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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS UNIVERSIDAD DEL PERÙ, DECANA DE AMERICA

Circuitos Eléctricos I (Laboratorio)

Tema:

Tubo LED

Escuela:

Ingeniería Eléctrica

Profesor:

Anderson Calderón Alva

INTEGRANTES:

    

Ramírez Vidal Omar Miguel Estrada Quintana Jorge Andre Tello Aguirre Aaron Ronaldo Novoa Hidalgo Diego Alejandro Campomanes Romero Gustavo

15190065 15190220 15190059 15190227 14190193

Lima – Perú

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ÌNDICE

CARARULA…………………………………………………………………….1 ÌNDICE…………………………………………………………………………..2 INTRODUCCIÒN……………………………………………………………….4 CAPÌTULO I: DIODOS LED……………………………………………………5 1. Diodos LED 1.1. Estructura Interna 1.2.Tipos de LED 1.3. Funcionamiento Físico del LED 1.4. Aplicaciones de los LED 1.5. Ventajas y Desventajas de los LED 1.6. Conexión de los LED 1.7. Principio Físico de los LED 1.8. Características del LED 1.9. Modelos de diodos LED utilizados en los tubos LED

CAPITULO II: REACTANCIA……………………………………………………..14 1. Reactancias Convencionales 1.1.Reactancias de baja Pérdida 1.2.Reactancias Electrónicas 1.3.Ventajas de la Reactancia Electrónica 1.4.Reactancia Magnética 1.5.Diferencias de Reactancias Magnéticas y electrónicas usadas en tubos LED. CAPITULO III: Instalación del Tubo LED…………………………………………..18 1. Pasos a seguir para cambiar un tubo fluorescente por un tubo LED 1.1. Reactancia y Cebador 1.2.Cuadro comparativo Tubo LED V.S. Tubo Fluorescente CAPITULO IV: DIAGRAMA DE BLOQUES……………………………………….24 1. Trasformación 1.1.Rectificación 1.2.Filtración 1.3.Regulación 1.4.Reactancia 1.5.Tubo LED

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CAPÌTULO V: VENTAJAS DE TUBO LED FRENTE A FLUORESCENTE….29 1. ¿Qué ventajas ofrece el tubo LED? 1.1. Cuadro comparativo 1.2.¿Dónde conviene instalar tubos LED? 1.3. ¿En cuánto tiempo puedo amortizar el cambio de tubos convencionales a tubo LED?. CONCLUSIONES……………………………………………………………………33 Ficha Técnica (Datasheet)…………………………………………………………….34 ANEXOS……………………………………………………………………………..39 BIBLIOGRAFIAS……………………………………………………………………37

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INTRODUCCIÒN

Las lámparas fluorescentes. Denominadas en el comercio tubos fluorescentes. Consisten en unos tubos de vidrio con dos electrodos en sus extremos, en cuyo interior hay pequeñas cantidades de argón y vapor de mercurio; la superficie interna está revestida de sustancias fluorescentes (fósforos) que transforman las radiaciones ultravioletas en rojas, por lo que la luz que emiten es blanca. Su funcionamiento parte de calentar unos filamentos de tungsteno (como los de las bombillas) que se encuentran en ambos extremos del cilindro de vidrio. Estos filamentos al calentarse desprenden electrones que se ionizan, los gases inertes (argón y neón) entran en un estado de materia llamado plasma. Cuando los gases se encuentran en su estado de plasma se excitan los átomos de mercurio que producen una luz visible aunque la mayor parte se muestra como luz ultravioleta, poco útil para nosotros. Sin embargo esta luz ultravioleta incide en el fosforo que reacciona emitiendo luz visible. Según el tipo de luz deseada (más azul o más naranja) se usará un tipo de recubrimiento de fósforo u otro. Para su funcionamiento necesita de ciertos componentes eléctricos como el cebador, la reactancia y el condensador. Los tubos fluorescentes están siendo sustituidos rápidamente por los LED( diodo emisor de luz) como fuente de luz más sostenible, Las ventajas de los tubos LED, hacen que sean ventajosa su utilización, usan menos energía, operan sin balastros y no contienen mercurio como los fluorescentes, lo que garantiza un beneficio para la salud. La tecnología de los tubos LED, es más eficiente y los componentes eléctricos del fluorescentes como el cebador, el condensador y la reactancia son de menor tamaño y más práctico, ubicándolos en un circuito integrado, los tubos LED por otro lado, permite ahorrar hasta un 60% de energía, duran 5 veces más que los tradicionales y tienen 2 años más de garantía, poseen varios tonos de luz adaptables al entorno, posibilidades de luz fría, neutra y modelo frost.

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CAPITULO I

1.

Diodos LED

El diodo LED es un dispositivo semiconductor que emite luz incoherente de espectro reducido cuando se polariza de forma directa la unión PN en la cual circula por él una corriente eléctrica. Este fenómeno es una forma de electroluminiscencia, el LED es un tipo especial de diodo que trabaja como un diodo común, pero que al ser atravesado por la corriente eléctrica, emite luz. Este dispositivo semiconductor está comúnmente encapsulado en una cubierta de plastico de mayor resistencia que las de vidrio que usualmente se emplean en las lámparas incandescentes. Aunque el plástico puede estar coloreado, es sólo por razones estéticas, ya que ello no influye en el color de la luz emitida.

Los valores típicos de corriente directa de polarización de un LED están comprendidos entre los 10 y 20 miliamperios (mA) en los diodos de color rojo y de entre los 20 y 40 miliamperios (mA) para los otros LED. Los diodos LED tienen enormes ventajas sobre las lámparas indicadoras comunes, como su bajo consumo de energía, su mantenimiento casi nulo y con una vida aproximada de 100,000 horas. Para la protección del LED en caso haya picos inesperados que puedan dañarlo. Se coloca en paralelo y en sentido opuesto un diodo de silicio común.

