PER QUÈ LED?

LEDs (díodes emissors de llum) són dispositius lluminosos d’estat sòlid que produeixen llum quan s’aplica una tensió directa. Un LED consisteix en un díode semiconductor empaquetat en epoxi transparent o gel de sílice. El díode conté dos materials lleugerament diferents: un semiconductor tipus P i un semiconductor tipus N. El semiconductor tipus P té buits creats per la falta d’electrons, el que crea una càrrega positiva.

Per contra, el semiconductor tipus N té un excés d’electrons el que produeix una càrrega negativa. Els semiconductors tipus N i tipus P estan situats en contacte directe en el díode i la regió on es troben es coneix com la unió PN. Quan un corrent elèctric circula a través del dispositiu els electrons es desplacen cap a la regió P i els forats cap a la regió N.

A prop de la unió PN, els electrons i els buits es combinen i els electrons desprenen l’energia extra adquirida gràcies al corrent elèctric. Aquesta energia és alliberada en forma d’un fotó, la unitat bàsica de llum. D’aquesta manera un LED emet llum visible. L’energia dels fotons correspon al color de la llum emesa. A l’espectre de llum visible, la llum blava i violeta s’obtenen de les majors emissions de llum, mentre que la vermella i groga de les menors.

En utilitzar materials amb diferents bandes prohibides, els enginyers poden alterar l’emissió d’energia i, conseqüentment, el color de la llum produïda per un LED. Les bombetes LEDs utilitzen una placa base real per operar i estan fetes de components electrònics. Bàsicament, podrien ser considerats dispositius electrònics. Aquesta tecnologia avança amb rapidesa davant el desenvolupament de nous materials.

La demanda de productes d’il·luminació amb aquesta nova tecnologia augmenta dia a dia, i veurem reduir els costos a mesura que s’incrementi la producció de LEDs.

L’any 1962 es va crear el primer dispositiu LED. El seu creador va ser Nick Holonyak, un dels enginyers de General Electric. No obstant això, aquest tipus de dispositiu no va gaudir d’una gran popularitat fins fa només uns anys enrere quan el científic japonès, Shuji Nakamura va descubrir el 1993 una fórmula més econòmica per crear llum blava utilitzant Nitrur de Gali i Nitrur d’Indi.

La importància d’aquest descobriment radica que la fabricació de llum vermella i verda, tot i ser senzilla i econòmica, no era suficient per a la creació de la llum blanca necessària que utilitzem per, per exemple, poder veure la pantalla de l’ordinador. Per a la fabricació de llum blanca cal barrejar parts iguals de llum vermella, verda i blava.

D’aquesta manera, si ens acostem a la pantalla i observem amb molt detall, veurem que aquesta es troba formada per milers i diminuts punts d’aquests tres colors. Com s’esmenta anteriorment, els dispositius LED poden emetre llum d’una àmplia gamma de colors, però aquells que emeten llum infraroja són denominats IRED (Infra Red Emitting Diode).

Aquests dispositius són àmpliament utilitzats en aparells d’ús quotidià de les nostres llars, com per exemple en equips de so i tot tipus de controls remots.

Baixa emissió de calor, mínima radiació d’infrarojos o ultraviolats, fonts de llum de baixa temperatura, molt més fredes al contacte, millorant el confort a les estances on s’instal·la i l’estalvi en sistemes de condicionament tèrmic.

• L’angle i color de la il·luminació poden ser controlats amb exactitud, evitant la contaminació lumínica a la lluminària pública. Fa possible un major rendiment a l’escola i el treball en millorar la concentració.
• Millora mediambiental davant la baixa emissió de radiació i absència d’elements tòxics que elimina el risc davant el trencament de les lluminàries de fluorescència. No produeixen el parpelleig i so característic de les làmpades de fluorescència, evitant la fatiga en llocs de treball exposats de forma permanent a aquest tipus d’il·luminació.
• Encesa i apagat instantani de la lluminària, sense temps d’espera com succeeix actualment amb llums d’alta potència, millorant clarament el seu rendiment en reduir la potència necessària per obtenir il·luminacions millorades.
• Operen a baixa tensió (entre 6 i 12V), reduint al mínim el risc d’electrocució.
• No s’utilitza mercuri, sodi, tungstè o altres substàncies perilloses i contaminants.
• El microprocessador integrat pot controlar la intensitat de la llum i ajustar la modalitat de la llum a les necessitats concretes d’una determinada instal·lació.
• El 99% dels components d’un LED són reciclables i de llarga vida útil, la qual cosa ajuda a preservar el medi ambient.

