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

Conoce los pros y contras, a nivel electrónico, de las lamparas, bombillos, focos y tiras con LEDs.

Vamos a crear una balanza de ventajas y desventajas en los focos, lámparas y tiras LED, como producto final. No esperen una crítica injuriosa con la intención de satanizar o romantizar esta tecnología de iluminación. Mas bien, se trata de listar y explicar los beneficios que obtenemos al usar lámparas y focos con LEDs, así como sus puntos malos y consecuencias que crean.  Todo esto para prepararnos con los conocimientos que poco se difunden o son maquillados por la mercadotecnia. Creo que con estas comparativas, estaremos plenamente consciente de lo que adquirimos, sabiendo inteligentemente que resultados esperar y que precauciones tomar ante sus defectos conocidos.

CARACTERISTICAS TECNICAS BUENAS Y MALAS EN LAMPARAS, TIRAS Y BOMBILLOS CON LEDS.

En otro articulo, expliqué a detalle el funcionamiento de los circuitos electrónicos dentro de las lamparas y bombillos LEDs, exponiendo cada sección y componentes que lo forman. Puedes leerlo  en el enlace que pongo al final de este articulo. Pero creo para muchas personas que no tienen muchos conocimientos de electrónica, lo mejor es conocer las ventajas y desventajas estos dispositivos de una manera mas común. Por eso la creación de este articulo. 

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Vamos a comenzar con algo que considero muy importante y que seguro les va a sorprender. Se trata de de poner en claro lo impráctico e inútil de comparar entre tipos de lamparas  y bombillos de diferentes tecnologías. Dicha comparación la usan casi todos los fabricantes al promocionar sus dispositivos...

Sacudiéndose el cliché sobre las comparaciones de ahorro energético y vida entre tipos de lamparas.

A la gran mayoría de los fabricantes de iluminación LEDs, les encanta comparar y resaltar la superioridad en las características de sus productos, con otras formas de iluminación ya descontinuadas; Como los focos incandescentes. ¡eso es injusto y absurdo! Pues esta comparativa NO pone en evidencia la verdadera ventaja y/o beneficio que el dispositivo ofrece a nuestra calidad de vida y menos si existe buen un costo-rendimiento del producto. Solo nos dice: “Soy más moderno que este otro”. 

Comparativas no reales ni practicas de lamparas LEDs con otras.

Comparar un foco o lampara con LEDs con otra de diferente tecnología de iluminación pasada, es como comparar un automóvil con una carreta a caballo: Ambos productos sirven para desplazarse; es verdad. Y claro que el automóvil es diferente tecnológicamente a la carreta para tal fin. Pero por si mismos y sin compararlos entre ellos o con un tercero que hace lo mismo, el automóvil y la carreta tenían ventajas y deficiencias que afectaron o beneficiaron a quienes los usaron y usan en sus épocas:

•  La carreta necesitaba un caballo, era incomoda y exponía al chofer al clima. 

• El auto requiere gasolina, contamina, se le realiza mucho mantenimiento y es muy costoso respecto a su único beneficio: desplazar algo o alguien. 

¿Lo ven? Estas deficiencias no necesitan una comparación con algo. Son contras propias del producto acorde a su época y tecnología que fueron solucionadas sobre el mismo dispositivo, para reducir sus defectos propios. No para sobresaltar del otro y venderse más.

Por eso, no se puede comparar a los focos y lámparas LEDs, con otro dispositivo de iluminación de diferentes tecnologías y épocas, como las lámparas fluorescentes o focos incandescentes. Pues sus métodos de generar luz y la optimización de energía para generarla tuvieron sus grandes beneficios, problemas y soluciones.  

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Se tiene que analizar y juzgar a la iluminación con LEDs sobre su propia promesa de desempeño y beneficio. Verificando si la cumplen y los defectos que causan su incumplimiento. Esta perspectiva de análisis nos indicará realmente el nivel de costo-rendimiento que ofrecen y como afecta en la calidad de vida de quien decide usarlos.

