Protege a cualquier lampara LED de descargas variaciones y Ruidos en línea eléctrica.

Es posible modificar un foco LED para prolongar su tiempo de vida útil y prevenir algunas fallas.

Muchos dirán que las lamparas, bombillos, focos y tiras Leds son desechables y que es mejor comprar otro cuando fallan. ¡Pero, vamos!. Me niego rotundamente a que, otra vez, la creación de nuevas tecnologías tenga un “nacimiento abrazando lo prematuramente-desechable” y continuemos con esas doctrinas de consumismo salvaje. Así que voy a compartirles el primero de tres artículos que explica y muestran como realizar modificaciones en los circuitos y estructura de todas las lamparas leds para protegerlas, reducir su calor y alargar su vida útil. 

TRES MODIFICACIONES EN BOMBILLOS Y LAMPARAS LEDS PARA PROLONGAR SU VIDA UTIL.

No son baratos para nosotros los compradores, si consideramos su costo de fabricación, y el mundo necesita... ¡Le urge! Que las cosas que creamos y usamos, duren más y sea confiables. Pues seguir creyendo que desechar artículos solo pensando en el cosco monetario está bien y es practico, es ignorar un terrible daño que pasará una factura de sufrimiento a nuestros hijos y nietos, pues los  daños serán irreparables al planeta, perse: a nosotros mismos. Así que los invito a abandonar esa falaz frece de: "cómprate otro; sale mas barato".

Deben saber que este es el primero de tres articulo que abarcan excelentes soluciones varios problemas que tienen esos dispositivos, logrando prolongar la vida útil. Para cada uno de dichos problemas voy a enseñarte a corregirlo o aminorarlo en  cualquier lampara leds.

Anuncio:

He identificado algunas fallas en el diseño de estos dispositivos que causan agotamientos prematuros y fallas a mediano plazo. Afortunadamente  se pueden corregir o mejorar para prolongar la vida de nuestra luminarias LED. Hablemos un poco de estas fallas:

 

CAUSAS FUNDAMENTALES QUE GENERAN FALLAS EN LAMPARAS LEDS.

1.-  La mala calidad de la energía eléctrica proveniente de las líneas de suministro, que se traduce en: Los picos, descargas, ruidos  y variaciones fuertes de tensión.

2.-  El valor de la intensidad de corriente (miliamperios) que se aplica a los LEDs dentro de la luminaria, está casi, o al límite, soportado de estos componentes. 

3.- La  mala disipación el calor en la estructura y circuitos con que están diseñados muchos modelos de focos y lámparas.

El primero de esos tres problema: "la mala calidad en el suministro eléctrico".  Sera explicado en este articulo, también encontrarán una solución que pueden hacer ustedes mismos para que este problema no afecte a los circuitos de la lampara led. 

Los siguientes dos artículos encontrara las modificaciones correspondientes a los otros problemas. Puedes leerlos en los enlaces que pongo al final del articulo. Pero te recomiendo que primero leas este.

 

Las modificaciones que expondré, se logran interviniendo directamente el circuito electrónico y piezas que conforman la estructura de los focos, lámparas y luminarias con LEDs. Entonces: Se requiere de un conocimiento y herramientas básicas de electrónica, fáciles de conseguir y entender. No les recomiendo realizar ninguna de las modificaciones, si no cuentan con dichas habilidades, equipo y ganas de lograrlo. ¿Comprendido?

No podemos iniciar algún tipo de modificación, sin antes tener todo lo necesario a la mano. Así que vamos a comenzar con las herramienta  y conocimientos necesario que debes conseguir para realizar estas actividades exitosamente:

 

HERRAMIENTAS NECESARIAS PARA LAS MODIFICACIONES EN LAMPARAS LEDS.

A continuación, una lista de la herramienta básica que necesitas:

• Multímetro digital (tester, polímetro).
•  Cautín tipo lápiz, de 25 o 30 watts, con punta delgada.
•  Pasta para cautín y soldadura; la más delgada que puedas encontrar.
•  Plancha para ropa. Esto nos ayudará a remover los LEDS de montaje superficial (SMD), pues es muy difícil con el cautín. O una plancha especial para remover LED´s SMD. puedes comprarla o hacer una con unas pinzas para planchas cabello. Aquí te digo como:
  
• Armar una plancha para remover LEDs SDM con piezas de una pinza para alaciar cabello.
  
