Una lámpara LED o luz LED [1] es una luz eléctrica que produce luz mediante diodos emisores de luz (LED). Las lámparas LED son significativamente más eficientes energéticamente que las lámparas incandescentes y fluorescentes equivalentes . [2] [3] [4] Las lámparas LED más eficientes disponibles comercialmente tienen eficiencias que superan los 200 lúmenes por vatio (lm/W) y convierten más de la mitad de la potencia de entrada en luz. [5] [6] [7] Las lámparas LED comerciales tienen una vida útil varias veces mayor que las lámparas incandescentes y fluorescentes.
Las lámparas LED requieren un circuito LED electrónico para funcionar desde la red eléctrica, y las pérdidas de este circuito significan que la eficiencia de la lámpara es menor que la eficiencia de los chips LED que utiliza. El circuito del controlador puede requerir características especiales para ser compatible con atenuadores de lámpara diseñados para usarse en lámparas incandescentes. Generalmente la forma de onda actual contiene cierta distorsión, dependiendo de la tecnología de las luminarias. [8]
Se prevé que el mercado de lámparas LED crezca de 75.800 millones de dólares en 2020 a 160.000 millones de dólares en 2026. [9]
Los LED alcanzan su brillo máximo inmediatamente sin demora de calentamiento. El encendido y apagado frecuente no reduce la esperanza de vida como ocurre con la iluminación fluorescente. [10] La salida de luz disminuye gradualmente a lo largo de la vida útil del LED.
Algunas lámparas LED son reemplazos directos de lámparas incandescentes o fluorescentes. Las lámparas LED pueden utilizar múltiples paquetes de LED para mejorar la dispersión de la luz, la disipación del calor y el costo general. El texto en el embalaje de las lámparas LED de venta al por menor puede mostrar la potencia lumínica en lúmenes, el consumo de energía en vatios, la temperatura de color en kelvins o una descripción del color como "blanco cálido", "blanco frío" o "luz diurna", el rango de temperatura de funcionamiento. , si la lámpara es compatible con atenuadores, si la lámpara es adecuada para condiciones húmedas/mojadas y, a veces, la potencia equivalente de una lámpara incandescente que ofrece la misma salida en lúmenes.
Antes de la introducción de las lámparas LED, se utilizaban tres tipos de lámparas para la mayor parte de la iluminación general (blanca):
Consideradas como convertidores de energía, todas estas lámparas existentes son ineficientes y emiten más energía de entrada como calor residual que como luz visible. La iluminación eléctrica mundial en 1997 consumió 2016 teravatios-hora de energía. La iluminación consume aproximadamente el 12% de la energía eléctrica producida en los países industrializados. Los nuevos avances tecnológicos en semiconductores emisores de luz, combinados con los enormes mercados de pantallas e iluminación de áreas, alentaron el desarrollo de luces eléctricas más eficientes energéticamente.
Los primeros LED de baja potencia se desarrollaron a principios de la década de 1960 y solo producían luz en las frecuencias rojas bajas del espectro. En 1968, se introdujeron las primeras lámparas LED comerciales: la pantalla LED de Hewlett-Packard , [11] que fue desarrollada bajo la dirección de Howard C. Borden y Gerald P. Pighini, y la lámpara indicadora LED de Monsanto Company . [11] Sin embargo, las primeras lámparas LED eran ineficientes y solo podían mostrar colores rojos intensos, lo que las hacía inadecuadas para la iluminación general y restringía su uso a pantallas numéricas y luces indicadoras. [11]
El primer LED azul de alto brillo fue demostrado por Shuji Nakamura de Nichia Corporation en 1994. [12] Isamu Akasaki , Hiroshi Amano y Nakamura recibieron más tarde el Premio Nobel de Física de 2014 por la invención del LED azul. [13] La existencia de LED azules y LED de alta eficiencia llevó al desarrollo del primer 'LED blanco', que empleaba una capa de fósforo para convertir parcialmente la luz azul emitida en frecuencias roja y verde, creando una luz que parece blanca. [14]
Nuevas luces LED ingresaron al mercado a principios del siglo XXI en EE. UU. (Cree) y Japón (Nichia, Panasonic y Toshiba), y luego, a partir de 2004, en Corea y China (Samsung, Kingsun, Solstice, Hoyol y otros). .) [15]
En Estados Unidos, la Ley de Seguridad e Independencia Energética (EISA) de 2007 autorizó al Departamento de Energía (DOE) a establecer el concurso Bright Tomorrow Lighting Prize , conocido como "Premio L", [16] desafiando a la industria a desarrollar reemplazos para 60 W lámparas incandescentes y otras lámparas. [17] Los productos que cumplieran los requisitos de la competencia utilizarían sólo el 17% de la energía utilizada por la mayoría de las lámparas incandescentes de esa época.
