Hace ya varios meses publicábamos un post (artículo) con este mismo titular y pasado este tiempo, hemos considerado que sería de interés abundar en este aspecto.
Varios clientes nos han mencionado el post y se confiesan todavía confusos e incluso impotentes, ante tal avalancha de productos existentes que dificultan el diferenciar “churras y merinas” en este mercado de tanta competitividad.
Por ello, hemos creído que sería bueno extender nuestra información y aportar algún que otro detalle adicional con más datos ilustrativos al respecto.
El Diodo Led es un invento más antiguo de lo que parece.
Muchas personas que se han acercado por obligación profesional al mundo del diodo LED en los últimos años siguen en la creencia de que la invención de este componente data de unos años atrás y realmente esto no es así. El diodo Led nació allá por los años 50 del siglo pasado cuando se crearon los primeros leds rojos en laboratorio y no fue hasta los años 60, cuando Texas Instruments lanzó el primer Led Rojo comercial. Este lanzamiento y su intencionalidad no estaban ni mucho menos focalizados en la intención de utilizar los diodos Led como elementos de iluminación.
Con la evolución de los años, aparecieron nuevos leds de distintos colores, de superior luminosidad y prestaciones, pero su objetivo eran las funciones de señalización, pilotos, paneles, etc.
La aparición del Led blanco en los 90 abrió las puertas a nuevas aplicaciones, pero realmente siempre se pensaba en las pantallas de TV y monitores de PC como los principales objetivos de mercado para nuestros protagonistas.
En el periodo que va de 2009 a 2011 los medios productivos para fabricar Leds se multiplicaron por 3,5 y las fábricas de encapsulados de Led y Chip de Led surgían en cualquier esquina de Asia, siempre pensando en la gran demanda que el mercado de las televisiones a Led iba a generar.
El problema a partir del 2012 fue que el avance de la tecnología en las pantallas para TV era tan rápido y voraz, que se redujo la demanda de Leds con encapsulados convencionales de manera drástica porque otras tecnologías invadieron este mercado.
Ese exceso de capacidad productiva, junto con la bajada de su demanda remaba a favor de la bajada de precios y ayudó a generar el impulso de la “Iluminación con Led”. Todos esos encapsulados y medios productivos desarrollados para un mercado de consumo masivo, fueron usados por muchos ilustrados para lanzar productos de iluminación.
El problema surge cuando nos paramos a pensar y vemos que, en el mercado de Iluminación, las expectativas de vida y de calidad deberían de ser mucho más altas y que aquellos leds diseñados para las televisiones, venían a ser un poco justos en estos aspectos.
Con esto ya nos encontramos con el primer problema: un producto que fue desarrollado para otras aplicaciones, metido con calzador en un mercado que no le correspondía simplemente por necesidades de una sobre producción evidente.
Y la mala noticia es que esto aún continua así.
La Televisión y la Iluminación.
Son muchas las líneas de producción antiguas que siguen utilizando capsulas y medios de hace 5-7 años fabricando Leds que fueron pensados y diseñados para otras aplicaciones. Las especificaciones de los Leds para iluminación y para las pantallas de TV, por ejemplo, pueden parecer similares e incluso los modelos de Leds usados pueden ser similares en sus cápsulas y luminosidad, pero hay detalles que los debieran diferenciar claramente.
Digamos que, incluso para aplicaciones de baja potencia de iluminación en donde no pasemos de los 70ºC en funcionamiento, aquellos leds pudieran salir bien parados y dado su bajo precio, son una tentación para fabricantes ávidos de ofrecer todo tipo de productos a precios reducidos.
El problema surge cuando vemos que en algunos dispositivos la temperatura que se alcanza empieza a subir de los 80ºC o incluso los 100ºC y esto empieza a hacer estragos en muchos diseños de bajo costo que parecían ser “un gran invento”.
Las cápsulas de los Leds de baja potencia están hechas de un plástico blanco llamado poliftalamida (PPA). Este tiene además la función de reflejar la luz que emite el chip y favorecer su propagación.
Lástima que este material tenga la costumbre de decolorarse por la acción del calor y por la acción de los fotones azules que emite el chip del Led. El resultado es la pérdida de luminosidad del elemento con el paso del tiempo.
Como resultado de esto, conviene trabajar con dispositivos montados con Leds que cumplan la norma IESNA LM-80, norma de la Sociedad de Ingeniería de Iluminación de Estados Unidos que lanzó este protocolo de medición hace algunos años y mediante el cual, los leds son sometidos a 6000 horas de ensayo y seguimiento de su luminosidad mediante un modelo predictivo establecido.
Con ello, los fabricantes asociados pueden publicar expectativas de vida de sus leds de una manera regulada y consensuada.
Incluso este mismo organismo americano, ha lanzado el protocolo normativo IESNA TM-21-11 que establece cómo se debe asegurar el mantenimiento de la luminosidad del Led a largo plazo. En este ensayo, las pruebas superan esas 6000 horas con creces, se habla de hasta 6 veces el tiempo que se utiliza en la norma LM80 y esto nos haría pensar que las tareas de ensayo y prueba, son algo pesado y prolongado en el tiempo…, pero hay que tener en cuenta que la norma TM-21 es un sistema de medición proyectada que simula el mantenimiento de los lúmenes y que nos ofrece un resultado final de desviación cromática dentro de una Elipse MacAdam determinada.
