Sistema Electrónicos para Iluminación
Día 4
 Diodos Emisores de Luz (LEDs)
Ponentes:
Marco Antonio Dalla Costa
Gustavo Ariel Barbera
13 a 18 de Febrero de 2012
MOTIVACIÓN
Los LEDs son la Fuente de Iluminación del Futuro.
MOTIVACIÓN
Ventajas de los LEDs:
 Eficiencia (+ de 100 lm/W)
 Vida Útil (100.000 horas)
 Tamaño Reducido
 Dimming Simple
 No Rompe con Facilidad
 No Utiliza Metales Pesados
 Tecnología en Desarrollo
SUMARIO
Histórico, Evolución y Perspectivas Futuras;
 Principio de Funcionamiento;
 Características Eléctricas;
 Características Térmicas;
 Accionamiento y Control;
 Aplicaciones;
 Tendencias Futuras;
 Conclusión.
Histórico, Evolución y Perspectivas Futuras
1907
Primera Referencia sobre Electroluminiscencia
Henry J. Round, Inglaterra, Electrical World
“que se refiere a la posibilidad de la luz ser
producida por materiales semiconductores”
Histórico, Evolución y Perspectivas Futuras
1927
Oleg Vladimirovich Losev,
Trabajaba con transmisiones de radio. Observó
que algunos diodos de receptores emitían luz.
Publicó el primer artículo sobre LEDs en 1927:
“Luminous carborundum [silicon carbide] detector
and detection with crystals”
De 1927 a 1930 publicó 16 artículos sobre LEDs.
En 1942, a los 39 años, murió de hambre durante
el bloqueo de Leningrado en la Segunda Guerra
Mundial.
Histórico, Evolución y Perspectivas Futuras
LED Azul
1990
General Electric
1962
Nick Holonyak,Jr
1952
Bardeen
1947
Transistor Bipolar
Histórico, Evolución y Perspectivas Futuras
LED Original – 1962
10 mCd en 655 nm con 20 mA.
Décadas de 60 y 70
Mejora en la eficiencia luminosa
Nuevos Colores
Histórico, Evolución y Perspectivas Futuras
Década de 80
Nuevos materiales
GaAlAs
IGaAlP
Nuevas geometrías
Alta intensidad
10 x
Multicapas
Rojo
Amarillo
Naranja
Verde
Nuevos
Colores
Histórico, Evolución y Perspectivas Futuras
Década de 90
LED azul se torna viable en 1993
 Celda RGB – imágenes
LED blanco introducido en 1995
 Utiliza conversión de frecuencia
LED para Iluminación
se torna viable
Busca competitividad con
otras fuentes de luz
Histórico, Evolución y Perspectivas Futuras
Evolución de la Eficiencia de LEDs Blancos
Fuente: Solid State Lighting – Lamps, Chips, and Materials for Tomorrow. IEEE Circuits & Devices Magazine, 2004.
Histórico, Evolución y Perspectivas Futuras
Fuente: Solid State Lighting – Lamps, Chips, and Materials for Tomorrow. IEEE Circuits & Devices Magazine, 2004.
Histórico, Evolución y Perspectivas Futuras
Fuente: Solid State Lighting – Lamps, Chips, and Materials for Tomorrow. IEEE Circuits & Devices Magazine, 2004.