Philips Lighting dejó de investigar sobre fluorescentes compactos en 2008 y comenzó a dedicar la mayor parte de su presupuesto de investigación y desarrollo a la iluminación de estado sólido. [18] El 24 de septiembre de 2009, Philips Lighting North America se convirtió en el primero en presentar lámparas en la categoría para reemplazar la bombilla estándar " AmbientLED " de 60 W A-19, [19] con un diseño basado en su anterior "AmbientLED". "Producto de consumo. El DOE otorgó el premio a Philips después de 18 meses de pruebas exhaustivas. Siguieron muchos otros productos igualmente eficientes. [20]
Las primeras lámparas LED variaban mucho en cromaticidad con respecto a las lámparas incandescentes que estaban reemplazando. Se desarrolló un estándar, ANSI C78.377-2008, que especificaba las gamas de colores recomendadas para productos de iluminación de estado sólido que utilizan LED de color blanco frío a cálido con varias temperaturas de color correlacionadas. [21] En junio de 2008, NIST anunció los dos primeros estándares para iluminación de estado sólido en los Estados Unidos. Estos estándares detallan las especificaciones de rendimiento para fuentes de luz LED y prescriben métodos de prueba para productos de iluminación de estado sólido.
También en 2008, en Estados Unidos y Canadá, el programa Energy Star comenzó a etiquetar lámparas que cumplen con un conjunto de estándares en cuanto a tiempo de inicio, esperanza de vida, color y consistencia de desempeño. La intención del programa es reducir las preocupaciones de los consumidores debido a la calidad variable de los productos, proporcionando transparencia y estándares para el etiquetado y usabilidad de los productos disponibles en el mercado. [22] Las bombillas con certificación Energy Star son un recurso para encontrar y comparar lámparas con certificación Energy Star.
Se lanzó un programa similar en el Reino Unido (dirigido por Energy Saving Trust ) para identificar productos de iluminación que cumplan con las pautas de rendimiento y conservación de energía. [23] Ushio lanzó la primera lámpara de filamento LED en 2008. [24] Philips lanzó su primera lámpara LED en 2009, [25] seguida de la primera lámpara LED equivalente a 60 W del mundo en 2010, [26] [27] [28] [29] y una versión equivalente a 75 vatios en 2011. [30]
La Sociedad de Ingeniería de Iluminación de América del Norte (IESNA) publicó en 2008 un estándar documental LM-79 , que describe los métodos para probar productos de iluminación de estado sólido en cuanto a su salida de luz (lúmenes), eficacia (lúmenes por vatio) y cromaticidad.