En general, los LED suelen tener mejor eficiencia cuanto menor es la corriente que circula por ellos, con lo cual, en su operación de forma optimizada, se suele buscar un compromiso entre la intensidad luminosa que producen (mayor cuanto más grande es la intensidad que circula por ellos) y la eficiencia (mayor cuanto menor es la intensidad que circula por ellos)

1.1.Estructura interna

Un diodo LED común se compone de las siguientes partes:

a) Extremo superior abovedado de la cápsula de resina epoxi, que hace también función de lente convexa. La existencia de esta lente permite concentrar el haz de luz que emite el chip y proyectarlo en una sola dirección. 5

b) Cápsula de resina epoxi protectora del chip. c) Chip o diodo semiconductor emisor de luz. d) Copa reflectora. En el interior de esta copa se aloja el chip emisor de luz. e) Base redonda de la cápsula de resina epoxi. Esta base posee una marca plana situada junto a uno de los dos alambres de conexión del LED al circuito externo, que sirve para identificar el terminal negativo (–) correspondiente al cátodo del chip. f) Alambre terminal negativo (–) correspondiente al cátodo del chip del diodo. En un LED nuevo este terminal se identifica a simple vista, porque siempre es más corto que el terminal positivo. g) Alambre terminal positivo (+) correspondiente al ánodo del chip del diodo, que se utiliza para conectarlo al circuito externo. h) Alambre muy delgado de oro, conectado internamente.

1.2. Tipos de LED

Existen diodos LED de varios colores que dependen del material con el cual fueron construidos. Hay de color rojo, verde, amarillo, ámbar, infrarrojo, entre otros. 

LED rojo: Formado por GaP consiste en una unión p-n obtenida por el método de crecimiento epitaxial del cristal en su fase líquida, en un substrato. La fuente luminosa está formada por una capa de cristal p junto con un complejo de ZnO, cuya máxima concentración está limitada, por lo que su luminosidad se satura a altas densidades de corriente.

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Este tipo de LED funciona con baja densidades de corriente ofreciendo una buena luminosidad, utilizándose como dispositivo de visualización en equipos portátiles. El constituido por GaAsP consiste en una capa p obtenida por difusión de Zn durante el crecimiento de un cristal n de GaAsP, formado en un substrato de GaAs, por el método de crecimiento epitaxial en fase gaseosa. Actualmente se emplea los LED de GaAlAs debido a su mayor luminosidad. El máximo de radiación se halla en la longitud de onda 660 nm.



LED anaranjado y amarillo: Están compuestos por GaAsP al igual que los LED rojos pero en este caso para conseguir luz anaranjada y amarilla así como luz de longitud de onda más pequeña se aumenta el fósforo en el semiconductor. Su fabricación es la misma que se utiliza para los diodos rojos, por crecimiento epitaxial del cristal en fase gaseosa, la formación de la unión p-n se realiza por difusión de Zn.

Como novedad importante en estos LED se mezcla el área emisora con una trampa isoelectrónica de nitrógeno con el fin de mejorar el rendimiento.



LED verde: El LED verde está compuesto por GaP. Se utiliza el método de crecimiento epitaxial del cristal en fase líquida para formar la unión p-n.

Al igual que los LED amarillos, también se utiliza una trampa isoelectrónica de nitrógeno para mejorar el rendimiento. Debido a que este tipo de LED posee una baja probabilidad de transición fotónica, es importante mejorar la cristalinidad de la capa n. La disminución de impurezas a larga la vida de los portadores, mejorando la cristalinidad. Su máxima emisión se consigue en la longitud de onda 555 nm.

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1.3.Funcionamiento físico del LED

El funcionamiento físico consiste en que, en los materiales semiconductores, un electrón al pasar de la banda de conducción a la de valencia, pierde energía; esta energía perdida se puede manifestar en forma de un fotón desprendido, con una amplitud, una dirección y una fase aleatoria. El que esa energía se manifieste en (calor por ejemplo) va a depender principalmente del tipo de material semiconductor. Cuando Al polarizar directamente un diodo LED conseguimos que por la unión PN sean inyectados huecos en el material tipo N y electrones en el material tipo P; O sea los huecos de la zona p se mueven hacia la zona n y los electrones de la zona n hacia la zona p, produciéndose por consiguiente, una inyección de portadores minoritarios.

Ambos desplazamientos de cargas constituyen la corriente que circula por el diodo. Si los electrones y huecos están en la misma región, pueden recombinarse, es decir, los electrones pueden pasar a "ocupar" los huecos, "cayendo" desde un nivel energético superior a otro inferior más estable.

Cuando estos portadores se recombinan, se produce la liberación de una cantidad de energía proporcional al salto de banda de energía del material semiconductor. Una parte de esta energía se libera en forma de luz, mientras que la parte restante lo hace en forma de calor, estando determinadas las proporciones por la mezcla de los procesos de recombinación que se producen. La energía contenida en un fotón de luz es proporcional a su frecuencia, es decir, su color. Cuanto mayor sea el salto de banda de energía del material semiconductor que forma el LED, más elevada será la frecuencia de la luz emitida.

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1.4. Aplicaciones de los LED

Los diodos infrarrojos (IRED) se emplean desde mediados del siglo XX en mandos a distancia de televisores, habiéndose generalizado su uso en otros electrodomésticos como equipos de aire acondicionado, equipos de música, etc. y en general para aplicaciones de control remoto, así como en dispositivos detectores.