Histórico, Evolución y Perspectivas Futuras
Principio de Funcionamiento
FENÓMENO FÍSICO DENOMINADO INYECCIÓN LUMINISCENTE
LA EMISIÓN ESPONTÁNEA DE LUZ EN SEMICONDUCTORES ES DEBIDA A LA
RECOMBINACIÓN RADIANTE DE LOS EXCESOS DE HUECOS Y ELECTRONES
EL EXCESO DE HUECOS Y ELECTRONES SE PRODUCE MEDIANTE LA INYECCIÓN
DE CORRIENTE CON PEQUEÑAS PÉRDIDAS
LA FORMA MAS EFICIENTE DE ELECTROLUMINISCENCIA ES LA INYECCIÓN
LUMINISCENTE
FENÓMENO DESCUBIERTO POR ROUND EN 1907: INYECTO CORRIENTE EN UNA
UNIÓN DE METAL CON CARBURO DE SILICIO Y OBSERVO LUZ AMARILLA
LA INVENCIÓN DEL LED ROJO OCURRIÓ EN 1962 (HOLONYAK Y BEVACQUA)
EN LA ACTUALIDAD ES UNO DE LOS FENÓMENOS FÍSICOS MAS PROMETEDORES
PARA PRODUCIR LUZ
Principio de Funcionamiento
Características Generales
Principio de Funcionamiento
Características Generales
Recombinación y
emisión de
fotones
Principio de Funcionamiento
Recombinaciones a través de defectos
Ec
Ec
h
Ev
Ev
Principio de Funcionamiento
Recombinaciones a través de defectos
Ec
Ec
h
Ev
Ev
Principio de Funcionamiento
Ánodo
–
–
–
–
–
P
+++++
U0
P
N
Cátodo
N
U0·q
Eg
Eg: energía de la
banda
prohibida
U0: tensión de la unión
q: carga del electrón
Zona de transición
Principio de Funcionamiento
Ánodo
–
–
–
–
–
P
+++++
U0-U
N
Cátodo
U
P
N
(U0-U)·q
Eg
Eg: energía de la
banda
prohibida
U0: tensión de la
unión
q: carga del electrón
Zona de transición
Principio de Funcionamiento
Ánodo
–
–
–
–
–
P
+++++
U0-U
N
Cátodo
U
P
N
(U0-U)·q
Eg
Eg: energía de la
banda
prohibida
U0: tensión de la
unión
q: carga del electrón
Zona de transición
Principio de Funcionamiento
Ánodo
–
–
–
–
–
P
+++++
U0-U
N
Cátodo
U
P
N
(U0-U)·q
Eg
Eg: energía de la
banda
prohibida
U0: tensión de la
unión
q: carga del electrón
Zona de transición
Principio de Funcionamiento
Problemática de la absorción
N+
+++++
I  I0e
GaAs
103
 (cm-1)
–
–
–
–
–
P
104
 x
: coeficiente de
absorción
102
101
10
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
Energía, h
(eV)
Principio de Funcionamiento
–
–
+
–
 n1  n 2 

R  

n

n
2 
 1
+
–
n1
n2
+
–

+
 n2 

 c  asen 
 n 1 P
+
Extracción de la luz
2
Principio de Funcionamiento
Características Generales
Heterouniones. LEDs de alta eficiencia
Heterounión
simple (SH)
Ecp
EFp
Egp
Evp
p
N
p
N
Ec
Ev
EcN
EgN
EvN
EFN
p
p
Ecp
EFp
Egp
Evp
–
–
–
–
–
Heterounión
simple (SH)
+++++
Heterouniones. LEDs de alta eficiencia
Ec
Ev
N
N
EcN
EgN
EvN
EFN
p
–
–
–
–
–
Heterounión
simple (SH)
+++++
Heterouniones. LEDs de alta eficiencia
p
EFp
Egp
N
N
Ec
EFN
Ev
EgN
N+
AlGaAs
–
–
–
–
–
Heterounión
doble (DH)
+++++
Heterouniones. LEDs de alta eficiencia
p
P
GaAs
AlGaAs
2-1,4
qUo 1,4eV
2eV
2eV
EF
N+
AlGaAs
–
–
–
–
–
Heterounión
doble (DH)
+++++
Heterouniones. LEDs de alta eficiencia
Q(Uo-U)
p
P
GaAs
AlGaAs
U
2-1,4
2eV
1,4eV
2eV
EF
N+
AlGaAs
–
–
–
–
–
Heterounión
doble (DH)
+++++
Heterouniones. LEDs de alta eficiencia
Q(Uo-U)
p
P
GaAs
AlGaAs
U
2-1,4
2eV
1,4eV
2eV
N+
AlGaAs
–
–
–
–
–
Heterounión
doble (DH)
+++++
Heterouniones. LEDs de alta eficiencia
Q(Uo-U)
p
P
GaAs
AlGaAs
U
2-1,4
2eV
No hay
reabsorción
1,4eV
2eV
El índice de
refracción es
menor cuanto
mayor es Eg
Heterouniones. LEDs de alta eficiencia
Características Generales
2,26V (549nm)
