¿Cómo afecta el calor disipado a la vida útil de los LED?
Iluminación 27 diciembre, 2018
La configuración de los LED (basados en componentes electrónicos) hace que sea muy importante contar con un buen sistema de disipación del calor, ya que en caso contrario se pueden producir averías prematuras, disminuciones en el rendimiento, variación del color o incluso la destrucción del sistema.
Los sistemas de iluminación LED, por su elevada eficiencia energética, disipan en forma de calor sólo una pequeña parte de la energía que consumen. Un sistema de iluminación convencional, basado en incandescencia, sólo transforma en energía lumínica útil (iluminación) un 10% de la energía que consume, de ahí su baja eficiencia energética. El 90% de la energía eléctrica consumida se transforma en calor, que no proporciona efectos útiles a nivel lumínico. En cambio, un sistema LED, sólo disipa en forma de calor aproximadamente un 20% de la energía eléctrica que consume, transformando en iluminación útil el 80% de la energía.
Para disipar el calor de forma efectiva se utilizan diferentes tipos de radiadores y elementos, que intercambian el calor generado con el ambiente garantizando que la luminaria mantiene una temperatura de funcionamiento adecuada y que no existe peligro de que sufra daños.
Calor disipado en LEDs: tipos de sistemas
Pese a los elevados niveles de eficiencia energética que presentan, cualquier lámpara de tipo LED genera calor y este debe de ser correctamente disipado. Esta evacuación de calor es muy pequeña si la comparamos con otros tipos de tecnología, pero existe una característica especial que hace muy importante diseñar de forma adecuada estos sistemas: la dirección de la emisión de calor es justo la contraria (hacia la parte superior) que la de emisión de luz, como sucede en otro tipo de lámparas. Este aspecto dificulta la evacuación natural del calor, por lo que deben de diseñarse sistemas adecuados para garantizar que no se alcanzan temperaturas peligrosas para los componentes.
- El origen del calor en la iluminación LED
El funcionamiento de los LED está basado en el uso de corriente continua (CC), mientras que los sistemas de alimentación (red eléctrica convencional) suministran corriente alterna (CA). Para convertir la CC a CA se utiliza un dispositivo conocido como “driver”. Este proceso de conversión, pese a ser muy eficiente, conlleva una emisión de calor por la parte de atrás del chip de la luminaria LED. Esta zona del chip se conoce como unión T. En este punto es donde es crítico garantizar un buen sistema de control térmico, ya que influirá de forma directa en la calidad y durabilidad del LED. Si el calor excede los niveles recomendados y permitidos, se reducirá drásticamente la vida útil y afectará a la luz emitida, en cuanto a sus propiedades lumínicas.
- Los métodos para disipar calor
Un buen diseño del sistema para lograr mantener en los niveles requeridos el calor disipado evitará que las luminarias sufran daños por temperaturas elevadas. La presencia de temperaturas elevadas reduce la durabilidad de la lámpara, al producirse degradaciones de sus componentes. Además, reducirá el rango de temperatura ambiental en el que podría funcionar de forma correcta y sin sufrir daños.
A nivel de iluminación emitida, podría reducirse la intensidad y sufrir una alteración de colores. A nivel general, podemos decir que un LED mejora su calidad de funcionamiento con temperaturas bajas y que, a mayor temperatura, disminuirá el rendimiento.
El método más utilizado para disipar calor en las lámparas y luminarias LED es usar disipadores con radiadores metálicos, situados en la parte trasera de la luminaria. Estos radiadores metálicos están formados por una parte metálica, con gran conductividad, y aletas. Estas aletas metálicas facilitan la disipación de calor con convección natural, reduciendo la temperatura del LED hasta niveles normales. Es importante cuidar el diseño de estos sistemas, pero también la instalación: se debe garantizar que la luminaria puede recibir un caudal de aire adecuado para mantener su temperatura dentro de los rangos requeridos.
El alto nivel de eficiencia energética de los LED y su bajo nivel de disipación térmica, en comparación con otras tecnologías, es una garantía de mejora de la eficiencia energética, tanto por la disminución del uso de energía eléctrica para generar calor (energía no útil) como por otros beneficios asociados: por ejemplo, a nivel comercial, el tener una disipación de calor mucho más baja si lo comparamos con iluminación tradicional como las lámparas halógenas, hace que el consumo energético de los equipos de refrigeración disminuya de forma sustancial.