Además: actualmente más a fuerza de la maquinaria publicitaria que por su demanda por buen despeño, el mercado está inundado con esta nueva tecnología de iluminación. Así que pocas opciones tenemos para escoger otro tipo de dispositivos que realicen los mismo. No entiendo cómo se podría saber realmente su “superioridad” en costo-rendimiento, si ya no hay opciones de comparación a la mano. 

Solo una sola tecnología de iluminación en tiendas, no es opción.

Se asume que en una tienda de luminarias con bombillos, focos y lamparas,  deberían existir diferentes alternativas y tecnologías en dispositivos de iluminación para el hogar. Pero la realidad es que solo podemos encontrar dispositivos con LEDs. Y somos obligados a escoger entre marcas y no entre alternativas que compiten con diferentes costos y beneficios. 

Mal intencionadamente, muchos fabricantes, distribuidores y gobiernos, han confabulado para eliminar completamente del mercado otros tipos de iluminación, dejando  algunas opciones de pésima calidad (supongo que para reafirmar su comparativa con ventaja) que son caras y defectuosas de fabrica. Solo haciendo la excepción de dejar (a fuerzas y contra su intension) los pocos dispositivos de mucha especialización que son indispensables  fuera de la iluminación que LEDs, Y esto se debe a una férrea demanda bien argumentada de un grupo consumidores expertos o porque otros dispositivos depende fuertemente aun de su fabricación.  Como los focos incandescentes para hornos.

En conclusión: Los invito a que descarten la idea basada en comparar una cosa que ilumina con LEDs, con otra que ilumina si ellos. Eso solo es una estrategia para vender más. 

Una vez erradicado ese erróneo enfoque que tanto se usa, comencemos con el artículo...

Demos sus merecido reconocimiento a la iluminación con LEDS, Listando sus ventajas de funcionamiento y diseño:

1.- Realmente las lamparas Leds generan mucha luz.

La luz que genera un LED (Diodo Emisor de Luz) es el resultado de la perdida de energía de los electrones que "saltan" de un punto a otro dentro de el, cuando se aplica una corriente eléctrica. Se  manifiesta en fotones gracias al tipo de material con que están hechos esos punto de salto, conocidos como Unió N y Unión P.  En un diodo común que no emite luz, esta misma perdida de energía se convierte en calor. ¿y saben? Típicamente, en electrónica, se trata de evitar ese tipo de perdidas en los componentes, para volverlos mas eficientes. Lo cual es muy difícil y requiere de constantes mejoras. Así que, digamos que en el caso de los LED´s, no se busca que sean eficientes, pues entre mas perdida de energía tenga y esta sea en fotones, mas iluminará.  Perder mucha energía es técnicamente mas fácil de lograr con menos corriente eléctrica. aunque no es simple y tiene sus consecuencias. Por eso, los LED modernos para iluminación, pueden generar hasta 300 lúmenes con tan solo 1 vatio (watt).  

lamparas y bombillos LEDs son generadores de Luz muy eficientes.

2.- El ahorro energético (no económico) es notorio al usar iluminación con LEDS.

Para todos los que andamos en el mundo de la electrónica y la electricidad, sabemos perfectamente que el factor más crucial al energizar algún circuito, es el flujo de corriente, o sea: Los Amperes. Aunque por cliché, sean más común escuchar sobre Voltaje. Pero lo que realmente importan son los amperes, ¡Punto!.

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Podemos tener miles de volts con apenas 0.10 amperes, que no moverán ni un motor de juguete. Pero podemos tener 1.05 Volts con hasta 5 amperes, que darán toda la potencia y de sobra, a cualquier procesador de computadora de ultima generación. Y claro, el consumo de amperes en nuestras casas, equilibrados con el voltaje que siempre es constante (110 o 220 Volts) , son el factor (vatios/watts) que hace la diferencia entre un pago de recibo de electricidad alto o uno muy barato.

De igual forma: La eficiencia de un dispositivo electrónico o eléctrico, se basa en que tantos amperes necesita para su operación; entre menos, más eficiente. Y aquí es donde los focos y lámparas LEDs "brillan". Ya que, con apenas 0.030 amperes, son capaces de iluminar muy bien un pequeño baño. Y este mini consumo energético, con el paso del tiempo, se nota con suma alegría en la reducción de los kilowatts consumidos que registra nuestro medidor de electricidad.

