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Disipación del calor en las LED ¿Puedo tocar?

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¿Cómo de calientes es normal que estén las bombillas LED? Muchos de nuestros clientes quieren tocar y manejar las bombillas LED, cosa que no podían hacer cuando se trataba de las incandescentes o de las lámparas fluorescentes compactas (LFC). Después de ello, una de las preguntas más populares que normalmente escuchamos es, “¿Es normal que la bombilla esté un poco caliente? ¿Todo está bien? “.

Empecemos preguntándonos, ¿cómo de calientes son las bombillas LED? No nos dejemos engañar, todas las bombillas se calientan, pero no todas al mismo nivel. Las bombillas LED son una de las últimas y más eficientes tecnologías de iluminación por lo que no se calentarán al mismo nivel que lo hacen las bombillas incandescentes, halógenas y las lámparas fluorescentes compactas. Las LED con altas potencias de iluminación generan la luz a más bajas temperaturas de funcionamiento, justo al contrario que las de filamento que se utilizaban en nuestra generación anterior. El calentamiento que se transmite a la superficie exterior de una bombilla LED es a menudo la mitad del que lo hace una incandescente equivalente o el de una halógena, y alrededor de 20% más frío que el de las bombillas LFC.

¿Por qué hablamos entonces utilizamos la expresión “luz fría”? Normalmente decimos que la luz generada por un LED es una “luz fría” ya que no emite calor. De hecho, podemos tocarlas con los dedos sin miedo a quemarnos. Sin embargo, debemos aclarar que el chip del LED si que emite calor, aunque de una forma diferente al resto de las bombillas. Su principal diferencia es que el calor se proyecta en dirección contraria a la luz. Por eso decimos que es fría, pero ciertas partes de la bombilla pueden llegar a acumular mucho calor.

De acuerdo, pero ¿cómo “caliente” es caliente? En el desarrollo y las pruebas realizadas por expertos, se encontró que el disipador de calor de una bombilla LED completamente iluminada fue de alrededor de 55 °C, dependiendo de la marca y del modelo de la bombilla LED, de la temperatura ambiente y del flujo de aire. Pero vamos a explicar un poco de teoría al respecto para entender el por qué.

joule efecto 1841 teoria fisica disipacion calorHablemos del “efecto Joule” descubierto por el físico británico en 1841. Que en palabras sencillas podríamos decir que es el calor generado por un LED. La teoría nos dice que “Se conoce como efecto Joule al fenómeno irreversible por el cual si en un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor”.

Los LED funcionan con corriente continua y, durante este proceso, la corriente de salida se vierte en la parte trasera del chip LED en el que es su punto de unión , el llamado unión T.

La temperatura de esta unión (T) es muy importante para entender la eficacia lumínica de un LED. Para que la bombilla LED funcione correctamente y su vida útil sea la máxima posible es fundamental evacuar eficientemente el calor que se acumula en el chip.

Podemos clasificar la disipación del calor generado en un LED en 4 fases:

  • El flujo de la corriente se acumula en el punto de unión (T) del chip.
  • La corriente pasa del punto de unión a la placa base o circuito impreso.
  • De la placa base se trasmite al disipador de calor.
  • Del disipador libera el calor que se produce al ambiente

bombilla LED interior conectores

¿Qué elementos de los LED son los influyen en la disipación del calor? Básicamente debemos considerar cuatro partes importantes: La placa base, los materiales seminconductores, la unión (T) entre el chip y la placa base y, por último,  el disipador de calor.

Los LEDs que no tienen muy buena calidad suelen presentar defectos en la soldadura de la placa base, que provocan que la temperatura del LED aumente. La mayoría de los LED que vemos “fundidos” no se deben en realidad a un fallo del propio LED, sino a una avería de la electrónica, ya que las soldaduras por las vibraciones o dilataciones terminan rompiéndose.

Elaborar LEDs requiere hacerse con materiales semiconductores de alta pureza, similares a los empleados en la industria electrónica. Sin embargo, a veces es imposible disponer de materiales perfectamente puros, y esto afectará del mismo modo a la temperatura alcanzada.

También influyen la forma en que se conectan los conductores y los bordes de conexión a los dispositivos que conforman el cuadro de mando y la protección, el punto de unión (T).

El disipador de calor suele estar realizado en metal estriado, con surcos o aletas, que hacen que el calor se libere de la bombilla. No suelen ser visibles y, a veces, tampoco necesarios en LEDs de baja potencia, pero en aplicaciones industriales sí que los son.

