Un sistema de control de iluminación es una solución de control de iluminación basada en una red inteligente que incorpora la comunicación entre varias entradas y salidas del sistema relacionadas con el control de la iluminación mediante el uso de uno o más dispositivos informáticos centrales. Los sistemas de control de iluminación se utilizan ampliamente tanto en la iluminación interior como exterior de espacios comerciales, industriales y residenciales. A los sistemas de control de iluminación a veces se los denomina iluminación inteligente . Los sistemas de control de iluminación sirven para proporcionar la cantidad adecuada de luz donde y cuando se necesita. [1]
Los sistemas de control de iluminación se emplean para maximizar el ahorro de energía del sistema de iluminación, cumplir con los códigos de construcción o cumplir con los programas de construcción ecológica y conservación de energía . Los sistemas de control de iluminación pueden incluir una tecnología de iluminación diseñada para la eficiencia energética , la comodidad y la seguridad. Esto puede incluir accesorios de alta eficiencia y controles automatizados que realizan ajustes según las condiciones, como la ocupación o la disponibilidad de luz natural. La iluminación es la aplicación deliberada de luz para lograr algún efecto estético o práctico (por ejemplo, la iluminación de una brecha de seguridad). Incluye iluminación de trabajo , iluminación de acento e iluminación general.
El término controles de iluminación se utiliza normalmente para indicar un control independiente de la iluminación dentro de un espacio. Esto puede incluir sensores de ocupación , relojes de control y fotocélulas que están conectados por cable para controlar grupos fijos de luces de forma independiente. El ajuste se realiza de forma manual en la ubicación de cada dispositivo. El Consorcio para la Eficiencia Energética ha caracterizado la eficiencia y el mercado de los controles de iluminación residencial . [2]
El término sistema de control de iluminación se refiere a un sistema inteligente en red de dispositivos relacionados con el control de la iluminación. Estos dispositivos pueden incluir relés , sensores de ocupación , fotocélulas , interruptores de control de iluminación o pantallas táctiles y señales de otros sistemas del edificio (como alarmas contra incendios o sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado ). El ajuste del sistema se produce tanto en las ubicaciones de los dispositivos como en las ubicaciones de las computadoras centrales a través de programas de software u otros dispositivos de interfaz.
La principal ventaja de un sistema de control de iluminación sobre los controles de iluminación independientes o los interruptores manuales convencionales es la capacidad de controlar luces individuales o grupos de luces desde un único dispositivo de interfaz de usuario . Esta capacidad de controlar múltiples fuentes de luz desde un dispositivo de usuario permite crear escenas de iluminación complejas. Una habitación puede tener múltiples escenas preestablecidas, cada una creada para diferentes actividades en la habitación. Un beneficio importante de los sistemas de control de iluminación es la reducción del consumo de energía. También se obtiene una mayor vida útil de la lámpara al atenuar y apagar las luces cuando no están en uso. Los sistemas de control de iluminación inalámbricos brindan beneficios adicionales, incluidos costos de instalación reducidos y mayor flexibilidad sobre dónde se pueden colocar interruptores y sensores. [3]
Las aplicaciones de iluminación representan el 19% del uso de energía mundial y el 6% de todas las emisiones de gases de efecto invernadero . [4] En los Estados Unidos, el 65 por ciento del consumo de energía se utiliza en los sectores comercial e industrial, y el 22 por ciento de este se utiliza para iluminación.
La iluminación inteligente permite a los hogares y a los usuarios controlar de forma remota la refrigeración, la calefacción, la iluminación y los electrodomésticos, minimizando el uso innecesario de luz y energía. Esta capacidad ahorra energía y proporciona un nivel de comodidad y conveniencia. Más allá de la industria de la iluminación tradicional, el éxito futuro de la iluminación requerirá la participación de una serie de partes interesadas y comunidades de partes interesadas. El concepto de iluminación inteligente también implica el uso de la luz natural del sol para reducir el uso de iluminación artificial y el simple concepto de que las personas apaguen la iluminación cuando salen de una habitación. [5]
Un sistema de iluminación inteligente puede garantizar que las áreas oscuras estén iluminadas cuando se utilizan. Las luces responden activamente a las actividades de los ocupantes en función de sensores e inteligencia (lógica) que anticipan las necesidades de iluminación de un ocupante.