Los LED se emplean con profusión en todo tipo de indicadores de estado (encendido/apagado) en dispositivos de señalización (de tránsito, de emergencia, etc.) y en paneles informativos. También se emplean en el alumbrado de pantallas de cristal líquido de teléfonos móviles, calculadoras, agendas electrónicas, etc., así como en bicicletas y usos similares. Existen además impresoras LED.

También se usan los LED en el ámbito de la iluminación (incluyendo la señalización de tráfico) es moderado y es previsible que se incremente en el futuro, ya que sus presentaciones son superiores a las de la lámpara incandescente y la lámpara fluorescente, desde diversos puntos de vista. La iluminación con LED presenta indudables Se utiliza ampliamente en aplicaciones visuales, como indicadoras de cierta situación específica de funcionamiento y desplegar contadores

- Para indicar la polaridad de una fuente de alimentación de corriente continua. - Para indicar la actividad de una fuente de alimentación de corriente alterna. - En dispositivos de alarma.

1.5.Ventajas del LED

Fiabilidad, mayor eficiencia energética, mayor resistencia a las vibraciones, mejor visión ante diversas circunstancias de iluminación, menor disipación de energía, menor riesgo para el medio ambiente, capacidad para operar de forma intermitente de modo continuo, respuesta rápida, etc. Asimismo, con LED se pueden producir luces de diferentes colores con un rendimiento luminoso elevado, a diferencia de muchas de las lámparas utilizadas hasta ahora, que 9

tienen filtros para lograr un efecto similar (lo que supone una reducción de su eficiencia energética). Todo ello pone de manifiesto las numerosas ventajas que los LED ofrecen. También se utilizan en la emisión de señales de luz que se trasmiten a través de fibra óptica. 

Desventajas del LED

Las desventajas del diodo LED son que su potencia de iluminación es tan baja, que su luz es invisible bajo una fuente de luz brillante y que su ángulo de visibilidad está entre los 30° y 60°. Este último problema se corrige con cubiertas difusores de luz.

1.6. Conexión de los LED

Para conectar LED de modo que iluminen de forma continua, deben estar polarizados directamente, es decir, con el polo positivo de la fuente de alimentación conectada al ánodo y el polo negativo conectado al cátodo. Además, la fuente de alimentación debe suministrarle una tensión o diferencia de potencial superior a su tensión umbral. Por otro lado, se debe garantizar que la corriente que circula por ellos no excede los limites admisibles (Esto se puede hacer de forma sencilla con una resistencia R en serie con los LED)

1.7. Principio físico

El fenómeno de emisión de luz está basado en la teoría de bandas, por la cual, una tensión externa aplicada a una unión p-n polarizada directamente, excita los electrones, de manera que son capaces de atravesar la banda de energía que separa las dos regiones.

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Si la energía es suficiente los electrones escapan del material en forma de fotones. Cada material semiconductor tiene una determinada características que emite una determinada longitud de onda. A diferencia de la lámpara de incandescencia cuyo funcionamiento es por una determinada tensión, los Led funcionan por la corriente que los atraviesa. Su conexión a una fuente de tensión constante debe estar protegida por una resistencia limitadora.

1.8. Características del LED

 Dimensiones del LED: Actualmente los LED tienen diferentes tamaños, formas y colores. Existen LED redondos, cuadrados, rectangulares, triangulares y con diversas formas. Los colores básicos son rojo, verde y azul, aunque podemos encontrarlos naranjas, amarillos e incluso de luz blanca. Las dimensiones en los LED redondos son 3mm, 5mm, 10mm y 20mm. Los de formas poliédricas suelen tener unas dimensiones aproximadas de 5x5mm.

 Consumo: El

consumo depende

del

tipo

de

LED

que

elijamos:

Color

Luminosidad Consumo Longitud onda

Diámetro

Rojo

1,25 mcd

10 mA

3 y 5 mm

Verde, amarillo y naranja

8 mcd

10 mA

Rojo (alta luminosidad)

80 mcd

10 mA

625 nm

5 mm

Verde (alta luminosidad)

50 mcd

10 mA

565 nm

5 mm

Hiper Rojo

3500 mcd

20 mA

660 nm

5 mm

Hiper Rojo

1600 mcd

20 mA

660 nm

5 mm

Hiper Verde

300 mcd

20 mA

565 nm

5 mm

660 nm

3 y 5 mm

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Azul difuso

1 mcd 60º

Rojo y verde

40 mcd

470 20 mA

5 mm 10 m

1.9. Modelos de diodos LED utilizados en los tubos LED

Los LED de iluminación se caracterizan no sólo por el bajo consumo de energía y mayor rendimiento, sino también por tener una larga duración de vida que otros tipos de iluminación. Es por este motivo que son utilizados en forma de chips agrupados en tiras formando parte del interior de los tubos LED.

Existen varios tipos de chips como por ejemplo los SMD 2835, 3014 y 3528; sin embargo conocemos que los chips SMD 2835 son los más eficientes ya que disponen de un disipador de calor más grande en la parte trasera que el chip 3014, el SMD 3528 por ejemplo, no dispone de disipador de calor alguno. Por lo tanto el SMD 2835 puede tener una entrada de corriente mayor y general una fuente de luz más intensa.



LED SMD

La palabra “SMD” significa “Surface Mounted Device” (Dispositivo de Montaje Superficial) y a grandes rasgos es una forma de fabricación de encapsulado de componentes electrónicos, es decir, su proceso de fabricación consiste en el montaje de un chip sobre pequeña superficie tipo plantilla.

En la tecnología LED, el chip “SMD” es un tipo de LED encapsulado en una resina y dispuesto sobre un circuito impreso que logra unos 60 lúmenes por watt, pero dentro de las luminarias LED SMD existen grandes diferencias, ya que estos LED pueden ser SMD tipo: 2835, 3014, 3825, entre otros.

