TECNOLOGÍA LED,UNA REALIDAD EN ILUMINACIÓN

Presente y Futuro de la tecnología a través de aplicaciones .

Ana García-Baños LópezLED Product Manager Dept. Marketing OSRAM S.A

Índice:

• Introducción a la Tecnología LED: Conceptos generales.

• Desarrollo técnico constante:

• Tecnología de capa fina.

• Nueva gama de blancos, mejora sistemas ópticos.

• Evolución de la tecnología a través de aplicaciones: de la decoración a

la iluminación.

• Ventajas de esta tecnología y posibilidad en aplicaciones.

• La innovación como meta: LED de alta intensidad: sustitución fuentes de

luz convencionales.

• DATOS HISTORICOS.• TECNOLOGÍA LED.

INTRODUCCIÓN TECNOLGÍA LED

OPTO- SEMICONDUCTORES/ LED SYSTEM

La división Opto-Semicondcutores

de Siemens da un paso adelante en el

desarrollo de la tecnología LED sacando

adelante su LED verde, con cantidad de luz

suficiente para señalizar su presencia y sus

alrededores.

1975

se emplea tecnología LED en

muchas nuevas aplicaciones llegando incluso a

sustituir a fuentes de luz convencionales, por

ejemplo en iluminación arquitectural, decorativa,

de señalización... Disfrutando de las ventajas

que presentan estas pequeñas fuentes de luz.

HOY

Sie

men

s C

orpo

rate

Arc

hive

s

¿QUÉ ES UN LED?

• LED: Light Emitting Diode

Dispositivo electrónico semiconductor que polarizad o directamente entre ánodo y cátodo emite luz al prod ucirse el

fenómeno conocido como electroluminiscencia.

LED montado en superficie SMT LED Radial

Power TOPLED< 0.3 W

Radial LED

(3mm/5mm) : 0.1W

Características:

- Lentes epoxi integra

- Max.I 20-30mA

Caracterísitcas:

- Max. current ~70mA- Flujo Luminoso: 4lm

High Flux LED1.5 ....3 W

Compact light source

~ 10 W....30 W

Características:

- Max. I>700 mA- Flujo: >40lm

Características:

- Max. I>>1A- Flujo Lum>100lm

Chip-on-board

DISTINTAS TECNOLOGÍAS LED

• Los LED se alimentan con una fuente de corriente continua a través de una resistencia en serie cuya finalidad es limitar la corriente para lograr un adecuado funcionamiento.

• Ya que un LED es un diodo, el ánodo se debe conectar al positivo de la fuente y el cátodo al negativo, para polarizarlo en sentido directo y conseguir que el LED se ilumine. Si conectamos el LED al revés, se polariza en inversa, no encenderá.

IF

VF

+VDC

0V

R

FUNCIONAMIENTO DE UN LED

• Los LEDS poseen un comportamiento no-óhmico, no aum entando la tensión al aumentar la corriente. Este es el mot ivo por el que se coloca la resistencia en serie que ajusta el valor de la corriente de funcionamiento.

R =

IF

+VDC VF-

CONFIGURACIONES DE LEDs

R =

IF

+VDC VF1- - VF2 - - VFi...

Principio constructivo: Series de diodos LEDS:

No conectar diodos LED en paralelo entre si: Cada LED tiene su tensión característica y la corriente podría repartirse con distinto valor a cada uno.

• Fuentes de alimentación de corriente continua, cuya función es proporcionar y controlar con precisión la corriente del circuito. Fuentes de 10 y 24Vcc.

• La tensión continua de salida debe estar muy estabi lizada para mantener constante tanto la potencia como la intensidad de l os LEDs, garantizando su vida y correcto funcionamiento (ECE).

ALIMENTACION MÓDULOS LED

- 30%- 10%

- 15%- 5%

+ 45%+10%

+ 25%+ 5%

Variación de la potencia respecto a la obtenida con Vdc de alimentación

nominal (%)

Variación de la Vdc de alimentación (%)

Un aumento de potencia puede provocar la destrucció n del LED. Una disminución no es peligrosa, todos los LED son regulables desde la potencia nominal.

0V+VDC

R

L1 L2 LiIF

ALIMENTACION MÓDULOS LED

Tensión de salida: Determinado por el número de diodos conectados en cada serie.

Corriente de salida: Determinado por el número de series de diodos conectados en paralelo.

• Dependiendo del tipo de configuración de los módulo s LED se necesitará una fuente de alimentación u otra. La fuente se elige según do s parámetros:

PRECAUCIONES EN UNA INSTALACIÓN LED

Hay que respetar tres aspectos claves en el diseño de una instalación LED:

• LIMITACIÓN DE CIRCUITO IMPRESO : están limitado el número de módulos

que se pueden conectar de continuo.

• LIMITACIÓN LONGITUD DE CABLE DEL SECUNDARIO DE LA FU ENTE: ya que puede haber caídas de tensión (trabajan a baja tensión: 10Vcc y 24Vcc) y

problemas de radiointerferencias.