(Se añade N, 565nm)
(Se añade Zn, O, 700nm)
1,44eV
(860nm)
Cte. de la red cristalina (A)
Longitud de onda (m)
Energía de la banda prohibida (eV)
Materiales III-V Binarios
Materiales III-V Ternarios
2,17eV
AlxGa1-xAs
Directo x<0,43
1,42eV
Cte. de la red cristalina (A)
Longitud de onda (m)
Energía de la banda prohibida (eV)
Sistema AlGaAs
Materiales III-V Ternarios
2,17eV
650
nm
AlAs
Longitud de onda (m)
Energía de la banda prohibida (eV)
Sistema AlGaAs
1-x
1
AlxGa1-xAs
Directo x<0,43
x
1,42eV
GaAs
X es la proporción de ALUMINIO
Cte. de la red cristalina (A)
904
nm
Materiales III-V Ternarios
2,17eV
AlxGa1-xAs
de la
DirectoCorrespondencia
x<0,43
estructura cristalina
1,42eV
Cte. de la red cristalina (A)
Longitud de onda (m)
Energía de la banda prohibida (eV)
Sistema AlGaAs
Longitud de onda (nm)
Energía de la banda prohibida (eV)
Materiales III-V Cuaternarios
Cte. de la red cristalina (A)
870-900nm
10%
SiC
460-470nm
0,02%
GaP (Zn-O)
700 nm
3%
GaP (N)
565 nm
0,1%
Ternarios
AlxGa1-xAs (x<0,4)
640-870nm
5-20%
GaAs1-yPy (y<0,45)
630-870nm
<1%
GaAs1-yPy (y>0,45)
560-700nm
<1%
In0,49AlxGa51-xP
560-700nm
1-10%
In1-xGaxAsyP1-y
1000-1600nm
>10%
Binarios
GaAs
Cuat.
Materiales más utilizados
LED´s DE ALTA EFICIENCIA
LOS RENDIMIENTO LUMINOSOS EMPIEZAN A SER
ELEVADOS Y A COMPETIR CON LAS LÁMPARAS
FLUORESCENTES
FLUORESCENTES
INCANDESCENTES
LED BLANCO
LUMILED
16 lm/W
LED´s DE ALTA EFICIENCIA: MATERIALES ADECUADOS
ALEACIONES TERNARIAS O CUATERNARIAS: MEZCLA DE Al, Ga, In EN EL CÁTODO
Y MEZCLAS DE As, P, N EN EL CÁTODO SON LA BASE DE LOS LED ACTUALES
  nm  
1239 . 5
h  eV

h = SALTO ENERGÉTICO EN EL
SEMICONDUCTOR
LED´s DE ALTA EFICIENCIA: EFICIENCIAS Y COLORES
LED´s DE ALTA EFICIENCIA: POSICIÓN EN EL DIAGRAMA CROMÁTICO CIE 1931
LED´s DE ALTA EFICIENCIA: ESPECTROS
LED AZUL DE ALTA EFICIENCIA
LED VERDE DE ALTA EFICIENCIA
 [nm]
 [nm]
350
400
450
500
550
600
650
700
750
350
400
450
500
550
600
LED ROJO DE
ALTA
EFICIENCIA
 [nm]
350
400
450
500
550
600
650
700
750
650
700
750
LED´s DE ALTA EFICIENCIA: REGIÓN ALCANZABLE CON LA MEZCLA DE COLORES
LED´s DE ALTA EFICIENCIA: LED BLANCOS
BÁSICAMENTE HAY DOS FORMAS DE OBTENER LUZ BLANCA:
1.- MEZCLA DE LUZ DE DIFERENTES COLORES
2.- UTILIZAR FÓSFOROS PARA OBTENER O COMPLEMENTAR EL COLOR
-CON LA LUZ AZUL OBTENER LUZ ROJA
-CON LUZ UV OBTENER LUZ BLANCA (TRIFÓSFOROS)
Luz
Azul
Combinación de
LED de Alta
Eficiencia
Rojos, Verdes,
Azules
Luz
Roja
Fósforos
LED´s DE ALTA EFICIENCIA: LED BLANCOS
Luz
Roja Fósforos
Luz
Azul
MEZCLA DE LED AZUL (Al In Ga N - 465 nm) Y FÓSFORO
AMARILLO (GARNET DOPADO CON CERIO)
Longitud de onda [nm
LED BLANCO DE ALTA EFICIENCIA
350
400
450
500
550
600
650
700
750
 [nm]
MEZCLA DE LED AZUL (Al In Ga N - 465 nm) Y FÓSFORO
AMARILLO (GARNET DOPADO CON CERIO)
LED BLANCO DE ALTA EFICIENCIA
Características Ópticas
Espectro de LEDs Blanco-Frío (Cool-White): 6500K
Fuente: Lumileds
LED BLANCO DE ALTA EFICIENCIA
Características Ópticas
Espectro de LEDs Blanco-Neutro (Neutral-White): 4000K
Fuente: Lumileds
LED BLANCO DE ALTA EFICIENCIA
Características Ópticas
Espectro de LEDs Blanco-Caliente (Warm-White): 2700K
Fuente: Lumileds
Familia Luxeon Rebel –
Philips Lumileds.