Dicho lo anterior, es bien sabido que dichos chips SMD 3528, 5050, 5630, etc., son los más utilizados en la industria de iluminación. Pero utilizando el SMD 2835, tiene una alta eficiencia en lúmenes, mayor estabilidad, mejor disipación del calor, y larga vida útil. Algunas características de los LED SMD más usados:

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SMD 3528: Es de tamaño pequeño. Si se juntan varios ofrece una luz muy uniforme y difusa. Sólo uno de ellos llega a ofrecer 5 lúmenes (lm).

SMD 5050: Es el tamaño estándar más grande. Encapsula unos tres LED 3528. Al ser más grande ofrece más luz (12 lm por SMD).

SMD 5630: Es el más actual. Aunque su tamaño es menor que el SMD 5050, aporta mucha más luz. Su uso todavía no se ha generalizado.

Lo siguiente es una tabla con características de algunos LED SMD orientativa:

Tipo de LED SMD

Tamaño(mm)

Flujo Luminoso (lm)

Corriente (mA)

Potencia (W)

Eficiencia (lm/W)

2835

3.5*2.8*1.9

28-30

60

0.2

130-150

3014

3.0*1.4*0.8

10-12

30

0.1

75-95

3528

3.5*2.5*0.8

7-8

20

0.06

50-70

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CAPITULO II

REACTANCIA

Para que las lámparas fluorescentes funcionen, han de tener reactancias dado que el proceso de descarga en gas requiere intensidades y tensiones definidas. La reactancia sirve para precalentar los electrodos de la lámpara, para generar una tensión de encendido suficiente y para limitar la intensidad de descarga. Los parámetros necesarios se pueden mantener tanto con reactancias electromagnéticas (inductivas), que a su vez se dividen en convencionales y de poca pérdida como con reactancias electrónicas.

1. Reactancias convencionales: Son bobinas compuestas por un núcleo de hierro envuelto con hilo de cobre. El funcionamiento del tubo fluorescente precisa además de un dispositivo externo de encendido, o sea, un cebador.

1.1. Reactancias de baja pérdida: Estas reactancias funcionan como las convencionales, pero están formadas por un núcleo de hierro más largo, de chapa magnética de superior calidad y por bobinas de cobre, que presentan mayor diámetro de hilo y menor número de espiras. Con este diseño se reducen las pérdidas electromagnéticas y las óhmicas.

1.2.Reactancias electrónicas: Este tipo de reactancias están construidas con elementos y circuitos electrónicos. Hacen que los tubos fluorescentes trabajen con tensión e intensidades de alta frecuencia (20 a 50KHz). Las lámparas se encienden aplicando tensiones generadas en el circuito interior propio. A diferencia de las reactancias convencionales, no hace falta el compensador por ser el factor de potencia mayor que 0,95 (cos-φ>0,95)

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Aparte de las funciones fundamentales que cumplen también las reactancias convencionales, las electrónicas poseen una serie de ventajas más que se exponen a continuación.

Las reactancias electrónicas son: 

Más seguras.



Más ecológicas.



Más confortables.

1.3.Ventajas de la reactancia electrónica:



Comodidad: Luz estable, sin centelleos, que suprime la fatiga visual (+/25KHz.). Encendido rápido y silencioso.



Seguridad: Calentamiento muy bajo. Supresión del efecto estroboscópico. Seguridad automática al final de la vida de la luminaria.



Ahorro de energía: Debido al régimen en AF, aumenta la eficiencia luminosa. Eso significa que, dado un flujo luminoso, la potencia de la lámpara es menor, con lo que se reduce el consumo. Cómo la pérdida de potencia de una reactancia electrónica es más baja, se reduce también la potencia instalada.

1.4.Reactancia Magnética: Este tipo de reactancia transforma la luz desde corriente alterna, y es por eso que tenemos un parpadeo constante, invisible al ojo pero que podemos ver con cualquier cámara digital (o cualquier Smartphone). Además de esto generan más calor que los electrónicos, así desperdician electricidad en energía calórica que no nos sirve. Dado que los balastos magnéticos no son dimerizables (es decir que no pueden ser regulados) tendremos que regular la cantidad de luz en nuestras plantas elevando o distanciando o acercando la lámpara. Al no ser autoswitching, deberemos conectar los polos correctamente o nuestro tubo led no se encenderá.

Ventajas: 15



Muchos balastros magnéticos operan la corriente en un ciclo de 60 Hertz, es decir, lo suficiente para mantener la bombilla encendida, pero produce oscilaciones cuando el ciclo trata de mantener una luz constante.



Los balastros magnéticos aún se usan debido a que son más económicos. Aunque los precios pueden variar dependiendo de las características del balastro, las versiones magnéticas son menos costosas y más fáciles de producir. Esto los hace ideales para casos en los que se tienen que usar muchísimas bombillas



Los balastros magnéticos de uso más extendidos se fabrican para que puedan trabajar conectados a una línea de suministro eléctrico de 110 ó a una de 220 volt de tensión de corriente alterna y 50 o 60 Hertz (Hz) de frecuencia.

1.5.Diferencias de reactancias magnéticas y electrónicas usadas en tubos led

Balastro electrónico



El balastro electrónico transforma la luz a 600w, pero de forma continua, que a simple vista no se aprecia, pero con una cámara de fotos apreciarás que no hay parpadeo de la luz, con lo que reciben hasta un 30% más de luz.



Los balastros electrónicos, se calientan mucho menos, y dado que la energía no se destruye, sino se transforma, cuanto menos calor, más energía utiliza de la que consume en producir luz, y menos energía utiliza (que la pagas) en generar calor.