Las luces se pueden utilizar para disuadir a quienes no deben entrar en zonas en las que deberían estar. Una violación de seguridad, por ejemplo, es un evento que podría activar los reflectores en el punto de la violación. Las medidas preventivas incluyen iluminar los puntos de acceso clave (como los pasillos) por la noche y ajustar automáticamente la iluminación cuando una familia está fuera para que parezca que hay ocupantes.
Los sistemas de control de iluminación generalmente brindan la capacidad de ajustar automáticamente la salida de un dispositivo de iluminación en función de:
Los horarios cronológicos incorporan momentos específicos del día, la semana, el mes o el año.
Los horarios solares incorporan las horas de salida y puesta del sol , que suelen utilizarse para encender la iluminación exterior. Para programar el horario solar es necesario determinar la ubicación del edificio. Esto se logra utilizando la ubicación geográfica del edificio a través de la latitud y la longitud o eligiendo la ciudad más cercana en una base de datos dada, lo que proporciona la ubicación aproximada y los horarios solares correspondientes.
La ocupación del espacio se determina principalmente con sensores de ocupación . La iluminación inteligente que utiliza sensores de ocupación puede funcionar al unísono con otras luces conectadas a la misma red para ajustar la iluminación según diversas condiciones. [6] La siguiente tabla muestra los posibles ahorros de electricidad que se obtienen al utilizar sensores de ocupación para controlar la iluminación en distintos tipos de espacios. [7]
Las ventajas de los dispositivos ultrasónicos son que son sensibles a todo tipo de movimiento y generalmente no hay brechas de cobertura, ya que pueden detectar movimientos que no están dentro de la línea de visión. [8] [7]
El uso de energía para la iluminación eléctrica se puede ajustar atenuando o encendiendo automáticamente las luces eléctricas en respuesta al nivel de luz natural disponible . La reducción de la cantidad de iluminación eléctrica utilizada cuando hay luz natural se conoce como aprovechamiento de la luz natural .
En respuesta a la tecnología de iluminación natural, se han desarrollado sistemas de respuesta automática vinculados a la luz natural para reducir aún más el consumo de energía. [9] [10] Estas tecnologías son útiles, pero tienen sus desventajas. Muchas veces, pueden producirse encendidos y apagados rápidos y frecuentes de las luces, en particular durante condiciones climáticas inestables o cuando los niveles de luz natural cambian alrededor de la iluminancia de conmutación. Esto no solo molesta a los ocupantes, sino que también puede reducir la vida útil de la lámpara. Una variación de esta tecnología es el control fotoeléctrico de "conmutación diferencial" o "banda muerta", que tiene múltiples iluminancias entre las que cambia para reducir las molestias a los ocupantes. [11] [12]
Las condiciones de alarma generalmente incluyen entradas de otros sistemas del edificio, como la alarma contra incendios o el sistema HVAC , que pueden activar un comando de emergencia de "todas las luces encendidas" o "todas las luces parpadeantes", por ejemplo.
La lógica del programa puede unir todos los elementos anteriores mediante construcciones como las instrucciones if-then-else y los operadores lógicos . La interfaz de iluminación direccionable digital (DALI) se especifica en la norma IEC 62386.
El uso de la atenuación automática de la luz es un aspecto de la iluminación inteligente que sirve para reducir el consumo de energía. [13] La atenuación manual de la luz también tiene el mismo efecto de reducir el uso de energía.