A partir de 2016 [actualizar], en opinión de Noah Horowitz del Consejo de Defensa de los Recursos Naturales , las nuevas normas propuestas por el Departamento de Energía de los Estados Unidos probablemente significarían que la mayoría de las bombillas utilizadas en el futuro serían LED. [31]
Para 2019, el uso de electricidad en Estados Unidos había disminuido durante al menos cinco años consecutivos, debido en parte a que los consumidores de electricidad estadounidenses reemplazaron las bombillas incandescentes por LED debido a su eficiencia energética y alto rendimiento. [32]
En 2023, Signify NV presentó las lámparas LED de alta eficiencia con clase de eficiencia A de la UE, que requiere una eficiencia de al menos 215 lm/W. [33]
En 2003 se presentaron las primeras gafas quirúrgicas con LED. [34] Audi mostró el concept car Audi Nuvolari con faros LED. [35] [36] [37]
En 2004, Audi lanzó el primer automóvil con luces LED de circulación diurna y direccionales, el Audi A8 W12 2004. [34] [38] [39]
En 2005 se instaló una lámpara LED para iluminar la Mona Lisa . [40] Los LED se utilizaron, por ejemplo, en el Casino Breda de los Países Bajos, en la Ópera Estatal de Viena y en la sede del Gran Premio de Shanghai. Había linternas LED y faros para personas. [35]
En 2006 se lanzaron algunos de los primeros focos LED para uso en tiendas. [41]
En 2007, Audi fue el primer fabricante de automóviles en ofrecer faros que utilizaban únicamente LED, utilizados en el Audi R8 . [42]
En 2008, Sentry Equipment Corporation en Oconomowoc , Wisconsin, EE. UU., pudo iluminar el interior y el exterior de su nueva fábrica casi exclusivamente con LED. El costo inicial fue tres veces mayor que el de una combinación tradicional de lámparas incandescentes y fluorescentes, pero el costo adicional se recuperó en dos años gracias al ahorro de electricidad, y las lámparas no deberían necesitar ser reemplazadas hasta dentro de 20 años. [18] En 2009, la oficina de Manapakkam, Chennai , de la empresa india de TI iGate, gastó ₹ 3.700.000 ( 80.000 dólares estadounidenses ) para iluminar 57.000 pies cuadrados (5.300 m 2 ) de espacio de oficina con LED. La empresa esperaba que la nueva iluminación se amortizara en cinco años. [43]
En 2009, Audi fue el primer fabricante en ofrecer un automóvil que utilizaba exclusivamente iluminación LED, el Audi R8 2009. [44]
En 2009, en el árbol de Navidad excepcionalmente grande que se encuentra frente a la catedral de Turku en Finlandia se colocaron 710 lámparas LED de 2 vatios cada una. Se ha calculado que estas lámparas LED se amortizaron en tres años y medio, aunque las luces sólo funcionan 48 días al año. [45]
En 2009 se inauguró una nueva autopista (A29) en Aveiro , Portugal; Incluía la primera autopista europea de iluminación pública basada en LED. [46]
En 2010, las instalaciones masivas de iluminación LED para usos comerciales y públicos se estaban volviendo comunes. Se utilizaron lámparas LED para una serie de proyectos de demostración de iluminación exterior y alumbrado público LED . El Departamento de Energía de los Estados Unidos puso a disposición varios informes sobre los resultados de muchos proyectos piloto de iluminación exterior municipal, [47] y pronto siguieron muchos proyectos adicionales de alumbrado público y de iluminación exterior municipal. [48]
En 2016, el Gobierno de la India lanzó el ' plan de bombillas LED Ujala ' para reducir la huella de carbono de la India y ahorrar electricidad. Al hacerlo, distribuyó 370 millones de bombillas LED de forma gratuita hasta marzo de 2022, lo que supuso un ahorro de 200 mil millones de rupias (2,5 mil millones de dólares estadounidenses). de la factura eléctrica de los hogares de clase media y pobres. El plan tiene como objetivo reemplazar todas las bombillas incandescentes y CFL por luces LED más eficientes en el país. Para reducir el precio de las bombillas LED, el gobierno fomentó la producción de bombillas en el país. [49]
Las lámparas LED suelen fabricarse con conjuntos de módulos LED de montaje en superficie .
Una diferencia significativa con respecto a otras fuentes de luz es que la luz es más direccional. Un LED es un emisor " lambertiano " que produce un cono de luz con puntos de media potencia a unos 60° del eje. Un diodo láser es otra forma de emisor LED, pero produce luz mediante un mecanismo diferente.