Los balastros electrónicos, suelen ir con un dimmer (potenciómetro) con el que podrás regular la potencia de salida a la bombilla, con lo que en los primeros días de las plantas, puedes regularlo para que consuma menos energía, ya que en esos días no necesitan tanta potencia de luz, y subirla progresivamente mientras avanza el cultivo.



Un balastro electrónico detecta automáticamente los polos de la bombilla, con lo que no tendrás que tener ningún cuidado especial a la hora de montar nuestros equipos con las polaridades y eso, será enchufar y listo.

16

Balastro magnético 

Los balastros magnéticos, transforman la luz a 600w también, pero de corriente alterna, lo que causará un parpadeo en la iluminación, imperceptible al ojo, pero puedes comprobarlo con una cámara de fotos.



Los balastros magnéticos, se calientan mucho más que los electrónicos, con lo cual, una parte de la luz que consume, y que pagas en tu factura, va destinada única y exclusivamente a calentar tu balastro.



En un balastro magnético, la potencia de salida es la misma siempre, con lo que la única opción que te quedará para que no les de demasiada potencia de luz al comienzo de su vida, es alejar el foco a una distancia prudente para que no se quemen nuestras plantas.



En un balastro magnético, hay que tener en cuenta los polos de la bombilla a la hora de conectar tu portalámparas a tu balastro, ya que no detecta los polos automáticamente, y alguna bombilla puede no funcionar si no lo conectas bien.

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CAPITULO III

Instalación del tubo LED

El circuito original con el que funciona un tubo fluorescente debe tener el siguiente aspecto:

El tubo de led prescinde tanto de la reactancia inductiva como del cebador, por tanto, el circuito con el que funciona un tubo de leds tiene el siguiente aspecto:

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Por tanto, la instalación de un tubo LED consistirá en conectarlo directamente, anulando el cebador y la reactancia. Es muy sencillo a continuación lo explicamos paso a paso.

1. Pasos a seguir para cambiar un tubo fluorescente por un tubo LED

En primero lugar, para trabajar seguros y evitar problemas con la corriente eléctrica, debemos cortar la corriente que llega a nuestra luminaria.

Paso 1: Retiramos el tubo fluorescente y abrimos el porta-tubos.

Paso 2: Desmontamos la carcasa (si la hubiera) y quitamos el tubo fluorescente. Tendremos a la vista la placa, el cebador y el soporte de enganche d e l t u b o .

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Paso 3. Asegurar la ausencia de tensión para poder operar con seguridad. Recuerda cortar completamente la corriente de la vivienda para realizar esta operación.

Paso 4. Con el nuevo tubo LED no vamos a necesitar ni transformador ni cebador. Así que tenemos que anularlos. En la placa se nota un transformador y un cebador. Simplemente cortamos todos los cables que vayan conectados al transformador y a los cebadores.

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Paso 5: Conectar la FASE a un extremo del portalámparas y el NEUTRO al otro extremo del portalámparas.

Paso 6: Una vez identificada la parte activa del tubo LED y la del porta-tubos se colocará el tubo LED.

! Y ya tenemos instalado nuestro tubo LED ¡

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1.1. Reactancia y Cebador

Los tubos LED no requieren de estos dispositivos para el encendido. Esto hace que sean aún más eficaces energéticamente ya que los cebadores y las reactancias consumen energía eléctrica por sí mismos. Los tubos fluorescentes son tubos de vidrio que tiene en su interior un gas que tiene como propiedad la emisión de luz blanca cuando le atraviesan electrones. Para que el tubo fluorescente emita luz deben de cumplirse dos condiciones:  Que el  Que

gas este a una temperatura elevada.

puedan pasar los electrones de un extremo a otro del tubo (atravesar el

gas).

Cebador y porta cebador Para elevar la temperatura del gas en el encendido se utiliza el cebador, que produce una chispa en su interior que hace que se eleve la temperatura. El cebador va insertado en un porta cebador.

Reactancia Como la tensión a la que se conecta la luminaria (la de la vivienda) es de 220V necesitamos la reactancia para que eleve a 1000V en el encendido.

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1.2. Cuadro comparativo Tubo LED VS Tubo Fluorescente

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CAPITULO IV

Diagrama de bloques

1. Trasformación

La trasformación tiene su origen en un dispositivo llamado trasformador. Este dispositivo se encarga de trasformar el voltaje de corriente alterna (A.C) en la entrada, en otro de diferente amplitud que entrega a su salida. Se compone de un núcleo de hierro, y de dos bobinas de cobre. El bobinado primario, es aquella que recibe el volteje de la red de corriente alterna, esta corriente induce un flujo magnético en el núcleo de hierro. El bobinado secundario esta arrollado en el mismo núcleo de hierro, el flujo magnético circula atreves de este induciéndole una corriente alterna de menor amplitud, produciéndose un voltaje menor al que entro en la bobina primaria.

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1.1.Rectificación

La rectificación costa de un circuito de diodos, lo que se conoce como rectificación de onda media, el circuito que se usa costa de un solo diodo, una fuente de tensión alterna y una resistencia de carga. Con este único diodo solo se rectifica la parte positiva de la onda, esta forma de onda obtenida ya no es totalmente senoidal, sino que esta rectificada, contendrá algo de corriente continua. A esta forma de la onda obtenida a la salida se conoce como rectificación de onda media, por lo que no se rectifica toda la corriente alterna. Por otro lado, la rectificación de onda completa, rectifica toda la tensión alterna, por lo que es muy usa para realizar una fuente de alimentación de corriente continua. Esto se logra mediante un arreglo conocido como puente de diodos.

