Diferentes Tecnologías aplicadas a la Iluminación en la utilización de Leds como fuente de luz. - D. Miguel Ángel Ramos Director Técnico y de Proyectos
Indice 1. Fotometría tradicional: Lámparas de descarga y Reflectores. 2. Por qué utilizar Ópticas LED? Ventajas fotométricas de esta tecnología. 3. Obtención de una óptica, 3 maneras de actuar: 3.1. Óptica Plana: Desarrollo de Lentes 3.2. Óptica 3D: Lentes y orientacion mecánica. 3.3. Reflectores. 4. Conclusiones Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 2
1. Fotometría tradicional Emisión lumínica radial. Cuanto más puntual es el foco emisor de luz, mayor control. Diferentes Tecnologías Características de lámparas. Necesidad de un Reflector. Variación de la fotometría dependiendo del protector. Limitaciones físicas y de Factor de Utilización. Centro de lámpara: quemador Reflector Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 3
- Diseño del Reflector Software específico - Obtención de una Fotometría Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 4
2. Por qué utilizar Ópticas LED? EFICIECIA ENERGÉTICA Y REDUCCIÓN COSTE MANTENIMIENTO: Reducción del consumo (Según aplicación hasta un 40% respecto fuentes de luz convencionales). Funcionamiento libre de mantenimiento (reposición de lámparas). Vida útil más larga que fuentes tradicionales (12 15 años). Crecimiento exponencial de la eficacia del LED. Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 5
2. Por qué utilizar Ópticas LED? DISEÑO LUMINARIAS: Mejor aprovechamiento lumínico: MayorFactor de Utilización. Libertad de diseño, ópticas alargadas o con formato 3D. Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 6
2. Por qué utilizar Ópticas LED? CONFORT LUMINOSO Y SEGURIDAD: Luz blanca, buena reproducción cromática. Diferentes temperaturas de color. Confort y buenas características visuales. Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 7
2. Por qué utilizar Ópticas LED? ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES: Fuentes luminosas más sostenibles: Menor emisión CO2, no contienen mercurio... Posibilidad de regulación: diferentes niveles durante la noche. Máximo ahorro de energía. Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 8
EFICACIA LED vs FUENTES DE LUZ CONVENCIONALES LED: Hasta 100lm/W - Rápida evolución tecnológica. - Óptima relación: Eficacia vs. Índice Reproducción cromática 2012: ~150 lm/w OTRAS FUENTES DE LUZ: LED -COSMOPOLIS 90W: 116lm/W - Fluorescencia T5 35W HE: 94lm/W - Fluorescencia compacta 36W: 80.5lm/W - SBP: Excelente eficacia pero muy bajo IRC Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 9
EMISION LUMÍNICA DE LOS LED - Iluminación puntual - Iluminación unidireccional - Iluminación focalizada - Necesidad de controlar el haz de luz - Sin pérdidas IR o UV - En una luminaria múltiples fuentes luminosas PRINCIPIO EMISIÓN DE LUZ Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 10
FOTOMETRICAMENTE EL LED MEJORA FACTOR DE UTILIZACIÓN. HID 100 lm/w White LED 80 lm/w 50% utilization efficiency 70% utilization efficiency Eficacia luminosa 50 lm/w Eficacia luminosa 56 lm/w Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 11
OPTIMIZACIÓN DEL FACTOR DE UTILIZACIÓN K Luz inutilizada Necesidad de iluminar las aceras y en algún caso las fachadas. Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 12
OPTIMIZACIÓN DEL FACTOR DE UTILIZACIÓN K: MENOR NIVEL LUZ INTRUSA LUMINARIA DESCARGA LUMINARIA LED Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 13
OPTIMIZACIÓN DEL FACTOR DE UTILIZACIÓN K: MENOR NIVEL LUZ INTRUSA - Dirige la luz donde se quiere. - Necesidad de una fotometría SIN FOTOMETRÍA NO EXISTE VENTAJA FRENTE A DESCARGA Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 14
3. Fotometría de Luminarias LED Concepto 3D Óptica Plana Desarrollo Lentes DISEÑO FOTOMÉTRICO: 3 TECNOLOGÍAS DIFERENTES. Reflectores Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 15
3.1 ÓPTICA PLANA Principio: PCB (printed circuit board) plana equipada con: Número fijo de LEDs. Todos los LED proporcionan la misma fotometría. La suma del conjunto LED+Óptica total, determina el nivel lumínico Diferentes sistemas de de lentes inteligentes. Solución menos flexible pero más sencilla de industrializar. Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 16