Fósforo determina CCT y
eficiencia.
LED´s DE ALTA EFICIENCIA: LED BLANCOS
YAG:Ce3+
Al In Ga N
460 nm
LED´s DE ALTA EFICIENCIA: LED BLANCOS
• Luz blanca:
 LEDs RGB:
Ventaja: mayor eficiencia;
Desventaja: dificultad de control - temperatura.
 LEDs recubiertos por fósforo:
Ventaja: simplicidad de control;
Desventaja: menor eficiencia.
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS
Característica VxI típica de un LED de potencia
Fuente: Lumileds
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS
Modelo estático para el LED de potencia
Modelo estático simplificado
Cuando se polariza directamente el LED, la corriente y la tensión presentan una
relación exponencial. Pequeñas diferencias en la tensión dan lugar a grandes
corrientes, y por tanto a más intensidad luminosa Además la tensión de codo de
los LEDs tiene una tolerancia a la hora de fabricarlos,por ello los LED se regulan
en corriente y no en tensión.
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS
DIODOS LED COMO CARGA:
Intensidad relativa vs Longitud de Onda (λ)
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS
DIODOS LED COMO CARGA:
1ª Aprox
2ª Aprox
Vc
RF
Vc
RF 
0.8V
50 m A
 16 
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS
DIODOS LED COMO CARGA (DIODO DE POTENCIA):
2ª Aprox
RF
Vc
Problema: Rizados de Corriente 
Condensadores Electrolíticos
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS
Circuitos con LED:
2ª Aprox
1er Circuito
2º Circuito
R
R
F
RF
Ve
Ve
RF
Vc
Vc
Vc
RF es pequeña
iD 
Si V e  V c
iD 
Ve  Vc
RF
ID es grande con tensiones
poco mayores a la tensión de codo
R
Ve  Vc
RF
R  RF
iD 
Ve  Vc
R
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS
Iluminación General: Múltiples LEDs
Luz Generada es proporcional a la corriente  Todos LEDs deben tener la misma
corriente
Cómo conectarlos?
 Serie
 Paralelo
 Serie y Paralelo
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS
Circuitos con LED: Conexión de varios LEDs
SERIE
Pasa la misma corriente
Mismo flujo luminoso PARALELO
R
i
VC
No pasa la misma corriente
(Distintas tensiones de codo
y resistencia directa).
Distinto flujo luminoso
R
VC C
R
C
VC
C
Principal Inconveniente:
Si se estropea uno dejan de
funcionar los otros
Principal ventaja:
Si se estropea uno
funcionan los otros
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS
Circuitos con LED:
SERIE
Pasa la misma corriente
Mismo flujo luminoso
Tiras de LED conectados en serie:
Ventajas:
Pasa la misma corriente por todos los LED, misma intensidad
luminosa por todos.
Más eficiente.
Pérdidas = VBalasto * ILED
Puede implementar facilmente con una topología elevadora.
Desventajas:
Se necesita elevar mucho la tensión si se ponen muchos led,
problemas de EMI.
Los semiconductores deben soportar mucha tensión, más caros,
menos eficientes.
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS
Circuitos con LED: Conexión de varios LEDs: DIACs, ZENERs
Si se estropea uno funcionan los otros
LED LAMP.
Remplazan a las bombillas incandescentes y halógenas
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS
Circuitos con LED:
PARALELO
No pasa la misma corriente (Distintas
tensiones de codo y resistencia directa).
Distinto flujo luminoso
Tiras de LED conectados en paralelo:
Ventajas:
Es interesante si se utilizan bombas de carga
Se pueden utilizar semiconductores de poca tensión, más barato.