Se puede ver la forma del circuito de puente de diodos que corresponde a la rectificación de onda completa, se comprueba que mediante el puente de diodos se puede rectificar la parte positiva y la parte negativa de la tensión alterna de la entrada.

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1.2.Filtración

La onda rectificada pasa por un filtro que esta constituido por uno o más condensadores electrolíticos, obteniéndose una tensión de corriente continua mucho mejor que solo con los diodos . El primer ciclo del voltaje rectificado, que sale del puente de diodos, que luego pasa por el filtro (el condensador electrolítico), ocurre lo siguiente, en un inicio el voltaje del ciclo aumenta desde 0V hasta (Vp-1,4)V el condensador se cargará a través de los diodos que estén activos (D1 y D2 o D3 y D4) hasta (Vp-1,4)V, donde Vp es el voltaje pico de la tensión alterna rectificada, luego el voltaje en el ciclo empezará a disminuir, esto provocará que los diodos que estaban conduciendo se polaricen en inversa y dejen de conducir o se apaguen, en ese momento el condensador empezará a descargar a través de la resistencia de carga, pero esa descarga será mucha más lenta que la carga que es a través de los diodos, como el periodo del ciclo es menor que el tiempo de descarga del condensador, llegará un momento mientras el condensador está descargando , la tensión del siguiente ciclo se haga mayor a la tensión que tiene el condensador y provoque que el otro par de diodos se activen y se polaricen en directa y conduzcan la corriente, esto provocará que el condensador vuelva a cargarse hasta (Vp1,4)V; luego el ciclo disminuirá su valor. los diodos que conducían se apagarán y el condensador descargará, en el siguiente ciclo el otro par de diodos se activarán el condensador nuevamente se cargará y todo ese proceso se repetirá para los siguientes ciclos del voltaje rectificado.

1.3.Regulación

Un rectificador de diodos rectifica la señal la cual es filtrada (generalmente atreves del condensador) para producir una señal de salida DC. No regulada, el regulador de tensión proporciona una salida mucho más regulada y estable para la carga. 26

La función de un regulador es proporcionar una tensión estable y bien específica para alimentar otros circuitos. Se usa el circuito integrado que son capaces de entregar corrientes de pequeños miliamperios hasta amperajes muy altos.

1.4.Reactancia

La corriente rectifica entra al circuito integrado que se conoce como reactancia. Este tipo de reactancias están construidas con elementos y circuitos electrónicos. Hacen que los tubos fluorescentes trabajen con tensión e intensidades de alta frecuencia (20 a 50KHz). Las lámparas se encienden aplicando tensiones generadas en el circuito interior propio. A diferencia de las reactancias convencionales, no hace falta el compensador por ser el factor de potencia mayor que 0,95 (cos-φ>0,95) Aparte de las funciones fundamentales que cumplen también las reactancias convencionales, las electrónicas poseen una serie de ventajas. 1.5. Tubo LED

El tubo led está constituido por pequeños diodos leds montados en un circuito largo y delgado para producir un solo tubo que funciona con la combinación de la potencia de los led. En la parte exterior consta de una cubierta de plástico difusora de luz, montado a una base de aluminio. En los extremos consta de unas tapas que tienen el mismo estándar de los del tubo fluorescente.

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Circuito el tubo LED Tubo LED T8/600MM 9W

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CAPITULO V

VENTAJAS DE TUBO LED FRENTE A FLUORESCENTE

Para poder entender las ventajas de la iluminación con LED hay que hacer una pequeña descripción. Los LED son dispositivos semiconductores de estado sólido. El interior de un LED es un pequeño semiconductor encapsulado en un recinto de resina de epoxi. No son “bombillitas pequeñas”. De hecho no tienen filamento como las bombillas convencionales ni necesitan de ningún gas como los tubos fluorescentes o lámparas de bajo consumo. Es un semiconductor, que cuando está polarizado, es decir, conectado correctamente a la fuente de energía, los electrones circulan por él y ese paso o salto de los electrones emite la luz que nosotros visualizamos. Como los LED no tienen filamentos u otras partes mecánicas sujetas a rotura, no se pueden “fundir”. Por tanto su vida es muy larga. De entre 30.000 y 50.000 horas. No existe un punto en que cesen de funcionar, sino que su degradación es gradual a lo largo de su vida. Se considera que aproximadamente a las 50.000 horas es cuando su flujo decae por debajo del 70% de la inicial. Eso significa aproximadamente 6 años en una aplicación de 24 horas diarias 365 días/año. Por tanto la larga vida de los LED permite una reducción enorme de costes de mantenimiento ya que no se necesita reemplazarlos. Tampoco son eternos. Si se encuentran en un medio poco recomendable, su vida se reduce considerablemente. Por ejemplo: En lugares donde la temperatura es muy elevada, donde la red eléctrica es poco estable, si la instalación eléctrica no está diseñada o calculada correctamente.

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1. ¿Qué ventajas ofrece el tubo LED?