• TEMPERATURAS ADMISIBLES , que garantizan el correcto funcionamiento

del sistema.

Pequeñasdimensiones

Pequeñasdimensiones

Alta resistenciaa golpes

Alta resistenciaa golpes

Larga vidaBajo mantenimiento

Larga vidaBajo mantenimiento

Alta eficienciade colores

Alta eficienciade colores

No emite radiacionUV/ IR

No emite radiacionUV/ IR

Luz direccionableLuz direccionable

Encendidosfrecuentes

Encendidosfrecuentes

Flujo máx. abajas temperaturas

Flujo máx. abajas temperaturas

Amistoso con el Medio Ambiente

Amistoso con el Medio Ambiente

BENEFICIOS TECNOLOGIA LED

• Los LEDs son fuentes de luz MONOCROMATICAS:

– Rango de colores de 460 a 650nm.

– No necesita filtros de color.

– Elevada saturación de color.

– Alto índice de reproducción

Cromática: Ra=80.

COLOR DEL LED

NaranjaO = Naranja (InGaAlP) 605nm

RojoS = Super-Rojo (InGaAlP) 630nm

H = Hyper-Rojo (GaAlAs) 645nm

AmbarA = Ambar (InGaAlP) 615nm

AmarilloY = Amarillo (InGaAlP) 587nm

BlancoW = Blanco (GaN) (x=0.32/y=0.31)

W = Blanco (InGaN) (x=0.32/y=0.31)

AzulB = Azul (InGaN) 470nm

B = Azul (GaN) 466nm

VerdeV= Verdoso (InGaN) 505nm

T= Verde claro (InGaN) 525nm

• En el proceso de fabricación de un LED puede

haber variaciones de las características del

mismo que afecten al color o la temperatura de

color.

• Un proceso posterior de selección agrupa los

LED según su tono: “BINNING”.

• De esta forma, por la clasificación en códigos

BIN, se puede garantizar la uniformidad en el

color o tonalidad de los distintos módulos LED.

COLOR DEL LED

“FINE-BINNING”

Max.±50K

2700 K

6500 K

5400 K

4700 K

New Fine-Binning

Max. ±140K

Max. ±215K

Max. ±325K

4700 K5400 K6500 K

6500 K

5400 K

4700 K

Existing Binning

Max. ±250K

Max. ±300K

Max. ±700K

4700 K5400 K6500 K

2700 K

Nuevo fine-binning con 3 pasos Mac Adams

Nuevo “fine-binning” para mayor homogeneidad de los mó dulos

Blanco frio Blanco cálido

LED Lifetime, hasta 50.000 hrs

Humedad

Alta temperatura

Químicos

InfluenciaMecánica

CorrienteRadiacion y

Luz

VIDA MEDIA DE UN LED

Agentes externos que condicionan la vida de un LED.

• SITUACIÓN ACTUAL.• OBJETIVOS MARCADOS.• MEJORAS TECNOLOGICAS/ EFICACIA.

EFICACIA TECNOLGÍA LED

EFICACIA LUMINOSA

• La unidad de medida es el lumen/vatio [lm/W].

• La eficacia luminosa , indica el flujo que emite la misma por cada unidad de potencia eléctrica consumida en su obtención.

• Actualmente: 50lm/W (módulos comerciales garantía vida/ eficacia).

• Reto futuro: Incrementar

eficacia.

2000

1996

2002

2006

2007

2010

LED Blanco

100

50

Lm/W

15. 19. Siglo 20...

EficaciaIm/W 1 10 – 15 70 – 100 70 – 120 Objetivo:

>> 70

Eficacia(rel.) <1% 5 – 9% 25 – 30% 30 – 35% Objetivo:

20 – 30%

HQI LED

COMPARATIVA EFICACIA LED/ FUENTES DE LUZ CONVENCIONALES

ηext,. 25 % 52 % 60 %

Standard ATON NOTA ThinGaN™

75 %

Substrat

PRINCIPIO BÁSICO DE UN LED- EFICACIA

• TECNOLOGÍA DE CAPA FINA.• NUEVA GAMA DE BLANCOS.

INNOVACIONES TECNOLÓGICAS

s

OBTENCION LED BLANCO POR CONVERSIÓN

Material fosfórico

Encapsulado primariocon conexiones metálicas

ResultadoMontaje

Foil White LED 5

Principio: Lumogenconversion

Efecto: Obtención de “Luz Blanca“ homogénearecubriendo un LED azul con una capa fosfórica.

OBTENCION LED BLANCO POR CONVERSIÓN

BlancoAzul

Conversion Volumétrica

Conversion en una capafosfórica.

Conversion a nivel de Chip (CLC)

Preparación del Chip con la capa fosfórica incluida.