Los dispositivos caseros de iluminación con LEDs, consumen entre 0.030 amperes (30 miliamperes) y hasta 1 ampere los más locos y destellantes.

 Así que en este punto, la iluminación con LEDs, es lo mejor respecto a eficiencia de consumo y ahorro de electricidad, creado hasta ahora. ¡Bravo!

Bombillo Led consumen como máximo 0.119 amperes (119 Mili Amperes).

3.- Son mucho más resistentes, ligeros y menos propensos a daños por golpes. 

Los materiales con que están hechos los componentes y circuitos de iluminación con Leds, son muy robustos y resistentes a golpes y soporta muy bien una presión física constante. Pues en su mayoría, son plásticos, silicones, metales y minerales ligeros. Pero no se confundan: una cosa son los circuitos y componentes necesarios para generar iluminación con LEDs, y otra son la estructura de la luminaria donde están montados. Un foco LED con un diseño simple de plástico es muy resistente a golpes y presión. Un candelabro de cristalería con circuitos LEDs, no lo es. ¿Captan?.

 

4.- Los Focos y lamparas LEDs desperdician poca energía en forma de calor.

No dije que no se calentaran; Porque sí que se calientan... Lo que quiero decir: Es que el calor que producen es muy poco, considerando la intensidad de luz que generan. 

Un foco o lampara LED de 1400 Lúmenes (medición de cantidad lumínica) ilumina bastante bien una habitación de 3.5x3.5 metros usando solo unos 15 watts de potencia eléctrica. Pero llega a generar hasta 100 grados centígrado. En electrónica esta temperatura es la fresca mañana, considerando la intensidad lumínica que se está produciendo con la potencia de consumo (15 watts). Disipar esa pérdida de energía calórica, resultaría  muy simple para evitar degradar o dañar los componentes del foco. 

Temperatura de un bombillo Leds de 15W y 1200 lúmenes.

Un dispositivo electrónico que genera poco calor, es un verdadero alivio a medio ambiente, ya saben: evita romper el equilibrios de los ecosistemas cuando se instalan en grandes cantidades. Otra cosa que deben saber desde el punto de vista de electrónica, es que entre menos calor genera un circuito, durará más y mantendrá una eficiencia muy estable. la iluminación con LEDs promete eso, debido a que trabaja con muy poca corriente eléctrica y en su mayoría, esta corriente es trasformada en luz, no en calor. 

5.- Los materiales con que se fabrican este tipo de luminarias se degradan muy rápido y/o pueden ser reciclados.

Aluminio, latón, estaño, cobre, silicio, carbón, papel, algunos minerales de fosforo, baquelita y barnice vegetales. Todo esto forma la gran mayoría de materiales encontrados en la estructura y circuitos de los focos y lámparas LEDs. Salvo los plásticos y algunos silicones, que a veces también son de material degradable a corto plazo. 

Materiales que conforman bombillo LED. En su mayoría degradables a corto plazo.

Se supone que este tipo de dispositivos deben durar más que otros de iluminación; se supone. pero vamos aponer ese tema de tiempo de vida a un lado y enfocarnos en el momento de desecharse.  Todos esos materiales se degradan y descomponen rápidamente. además de que no intoxican la zona donde dicho proceso ocurre, con metales pesados o sustancias toxicas. claro que existirán algunas excepciones. pero la media de estos productos cumple con esta promesa.

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Otra cosa es el proceso de fabricación. Realmente no tengo idea que tanto daño haga las fábricas de luminarias LEd´s al medio ambiente. así que se los dejo de tarea.

Y con estas cinco ventajas a su favor, los focos y lamparas LEDs son un ejemplo de verdadera mejora en el área de iluminación en el hogar y ahorro energético. Sin embargo, todo dispositivo tecnológico reciente nace con desventajas y limitaciones que a veces  se van solucionando con el tiempo, y otras veces simplemente son una carga que llevarán hasta su reemplazo por algo mejor. pasamos ala sección del desencanto: 

Toca el turno de conocer los contras que tienen los focos y lamparas LED...