Como ventaja principal es el ahorro energético, de más del 50%. Hay que señalar que el consumo de un tubo convencional, aparte del propio consumo, necesita por tubo (En función de la calidad de la reactancia). Otras de la ventajas es el ahorro en mantenimiento (sustitución de cebadores, reactancias, y tub tubo LED no necesita reactancias ni cebadores. Un tubo convencional tiene una vida útil aproximada de 8000 horas, frente a la vida útil aproximada del tubo de la calidad de cualquiera de los tubos. 1. Horas de vida: Los tubos LED duran más de 50.000 horas, frente a las 10.000 de un buen tubo fluorescente 2. Resistencia: Los tubos de LED pueden aguantar mucho más los golpes o vibraciones que los tubos fluorescentes. De hecho son desmontables y reparables, algo que para los tubos fluorescentes es impensable. 3. Consumo: Los tubos LED consumen bastante menos que los tubos fluorescentes. Un tubo fluorescente de 600mm-18W con reactancia y cebador puede llegar a consumir el doble de su potencia nominal debido a la reactancia. Estamos hablando de un consumo de 36W frente a los 8 ó 12 W del consumo del tubo LED de 600mm. 4. Arrancadas: Los tubos LED son de arranque instantáneo y no les afecta a sus horas de vida. En cambia un tubo fluorescente tarda en arrancar y el número de encendidos diarios afecta a su vida. Por ejemplo muchos fabricantes de tubos fluorescentes estiman la vida del tubo en 10.000 horas teniendo en cuenta únicamente 2 encendidos al día. 5. Medio ambiente: Los tubos LED no necesitan de ningún gas para encenderse, los tubos fluorescentes están fabricados con vapor de mercurio y los compuestos de mercurio, son productos químicos altamente peligrosos para la salud humana y el medio ambiente

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1.1 Cuadro Comparativo:

31

1.2 ¿Dónde conviene instalar tubos LED?

Por su alto rendimiento y bajo consumo, los tubos LED están indicados para lugares o instalaciones donde las horas de encendido sean mayores: locales comerciales, oficinas, aparcamientos, hoteles… En cuanto al uso doméstico, sustituir los tubos fluorescentes por LED en cocinas o garajes, por ejemplo, conllevará un ahorro importante en la factura de la luz por todo lo que hemos explicado anteriormente.

1.3 ¿En cuánto tiempo puedo amortizar el cambio de tubos convencionales a tubo LED?

Este dato depende de varios factores: Número de horas encendido, días, tarifa de discriminación horaria. Podemos realizarle un asesoramiento suficientemente objetivo para que pueda disponer de plazos de amortización, en función de las características. Pasos a realizar antes de hacer una inversión en tubos LED Antes de comprar tubos LED, hay que tener en cuenta los consejos anteriores, relación calidad-precio, para poder adquirir un tubo LED de garantía. Además, hay que tener en cuenta que tenga todas las certificaciones CE y RoHS. Tubos LED T8 Esta es la serie más estándar y comúnmente instalada. Están disponibles en cuatro largos normalizados: 60, 90, 120 y 150 cm.

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CONCLUSIONES

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







Los LED presentan un bajo consumo de energía, una larga duración y un bajo mantenimiento; por ello evidenciamos que son de gran utilidad en el mundo actual. El fenómeno de emisión de luz está basado en la teoría de bandas, por la cual, una tensión externa aplicada a una unión p-n polarizada directamente, excita los electrones, de manera que son capaces de atravesar la banda de energía que separa las dos regiones y si la energía es suficiente los electrones escapan del material en forma de fotones. Nos damos cuenta de que un tubo led con un balastro electrónico rinde más que uno magnético ya que nos da más luz por la misma cantidad de energía y desperdicia menos energía. Cuando se trata de ahorrar energía en iluminación y hacer un uso lo más eficiente posible de ella, la primera idea que suele venir a la cabeza son las ampolletas con tecnología LED. Efectivamente, estos modelos se caracterizan por tener mayor eficiencia energética que los económicos, pero cuando el objetivo es iluminar superficies más grandes o extensas como pasillos de colegios u hospitales, vitrinas, oficinas y otros espacios, es probable que resulte mucho más conveniente invertir en tubos. Los chips LED, las fuentes de alimentación y los disipadores de aluminio son partes claves para su correcto funcionamiento y para su larga vida. Si estas partes son de calidad, pues no son baratas, costarán un poco más pero hay que dar garantías y seguridad de que se van a amortizar en el tiempo debido a su calidad. Si se ofrecen equipos LED de baja calidad, el precio va a ser menor pero seguirá siendo superior a las lámparas convencionales, con la diferencia de que van a dejar de funcionar antes de que se amortice la inversión.

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Ficha Técnica (Datasheet) de la Fuente Conmutada del Tubo LED

AC – DC - Fuente Conmutada

Serie - SO18P / 9W

Este circuito de fuente conmutada, posee una eficiencia comprendida entre el 68% y el 90% reduciendo el costo de los dispositivos de potencia. Además, los dispositivos de potencia funcionan en el punto de corte y saturación, haciendo el uso más eficiente de un dispositivo de potencia. Por otro lado, no es necesario el uso del transformador de línea, ya que el elemento magnético de transferencia de energía lo puede reemplazar, funcionando en un rango mayor a 50/60 Hz, necesitándose solo de un inductor de alta frecuencia. Reduciéndose el peso, y costo. Componentes de la fuente conmutada:

 RESISTENCIAS:

Resistencias R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7

Modelo SMD 334 SMD 334 SMD 103 SMD 364 SMD 562 SMD 1R8D SMD 104

Ohmeaje  330 K 330 K 10 K 360 K 5.6 K 1.8 k 100 K

Potencia (W) 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.0625 0.0625 34

 CAPACITORES:

Modelo

Capacitancia

C1

TENTA (TC) MKP-K X2P7.5

0.001 uF ~ 2.2 uF

C2

104J400V

104pF/ 100000pF

C3 C4

MF WH

2.2uF 100uF

Tensión nominal

Tipo Película de polipropileno Cerámico de polipropileno Electrolítico Electrolítico

Temperatura de funcionamiento

275 𝑉𝐴𝐶

-40 ~ 100 ºC

400v

-40 ºC ~ 105ºC

50V 100V

40ºC ~ 105ºC 40ºC ~ 105ºC

 Circuito Integrado

Modelo: PIC BP2326A

COMP

1

8

CS

GND

2

7

CS

VCC

3

6

DRAIN

5

DRAIN

FB

V

4

35



Definición de los Pin

Numero Nombre de Pin

Descripción

1

COMP

2

GND

Este Pin conecta un condensador a GND, para la estabilización del bucle de control Logrando una corriente de LED precisa, alto Factor de potencia y bajo THD. Pin para Tierra

3

VCC

Pin de fuente de alimentación. Se conecta un condensador de derivación de este pin a GND.