• Pinzas de punta. Las más delgadas que encuentres. Y pinzas de corte.
• Una navaja delgada, exacto, cúter, cuchillo o como lo llamen en tu zona.
• Alcohol de 96 grados o alcohol isopropílico.
• Guantes aislantes y cómodos. Recuerden: vamos a manipular voltajes mayores a 80 volts y temperaturas arriba de los 60 grados centígrados.
• 3 pares de Caimanes para conexión. Esas pequeñas pinzas dentadas forradas con plástico  que vienen conectadas a los extremos de un cable. Los mas pequeños que encuentres.

CONOCIMIENTOS NECESARIOS PARA REALIZAR ESTAS MODIFICACIONES.

1.- Tener los fundamentos básicos de electrónica: Volts, Amperes, Ley de Ohms, circuitos serie, paralelo, reconocer y medir componentes, entender e interpretar diagramas simples. Nada fuera de lo normal para un autodidacta apasionado, o un estudiante en un aula de secundaria o preparatoria (que si enseñen).

2.- Experiencia básica con equipos de medición y herramienta para electrónica: saber usar multímetro, cautín, exacto (cuter), etc

3.- Estar plenamente consciente y aceptar que las cosas no siempre salen a la primera, aun con guías paso a paso. la paciencia, la autocrítica y la perseverancia son hermanas que juntas crean universos.

PRECAUSIONES QUE SE DEBEN TOMAR AL MODIFICAR LAMPARAS LED.

Vamos a trabajar con dispositivos que funcionan con corriente alterna no aislada. Y bajo esas circunstancias, siempre se corre el riesgo de choque eléctrico. Así que tomate bien en serio la siguientes recomendación de usar guantes de aislación y estar siempre acompañado. Descuidar cualquier detalle en esto, es un riesgo y pese a mis buenas intenciones y confianza en que sabes lo que haces; como ultima recomendación: usa un trasformador de aislación para evitar la conexión directa de estos dispositivos a la línea eléctrica.

Una vez puesto en claro esos pequeños detalles, vallamos directo a la primera causa que acorta el tiempo de vida de una lampara leds, para después explicar las modificaciones que la evitaran:

 

La mala calidad de la energía eléctrica acorta la vida útil de las lamparas leds...

Estos LEDs dentro de las lámparas, son dispositivos delicados y quisquillosos que requieren un voltaje y corriente  muy estable para operar correctamente. Alguna variación importante o interferencia constante en estos parámetros, afecta su funcionamiento o causan daños, acortando su tiempo de vida útil. Pese a este saber,  casi todos los diseños comerciales, energizan directamente a los circuitos de focos y lámparas LEds. Quiero decir: Sin ningún tipo de aislación galvánica, protección y filtrado de la línea de suministro de nuestras casas. Esto expone al circuito a todo tipo de fenómenos que ocurran en estas líneas. 

Uno esperaría a que  por su costo y tipo de aplicación, los diseños de focos y lámparas LEDs tenga ciertas medidas de protección ante picos de voltaje, ruidos eléctricos (EMI´s) o fuertes caídas de tensión. Pero en la realidad, la gran  mayoría de estos dispositivos no tiene nada al respecto. Un simple fusible es lo que se encuentra casi siempre. 

Anuncio:

Ante picos de tensión, Los circuitos integrados (chip) o componentes activos dentro de los focos y lámparas LEDs, mueren fulminados. Los ruidos (EMI) causan "estrés" manifestado en sobrecalentamiento de los componentes semiconductores, como el chip de control de corriente y los LEDs. Y las caídas fuertes de tensión funden fusibles o dañar algún componente sensible, por las sumas de voltajes en los condensadores cuando estas caídas y restablecimientos ocurren. 

Tomemos un típico circuito electrónico de foco LEd sin ningún tipo de protección o filtrado de la línea eléctrica y usémoslo como ejemplo base para todas las modificaciones. será fácil:

 

 

Diagrama de una de las versiones más modernas de lamparas LEDs sin protección.