1.- Pueden causar daños a la vista. 

¡Wow! Si...  comenzamos dando esta fuerte contra, pues trata un asunto de salud (visual). Debido a la intensidad, rango de espectro de luz azul que generan y que es cambiada con fósforos, la forma tan junta con que están agrupados los LEds dentro de estos dispositivos, resulta un resplandor muy intenso. 

Si se mira directamente por un tiempo prolongado, puede causar desde deslumbramientos temporales hasta ligeras quemaduras en la retina del ojo. Las molestias y riesgos son parecidos a mirar la luz que se genera cuando se está soldando metales con soldadura de arco (planta para soldar). Incluso si se miran de forma indirecta, resulta molesto para la visión. 

En la imagen de abajo fue necesario utilizar filtros de luz en la cámara y lentes oscuros para el fotógrafo y  poder fotografiar un arreglo de 27 LEDs de una lampara sin deflector de luz.  

Lampara LED sin su deflector de luz. Su brillo lastima la vista.  

Esto es muy peligroso en iluminaciones de carreteras o en talleres que tienen baja altura de techos o donde se tenga que instalar luminarias con LED en paredes a un nivel de visión. Pues los deslumbramientos causan una ceguera temporal que podría causar un accidente si hay maquinarias y materiales peligrosos. 

Incluso con deflectores de luz, la gran mayoría de los focos y lámparas LEDs, tienen este defecto.

2.- Su precio de venta está sobre exagerado, respecto al costo de fabricación primario.

Esto es una contra heredada de la ambición humana. La tecnología de iluminación con LEDs resulta ser la más costosa de adquirir hasta ahora. Y por más que los fabricantes traten de justificar su elevado precio, simplemente sigue siendo caro respecto a su costo de producción. Ya mencionamos que los materiales con que están hechos son muy simples. Pero deben saber que también son abundantes y económicos. Y los procesos requeridos en su fabricación fundamental no son complejos ni requieren entornos especiales ni estériles y menos con características estrictas en las maquinarias que los ensamblan.  

Existe un par de productos igual de sobrevaluado con el que podemos comparar y darnos una idea de los absurdo del coste que tenemos que pagar para iluminar nuestros hogares con tecnología LED. 

El primero se trata del cereal comercial endulzado, cuyos iconos son personajes como tigres, elefantes o duendes, donde el costo del cereal y el empaque no rebasan los centavos por unidad, pero que la ganancia a la marca se mide en decenas de pesos. La otra comparativa, más cercana, se trata de famosa marca tecnológica de la manzana, donde el coste de sus productos es impuesto a la búsqueda de estatus y no a la eficiencia del producto, elevando cien o ciento cincuenta veces su ganancia por unidad, respecto a su coste de producción y trasporte. 

Todos los componentes de las luminarias LEDs no rebasan los centavos. y hablando de términos de volumen industrial, el precio es aún menor. debemos estar conscientes de que si una luminaria LED nos cuesta algo así de 20 pesos. su coste de producción y traslado hasta nuestras manos no rebasa los 3 pesos aproximadamente.  

Confió en que esto se solucione con el tiempo, la producción local y la competencia de marcas. Pero por ahora, debemos decir que es un producto caro respecto a su rendimiento real y costes de fabricación. 

3.- Son mas susceptibles a dañarse por cambios en su entorno y el clima.

La humedad, el calor, el polvo y el viento afecta mucho a los materiales con que están hecho los circuitos y estructura fundamental de los focos y lamparas LEDs.  Las laminas de metal se oxidan con la humedad y el viento, el plástico se vuelve quebradizo y frágil con el calor que ellos mismos generan y se degrada por el sol, los silicones del recubrimiento en los LEDs se agotan de igual forma por el calor y la humedad. Y el polvo vuelve opacos los deflectores que usan. Si llega a penetrar humedad en forma de gotas de roció a los circuitos, estos entran en corto circuito debido a su reducido tamaño. se requiere una estructura hermética de buena calidad para que se garantice una vida útil larga, claro que esto incrementa el costo y la competencia de precios es brutal así que... ¿A quien le importa cuanto duren, si se siguen vendiendo (caros)? 