MEJORA DISTRIBUCION LUMINOSA: SISTEMAS DE ÓPTICAS: LENTES Desarrollo de lentes para direccionar el haz de luz (ángulo apertura sin lente: 120-130º). El desarrollo de las lentes es el punto más crítico: 1. Al. Público. 2. Al. Asimétrico 3. Al. Simétrico. LENTES ESPECÍFICAS, DISEÑADAS PARA CADA APLICACIÓN Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 17
DESARROLLO LENTES Las lentes se desarrollan para cada tipo de LED específico y según la aplicación. Maximizar eficiencia óptica. Diferentes materiales: Metacrilato. Policarbonato. Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 18
RELACION FACTOR DE MANTENIMIENTO/ PROTECTOR LUMINARIA LED PCB Junta Lente PC o PMMA Dust! Protector Después de algunos meses Polvo! Absorción de luz! Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 19
VENTAJAS OPTICA PLANA: Misma luminaria, diferentes aplicaciones y fotometrías. Lentes fotométricamente optimizadas. Diseño plano, incluido vidrio y PCB planos. Gestión térmica más sencilla de tratar. Flexibilidad en: o El número de LEDs Intensidad luminosa. o Distribuciones fotométricas. Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 20
ALGUNOS EJEMPLOS: LUMINARIAS ÓPTICA PLANA Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 21
FOTOMETRÍA OPTICA PLANA: Ópticas para Al. Público Alumbrado Extensivo Carriles bici Al. Simétrico para parques y plazas Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 22
4.2 ÓPTICA 3D Principio: Cada LED individual proporciona una pequeña parte de la distribución fotométrica (combinación de diferentes lentes). La intensidad requeridad se consigue mediante múltiples ángulos en los LEDs (Orientación mecánica). Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 23
Sistema de orientación 3D Construcción de la fotometría en base a una forma en el espacio Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 24
VENTAJAS FOTOMETRIA 3D: Modificando el tipo de lente y el ángulo de inclinación se puede conseguir diferentes distribuciones y uniformidades según la aplicación. Optimización número de LED/ Fotometría. Solución óptima para cada aplicación. Combinación de diferentes módulos/ lentes. Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 25
ALGUNOS EJEMPLOS: LUMINARIAS ÓPTICA 3D Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 26
FOTOMETRÍA ÓPTICA 3D: Adaptación perfecta a cada aplicación, mediante la orientación y variación de lentes y/o combinación de módulos Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 27
4.3 REFLECTORES DISEÑO DE REFLECTORES Principio: Utilizar el flujo directo que suministra el LED y el que aporta por reflexión sobre un material áltamente reflectante. - Materiales a Utilizar: o Plástico inyectado con lámina de Aluminio o Aluminio formado Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 28
DESARROLLO REFLECTORES El diseño depende del tipo de Led Considerar la diferente emisión LED frente a HID El reflector tendrá un comportamiento diferente! LED TIPO 1 LED TIPO 2 Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 29
VENTAJAS REFLECTORES: - Tecnología conocida - Tamaño Variable- modular - Fotometría controlable - Ideal para trabajar Iluminación CBL Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 30
ALGUNOS EJEMPLOS: LUMINARIAS LED CON REFLECTOR Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 31
FOTOMETRÍA: Distribución simétrica Distribución asimétrica CBL Bottom Peak Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 32
4. CONCLUSIONES La tecnología LED permite el desarrollo de ópticas destinadas al alumbrado exterior. La fotometría es un concepto muy importante en una luminaria LED. Todas las tecnologías: Optica Plana, Optica 3D y Reflectores, pueden ser utilizadas para diseñar la óptica. Cada tecnología es óptima para diferentes aplicaciones. El uso del LED nos permite realizar aplicaciones hasta ahora impensables con la tecnología de descarga Las curvas fotométricas y los estudios lumínicos son imprescindibles para la utilización de éste tipo de luminarias. Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 33
GRACIAS POR SU ATENCIÓN Sevilla, 6 junio 2011 / Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla 34