Desventajas:
Debe regularse la corriente de cada LED, para asegurar que todos emiten con la
misma intensidad luminosa.
Pérdidas = N * VBalasto * ILED
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS
Circuitos con LED:
Tiras de LED en serie y conectadas en paralelo:
Ventajas:
Es interesante si se desean utilizar muchos LED.
Solo una rama está regulada en corriente. La caida de
tensión en los otros diodos fija la corriente en las otras ramas.
Desventajas:
Las diferencias de tensión de los diodos hace que se perciba
mayor brillo en unas ramas que en otras.
NOTA: El ojo humano empieza a percibir diferencias en el brillo,
cuando entre las ramas hay una diferencia de corriente de un 3%.
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS – EJEMPLOS DE CONEXIÓN
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS – EJEMPLOS DE CONEXIÓN
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS – EJEMPLOS DE CONEXIÓN
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS
 Variación de la Intensidad Luminosa (Dimming)
 Disminución del valor medio de la corriente directa (método simple)
 Ventajas:
 Ahorro de Energía
 Aumento de la Vida de los LEDs
 Métodos:
 Modulación en Amplitud (AM)
 Modulación por Ancho de Pulso (PWM)
 Modulación Binivel
Modulación en Amplitud
 Simple
 Eficiente (temperatura)
 Desvío Cromático
 Diferencias entre los LEDs
Modulación por Ancho de Pulso
 Simple
 Menos Eficiente que AM
 Menor Desvío Cromático que AM
Modulación Binivel
 Complejo
 Une las características de AM y PWM
Comparación entre los Métodos
Comparación entre los Métodos
Comparación entre los Métodos
Características Térmicas
Las características térmicas son fundamentales en el proyecto de un sistema de
iluminación basado en LEDs. Dependen directamente de la temperatura:
 Eficiencia
 Vida útil
 Flujo luminoso
 Tensión directa del LED
Características Térmicas
Variación relativa de tensión directa y flujo luminoso com la temperatura
Fuente: Osram Opto Semiconductors GmbH
Características Térmicas
Impacto de la temperatura de junción en la vida util del LED
Fuente: Lumileds
Características Térmicas
Impacto de la temperatura de junción en la vida util del LED
Fuente: Lumileds
Características Térmicas
Respuesta de distintos tipos de LEDs em función de la temperatura.
Características Térmicas
Respuesta de distintos tipos de LEDs em función de la temperatura.
Proyecto Térmico
Proyecto Térmico
Proyecto Térmico
Conversión de Energía en Fuentes de Luz Blanca
LED
15%
HID
0%
85%
27%
17%
19%
37%
Luz Visível
Infravermelho
Ultravioleta
Fluorescente
21%
Incandescente
37%
8%
0%
0%
73%
20%
40%
0%
60%
Calor (Condução+Convecção)
42%
19%
80%
Fuente: Thermal Managment of White Light – U. S. Department of Energy (2009)
100%
120%
Proyecto Térmico
Photo-Electro-Thermal (PET) Theory
Proyecto Térmico
Photo-Electro-Thermal (PET) Theory
Proyecto Térmico
Photo-Electro-Thermal (PET) Theory
Proyecto Térmico
Photo-Electro-Thermal (PET) Theory
• Relación entre las variables luminosas, térmicas y eléctricas.
ϕv
Una pequeña variación en Td
causa gran variación de flujo
Inclinación pequeña  grandes
variaciones de Pd causan
pequeñas variaciones de flujo
Aumentando la potencia,
disminuye el flujo (no hay interés)
Pd
Pd*
Proyecto Térmico
Photo-Electro-Thermal (PET) Theory
• Relación entre las variables luminosas, térmicas y eléctricas.
ϕv
Pd
Pd*
Proyecto Térmico
Photo-Electro-Thermal (PET) Theory
ϕv
Rhs=0
Pd
*
Pd
Proyecto Térmico
Photo-Electro-Thermal (PET) Theory
ϕv
Punto óptimo de operación
Mejora en el sistema de
arrefecimiento
Pnom
Pd
Simulación en FEM
Simulación en FEM
Simulación en FEM
Convección
Accionamiento y Control
Formas de Accionamiento de Clusters de LEDs
Elemento Limitador de Corriente
Resistencia
Transistor
(Región Lineal)
Convertidor Conmutado
Accionamiento y Control
Resistencia en serie con los LEDs
 Manera más simple de accionar un LED;
 Corriente en los LEDs igual a la corriente por
la resistencia;
 Bajo coste;
 No hay control de corriente por los LEDs.