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4.- Son muy sensibles a las variaciones de tensión eléctrica.

Como mencioné en el artículo pasado, los LEDs que general la luz dentro de los focos y lámparas, son muy exigentes respecto a la estabilidad en voltaje y corriente que necesitan para funcionar adecuadamente. Y pese a que se han hecho muchas mejoras al circuito que regula, controla y limita estos valores, Pues aún son muy susceptibles  y poco eficientes al tratarse de cambios bruscos de tensión eléctrica; Las variaciones  que comúnmente soportan sin problemas otro tipo de dispositivos electrónicos, afecta de manera drástica a la tecnología de iluminación con LEDs. 

Debido a que el diseño del circuito que interconecta a los LEDs dentro de las luminarias es en serie o serie-paralelo (como las luces navideñas), el valor de la intensidad eléctrica (amperes) es crucial y cualquier cambio brusco en forma de picos elevados, dañara a más de uno de sus componentes. El calor que genera este conjunto de componentes también hace su papel. Explico:

En la mayoría de los diseños de focos y lámparas LEDs, se ensamblan un conjunto grande de estos diodos muy cercas uno del otro, interconectados entre ellos para lograr una iluminación uniforme. Pero este arreglo genera calor y sin una buena forma de disiparlo rápidamente, mantiene en constante estrés a los Leds trabajando a temperaturas muy cercanas al límite que recomiendan los fabricantes (no de los focos). Ese frágil equilibrio entre el calor y los valores de voltaje y corriente necesarios, mantienen al circuito trabajando en un delicado límite  de operación. Y cualquier cambio brusco de temperatura, corriente o voltaje, aun siendo en fracciones de segundo, causa problemas, fallas y daños. Dichas fallas de diseño se pueden solucionar, pero por varias razones, los fabricantes de estos dispositivos de iluminación no invierten mucho en esos detalles. A veces argumenta que los limitan las normas locales del país donde se vende, otras veces explican que tendrían que elevar el costo de venta si anexaran todas las protecciones necesarias y vuelven sus productos inalcanzables al mercado que los demanda. Pero tomando en cuenta lo que hemos mencionado antes y las herramientas en ingeniería moderna, ambos argumentos carecen de sentido y solo demuestran que prefieren hacer y vender un producto costeable y que genere ganancias, pero no eficiente y con defectos conocidos y fáciles de solucionar, si se lo proponen. ¿Obsolescencia programada, quizá?

Por eso, en el siguiente articulo voy a compartir algunas modificaciones al circuitos y estructura de los focos LEds, para aminorar estos defectos y prolongar la vida útil de estos dispositivos.

 5.- Los ruidos e interferencias eléctricas causan efectos extraños en su funcionamiento. 

Una cosa son las variaciones, y otra es el ruido eléctrico: Armónicos, frecuencias parasitas, distorsiones a causa de motores eléctricos, fugas de corriente y hasta polaridades invertidas en las instalaciones, causan que estos amiguitos manifiesten efectos raros. ¿Cómo cuáles?

1. Destellos esporádicos cuando la luminaria con Leds esta apagada (supuestamente)
2. Iluminación de muy baja intensidad en los Leds aun estando des energizados (interruptor apagado).
3. Destellos constantes y rítmicos en forma de estrobo.
4. Cambios de intensidad lumínica temporal o constante.

Estos son algunos comportamientos fuera de orden y control encontrados en los focos y lámparas LEds, causados por interferencias y ruidos eléctricos. por su puesto que alguno de estos problemas también se debe a fallas en los circuitos dentro de ellos. Pero saber la causa en cada caso en particular, es cuestión de un análisis independiente. Sin embargo, la media de estos comportamientos se debe al ruido y al inexistente circuito que elimine o filtre estos fenómenos eléctricos. Pese a que existen y son muy conocidos y aplicados en electrónica. 