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La iluminación de uso general requiere una luz blanca, que emule un cuerpo negro a una temperatura específica, desde "blanco cálido" (como una bombilla incandescente) a 2700 K hasta "luz diurna" alrededor de 6500 K. Los primeros LED emitían luz en una banda muy estrecha de longitudes de onda, de un color característico de la banda prohibida de energía del material semiconductor utilizado para fabricar el LED. Los LED que emiten luz blanca se fabrican mediante dos métodos principales: mezclar luz de varios LED de varios colores o utilizar un fósforo para convertir parte de la luz a otros colores. La luz no es la misma que la de un verdadero cuerpo negro, dando una apariencia diferente a los colores que una bombilla incandescente. La calidad de la reproducción cromática se especifica mediante el índice de reproducción cromática (CRI) y, a partir de 2019 [actualizar], es de aproximadamente 80 para muchas bombillas LED y más de 95 para la iluminación LED más costosa con un CRI alto (100 es el valor ideal). [ cita necesaria ]
Los LED blancos RGB o tricromáticos utilizan múltiples chips LED que emiten longitudes de onda rojas, verdes y azules. Estos tres colores se combinan para producir luz blanca. El CRI es pobre, normalmente entre 25 y 65, debido al estrecho rango de longitudes de onda emitidas. [50] Se pueden obtener valores de CRI más altos utilizando más de tres colores de LED para cubrir una gama mayor de longitudes de onda. [ cita necesaria ]
El segundo método, la base de la mayoría de las lámparas LED disponibles comercialmente, utiliza LED junto con un fósforo para producir colores complementarios a partir de un solo LED. Parte de la luz del LED es absorbida por las moléculas de fósforo, lo que hace que emitan fluorescencia y emitan luz de otro color mediante el desplazamiento de Stokes . El método más común es combinar un emisor LED azul con un fósforo amarillo, produciendo una gama estrecha de longitudes de onda azules y una banda ancha de longitudes de onda "amarillas" que en realidad cubren el espectro del verde al rojo. El valor CRI puede oscilar entre menos de 70 y más de 90, aunque una amplia gama de LED comerciales de este tipo tienen un índice de reproducción cromática de alrededor de 82. [50] Tras sucesivos aumentos en la eficacia, que había alcanzado los 210 lm/W en una producción, A partir de 2021, [51] este tipo ha superado el rendimiento de los LED tricromáticos. Los fósforos utilizados en los LED de luz blanca pueden dar temperaturas de color correlacionadas en el rango de 2200 K (incandescente atenuada) hasta 7000 K o más. [52]
Los sistemas de iluminación sintonizables emplean bancos de LED de colores que se pueden controlar individualmente, ya sea utilizando bancos separados de cada color o LED de múltiples chips con los colores combinados y controlados a nivel de chip. [53] Por ejemplo, se pueden combinar LED blancos de diferentes temperaturas de color para construir una bombilla LED que disminuye su temperatura de color cuando se atenúa. [54]
Los chips LED requieren energía eléctrica de corriente continua (CC) controlada y se requiere un circuito apropiado como controlador de LED para convertir la corriente alterna de la fuente de alimentación a la corriente continua de voltaje regulado utilizada por los LED.
Los controladores LED son componentes esenciales de las lámparas LED para garantizar una vida útil y un rendimiento aceptables de la lámpara. Un controlador puede proporcionar funciones como atenuación y control remoto. Los controladores LED pueden estar en el mismo recinto de la lámpara que el conjunto de diodos o montados de forma remota desde los diodos emisores de luz. Los controladores LED pueden requerir componentes adicionales para cumplir con las regulaciones sobre corriente armónica de línea de CA aceptable.
Las lámparas LED funcionan a menor temperatura que sus predecesoras, ya que no hay arco eléctrico ni filamento de tungsteno, pero aun así pueden provocar quemaduras. Se requiere gestión térmica de LED de alta potencia para mantener la temperatura de unión del dispositivo LED cerca de la temperatura ambiente, ya que el aumento de temperatura reduce la salida de luz y puede causar fallas catastróficas . Los LED utilizan mucha menos energía para una salida de luz determinada, pero producen algo de calor y se concentra en una matriz semiconductora muy pequeña. Debido a su baja temperatura de funcionamiento, las lámparas LED no pueden perder mucho calor por radiación; en cambio, el calor se conduce a través de la parte posterior de la matriz hasta un disipador de calor o aleta de enfriamiento diseñado adecuadamente , desde donde se disipa mediante convección. [25] Las lámparas de muy alta potencia para usos industriales suelen estar equipadas con ventiladores de refrigeración . [55] Algunos fabricantes colocan los LED y todos los circuitos en una bombilla de vidrio como las bombillas incandescentes convencionales, pero con un relleno de gas helio para conducir el calor y así enfriar los LED. [56] Otros colocan los LED en una placa de circuito con un respaldo de aluminio; la parte trasera de aluminio está conectada térmicamente a la base de aluminio de la lámpara mediante pasta térmica, y la base está incrustada en una carcasa de plástico de melamina. Debido a la necesidad de enfriamiento por convección alrededor de una lámpara LED, es necesario considerar cuidadosamente al colocar la lámpara en una luminaria cerrada o con poca ventilación o cerca de un aislamiento térmico .