En el artículo "Ahorro de energía gracias a sensores de ocupación y controles personales: un estudio de campo piloto", Galasiu, AD y Newsham, GR han confirmado que los sistemas de iluminación automáticos que incluyen sensores de ocupación y controles individuales (personales) son adecuados para entornos de oficinas de planta abierta y pueden ahorrar una cantidad significativa de energía (alrededor del 32%) en comparación con un sistema de iluminación convencional, incluso cuando la densidad de potencia de iluminación instalada del sistema de iluminación automático es aproximadamente un 50% mayor que la del sistema convencional. [14]
Un sensor completo consta de un detector de movimiento , una unidad de control electrónico y un interruptor/relé controlable. El detector detecta el movimiento y determina si hay ocupantes en el espacio. [9] También tiene un temporizador que envía una señal a la unidad de control electrónico después de un período de inactividad establecido. La unidad de control utiliza esta señal para activar el interruptor/relé para encender o apagar el equipo. Para aplicaciones de iluminación , existen tres tipos principales de sensores: infrarrojo pasivo , ultrasónico [8] e híbrido.
Detección de movimiento (microondas), detección de calor (infrarrojos) y detección de sonido; cámaras ópticas, movimiento infrarrojo, cables trampa ópticos, sensores de contacto de puerta, cámaras térmicas, microradares, sensores de luz diurna. [15]
En la década de 1980, existía una fuerte necesidad de que la iluminación comercial fuera más controlable para que fuera más eficiente energéticamente. Al principio, esto se hacía con un control analógico, lo que permitía controlar los balastos y reguladores de intensidad de los fluorescentes desde una fuente central. Era un paso en la dirección correcta, pero el cableado era complicado y, por lo tanto, no rentable.
Tridonic fue una de las primeras empresas en pasarse a la tecnología digital con sus protocolos de transmisión , DSI , en 1991. DSI era un protocolo básico, ya que transmitía un valor de control para cambiar el brillo de todos los dispositivos conectados a la línea. Lo que hizo que este protocolo fuera más atractivo y pudiera competir con la opción analógica establecida fue el cableado simple.
Existen dos tipos de sistemas de control de iluminación que son:
Ejemplos de sistemas de control de iluminación analógicos son:
En la iluminación de producción, el sistema de 0-10 V se ha sustituido por sistemas multiplexados analógicos como D54 y AMX192, que a su vez han sido reemplazados casi por completo por DMX512 . Para las lámparas fluorescentes regulables (que funcionan a 1-10 V, donde 1 V es el mínimo y 0 V es apagado), el sistema está siendo reemplazado por DSI, que a su vez está en proceso de ser reemplazado por DALI.
Ejemplos de sistemas de control de iluminación digital son:
Todos ellos son sistemas de control de iluminación cableados.
También existen sistemas de control de iluminación inalámbricos que se basan en algunos protocolos estándar como MIDI , ZigBee , Bluetooth Mesh y otros. El estándar para la interfaz de iluminación direccionable digital, principalmente en implementaciones profesionales y comerciales, es IEC 62386-104. Este estándar especifica las tecnologías subyacentes, que en el ámbito inalámbrico son VEmesh, que opera en la banda de frecuencia industrial Sub-1 GHz y Bluetooth Mesh , que opera en la banda de frecuencia de 2,4 GHz.
Otros protocolos, estándares y sistemas notables incluyen:
El nuevo tipo de control para el sistema de iluminación utiliza una conexión Bluetooth directamente al sistema de iluminación. Lo ha presentado recientemente Philips HUE y la empresa, que ha cambiado su nombre a Signify ( antes conocida como Philips Lighting ). Este sistema necesita un teléfono inteligente o una tableta donde el usuario puede instalar una aplicación especial Philips Hue Bluetooth. Las bombillas Bluetooth no necesitan un puente Philips Hue para funcionar. No es necesario tener una conexión Wi-Fi o de datos para controlar las luces con ese sistema.
Los sistemas de iluminación inteligente se pueden controlar a través de Internet para ajustar el brillo y los horarios de la iluminación. [6] Una de las tecnologías implica una red de iluminación inteligente que asigna direcciones IP a las bombillas. [16]
Schubert predice que los sistemas de iluminación revolucionarios proporcionarán un medio totalmente nuevo de detectar y transmitir información. Al parpadear demasiado rápido para que cualquier ser humano lo note, la luz recogerá datos de los sensores y los llevará de una habitación a otra, informando sobre información como la ubicación de cada persona dentro de un edificio de alta seguridad. Uno de los principales objetivos de la Future Chips Constellation es la iluminación inteligente, un nuevo campo revolucionario en la fotónica basado en fuentes de luz eficientes que son totalmente ajustables en términos de factores como el contenido espectral, el patrón de emisión, la polarización, la temperatura del color y la intensidad. Schubert, quien dirige el grupo, dice que la iluminación inteligente no sólo ofrecerá una iluminación mejor y más eficiente, sino que proporcionará "funcionalidades totalmente nuevas".