En el diagrama arriba, se puede ver como la corriente alterna solo es rectificada y filtrada por BD1 y C1, para después pasar directamente al circuito y los LED. vemos la imagen real del circuito ya montado en una placa:

Ejemplo de circuito sin protección ni filtro dentro de un foco o lampara LED.

Pese a que es un circuito muy eficiente, carece de medidas de protección contra picos, variantes y filtrado de ruidos eléctricos (EMI). Entonces...

Lo qué hay que modificar en el circuito de una lampara LED para protegerlo de picos de tensión y ruidos en la línea eléctrica.

Les voy a poner el mismo circuito de arriba, pero con 3 puntos de modificación que adicionan componentes pasivos y que suprimen fuertemente esta falta de atención en el diseño de fabrica en casi todas las lamparas leds. Estas modificaciones hacen más robusto y resistente el circuito original ante la mala calidad de la energía eléctrica con que es energizado, protegiendo al resto de componentes. Si estas familiarizado con los diagramas electrónicos, no será difícil de entender y saber que componentes se agregan. 

 

Diagrama que muestra qué componentes anexar a las lamparas LEDs para protegerlas.

  

Vamos a explicar el funcionamiento de estos componentes anexados en el circuito para que entiendas de que forma lo protegen:

VR1:

Se trata de un varistor. Este componente esta diseñado para suprimir los  picos de tensión en CA y CD, disipando dicho pico a través de su estructura, en forma de calor.Motores de inducción, rayos, plantas para soldar y resistencias calefactoras en la línea eléctrica, son los causantes de este fenómeno que puede llegar hasta los miles de volts en microsegundos.  Cuando el pico de tensión dura mucho más de lo que puede soportar el varistor, este no puede disipar toda esa energía y se funde, causando un corto circuito que también daña el fusible F1. Evitando que esa sobre carga llega a dañar al resto de los componentes. por eso se conecta en paralelo entre Línea y neutro, después del fusible, y antes de resto de componentes (incluso el puente rectificador). cuando esto pasa y se daña el varistor, solo se reemplaza junto con el fusible y el circuito vuelve a operar normalmente.

SI quieres saber todo sobre estos componentes que "dan hasta su vida para proteger a otros componentes" te invito a leer el artículo que enseña todo sobre ellos. Solo dale clic al siguiente LInk:

QUÉ ES UN VARISTOR Y COMO FUNCIONA...

VR1 Debe tener  las siguientes características y valores: 

Para protección en lineas de 110-130 VCA: debe soportar 150 Volts RMS y 26 Joules. El código comercial de este componente es  7k 241. Con un disco de 7mm. Se puede encontrar con estos códigos también: 7D241, 07K241. 

Anuncio:

Para protección en lineas de 220-240 VCA: el varistor debe soportar 300 Volts RMS y 30 Joules. El código de este componente es 10K471. con un disco de 1 ctm de diámetro. se puede encontrar con estos códigos: 10K471, 10D471.  Si pueden encontrar de 7 mm. mejor. (7K471, 07D471)

 

Varistores correctos para proteger circuitos de lamparas LED.

Algo muy importante: El tamaño del disco está relacionado con la capacidad de disipar el pico de tensión (Joules) y con las primeras dos letras del código: 7k = 7mm, 10 = 10mm. Entonces: pueden poner varistores mas grandes (mas juole) como 14K241 (disco de 1.4 ctms) pues el valor de voltaje RMS de trabajo es el mismo (241)  si las luminarias donde van montados lo permiten. 

Usamos el valor de 7mm porque son adecuados físicamente para los modelos compactos de focos y su consumo: Hasta 500 mili Amperes. Con focos o lámparas LEds de más consumo, se debe usar varistores de 1 ctms de diámetro en adelante (10D241 o 10D471) ¿Entendido?. 