El término "caída de eficiencia" se refiere a la disminución de la eficacia luminosa de los LED a medida que la corriente eléctrica aumenta por encima de decenas de miliamperios (mA) . En lugar de aumentar los niveles de corriente, la salida de luz generalmente se incrementa conectando múltiples emisores LED en paralelo y/o en serie en una lámpara. Resolver el problema de la caída de la eficiencia significaría que las lámparas LED domésticas requerirían menos LED, lo que reduciría significativamente los costos. [57] [58] [59] [60]
Las primeras sospechas fueron que la caída de los LED se debía a temperaturas elevadas. Los científicos demostraron que la temperatura no era la causa fundamental de la caída de la eficiencia. [61] El mecanismo que causa la caída de la eficiencia se identificó en 2007 como recombinación Auger , que se tomó con una reacción mixta. [60] Un estudio de 2013 identificó de manera concluyente la recombinación Auger como la causa. [62]
Algunos láseres se han adaptado como alternativa a los LED para proporcionar una iluminación altamente enfocada. [63] [64]
Las lámparas LED se utilizan tanto para iluminación general como especial. Cuando se necesita luz de color, los LED que inherentemente emiten luz de un solo color no requieren filtros que absorban energía. Las lámparas LED están comúnmente disponibles como reemplazos directos para bombillas o accesorios, reemplazando un dispositivo completo (como paneles de luz LED que reemplazan a los troffers fluorescentes o accesorios de foco LED que reemplazan accesorios halógenos similares) o bombillas (como tubos LED que reemplazan los tubos fluorescentes en el interior). troffers o lámparas LED de reemplazo HID que reemplazan bombillas HID dentro de accesorios HID) Las diferencias entre reemplazar un artefacto y reemplazar una bombilla son que, cuando un artefacto (como un troffer) se reemplaza con algo como un panel LED, el panel debe reemplazarse en su en su totalidad si los LED o el controlador que contienen fallan, ya que es imposible reemplazarlos individualmente de manera práctica [65] (aunque el controlador a menudo está separado y, por lo tanto, puede reemplazarse), mientras que, si solo se reemplaza la bombilla con Una lámpara LED de repuesto, la lámpara se puede reemplazar independientemente del dispositivo en caso de que falle. Algunas lámparas de reemplazo LED requieren que se modifique el dispositivo, por ejemplo, quitando eléctricamente el balastro del dispositivo, conectando así la lámpara LED directamente a la red eléctrica; otros pueden funcionar sin modificaciones en el dispositivo. [66]
Las lámparas LED de luz blanca tienen una vida útil más larga y una mayor eficiencia (más luz con la misma electricidad) que la mayoría de otras luces cuando se usan a la temperatura adecuada. Las fuentes LED son compactas, lo que brinda flexibilidad en el diseño de accesorios de iluminación y un buen control sobre la distribución de la luz con pequeños reflectores o lentes. Debido al pequeño tamaño de los LED, el control de la distribución espacial de la iluminación es extremadamente flexible [68] y la salida de luz y la distribución espacial de una matriz de LED se pueden controlar sin pérdida de eficiencia.
Los LED que utilizan el principio de mezcla de colores pueden emitir una amplia gama de colores cambiando las proporciones de luz generada en cada color primario. Esto permite mezclar colores completos en lámparas con LED de diferentes colores. [69] A diferencia de otras tecnologías de iluminación, la emisión LED tiende a ser direccional (o al menos lambertiana ), lo que puede ser ventajoso o desventajoso, dependiendo de los requisitos. Para aplicaciones donde se requiere luz no direccional, se utiliza un difusor o varios emisores LED individuales para emitir en diferentes direcciones.
Las lámparas LED se fabrican con formas y conexiones de lámpara estándar , como una base de tornillo Edison , una forma MR16 con una base de dos clavijas, o una GU5.3 (tapa de dos clavijas) o GU10 (conexión de bayoneta) y son compatibles con la tensión suministrada a los enchufes. Incluyen circuitos de controlador para rectificar la alimentación de CA y convertir el voltaje a un valor apropiado, generalmente una fuente de alimentación de modo conmutado .