Els LEDs són dispositius en estat sòlid (SSL, Solid State Lighting), per tant no es cremaran. Un LED no té filaments o altres parts mecàniques subjectes a trencaments o a errors per “fosa”, només té una degradació progressiva al llarg de la seva vida. De fet, comença a perdre intensitat de forma gradual.

A mesura que avança el temps el cost dels recanvis de fluorescents o bombetes incandescents pot portar a estalvis significatius en convertir-los en LEDS. Si bé les lluminàries LEDs poden tenir un preu més alt de compra, aquest cost addicional serà compensat per:

• Una menor despesa energètica (fins a 90%)
• Una major vida útil (50.000 hores)
• Una freqüència de recanvi menor

Les lluminàries LED estan dissenyades per reemplaçar directament les seves bombetes tradicionals, utilitzant els mateixos connectors que vostè ja posseeix. El procés d’instal·lació és tan simple com reemplaçar una bombeta per una altra.

Les lluminàries LED, per reemplaçar focus halògens, consumeixen un 90% menys d’energia i duren 20 vegades més. Un focus LED d’aproximadament 5W pot reemplaçar un dicroic halogen de 35W produint el mateix nivell de llum.

Un tub LED d’aproximadament 22W pot reemplaçar a un tub fluorescent de 58W produint el mateix nivell de llum. Exemple pràctic: Un client ens demana en quin termini recuperarà la inversió en substituir 1000 tubs fluorescents de 58W (150 cm) en un pàrquing de la seva propietat. Suposem que l’import de la inversió ascendeix a 32.000 euros.

Substituïm tubs de 58W (64W amb reactància) per tubs de 22W LED. En operar 365 dies a l’any durant 24 hores el consum és de 84.096 Euros / any per als tubs de 58W i de 28.908 Euros / any per als substituïts de 22W, amb un cost mitjà de l’energia assumit de 0,15 Euros / kWh. Per tant l’estalvi anual ascendeix a 55.188 Euros / any. Si hi afegim els costos per reposició en un any (suposant un 10% de tubs fosos) l’estalvi s’eleva a 55.838 Euros / any, o el que és el mateix 4.653,17 Euros / mes.

Per això, respecte a la inversió inicial obtenim una amortització de la mateixa en 6,88 mesos, poc més de mig any.

Flux lluminós: l’índex de flux de llum per unitat de temps, especialment el flux de llum visible, expressat en lúmens.

Lluminositat: la intensitat lluminosa de qualsevol superfície en una direcció donada per unitat d’àrea de superfície projectada vista des d’aquesta direcció.

Temperatura del color: la mesura de color expressada en graus Kelvin (K). Com més petit sigui el valor en Kelvin, més calorosa o groga serà la llum. Com més alt sigui el valor, més freda o blau serà la llum.

Intensitat lluminosa: la densitat de flux lluminós per angle sòlid mesurat en una direcció donada, relativa a la font emissora. La unitat tradicional és la bugia, la unitat del SI és la candela.

Valor de protecció (estanquitat): el codi o valor IP definit en la internacional estàndard IEC 60529 que classifica el nivell de protecció que proveeixen els electrodomèstics contra la intrusió d’objectes sòlids com la pols, contacte accidental o aigua.

Eficàcia lluminosa: la ràtio de flux lluminós total emès, en lumen, entre el total de l’energia elèctrica consumida en watts.

Luminància: la densitat de potència lluminosa, també anomenada il·luminació. Un lumen de flux lluminós incident uniformement en l’àrea d’un peu quadrat produeix una il·luminació d’una bugia-peu. En unitats del SI, un lumen de flux lluminós incident uniformement en una àrea d’un metre quadrat produeix una il·luminació d’un lux.

Resplendor: la sensació produïda per la brillantor dins el camp visual que és prou major que la lluminositat a la qual els ulls estan adaptats. La resplendor pot causar visió difuminada, malestar, dolors de cap o pèrdua del rendiment visual i visibilitat.

LED (Light Emitting Diode): Díode emissor de llum (díode semiconductor que emet llum) Lumen: Unitat de flux lumínic. Quantitat de llum total que emet el punt de llum.

Lux: Mesura bàsica de la il·luminació = quantitat de llum que arriba a una superfície = lumen / superfície