Archivo de septiembre 10th, 2013

J608: Acerca de la tecnología de los LED’s…

septiembre 10, 2013 in Eficiencia Energética, Energía Eléctrica, Energía Renovable, Iluminación, Innovación, Innovation, LED, Sostenibilidad ambiental, Transferencia de Calor, Universidad Nacional de Ingeniería UNI
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Los diodos emisores de luz (LEDs) existen desde hace varias décadas, aunque hasta no hace mucho, su uso estaba limitado a usos específicos. Antes de 1990, sólo estaban disponibles los LEDs de color rojo, verde y amarillo, esto limitaba su utilidad. La invención de los LEDs azules y ultravioletas (UV) y el incremento del brillo del LED permitieron recientemente la generación de luz blanca. Desde 1990 se aceleró el desarrollo y comercialización de semiconductores emisores de luz.

Desde la invención del LED rojo en la década del 60, la potencia de la luz de este dispositivo se multiplicó por 20 cada 10 años, al mismo tiempo la disminución del costo de la luz LED (por lumen) fue de 10 veces, siguiendo la tendencia conocida como ley de Haitz (Steele 2007). En el caso de los nuevos LEDs blancos, la potencia del lumen (por dispositivo) se multiplicó por 6 entre 2002 y fines de 2006 mientras que el costo por lumen disminuyó 7 veces su valor. Entre 1995 y 2005 el mercado del LED blanco de alto brillo creció en un promedio de 42% anual (Steele 2007). Sin embargo, la tecnología aún está lejos de madurar con una penetración en el mercado limitada sólo para usos específicos.

Los LEDs de colores actualmente superan en calidad a las fuentes filtradas de luz incandescente por lo que comienzan a tener una mayor demanda comercial. Los LEDs generan una limitada amplitud de onda de luz, produciendo así directamente los colores deseados y consiguiendo eficiencias superiores que las tecnologías alternativas que dependen principalmente de luz blanca filtrada. Los LEDs que producen luz blanca aún deben esperar para lograr esa penetración en el mercado, debido a cuestiones de conversión. La luz no puede ser emitida directamente por un LED, debe ser generada por una conversión de fósforo de luz azul o UV, a partir de la mezcla de luz monocromática o por una combinación de las dos posibilidades. El uso de LEDs individuales que posean fósforos es la tecnología más generalizada. No obstante, esto presenta algunos grandes desafíos técnicos, especialmente en la creación de luz blanca cálida (similar a las incandescentes) ya que la eficiencia de los fósforos rojos queda por detrás de la de los disponibles para generar otros colores (Schubert y Kim 2005). Las eficiencias de la conversión de fósforo generalmente son bajas, esto reduce la eficiencia final de los productos. En la industria muchos creen que el criterio de mezclar luz terminará siendo dominante (brindando eficiencias de 200 lm/w – mucho más que una lámpara incandescente o fluorescente), aunque la falta de LEDs verdes de alta potencia actualmente limita la calidad del color blanco.

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J607: La necesidad de mejorar los sistemas de iluminación…

septiembre 10, 2013 in Eficiencia Energética, Energía Renovable, Iluminación, LED, Universidad Nacional de Ingeniería UNI


Actualmente se utilizan diferentes tecnologías en iluminación. La más antigua, la iluminación incandescente, fue inventada originalmente a fines del 1800, y a excepción de las luces halógenas, el diseño de las lámparas prácticamente no ha cambiado desde 1930. La forma más ineficiente de iluminación eléctrica, la luz incandescente, posee una eficiencia de conversión eléctrica energía-luz de sólo el 5%. A pesar de esto, son las que más se utilizan, principalmente en el sector residencial. Consumen el 30% de la energía eléctrica usada para iluminación mientras que sólo producen un 7% de luz efectiva. Hoy se reconoce que es necesario ponerle un final al uso de las lámparas incandescentes. Los grandes fabricantes de lámparas disminuyeron su producción (BBC 2007) y los gobiernos de diferentes países ya presentaron iniciativas para retirar las lámparas de la venta (Coghlan 2007)

Las lámparas fluorescentes, la alternativa actual de iluminación de interior, representan el 64% de la iluminación generada eléctricamente y representa el 45% del uso de energía eléctrica para iluminación. La eficiencia de la iluminación fluorescente varía según el tipo de lámpara, aunque generalmente es de 5 y 8 veces mayor a las incandescentes. Todas las lámparasfluorescentes contienen mercurio, aunque en cantidades cada vez menores. La mayoría de las lámparas fluorescentes emiten luz ultravioleta debido a su modo que funcionamiento.

El otro grupo principal de tecnologías en iluminación, las lámparas de descarga, se utilizan en espacios grandes incluyendo exteriores, grandes salas y centros comerciales. Las lámparas de descarga proveen el 29% de la luz entregada y representan el 25% de la energía eléctrica utilizada en iluminación. La mayoría de estos tipos de lámparas, sólo producen una limitada variedad de colores (por ejemplo las lámparas de sodio producen el color amarillo). Esto las limita a aplicaciones en donde el color no es importante. Algunas lámparas son muy eficientes (mucho más que las lámparas fluorescentes) y brindan la cantidad de luz necesaria para aplicaciones como el alumbrado público. Aún así, todavía se pueden mejorar. Las lámparas de vapor de mercurio, a pesar de ser una vieja tecnología ineficiente que depende de un metal tóxico, son muy utilizadas actualmente. Las lámparas de descarga producen luz no-direccional, haciendo necesarios el uso de reflectores para garantizar que la luz sea dirigida a la dirección deseada. Debido al pobre diseño de luminarias para exterior (incluyendo el de los reflectores), mucha luz se desperdicia resultando en una reducción real de la eficiencia, y en contaminación lumínica.

Esta claro que, a pesar de que existe una variedad de tecnologías en iluminación actualmente en uso, ninguna es perfecta. Muchas opciones tienen todavía una eficiencia baja, principalmente en iluminación residencial e iluminación especializada. Muchos productos eficientes deben resignar otros factores como la calidad del color y su toxicidad. Evidentemente existe la necesidad de otras respuestas a la creciente demanda de luz artificial, como es el caso de los LEDs.

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