A partir de 2010, [actualizar]algunas lámparas LED reemplazaron a las bombillas de mayor potencia; por ejemplo, un fabricante afirmó que una lámpara LED de 16 vatios era tan brillante como una lámpara halógena de 150 W. [70] Una bombilla incandescente estándar de uso general emite luz con una eficacia de aproximadamente 14 a 17 lm/W, dependiendo de su tamaño y voltaje. (La eficacia de las lámparas incandescentes diseñadas para suministros de 230 V es menor, porque el voltaje de suministro más bajo en América del Norte es más favorable para la eficacia). Según el estándar de la Unión Europea, una lámpara de bajo consumo que dice ser equivalente a una de 60 W La lámpara de tungsteno debe tener una potencia luminosa mínima de 806 lúmenes. [71]
Algunos modelos de lámparas LED son compatibles con atenuadores . Las lámparas LED suelen tener características de luz direccional. Las mejores de estas lámparas, a partir de 2022, son más eficientes energéticamente que las lámparas fluorescentes compactas [72] [ se necesita una mejor fuente ] y ofrecen una vida útil de 30.000 horas o más, reducida si funcionan a una temperatura más alta que la especificada. Las lámparas incandescentes tienen una vida útil típica de 1000 horas [73] y las fluorescentes compactas alrededor de 8000 horas. [74] Tanto las lámparas LED como las fluorescentes utilizan fósforos, cuya emisión de luz disminuye a lo largo de su vida útil. Las especificaciones Energy Star requieren que las lámparas LED normalmente caigan menos del 10% después de 6000 horas o más de funcionamiento y, en el peor de los casos, no más del 15%. [75] Las lámparas LED están disponibles con una variedad de propiedades de color. El precio de compra es más alto que el de la mayoría de las otras lámparas, aunque está disminuyendo, pero la mayor eficiencia generalmente hace que el costo total de propiedad (precio de compra más costo de electricidad y cambio de bombillas) sea más bajo. [19]
Varias empresas ofrecen lámparas LED para iluminación general. La tecnología está mejorando rápidamente y hay disponibles nuevas lámparas LED de consumo eficientes desde el punto de vista energético. [76] [77] A partir de 2016 [actualizar], en los Estados Unidos, las lámparas LED están a punto de ser adoptadas como la fuente de luz principal [78] debido a la caída de los precios y porque las lámparas incandescentes se están eliminando gradualmente. [79] En Estados Unidos, la Ley de Seguridad e Independencia Energética de 2007 prohíbe efectivamente la fabricación e importación de la mayoría de las lámparas incandescentes actuales. Las lámparas LED han bajado sustancialmente de precio y muchas variedades se venden a precios subsidiados por parte de los servicios públicos locales. Sin embargo, en septiembre de 2019, la administración Trump eliminó los requisitos para las bombillas nuevas y de bajo consumo. [80] La administración Biden finalizó regulaciones de eficiencia en 2023 que requieren iluminación de 45 lm/W y ahorrarán a los consumidores $3 mil millones por año en costos de electricidad. [81]
Las luces de tubo LED están diseñadas para encajar físicamente en accesorios destinados a tubos fluorescentes . Algunas lámparas tubulares LED están destinadas a ser un reemplazo directo de las luminarias existentes si se utiliza el balastro adecuado. Otros requieren volver a cablear los accesorios para quitar el balasto. Una lámpara de tubo LED generalmente utiliza muchos LED individuales montados en superficie que son direccionales y requieren una orientación adecuada durante la instalación, a diferencia de las lámparas de tubo fluorescente que emiten luz en todas las direcciones alrededor del tubo. La mayoría de las luces de tubo LED disponibles se pueden usar en lugar de las designaciones de tubo T5, T8, T10 o T12, T8 es D26 mm, T10 es D30 mm, en longitudes de 590 mm (23 in), 1200 mm (47 in) y 1500 mm ( 59 pulgadas).