Fuente de tensión continua con resistencia em serie.
Accionamiento y Control
Resistencia en serie con los LEDs
 Manera más simple de accionar un LED;
 Corriente en los LEDs igual a la corriente por
3,2 W
la resistencia;
 Bajo coste;
 No hay control de corriente por los LEDs.
12 V
1W
Fuente de tensión continua con resistencia em serie.
Accionamiento y Control
Regulador Lineal
 Tensión de salida menor que la de entrada;
 Pequeño e de bajo coste;
 Circuito simple;
 Control de la corriente;
 Pocos componentes;
 Baja eficiencia.
Convertidor Lineal con Dimming (Oliveira, 2007)
Convertidor Lineal con Corriente Fija (Cervi, 2005)
Accionamiento y Control
Convertidores Conmutados - Buck
 Tensión de salida menor que la de entrada;
 Posibilidad de quitar el condensador de salida;
 No comparte la misma referencia entre fuente de entrada, interruptor y
carga.
 Circuito simple;
 Pocos componentes;
 Pequeño y de bajo coste;
Convertidor Buck
Accionamiento y Control
Convertidores Conmutados - Boost
 Tensión de salida mayor que la de entrada;
 Corriente de entrada continua;
 Necesidad del condensador de salida;
 Comparte la misma referencia entre fuente, carga e interruptor.
 Circuito simple;
 Pocos componentes;
 Pequeño y de bajo coste;
Convertidor Boost
Accionamiento y Control
Convertidores Conmutados – Buck-Boost
 Tensión de salida mayor o menor que la de entrada;
 Polaridad invertida;
 Circuito simple;
 Pocos componentes;
 Pequeño y de bajo coste.
 Necesidad del condensador de salida
 No comparte la misma referencia entre
fuente, carga e interruptor.
Conversor Buck-Boost
Accionamiento y Control
Convertidores Conmutados – Buck Quadrático
 Resultado de la conexión serie de dos convertidores reductores;
 Alta tasa de reducción de la tensión de entrada (VO= Vin x D2);
 Alta tensión en el interruptor.
Convertidor Buck Quadrático
Accionamiento y Control
Convertidores Conmutados – Cùk
 Formado por un convertidor Boost en serie con un convertidor Buck;
 Tensión de salida con polaridad invertida con relación a la fuente;
 Corrientes de entrada y salida continuas.
Convertidor Cùk
Accionamiento y Control
Convertidores Conmutados – SEPIC
 Formado por un convertidor Boost en serie con un convertidor Buck-Boost;
 Misma referencia para fuente, interruptor y carga;
 Corriente de entrada continua.
Convertidor SEPIC
Accionamiento y Control
Convertidores Conmutados – ZETA
 Formado por un convertidor Buck-Boost en serie con un convertidor Buck;
 Tensión de salida con misma polaridad de la entrada;
 Se puede quitar el condensador de salida.
Convertidor Zeta
Accionamiento y Control
Accionamiento desde Red:
Principal problema – condensadores electrolíticos.
Corriente media en el LED = 700mA
Corriente de pico en el LED = 1 a 1,5A
Solución:
Desarrollo de nuevas topologías
Ejemplo de Simulación
Accionamiento y Control – Minimización del Condensador
Accionamiento y Control – Minimización del Condensador
Aplicaciones
Iluminación de Interiores
PLEW20W220ESSBLI
 Vida útil: 8.000 horas
 IRC: 82
 Eficiencia Luminosa 55 lm/W
CDM-T35W/830
 Vida útil: 12.000 horas
 IRC: 81
 Eficiencia Luminosa 87 lm/W
LUXEON K2
 Vida útil: 50.000 horas
 IRC: 70
 Eficiencia Luminosa: 60 lm/W
Fuente: Philips/Lumileds
Aplicaciones
Iluminación de Interiores
 Fines arquitectónicos;
 Ángulo de apertura;
 Durabilidad.
Fuente: Philips/Brasil
Aplicaciones
Iluminación de Interiores
 Lámpara Compacta Empleando LEDs de Alto-Brillo;
 Lámpara de Emergencia Compacta.