Apuntemos en este momento que, en iluminación, es incluso aceptable una desviación de 7 pasos MacAdam, lo cual nos pudiera parecer exagerado cuando FULLWAT ya ofrece tiras de Led con desviaciones de tan solo 3 pasos en su gama profesional y se halla trabajando en nuevos modelos que incorporan Leds con tan sólo 1 paso MacAdam. (Catálogo Rollos Flexibles LED Fullwat)
El Led, ¿un muñeco que dura y dura?
Una vez explicado esto, la pregunta que surge es: ¿Qué pasa con esos leds fabricados con cápsulas plásticas de PPA más allá de las 6000 horas?
Pues pasa que, cuando los sometemos a pruebas TM-21 y nos vamos a valores de 10.000, 15.000 o hasta 17.000 horas de ensayo, nos encontramos que la depreciación de los lúmenes ofrecidos es muy patente y la desviación de la elipse MacAdam es muy reveladora: 20 pasos…, valor que sería inaceptable en iluminación.
¿Por qué ocurre esto?
La respuesta es fácil; la decoloración de la cápsula de PPA está absorbiendo parte de la luz y debilitando su emisión.
Cuando un led es nuevo y empieza a funcionar, la luz emitida se compones de dos haces de emisión:
- Luz emitida directamente por el chip azul integrado que pasa a través de la capa fosforosa llamada YAG (la sustancia amarilla que todos conocemos)
- Luz reflejada por las paredes de la cápsula que luego atraviesa la capa fosforosa.
La luz que se emite directamente será más fría por la acción directa del Led azul y la luz que viene reflejada por la cápsula es más cálida. La luz total emitida es una mezcla de ambas y si la cápsula se decolora, refleja menos luz, en este caso más cálida, luego el haz de luz final será más frío por la acción directa de la luz no reflejada. Digamos que la acción correctora de la luz reflejada en la cápsula desaparece y los fotones azules enfrían la luz total desviando el espectro hacia la zona azul.
Esto es un efecto de depreciación presente en todos los leds de baja potencia fabricados con cápsulas PPA y que no está presente en los Leds de alta potencia ni tampoco en los de baja potencia fabricados con sustratos cerámicos y en donde no existe “luz reflejada”, es decir, toda la luz proviene de la acción directa de los fotones azules emitidos al pasar por la capa fosforosa.
En estos Leds de sustrato cerámico, incluso a altas temperaturas, el mantenimiento de la escala MacAdam y el nivel de luminosidad es estable incluso más allá de las 12.000 horas.
Las cápsulas cerámicas empiezan a aparecer en algunos leds de baja potencia y alto coste. Suelen ser compuestos multicapa de alúmina, óxido de Aluminio (Al2O3) o nitruro de aluminio (AlN), como la que aparece en la siguiente imagen, producto de la japonesa Kyocera.
Conclusión
Como conclusión podemos pararnos en un hecho incuestionable:
Ya sea en leds con cápsula PPA plástica o en aquellos con sustratos cerámicos, las pruebas se siguen haciendo, usando el protocolo LM-80 o bien el extendido método TM-21. Esas pruebas se están realizando hoy en millones de Leds en este momento, ahora, mientras escribimos este texto…, y con ello, día tras día, se va aprendiendo más en lo que a la durabilidad y comportamiento de los Leds se refiere y en cómo interpretar esos datos en las aplicaciones reales de iluminación.
Estamos hablando de pruebas de 6000 horas o más…, y un año son unas 8760 horas. Esto significa que probar un modelo de led de apenas unos céntimos de valor, implica un mínimo de inversión de más de 1 año y medio. Los leds que se prueban hoy son los que usaremos dentro de 2 años como poco.
Es fácil concluir que sólo los fabricantes serios y mejor dotados invierten dinero en estas labores. La tentación de obviarlas es muy fuerte para cientos de fabricantes que, movidos por el beneficio rápido, lanzan al mercado millones de leds a un precio de derribo que se instalan en todo tipo de elementos de iluminación de bajo costo y dudosa durabilidad.
Las cápsulas de Led fabricadas con plástico PPA son el resultado de una sobre producción y una sobre inversión de la industria que pensó que la Televisión iba a tirar del mercado sin descanso, pero la propia industria electrónica se auto fagocitó a sí misma, con la integración de nuevas y más avanzadas tecnologías del tipo OLED, QLED y demás inventos que ya no necesitan Leds encapsulados.
Los Leds con cápsulas plásticas van a seguir siendo los reyes de la iluminación de baja potencia, pero conviene que diseñadores y usuarios sepan la diferencia entre ellos y otros que ya llevan sustratos cerámicos.
Y en todos los casos, es imprescindible que los modelos que ustedes prescriban estén avalados por el correspondiente certificado LM80 y si fuera el TM-21 mucho mejor, pero eso implica la aceptación de un precio mayor que cada uno debe de asumir conscientemente en cada uno de sus diseños.
Es muy difícil pensar que lleguemos a ver leds con cápsulas cerámicas en bombillas de 5 Euros o en tiras de Led, pero es de justicia que los clientes e instaladores conozcan estos detalles para que actúen de manera consciente en el desarrollo de su actividad profesional.
Llegados a este punto, ¿siguen ustedes considerando que todos los leds son iguales?