Al momento reemplazar una forma de iluminación ya existente por otra que use LEDs, se debe considerar realizar pruebas para saber si la instalación eléctrica donde se realizará el cambio no tiene alguno de estos problemas y que en otras formas de iluminación se soporta. Tambien se debe realizar estas pruebas, no para reemplazar una instalación eléctrica y "acomodarla" a una nueva tecnología, ¡eso resulta absurdo, costos y laborioso! Si no para descartar el producto y así exijamos a los fabricantes, que pongan filtros y diseños que prevengan y eliminen estos molestos contratiempos que, si... muchas veces terminan dañando las luminarias LEDs y que, de nuevo, los fabricantes pueden prevenir con algunas modificaciones y anexos a los circuitos, diseño y/o calidad de partes en sus componentes. ¡Ay... esos fabricantes tan… despistados!      

6.- Tienen un Angulo de iluminación muy limitado. 

Todos los demás medios de iluminación conocidos Y creados hasta ahora, difuminan su luz a todas direcciones, creando aun Angulo de iluminación de 360 grados. Desde una vela, pasando por la tenue luz de un pez abisal, cruzando un foco incandescente y llegando hasta cualquier estrella, todos cumplen esa regla. Todos… menos los LEDs.

Un pobre Angulo de dispersión en todas las lamparas LEds sin deflector.

En la imagen de arriba: Un bombillo LED sin deflector de Luz. Igual que casi todos,  tiene  un pobre Angulo de dispersión lumínica que hace equivalencia a una linterna de mano. este efecto es un punto negativo para la iluminación en casas habitación.

En el mejor de los casos, un LED dispersa la luz que genera en un Angulo de 160 grados. pero típicamente el Angulo común es de 120 grados. Es decir: un tercio de dispersión en comparación con cualquier otra cosa que genere luz. Forzosamente todos los LEds fabricados para iluminación residencial, ya sea dentro de focos o lámparas, requiere de mañas, trucos de diseño, deflectores de luz, reflectores o lentes para logra difuminar todos su lúmenes y alcanzar mayor área de iluminación... Todos.

La propia naturaleza de su diseño, los obliga a "nacer" con esa limitante que se convierte en un contra muy marcado para su propósito. No hay mucho que decir al respecto al tema. Solo se debe mencionar que justamente este factor de ángulo muy cerrado de difuminar la luz que generan, es factor que coopera en crea el primer punto negativo que mencionamos: su resplandor, ciega.

Y así cerramos el ciclo de pros y contras de esta muy reciente tecnología de iluminación.

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Tan joven. Parece tener un laaargo camino que recorrer. Pero sospecho que por el consumismo salvaje en que vivimos y la continua demanda de innovación pro-venta, la iluminación con LEDs corre el riesgo de morir joven, cuando aparezca y nos obliguen a consumir una opción “mejor”, descontinuaran prematuramente esta tecnología. Algo así como le paso a su predecesor: el foco ahorrador fluorescente (CFL).

Espere casi 5 años para poder hacer este artículo, con la esperanza de que la tecnología de iluminación residencial con LEDs fuera mejorando y avanzando a pasos agigantados, como otras tecnologías que cada año ofrece brutales mejoras y tener una balanza llenas de "Pros" y uno que otro "contra" Pero hasta ahora hay sido muy poco y bastante lento su desarrollo. y eso me causa un suspiro de decepción, porque, en general existen maneras de erradicar muchos de esos problemas desde la fabricación. Cualquier ingeniero con ganas (Ejem...), podría solucionar varios de estos contras y refinar algunos pros. Pero el mundo de las empresas tecnológicas de consumo no funciona así. No hay ingenieros, humanistas o ecologistas en los puestos directivos de las empresas.

Pero... ¡Hey!  ¡Claro que vamos a poner manos a la obra! El siguiente articulo estará enfocado en realizar mejoras a estos dispositivos. Voy a mostrarles como modificar un foco o lampara LED para que  soporte mejor las variaciones y ruidos eléctricos y reducir el continuo estrés causado por el calor que ellos mismo genera. No se lo pueden perder. AL final de esta entrada podrán encontrar los enlaces.  También les comparto un articulo donde menciono el funcionamiento de los circuitos que usan todas las lamparas LEds modernas.

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