Fuente: GEDRE
Aplicaciones
Iluminación de Interiores
Fuente: Philips/Brasil
Aplicaciones
Iluminación de Emergencia
Iluminación de emergencia tradicional
Aplicaciones
Iluminación de Emergencia
Iluminación de emergencia distribuida
Fuente: GEDRE
Iluminación de emergencia compacta
Aplicaciones
Iluminación Pública
 Eficacia luminosa (80-120 lm/W)
 IRC (20-39)
 Vida útil (25.000 horas)
Lámpara Fluorescente
Lámpara HPS
Aplicaciones
Iluminación Pública en Brasil
Tipo de Lámpara
HPS
Vapor de Mercurio
Mista
Incandescente
MHL
Otras
Total
Cantidad
9.294.611
4.703.012
328.427
210.417
108.173
5.134
14.769.309
Percentagem
62,93%
31,84 %
2,22 %
1,42 %
0,73%
0.03%
100%
Fuente: Eletrobrás 2008
Aplicaciones
Iluminación Pública
 Potencia consumida: 28 W.
 Rango de temperatura: -25 °C até +70 °C
 Vida útil: 50.000 horas.
 Intensidad Luminosa: 1320 lúmenes.
Fonte: Gemma Lighting and Displays. Part of the Gemma Group
Aplicaciones
Iluminación Pública: comparativo HPS x LEDs (Dialux)
LEDs:
- Mejor IRC
- Mayor vida útil
- Mejor distribución de luz
- Ventaja en condición mesópica
Aplicaciones
Iluminación Pública
LEDs
Posibilidad de utilizar energía solar debido
al menor consumo y funcionamiento em
corriente continua.
Aplicaciones
Iluminación Automotora
 Elevada durabilidad;
 Posibilidad de mejora en el diseño;
 Variación de la intensidad luminosa;
 Todas luces en un único componente;
 Visión escotópica.
Aplicaciones
Iluminación Automotora
Cadillac Escalade Platinum, 2008
OSTAR Headlamp LEDs, OSRAM
 Temperatura de color de 5.500K
contra los 4.000K da lámpara de
descarga en alta presión.
Aplicaciones
Iluminación Terapéutica – LEDterapia
 Tratamiento de Estrías.
 HPV (Papiloma Virus Humano).
 Hiperbilirrubinemia neonatal.
Fuente: Martins BM, de Carvalho M, Moreira ME, Lopes JM.
Efficacy of new microprocessed phototherapy system with five high intensity light emitting diodes (Super LED).
Aplicaciones
Iluminación Terapéutica – LEDterapia
 Aplicação de LEDs nos Tecidos
Humanos e sua Interação Terapêutica”,
Moreira, M. et al.
Habitación de un Hospital
Tendencias Futuras
Evolución del Rendimiento (lm/w)
 Teóricamente puede atingir 100% de transformación de la electricidad en luz;
 Penetración de 5% en el mercado de iluminación.
Fonte: George Zissis e Eric Castano. “Perspectivas e Obstáculos ao uso do Led Branco como fonte de Luz”.
Tendencias Futuras
Evolución del Rendimiento (lm/w)
 El flujo es multiplicado por 20 a cada 10 años,
por otro lado, el precio disminuye 10 veces en el mismo periodo.
Tendencias Futuras
Avanzos Necesarios
 Mejorar materiales para sacar el máximo de luz del
semiconductor;
 Mejora de substratos y reducción de costes;
 Mejora de equipos de fabricación;
 Desarrollo de nuevos fósforos.
Tendencias Futuras
OLED – Organic LED
Light-Emitting Polymer (LEP)
 La tecnología LEDs de polímeros orgánicos (P-OLED) fue inventada por el
Cavendish Laboratory en la Universidad de Cambridge en 1989;
Permite substratos flexibles y transparentes.
Tendencias Futuras
OLED – Organic LED
 Junción semiconductora polimérica, que posee las
características semejantes a las junciones basadas en Si y Ge.
 poli(p-fenileno vinilideno)
Tendencias Futuras
OLED – Organic LED
Fabricantes
CONCLUSIONES
 LEDs realmente son el futuro de la iluminación;
 Tecnología en desarrollo;
 Manejo térmico;
 Circuitos de alimentación: Condensadores Electrolíticos, Eficiencia;
 Previsión de Mercado: Mil millones de dólares en 2014.
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