A LED lamp,[1] LED technology lamp or more simply LED lamp (with LED as the acronym for light emitting diode technology, light emitting diode), is a solid-state lamp that uses LEDs (light-emitting diodes) as a light source. Because the light emitted by an LED is not very intense, to achieve a luminosity similar to that of incandescent or compact fluorescent lamps, LED lamps are made up of groups of several LEDs, depending on the desired light intensity.
Currently, LED lamps can be used for any commercial application, from decorative and road lighting. They have certain advantages, including considerable energy savings, instant start, resistance to continuous switching on and off, and longer useful life, although their initial cost is high. In theory, the lifespan of a single LED is 100,000 hours.[2].
Diodes operate on direct current (DC) electrical power, so LED lamps must include internal circuitry to operate from normal alternating current. LEDs are damaged at high temperatures, so LED lamps have heat management elements, such as heat sinks and cooling fins. LED lamps have a long lifespan and great energy efficiency, but their initial cost is higher than the cost of fluorescent lamps. The lifespan of an LED bulb[3] varies depending on the manufacturer, but it is estimated that it can last between 25,000 and 50,000 hours. It significantly increases the life of the bulbs incandescent and halogen bulbs that have a lifespan of 1,000 hours and 3,000 hours respectively.
Description of the led lamp
Contenido
La iluminación para usos normales necesita luz blanca. Los ledes emiten luz en una banda de longitudes de onda muy estrecha, fuertemente coloreada. El color es característico de la banda prohibida de energía del material semiconductor usado para fabricar cada led. Para emitir luz blanca es preciso combinar ledes de luz roja, verde y azul, o usar fósforo para convertir parte de la luz a otros colores.
El primer método (ledes RGB), usa múltiples ledes, cada uno emitiendo una longitud de onda diferente en las proximidades, para formar el amplio espectro de luz blanca. La ventaja de este método es que la intensidad de cada led puede ser ajustada para "afinar" el carácter de la luz emitida. La mayor desventaja es su alto costo de producción.
Conversion to LED lighting
Introduction
A LED lamp,[1] LED technology lamp or more simply LED lamp (with LED as the acronym for light emitting diode technology, light emitting diode), is a solid-state lamp that uses LEDs (light-emitting diodes) as a light source. Because the light emitted by an LED is not very intense, to achieve a luminosity similar to that of incandescent or compact fluorescent lamps, LED lamps are made up of groups of several LEDs, depending on the desired light intensity.
Currently, LED lamps can be used for any commercial application, from decorative and road lighting. They have certain advantages, including considerable energy savings, instant start, resistance to continuous switching on and off, and longer useful life, although their initial cost is high. In theory, the lifespan of a single LED is 100,000 hours.[2].
Diodes operate on direct current (DC) electrical power, so LED lamps must include internal circuitry to operate from normal alternating current. LEDs are damaged at high temperatures, so LED lamps have heat management elements, such as heat sinks and cooling fins. LED lamps have a long lifespan and great energy efficiency, but their initial cost is higher than the cost of fluorescent lamps. The lifespan of an LED bulb[3] varies depending on the manufacturer, but it is estimated that it can last between 25,000 and 50,000 hours. It significantly increases the life of the bulbs incandescent and halogen bulbs that have a lifespan of 1,000 hours and 3,000 hours respectively.
Description of the led lamp
Contenido
La iluminación para usos normales necesita luz blanca. Los ledes emiten luz en una banda de longitudes de onda muy estrecha, fuertemente coloreada. El color es característico de la banda prohibida de energía del material semiconductor usado para fabricar cada led. Para emitir luz blanca es preciso combinar ledes de luz roja, verde y azul, o usar fósforo para convertir parte de la luz a otros colores.
El segundo método, led de fósforo convertido (pc LED), usa un led de corta longitud de onda (usualmente azul o ultravioleta) en combinación con el fósforo que absorbe una porción de la luz azul y emite un espectro más amplio de luz blanca (el mecanismo es similar a la forma de una lámpara fluorescente que emite luz blanca de un sistema de iluminación UV de fósforo). Su ventaja es el menor costo de producción, alto IRC (índice de reproducción cromática), mientras que sus desventajas son la incapacidad para cambiar dinámicamente el carácter de la luz y el hecho de que la conversión de fósforo reduce la eficiencia del dispositivo. El bajo costo y el desempeño adecuado lo hacen la tecnología más utilizada hoy en día.