 

C4:

Es un condensador no polarizado de poliéster  o de mejor calidad. su trabajo es suprimir la mayor cantidad de frecuencias parásitas y no deseadas que viajan por la línea eléctrica y llegan hasta el foco o lampara LED. Típicamente estas frecuencias son de muy altos ciclos; en el orden de los kilo Herz. El condensador debe tener un valor adecuado para suprimir las frecuencias no deseadas, y para el caso de estos dispositivos, se puede usar un condensador con un valor entre los 100 y los 330 nf. (104 y 334)  de igual forma, para tensiones de 110-130 VCA, el condensador debe soportar mínimo 200 Volts, y para tensiones de 220.240 VCA, el condensador debe ser de no menos de 300 Volts.

Los condensadores más adecuados serían los de tipo X2. pero son costosas y difíciles de encontrar. Además de que son mucho mas grandes en comparación con uno de poliéster del mismo valor. Así que poner uno de poliéster de buena calidad, será suficiente. pero si el diseño del foco o lampara LED lo permiten y tienes uno de esos a la mano... ¡úsalo!

 

Condensadores adecuados para eliminar EMIs en lamparas Leds.

En la imagen de arriba, a la izquierda: un condensador de poliéster. Muy buena opción para filtrar las interferencias causadas por EMI´s en la línea eléctrica. A la derecha, un condensador de tipo X2, que está diseñado especialmente para esa función, con protecciones y mejoras que no tiene el condensador de poliéster.

¿Qué problema evita la instalación de este condensador en un foco o lampara LED?

 

Al conectarlo antes del puente rectificador y después del varistor, este condensador suprimirá una gran cantidad de frecuencias parásitas, dejando pasar solo las bajas frecuencias de la línea eléctrica (50-60 hz) Esto evita:

• Que los LED no cambian de intensidad de luz mientras están operando.
  
• Que los circuitos no se sobre calienta debido a estas señales parásitas de alta frecuencia.
• Que los condensadores electrolíticos no almacenen voltaje con estas altas frecuencias que se filtran incluso en un solo cable y producen parpadeos en los LED, o iluminación de muy baja intensidad, aun estando el foco o lámpara apagado.

Idealmente: Se debería agregar un circuito más completo para suprimir las EMI´s que sea mucho más  eficiente. pero eso aumentaría el tamaño y costo de los focos y lámparas. dicho circuito se llama: Filtro EMI. Y es muy común en electrónica. si tienes oportunidad, agrega todo este circuito dentro de la luminaria y los resultados en este punto serán sublimes. 

Filtro EMI. 

Puedes aprender todo sobre estos filtros EMI, dando clic en el siguiente Link:

 

¿CONOCES LOS FILTROS EMI? ¡TODO SOBRE ESTOS SUPRESORES DE RUIDO ELECTRÓNICO!

R4

Es una resistencia común de carbón de un valor de 220 Kilo ohms. su trabajo es descargar a C1 cuando se corta la energía eléctrica. Esto es más importante de lo que se cree en circuitos que usan valores de voltajes altos (60, 70, 100 VCD), pero de baja intensidad (30 y hasta 500 miliamperes) Sobre todo cuando hay caídas de tensión muy fuertes. 

Verán: cuando el circuito está trabajando normalmente, C1 filtrar el rizado de CA que viene del rectificador de onda completa BD1. Pero también almacena parte de esa tensión. cuando existe una caída pequeña, digamos de 110 VCA a 107 con una duración de apenas mili segundos, C1 libera la carga que tiene almacenada hacia el circuito para que siga operando sin problemas. Pero si la caída de tensión es muy grande; de 110 VCA a 90, entonces C1 se descarga casi completamente... casi; Cuando la descarga termina y la tensión regresa a 110 VCA, en muchas ocasiones se suma el voltaje residual dentro de C1 que no pudo liberar, con el valor de voltaje entrante provocando un pico de tensión que circulará por el circuito, después del condensador. esto podría degradar o dañar a otros componentes. Es un problema muy común en electrónica de potencia y su solución es simple.

Anuncio:

Se pone una resistencia en paralelo con C1, Esta acelera el proceso de descarga de dicho condensador y garantiza que el voltaje residual sea muy poco. Así la suma del voltaje de línea y el almacenado en C1, está dentro del límite soportado por los demás componentes. 

Además, como beneficio secundario: Cuando se desconecta el foco o lampara LED completamente, esta resistencia impide que el condensador almacena tensión parásita a causa de alguna EMI (Interferencia electromagnética), pues lo mantiene en un constante ciclo de descarga. evitando que los LEDs enciendan de forma esporádica (flasheo) o que presenten una ligera iluminación aun estando apagados.