Se han ido utilizando accesorios de iluminación más nuevos con LED de larga duración incorporados, o diseñados para lámparas LED, a medida que disminuye la necesidad de compatibilidad con los accesorios existentes. Dicha iluminación no requiere que cada bombilla contenga circuitos para funcionar con tensión de red .
Los experimentos revelaron un rendimiento y una producción sorprendentes de hortalizas y plantas ornamentales bajo fuentes de luz LED. [82] Muchas especies de plantas han sido evaluadas en ensayos de invernadero para garantizar que la calidad de la biomasa y los ingredientes bioquímicos de dichas plantas sean al menos comparables con las cultivadas en condiciones de campo. Se midió el rendimiento de las plantas de menta, albahaca, lentejas, lechuga, repollo, perejil y zanahoria evaluando tanto la salud y el vigor de las plantas como el éxito de las luces LED para promover el crecimiento. También se observó una floración profusa de plantas ornamentales seleccionadas, incluidas prímula, caléndula y caldo. [82] [83]
Los diodos emisores de luz (LED) ofrecen iluminación eléctrica eficiente en las longitudes de onda deseadas (rojo + azul) que respaldan la producción de invernaderos en un tiempo mínimo y con alta calidad y cantidad. Como los LED son fríos, las plantas se pueden colocar muy cerca de fuentes de luz sin sobrecalentarse ni quemarse, lo que requiere mucho menos espacio para un cultivo intenso que con la iluminación caliente.
Las lámparas LED blancas han logrado dominar el mercado en aplicaciones donde la alta eficiencia es importante a bajos niveles de potencia. Algunas de estas aplicaciones incluyen linternas , luces para jardines o pasarelas que funcionan con energía solar y luces para bicicletas. Las lámparas LED de colores ahora se utilizan comercialmente para lámparas de señales de tráfico, donde la capacidad de emitir luz brillante del color requerido es esencial, y en cadenas de luces navideñas. Las lámparas LED para automóviles se utilizan ampliamente por su larga vida útil y su pequeño tamaño. Se utilizan varios LED en aplicaciones donde se requiere más salida de luz que la disponible de un solo LED.
Aproximadamente en 2010, la tecnología LED llegó a dominar la industria de la iluminación exterior, ya que los LED anteriores no eran lo suficientemente brillantes para la iluminación exterior. Un estudio completado en 2014 concluyó que los consumidores reconocían fácilmente la temperatura de color y la precisión de las luces LED, y preferían los LED con temperaturas de color naturales. [84] Los LED ahora pueden igualar el brillo y la temperatura de color más cálida que los consumidores desean de su sistema de iluminación exterior.
Los LED se utilizan cada vez más para el alumbrado público en lugar de lámparas de mercurio y sodio debido a sus menores costos de funcionamiento y reemplazo de lámparas. Sin embargo, ha habido preocupación de que el uso de alumbrado público LED con luz predominantemente azul pueda causar daño a los ojos, y que algunos LED se encienden y apagan al doble de la frecuencia de la red eléctrica, causando malestar en algunas personas y posiblemente siendo engañosos con la maquinaria giratoria debido a efectos estroboscópicos . Estas preocupaciones pueden abordarse mediante el uso de una iluminación adecuada, en lugar de simplemente preocuparse por el costo. [85]
Consulte eficacia luminosa para ver una tabla de eficiencia que compara varias tecnologías.