Un solo led es un dispositivo de estado sólido de baja voltaje "Tensión (electricidad)") y no funciona si se le conecta directamente en la corriente alterna, por ello requiere de algún tipo de circuito para controlar el voltaje aplicado y el flujo de corriente a través de la lámpara. Se pueden usar una serie de diodos y resistores (resistencias) para controlar la polaridad de la corriente y limitar la intensidad, pero esto sería ineficiente, ya que la mayor parte de la tensión aplicada se desperdicia en forma de calor en la resistencia. Una cadena única de ledes en serie podría minimizar la pérdida de la caída de tensión, pero el fallo de un solo led podría apagar toda la cadena.Por ello normalmente se usan cadenas en paralelo redundantes para aumentar la fiabilidad, usándose por lo general tres o más cadenas. Pueden ser útiles para la iluminación del hogar o en espacios de trabajo, debe colocarse un número de ledes juntos en una lámpara para combinar sus efectos de iluminación. Esto es porque cada led emite solamente una fracción de la luz de las fuentes de luz tradicionales.
Cuando se utiliza el método de la mezcla de colores, puede ser difícil lograr una distribución de color uniforme, mientras que la adaptación de ledes blancos no es crítica para el equilibrio de color. Además, la degradación de ledes diferentes en varios momentos en una lámpara de colores combinados puede producir errores en la uniformidad de la salida de color. Las lámparas de ledes usualmente consisten en grupos de ledes en una cubierta con dispositivos electrónicos, un disipador y óptica.
No se han descrito las temperaturas óptimas ambientales de funcionamiento, sin embargo, se ha demostrado que pueden trabajar entre –40 °C y +50 °C.
Las lámparas led[4] sacan ventaja del hecho de que se deban colocar muchos ledes para lograr una iluminación uniforme al conectarlos en serie, el número de ledes que se pueden conectar depende de la tensión de la red eléctrica. Por ejemplo, con 120 voltios de entrada y considerando que cada led funciona con aproximadamente 3 voltios, se pueden conectar hasta 40 ledes y dado que la conexión es en serie la lámpara entera consumirá la misma corriente que si se conecta un solo led a una fuente de 3 voltios.
Si el voltaje es mayor, por ejemplo 240 voltios, entonces se podrían conectar hasta 80 ledes en serie y seguiría circulando la misma corriente, sin embargo el consumo total de la lámpara sería del doble, pues la misma intensidad de corriente multiplicada por el doble de tensión igual al doble de potencia.
Cabe mencionar que cualquiera que sea la tensión total y el número de ledes siempre es necesario conectar una (o varias) resistencia(s) en serie con los ledes para limitar la cantidad de corriente que circule por ellos y evitar que se quemen o desgasten prematuramente por exceso de corriente.
Color lighting
LED lamps offer better performance in terms of color lighting, as is the case with traffic lights or car taillights. Until now, the color was achieved through a filter that only allowed light of the desired color to pass through (red, green, amber,...) while retaining the rest of the lamp's emission spectrum, so it was necessary to install a more powerful lamp to achieve the necessary light intensity, which greatly reduced performance and increased energy consumption. But since the color is characteristic of the energy bandgap of the semiconductor material used to manufacture each LED, directly using an LED lamp of the appropriate color, the filter is not necessary, so that the luminous flux of the lamp is fully used. If we add the greater performance of LED lamps, discussed above, compared to old incandescent lamps, these are sufficient reasons for it to be used more and more in these devices that require colored light.[5].
nPola LEDs
On July 5, 2012, Seoul Semiconductors) presented the nPola LED, five times brighter than the common LED. The new LED achieves 500 lumen/w compared to 100 lumen/w for standard devices. An advance that allows it to advantageously replace CFLs. For the production of an LED lamp that replaces a 60 W bulb for the home, in general about 10 to 20 old LEDs were used. To give an idea, The same light intensity from the nPola LED can be achieved with only one or two nPola LEDs.[6].
Equivalences between lighting technologies
The kilowatt-hour is the unit used to measure electrical energy consumption in countries that use the SI, that is, almost all of them (including Spain). Assuming an electricity cost of 0.09 per kilowatt-hour. According to the dimensionless unit,[8] the formula for calculating the cost of energy is:.
The cost of electricity consumption (2019) of 3 lamps of different technologies (incandescent, CFL and LED) for an equal light output of 1100 lumens is compared below:
[5] ↑ Curiosamente, en el caso de las luces de posición de los vehículos automóviles, las lámparas led tiene una duración mucho mayor que la vida media de los vehículos.
El primer método (ledes RGB), usa múltiples ledes, cada uno emitiendo una longitud de onda diferente en las proximidades, para formar el amplio espectro de luz blanca. La ventaja de este método es que la intensidad de cada led puede ser ajustada para "afinar" el carácter de la luz emitida. La mayor desventaja es su alto costo de producción.
El segundo método, led de fósforo convertido (pc LED), usa un led de corta longitud de onda (usualmente azul o ultravioleta) en combinación con el fósforo que absorbe una porción de la luz azul y emite un espectro más amplio de luz blanca (el mecanismo es similar a la forma de una lámpara fluorescente que emite luz blanca de un sistema de iluminación UV de fósforo). Su ventaja es el menor costo de producción, alto IRC (índice de reproducción cromática), mientras que sus desventajas son la incapacidad para cambiar dinámicamente el carácter de la luz y el hecho de que la conversión de fósforo reduce la eficiencia del dispositivo. El bajo costo y el desempeño adecuado lo hacen la tecnología más utilizada hoy en día.