R3 en paralelo con C3 tienen la misma función. A este arreglo se le conoce como: "Resistencia de descarga" si quieres saber todo sobre este tema, te invito a leer el siguiente artículo:

RESISTENCIAS DE DESCARGA. ¿QUÉ SON Y PARA QUE SE USAN?

En ocasiones, y sobre todo en líneas de focos económicos, no se agrega el condensador de filtrado C1. Por consiguiente, habrá casos que no sea necesario agregar esta resistencia al circuito.

 

Bombillo LED de línea económica que no usa condensador para eliminar el rizado.

Arriba ,en la imagen, podemos ver un ejemplo de foco/lampara/bombillo LED de línea económica que no usa condensador para eliminar el rizado. Es recomendable agregar uno, pues los Leds, oscilan a 100 o 120hz y eso en talleres con máquinas giratorias, es peligroso.

Sin embargo, recomiendo ampliamente agregar el condensador electrolítico y una resistencia de descarga de 220 Kilo Ohms. Pero se debe tomar la precaución, de disminuir el valor de intensidad (mili amperes) que circula por el arreglo de LEDs, antes de incorporar el condensador.  en el siguiente punto se explica cómo realizar esta disminución de intensidad en el circuito.

Mismo Bombillo LED de línea económica pero con un condensador agregado.

Ahora: En la imagen anterior, vemos el mismo Bombillo LED de línea económica pero con un condensador agregado. de 22 mF a 150 Volts y su correspondiente resistencia de descarga de 220K 1/4 de watt en paralelo. Antes de agregar estos componentes, se debe reducirse el valor de mili amperes que proporciona el chip de control de corriente, a los LEDs, o se corre el riesgo de dañarlos.

Esos son los tres puntos a modificar para proteger a los focos y lámparas LEDs de de picos y caidas de tensión así como  ruidos en línea eléctrica. Y solo se necesitan tres componentes adicionales en la parte del circuito que rectifica la CA, para crear este robusto sistema de protección que le viene muy bien al circuito. 

Anuncio:

Instalar estos componentes dentro de cada caso, no debería ser problema para alguien con un mínimo de experiencia en electrónica.

Vemos como queda un circuito Real de una lampara  LED de 15 Watts, con estas modificaciones:

 

Circuito de lampara LED modificado con  3 componentes de protección y filtro.

Un circuito modificado de un foco LED de 15 Watts con apenas 3 componentes. La modificación protege al dispositivo de picos de tensión: VR1, ruidos en la línea : C2, y caídas de tensión R4 y R3. AL parecer, en el diseño original, el fabricante tenía contemplado a C4. pero al final, no fue agregado. Aprovechamos ese espacio.

Y con esto terminamos las mejoras para disminuir significativamente la primera causa que mas agota la vida útil de los focos y lamparas LEDs y causa daños. No dejes de acompañarnos con los capítulos siguientes. En ellos explicaré como y por qué se debe reducir la intensidad eléctrica (Amperes) que alimentan los LEds en focos y lamparas, así como la mejor forma de disipación de temperatura para reducir el calor que generan.  Dejo los links al final de esta entrada.

¡Sigue aprendiendo! 

Esta información ha sido patrocinada por...

¡USTED!

Si desea ayudarme directamente para seguir publicando mas proyectos e información valiosa, puede convertirse en patrocinador estrella con una pequeña donación: 

 

 

Aunque no debe sentirse obligado;

Solo con leer, comentar o compartir este material, ya me ayuda un montón.  

Pero si desea apoyarme directamente... 

¡Muchísimas Gracias! 

Así seguirán siendo gratis para todos. 

Anuncio:

Capitulo II: Modificando la intensidad de corriente en los LED.

 

Capitulo III:  Mejorando la mala disipación de calor en su estructura.

QUIZA TAMBIEN TE INTERESE: 

 

Explicando el funcionamiento de los circuitos electrónicos en los focos y lámparas LEDs.

 

Pros y contras en el funcionamiento y diseño de los focos y lamparas LEDs.