Los sistemas de control de iluminación arquitectónica se pueden integrar con los controles de encendido y apagado y atenuación de un teatro y, a menudo, se utilizan para luces de sala y de escenario , y pueden incluir luces de trabajo , luces de ensayo e iluminación de vestíbulo . Las estaciones de control se pueden colocar en varias ubicaciones del edificio y varían en complejidad, desde botones individuales que muestran opciones preestablecidas (apariencias) hasta consolas de pantalla táctil LCD empotradas en la pared o en el escritorio . Gran parte de la tecnología está relacionada con los sistemas de control de iluminación residencial y comercial.
La ventaja de los sistemas de control de iluminación arquitectónica en el teatro es la capacidad del personal del teatro de encender y apagar las luces de trabajo y las luces de la sala sin tener que usar una consola de control de iluminación . Alternativamente, el diseñador de iluminación puede controlar estas mismas luces con señales de luz desde la consola de control de iluminación de modo que, por ejemplo, la transición entre el encendido de las luces de la sala antes de que comience un espectáculo y la primera señal de luz del espectáculo esté controlada por un sistema.
La función de un sistema de iluminación de emergencia tradicional es la de suministrar un nivel de iluminación mínimo cuando se produce un fallo en la tensión de red. Por ello, los sistemas de iluminación de emergencia tienen que almacenar energía en un módulo de baterías para alimentar las lámparas en caso de fallo. En este tipo de sistemas de iluminación, los daños internos, por ejemplo, la sobrecarga de la batería, las lámparas dañadas y el fallo del circuito de arranque deben ser detectados y reparados por personal especializado.
Por este motivo, el prototipo de iluminación inteligente puede comprobar su estado funcional cada catorce días y volcar el resultado en una pantalla LED. Con estas características, pueden probarse a sí mismos comprobando su estado funcional y mostrando sus daños internos. También se puede reducir el coste de mantenimiento.
La idea principal es la sustitución del sencillo bloque de detección de tensión de línea que aparece en los sistemas tradicionales por uno más complejo basado en un microcontrolador. Este nuevo circuito asumirá las funciones de detección de tensión de línea y activación del inversor, por un lado, y la supervisión de todo el sistema: estado de lámparas y baterías, carga de baterías, comunicaciones externas, correcto funcionamiento de la etapa de potencia, etc., por el otro lado.
El sistema tiene una gran flexibilidad, por ejemplo, sería posible la comunicación de varios dispositivos con un ordenador maestro, que sabría el estado de cada dispositivo en todo momento.
Se ha desarrollado un nuevo sistema de iluminación de emergencia basado en un módulo inteligente. El microcontrolador como dispositivo de control y supervisión garantiza un aumento de la seguridad de la instalación y un ahorro en los costes de mantenimiento.
Otra ventaja importante es el ahorro de costes en la producción en masa, especialmente si se utiliza un microcontrolador con el programa en la memoria ROM.
Los avances logrados en fotónica ya están transformando la sociedad, de la misma manera que la electrónica revolucionó el mundo en las últimas décadas, y seguirán contribuyendo aún más en el futuro. Según las estadísticas, el mercado de la optoelectrónica en Norteamérica creció hasta más de 20.000 millones de dólares en 2003. Se espera que el mercado de LED ( diodos emisores de luz ) alcance los 5.000 millones de dólares en 2007, y se prevé que el mercado de la iluminación de estado sólido alcance los 50.000 millones de dólares en 15-20 años, como afirma E. Fred Schubert, [18] Profesor Distinguido Superior Wellfleet de la Constelación de Futuros Chips en Rensselaer.