Un solo led es un dispositivo de estado sólido de baja voltaje "Tensión (electricidad)") y no funciona si se le conecta directamente en la corriente alterna, por ello requiere de algún tipo de circuito para controlar el voltaje aplicado y el flujo de corriente a través de la lámpara. Se pueden usar una serie de diodos y resistores (resistencias) para controlar la polaridad de la corriente y limitar la intensidad, pero esto sería ineficiente, ya que la mayor parte de la tensión aplicada se desperdicia en forma de calor en la resistencia. Una cadena única de ledes en serie podría minimizar la pérdida de la caída de tensión, pero el fallo de un solo led podría apagar toda la cadena.Por ello normalmente se usan cadenas en paralelo redundantes para aumentar la fiabilidad, usándose por lo general tres o más cadenas. Pueden ser útiles para la iluminación del hogar o en espacios de trabajo, debe colocarse un número de ledes juntos en una lámpara para combinar sus efectos de iluminación. Esto es porque cada led emite solamente una fracción de la luz de las fuentes de luz tradicionales.
Cuando se utiliza el método de la mezcla de colores, puede ser difícil lograr una distribución de color uniforme, mientras que la adaptación de ledes blancos no es crítica para el equilibrio de color. Además, la degradación de ledes diferentes en varios momentos en una lámpara de colores combinados puede producir errores en la uniformidad de la salida de color. Las lámparas de ledes usualmente consisten en grupos de ledes en una cubierta con dispositivos electrónicos, un disipador y óptica.
No se han descrito las temperaturas óptimas ambientales de funcionamiento, sin embargo, se ha demostrado que pueden trabajar entre –40 °C y +50 °C.
Las lámparas led[4] sacan ventaja del hecho de que se deban colocar muchos ledes para lograr una iluminación uniforme al conectarlos en serie, el número de ledes que se pueden conectar depende de la tensión de la red eléctrica. Por ejemplo, con 120 voltios de entrada y considerando que cada led funciona con aproximadamente 3 voltios, se pueden conectar hasta 40 ledes y dado que la conexión es en serie la lámpara entera consumirá la misma corriente que si se conecta un solo led a una fuente de 3 voltios.
Si el voltaje es mayor, por ejemplo 240 voltios, entonces se podrían conectar hasta 80 ledes en serie y seguiría circulando la misma corriente, sin embargo el consumo total de la lámpara sería del doble, pues la misma intensidad de corriente multiplicada por el doble de tensión igual al doble de potencia.
Cabe mencionar que cualquiera que sea la tensión total y el número de ledes siempre es necesario conectar una (o varias) resistencia(s) en serie con los ledes para limitar la cantidad de corriente que circule por ellos y evitar que se quemen o desgasten prematuramente por exceso de corriente.
Color lighting
LED lamps offer better performance in terms of color lighting, as is the case with traffic lights or car taillights. Until now, the color was achieved through a filter that only allowed light of the desired color to pass through (red, green, amber,...) while retaining the rest of the lamp's emission spectrum, so it was necessary to install a more powerful lamp to achieve the necessary light intensity, which greatly reduced performance and increased energy consumption. But since the color is characteristic of the energy bandgap of the semiconductor material used to manufacture each LED, directly using an LED lamp of the appropriate color, the filter is not necessary, so that the luminous flux of the lamp is fully used. If we add the greater performance of LED lamps, discussed above, compared to old incandescent lamps, these are sufficient reasons for it to be used more and more in these devices that require colored light.[5].
nPola LEDs
On July 5, 2012, Seoul Semiconductors) presented the nPola LED, five times brighter than the common LED. The new LED achieves 500 lumen/w compared to 100 lumen/w for standard devices. An advance that allows it to advantageously replace CFLs. For the production of an LED lamp that replaces a 60 W bulb for the home, in general about 10 to 20 old LEDs were used. To give an idea, The same light intensity from the nPola LED can be achieved with only one or two nPola LEDs.[6].
Equivalences between lighting technologies
The kilowatt-hour is the unit used to measure electrical energy consumption in countries that use the SI, that is, almost all of them (including Spain). Assuming an electricity cost of 0.09 per kilowatt-hour. According to the dimensionless unit,[8] the formula for calculating the cost of energy is:.
The cost of electricity consumption (2019) of 3 lamps of different technologies (incandescent, CFL and LED) for an equal light output of 1100 lumens is compared below:
[5] ↑ Curiosamente, en el caso de las luces de posición de los vehículos automóviles, las lámparas led tiene una duración mucho mayor que la vida media de los vehículos.