Chip Azul + Capa fosfórica= Luz Blanca

AzulBlanco

OBTENCION LED BLANCO POR CONVERSIÓN

Ventajas de la conversión a nivel de Chip frente

la conversión en volumen.

• Mejor homogeneidad del color.

• LED apto para emplear ópticas (fuentes de luz más compactas).

• Alto flujo luminoso.

• Propiedades de la capa emisora constantes.

Perfecto para sistemas ópticos

• Mínimas variaciones de color en la producción.

• Color independiente del diseño del encapsulado.

VENTAJAS DE LA CONVERSIÓN A NIVEL DE CHIP

• EVOLUCIÓN DE LAS APLICACIONES LED:DE LA DECORACIÓN A LA ILUMINACIÓN

EVOLUCIÓN APLICACIONES

ROTULOS LUMINOSOS

• Los módulos LED son la innovadora alternativaen la publicidad luminosa a las fuentes de luz tradicionales, especialmente a los tubos de neón.

• Son ideales sobre todo en las aplicaciones donde domina la luz de colores .

�Gran flexibilidad de diseño :

- Permite letras más pequeñas y diseños más compactos.

- Permite utilizar la estandarización de los procesos de fabricación y montaje

- Conexión rápida y sencilla sin necesidad de herramientas.

�Alta fiabilidad y robustez:

- Gran resistencia a roturas (sin cristal ni filamento).

- Larga vida útil(entre 20.000 y 100.000 horas).

- Sin problemas de funcionamiento a muy bajas temperaturas (incluso<-20ºC)

ROTULOS LUMINOSOS

� Funcionamiento en baja tensión (10/ 24 Vcc)

- Menores distancias a partes metálicas al funcionar a muy baja tensión (10 y 24 Vcc).

- Mayor seguridad.

- Conexión rápida y sencilla sin necesidad de herramientas para cualquier tipo de montaje

� Ahorro de energía : Se reduce la potencia instalada:

- No es necesario ningún tipo de filtros de color en generación de luz cromática.

- Punto de generación de luz directamente sobre la su perficie a iluminar.

�Reducción de los costes de instalación y servicio

�Disponibilidad de gran variedad de módulos LED y fuentes de alimentación

�Última tecnología ���� Mayor nº de soluciones al cliente y mayor margen en e l rótulo

ROTULOS LUMINOSOS

ROTULOS LUMINOSOS

LED-Module LINEARlight, LINEARlight Colormix or BACKlight Module

Reflective surface

Diffusor

Acrylglass

VENTANAS DE COLOR

VENTANAS DE COLOR

Caffe Shu - Milano

Tienda de muebles - Copenhagen

ESCENARIOS DINÁMICOS DE COLOR

LED-Modul LINEARlight Flex orLINEARlight Colormix Flex

Aluminium profilel for cut off and cooling

Light cove orhanging ceiling

ILUMINACIÓN PERIMETRAL

ILUMINACIÓN PERIMETRAL

• Blindtext

Jefferson Memorial, Washington DC, U.S.A.

ILUMINACIÓN PERIMETRAL

SEÑALIZACIÓN

SEÑALIZACIÓN

ILUMINACIÓN

TurningTurningTurningTurningTorsoeTorsoeTorsoeTorsoeMalmMalmMalmMalmöööö

ILUMINACIÓN

TurningTurningTurningTurningTorsoeTorsoeTorsoeTorsoeMalmMalmMalmMalmöööö

ILUMINACIÓN

Q8Q8Q8Q8Petrol Petrol Petrol Petrol stationstationstationstationCopenhagenCopenhagenCopenhagenCopenhagen

ILUMINACIÓN

Migros Migros Migros Migros outletoutletoutletoutlet –––– Eschenbach CHEschenbach CHEschenbach CHEschenbach CH

ILUMINACIÓN

ILUMINACIÓN EXTERIOR

• Primeras instalaciones LED en alumbrado público:

• Ahorro en el consumo de energía eléctrica.

• Reducción emisiones de CO2.

• Menor coste de reposición y mantenimiento.

• Ejemplo: Toronto.

• Prueba piloto durante 2007

Por una ciudad más brillante, segura y solidaria co n el medio ambiente.

LED DE ALTA INTENSIDAD: OSTAR®

OSTAR- Lighting: LUMINARIA PENDULAR

APLICACIONES OSTAR ®: ILUMINACION GENERAL

Japan

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OSTAR®- ProjectionILUMINACIÓN ARQUITECTONICA

LED Camera Spotlight (RGB)

� Mezcla de color y efectos de colores� Excelente rendimiento de color� Regulable� Larga vida, bajo mantenimiento

EL LIBRO DEL LED 2007

Publicación que da respuesta a todas las consultas que habitualmente se plantean al realizar una instalación LED.

Manual de apoyo en la planificación y realización de cualquier instalación.

Puede solicitarse en: marketing@osram.es

GRACIAS POR SU ATENCIÓN

TECNOLOGÍA LED: UN PUERTE ABIERTO AL FUTURO…