conseguido con la utilización de Nitruro de Galio en obleas de Silicio, y según los fabricantes, esto permitirá nuevos desarrollos con una importante reducción de costos, que se reflejará finalmente en el precio de las lámparas y luminarias que utilizan sistemas de iluminación con dispositivos de estado sólido.

Los led's al ser dispositivos electrónicos, tienen una serie de ventajas que indicaremos a continuación:

Estos dispositivos Semiconductores de estado sólido, al no emitir radiaciones infrarrojas o ultravioletas, no incide en el deterioro de obras de arte, cuadros, mercancía expuesta en tiendas, expositores de alimentación en vitrinas y en muchas aplicaciones similares.

También, reduce costes de electricidad en lugares donde se utilizan aire acondicionado, al no emitir calor adicional, los aparatos logran la temperatura deseada en menor tiempo, y una vez estabilizada la temperatura están funcionando sin tener que generar mayor cantidad de aire frío.

Con una ampolleta de LEDs de unos 5W, se logra un efecto lumínico aproximado equivalente a una convencional de 40W. Esto se traduce en una elevada reducción del consumo energético de hasta un 85% frente a las ampolletas convencionales. El encendido se produce instantáneamente al 100%.

En contra de otros sistemas, el led no tiene filamentos u otras partes mecánicas sujetas a rotura ni a fallos por “fundido de filamento”, no existe un punto en que cesen de funcionar, sino que su degradación es gradual a lo largo de su vida. Tampoco existe la posibilidad de que exploten.

Se considera que a aproximadamente a las 50.000 horas, es cuando su flujo decae por debajo del 70% de la inicial, eso significa aproximadamente 6 años en una aplicación de 24 horas diarias 365 días/año. Esto permite una reducción enorme de costes de mantenimiento ya que no se necesita reemplazarlas, por lo que el Coste de Iluminación es mucho menor.

En el gráfico adjunto podemos apreciar que mientras las mejores lamparas de halogenuro metálico BP tienen una vida útil entorno a las 6.000 horas, siendo esta la mejor muestra de los sistemas convencionales, los Led's por otra parte su vida útil están sobre las 50.000 horas.

Otro aspecto importante a tener en cuenta en aplicaciones públicas y especialmente de tráfico. La luz de led no emite radiaciones UV o IR y al contrario de las luces convencionales tampoco dispersan la luz en todas direcciones.

El color (longitud de onda), depende del material semiconductor empleado en la construcción del diodo y puede variar desde el ultravioleta, pasando por el visible, hasta el infrarrojo. Los diodos emisores de luz que emiten luz ultravioleta también reciben el nombre de UV LED y los que emiten luz infrarroja suelen recibir la denominación de IRED.

El dispositivo semiconductor está comúnmente encapsulado en una cubierta de plástico de mayor resistencia que las de vidrio que usualmente se emplean en las lámparas incandescentes. Aunque el plástico puede estar coloreado, es sólo por razones estéticas, ya que ello no influye en el color de la luz emitida.

La luz de LED es estable y no parpadea como por ejemplo los fluorescentes y ampolletas de bajo consumo.

Uno de los factores más importantes a día de hoy, es el mundo que dejaremos a nuestros hijos. La iluminación LED no contiene mercurio, no emite radiaciones ultravioleta, ni tiene emisiones de CO2. Los focos LED, no emiten radiación IR ni UV y por ejemplo evitan o retrasan, la aparición cataratas en las personas, tal y como numerosos estudios han puesto de manifiesto.

Esto que puede parecer un detalle, este tipo de iluminación NO ATRAE a los insectos debido a que no emiten radiaciones InfraRojas o UltraVioletas (IR o UV).

Los led son ecológicos ya que no contienen mercurio y cumplen con la normativa más reciente en cuanto a prohibición de existencia de plomo en los circuitos.

Ya hemos mencionado que estos dispositivos son semiconductores y trabajan con energía eléctrica, pero a diferencia del alumbrado público y de hogar convencional que funcionan con corriente alterna, los Led's funcionan con corriente contínua, es decir su alimentación eléctrica es de bajo voltaje, que van desde los 1,2-3,6Vdc y con un consumo de 10mA a 20mA por dispositivo semiconductor, es decir estamos hablando de 12mW a 24mW llegando a consumir arreglos de Led's 10W, muy por debajo de las lamparas convencionales.

Para la alimentación eléctrica de estos dispositivos estos deben ser alimentados con fuentes de energía contínua y no alterna como se encuentra disponible en nuestros hogares y sistemas públicos en donde la norma indica que debe ser de 220Vac +/-10%, muy por encima de la tensión continua necesaria para alimentación de los led's.

Es por ello que es necesario poner fuentes de energía que conviertan los 220Vac a la tensión continua necesaria, en este tipo están las clásicas que usan un transformador donde bajan la tensión alterna y posteriormente se rectifica, se filtra y se regula para obtener una fuente estable de energía continua y existen además las fuentes switching que son más eficientes y realizan el mismo trabajo anterior, que es generar una tensión contínua estable a contar de los 220Vac, la cual es la base para la alimentación continua de los Led's.

Este led se alimenta con una tensión continua que va entre los 9,2Vdc y los 10Vdc como máximo, con un consumo de 3W, da una eficiencia lumínica de 280[lm/W], lo que es bastante alto entregando bastante energía lumínica en una superficie reducida.

Para alimentar este dispositivo se usa un conversor de 220Vac/12Vdc con una potencia de 50W, lo que está muy por sobre el consumo del led que es de 3W, con algunas pequeñas modificaciones se obtienen los 9,83Vdc con una corriente de unos 300[mA], que son los usados para alimentar y probar este dispositivo, los resultados fueron muy satisfactorios, generando un foco de luz increíble con tan poca energía eléctrica consumida.

Para tener una idea del tamaño, este dispositivo es de 30mm de diámetro, la superficie útil es de aproximadamente 20mm por lado que son 400mm² de área (superficie amarilla).