4 5,6

FB DRAIN

7,8

CS

Este pin detecta el inductor, la señal de desmagnetización y la tensión de salida. Drenaje interno del MOSFET de la energía del HV. En este Pin se conecta una resistencia a GND, para detectar el inductor de Corriente.



Clasificaciones Máximas Absolutas

Símbolo

Parámetros

𝐼𝐶𝐶 _Max

Interno HV MOSFET. Drenar a la fuente de voltaje Corriente máxima del PIN VCC

COMP

Tensión de compensación del PIN

𝑉𝐷𝑆

𝑃𝐷𝑀𝐴𝑋

PIN de tensión de entrada de realimentación Tensión de entrada del pin, de sentido actual Disipación de energía(nota 2)

Ө𝐽𝐴

Resistencia térmica

FB CS

TJ 𝑇𝑆𝑇𝐺

Temperatura de funcionamiento de la unión Rango de temperatura de almacenamiento ESD (note3)

Rango

Unidades

-0.3~500

V

10

mA

-0.3~6

V

-0.3~6

V

-0.3~6

V

0.45

W

145

℃/W

-40 a 150 -55 a 150 2

℃ ℃ KV

36



Características Eléctricas

Símbolo

Parámetro

condiciones

VCC_ON

VCC Umbral Activo

VCC Aumenta

17

V

VCC_UVLO

VCC Umbral Desactivo VCC Voltaje de Abrazadera

VCC Disminuye

7.8

v

20

v

ICC_UVLO

VCC Corriente de Inicio

VCC Aumenta,

ICC

VCC corriente de Funcionamiento

FOP=10kHz,

VCC_CLAMP

Min TYP Max unidad

33

50

uA

300

500

uA

VCC= VCC-ON - 1V

 Diodos



Modelo: ES1J

Máximo voltaje Recurrente Inverso Máximo Voltaje RMS Máximo Voltaje DC de Bloqueo Máximo Promedio de la corriente rectificada at TL=120 ¢J Corriente pico de sobrevoltaje 8.3ms onda de senoidal simple superpuesta sobre carga nominal (método JEDEC) Máximo Voltaje instantáneo en 1.0A Corriente inversa máxima de CC TA = 25 ¢ J Tensión nominal de bloqueo DC TA = 100 ¢ J Tiempo máximo de recuperación inversa Capacidad de unión típica Resistencia térmica típica Rango de temperatura de funcionamiento y

Símbolo 𝑉𝑅𝑅𝑀 𝑉𝑅𝑀𝑆 𝑉𝐷𝐶

ES1J 600 420 600

Unidad Volts Volts Volts

𝐼𝐴𝑀

1.0

Amps

𝐼𝐹𝑆𝑀

30.0

Amps

1.7 5.0 100.0 35.0 10.0 35.0 -50 a 150

Volts

𝑉𝐹 𝐼𝑅 𝑇𝑅𝑅 𝐶𝐽 R £KJL 𝑇𝐽 , 𝑇𝑆𝑇𝐺

£g A nS pF ¢J/W ¢J 37

almacenamiento



Modelo: MB6F

Características Principales 𝐼𝐹(𝐴𝑉) 𝑉𝑅𝑅𝑀 𝐼𝐹𝑆𝑀 𝐼𝑅 𝑉𝐹 𝑇𝐽 Max

0.5A - 0,8A 50 – 1000V 35 A 5.0 uA 1.0 V 150°C

Características Eléctricas Máximo voltaje Recurrente Inverso Máximo Voltaje RMS Máximo Voltaje DC de Bloqueo Potencia media de salida máxima rectificada Corriente en TA= 30°C - Epoxi P.C.B Sobre vidrio - Sobre sustrato de aluminio Corriente máxima de pico 8,3 ms única onda sinusoidal Superpuesta a la carga nominal (JEDEC Method) Máxima caída instantánea de tensión directa por brazo en 0.4A Máxima corriente DC inversa en 𝑇𝐴 = 25 °C Voltaje DC de bloqueo por Pin 𝑇𝐴 =125 °C Capacidad de unión típica por Pin en 4.0 V ,1MHz Resistencia Térmica por Pin Rango de temperatura de la unión y el almacenamiento en funcionamiento

Símbolo 𝑉𝑅𝑅𝑀 𝑉𝑅𝑀𝑆 𝑉𝐷𝐶

MB6F 600 420 600

Unidad Volts Volts Volts

𝐼𝐹(𝐴𝑉)

0.5 0.8

Amps

𝐼𝐹𝑆𝑀

35

Amps

𝑉𝐹

1

Volts

𝐼𝑅

𝐶𝐽 𝑅Ө 𝐽𝐴 𝑅Ө 𝐽𝐴 𝑅Ө 𝐽𝐿 𝑇𝐽 , 𝑇𝑆𝑇𝐺

5.00 100.0 13 85 70 20 -55 a 150°C

uA pF °C/W °C

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ANEXOS

TUBO LED ANTES DE DESARMARLO

SACANDO LA CUBIERTA DE DIFUSORA DE LUZ

39

CIRCUITO DEL TUBO LED Y LOS DIODOS

40

PROBANDO LAS TIRAS DE LED

TUBO LED ARMADO Y PROBANDO SU FUNCIONAMIENTO

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BIBLIOGRAFIAS

 

               

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