De acuerdo con la larga vida útil de las lámparas LED, se ofrecen garantías prolongadas. Sin embargo, actualmente no existen procedimientos de prueba estandarizados establecidos por el Departamento de Energía de los Estados Unidos para probar estas afirmaciones de cada fabricante. [96] Se afirma que una lámpara LED doméstica típica tiene una "vida media" de 15.000 horas (15 años a 3 horas/día) y soporta 50.000 ciclos de conmutación. [97]
Las lámparas incandescentes y halógenas tienen naturalmente un factor de potencia de 1, pero las lámparas fluorescentes compactas y LED utilizan rectificadores de entrada y esto provoca factores de potencia más bajos. Los factores de potencia bajos pueden generar recargos para los usuarios comerciales de energía; Las lámparas CFL y LED están disponibles con circuitos de controlador para proporcionar cualquier factor de potencia deseado, o se puede realizar una corrección del factor de potencia en todo el sitio. Las normas de la UE exigen un factor de potencia superior a 0,4 para lámparas con potencias de entre 2 y 5 vatios, superior a 0,5 para lámparas con potencias de entre 5 y 25 vatios y superior a 0,9 para lámparas de mayor potencia. [98] [99]
Energy Star es un estándar internacional para productos de consumo energéticamente eficientes . [100] [101] Los dispositivos que llevan la marca de servicio Energy Star generalmente utilizan entre un 20% y un 30% menos de energía que la requerida por los estándares estadounidenses. [102]
Cualificaciones LED Energy Star : [103]
Para calificar para la certificación Energy Star, los productos de iluminación LED deben pasar una variedad de pruebas para demostrar que mostrarán las siguientes características:
Los emisores LED son intrínsecamente adecuados para la atenuación porque pueden funcionar en una amplia gama de corrientes sin cambios significativos de color. Sin embargo, los circuitos de las lámparas LED deben diseñarse explícitamente para que sean regulables y compatibles con tipos particulares de reguladores de intensidad. [104] De lo contrario, se podrían producir daños en la lámpara y/o en el atenuador.
La reproducción cromática no es idéntica a la de las lámparas incandescentes, que emiten una radiación de cuerpo negro casi perfecta , al igual que el sol. Se utiliza una unidad de medida llamada CRI para registrar cómo una fuente de luz genera ocho chips de muestra de color, en una escala de 0 a 100. [105] No se recomienda el uso de LED con un CRI inferior a 75 en iluminación interior. [106]
Las lámparas LED mal diseñadas pueden parpadear. El efecto se puede ver en un vídeo en cámara lenta de dicha lámpara. El alcance del parpadeo se basa en la calidad de la fuente de alimentación de CC incorporada en la estructura de la lámpara, generalmente ubicada en la base de la lámpara. Las exposiciones prolongadas a la luz parpadeante contribuyen a los dolores de cabeza y la fatiga visual. [107] [108] [109]
La vida útil del LED en función del mantenimiento del lúmenes disminuye a temperaturas más altas. La gestión térmica de los LED de alta potencia es un factor importante en el diseño de equipos de iluminación de estado sólido. Las lámparas LED son sensibles al calor excesivo, como la mayoría de los componentes electrónicos de estado sólido . Además, la presencia de compuestos orgánicos volátiles incompatibles puede afectar el rendimiento y reducir la vida útil. [110]
La larga vida útil de los LED, que se espera que sea aproximadamente 50 veces mayor que la de las lámparas incandescentes más comunes y significativamente más larga que la de los tipos fluorescentes, es ventajosa para los usuarios, pero afectará a los fabricantes, ya que reduce el mercado de reemplazos en un futuro lejano. [18]
El ritmo circadiano humano puede verse afectado por las fuentes de luz. [111] [112] La temperatura de color efectiva de la luz del día es ~5700K [113] (blanco azulado), mientras que las lámparas de tungsteno son ~2700K (amarillo). [114] Las personas que tienen trastornos del ritmo circadiano del sueño a veces se tratan con fototerapia (exposición a una intensa luz blanca azulada durante el día) y terapia oscura (uso de gafas de color ámbar durante la noche para reducir la luz azulada). [115] [116] [117]
Algunas organizaciones recomiendan que las personas no utilicen lámparas de color blanco azulado por la noche. La Asociación Médica Estadounidense se opone al uso de LED de color blanco azulado para el alumbrado público municipal. [118]
Las investigaciones sugieren que el cambio al alumbrado público LED atrae un 48% más de insectos voladores que las lámparas HPS , lo que podría causar impactos ecológicos directos, así como impactos indirectos, como atraer más polillas gitanas a las zonas portuarias. [119]
Durante más de cinco años, los estadounidenses han estado haciendo algo decididamente antiestadounidense: hemos estado usando menos electricidad.
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[L]os aparatos electrónicos y electrodomésticos actuales son más eficientes.
Las casas nuevas son más herméticas y están mejor aisladas.
Y lo más importante: los diodos emisores de luz, o LED, han sustituido a las bombillas incandescentes tradicionales.
El Museo Nacional de Varsovia es también uno de los más modernos de Europa.
(...) El sistema LED permite ajustar la luz a cada cuadro para realzar sus cualidades únicas.