¿Me quemaré al tocar el disipador de calor? Cualquier objeto por encima de 50 °C  hace que tengamos la sensación de que nos quemamos al tocarlo con los dedos, junto con una acción de alejarse por reflejo. Es un disipador de calor, por lo que como su nombre indica, hay que recordar que se supone que debe estar caliente. El alcance y la sensibilidad del dolor nos protegen de las altas temperatura a las que las proteínas de la piel empieza a calentarse. Este proceso también es conocida como ‘desnaturalización de las proteínas’ y se inicia desde alrededor de 57 °C o más. Por lo tanto, esta sensación es una respuesta refleja que nos avisa de que algo es “demasiado caliente”.

¿Debería tocar entonces mi bombilla LED cuando está encendida? Las bombillas LED deben ser manejado por su difusor o sea, la cúpula de plástico que emite la luz hacia fuera. Cuando está encendida o calientcuidado-fuego-recomendacione, no se recomienda tocarla ni manipularla por el calor desprendido.

Por la parte del disipadores de calor de las bombillas LED, hay que tener más cuidado ya que puede alcanzar los 55°C, es la parte diseñada para hacer que el calor sea transferido al aire. Es el lugar donde la bombilla va a estar más caliente, y por una buena razón está diseñado para ser así, puesto que se mantiene el suministro de energía LED y la electrónica lo más frescos posibles.

No toque las partes calientes de ninguna bombilla. Esto incluye a casi todas las tecnologías de iluminación, incluyendo la nueva generación de bombillas de luz LED eficientes. Aunque los LEDs suelen estar menos calientes, ya que por rendimiento, se fabrican para funcionar mejor a temperaturas más bajas. Ya que a mayor temperatura, menor será rendimiento.

¿Qué temperatura es aceptable para la electrónica interna de la bombilla LED? No podemos hablar en nombre de todas las bombillas LED, pero los diseños de buena calidad suelen usar componentes de alimentación eléctrica y de controladores que tienen la capacidad de soportar hasta los 125 °C. Tenga en cuenta que debe considerar que la temperatura interna del sistema electrónico es diferente a la temperatura del disipador de calor del exterior. Dicho de forma correcta, una bombilla puede mantener la temperatura en su parte interior electrónica que se diferencia que la temperatura que tendrá en el disipador de calor de 10 °C-30 °C cuando está encendida. De modo que una bombilla LED puede alcanzar una temperatura en el disipador de hasta 90°C mientras en su electrónica cómodamente tendía una temperatura de la electrónica de 60°C-80°C, ambos muy por debajo del índice que pueden soportar de calor los componentes electrónicos.

¿Importa la posición en la que la bombilla está colocada? Sí. Las bombillas colocadas hacia arriba o hacia abajo generalmente se ejecutarán a temperaturas más frías que las ejecutadas de forma lateral. El flujo de aire de convección caliente fluye más allá de la longitud de la bombilla, de modo que se enfría de forma más eficaz.

¿Qué pruebas de seguridad se llevan a cabo para averiguar todo esto? Las bombillas de grandes marcas pueden estar seguros que han pasado por extensos procesos de pruebas de laboratorios y de certificación independientes.  Esto incluye pruebas de seguridad para los productos de iluminación, que incluye la comprobación de que los materiales y componentes utilizados en el diseño y la producción de la bombilla de temperatura, y un sello que lo demuestre “CE”.

CE certificación calidadLa normas que regulan los aspectos de seguridad para lámparas, luminarias, semi-luminarias y “retro-acoples” de tecnología LED son la normativa de seguridad IEC EN 62560 (de aplicación desde enero del 2012) y la norma ISO EN 60598. Aunque la normativa en concreto no está recogida en la Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión española, es de aplicación por los acuerdos europeos EN, y un LED que no los cumpla no puede llevar el marcado CE.

¿Qué marcas os recomendamos? Como ya sabéis, nos gusta trabajar con grandes marcas y que sabemos que garantizan que los clientes queden completamente satisfechos: buen rendimiento, buenos materiales, buen diseño, que respetan el medio ambiente y, por supuesto, que han pasado todos los procesos necesarios para cumplir lo que prometen.

Contamos con grandes fabricantes como la casa Sylvania, Osram, Bell, General Electric, Megaman, Crompton, Aurora, Girard Sudron, KnightBrigde, Luceco, Calex, Eglo, Laes, Philips y Lifx.

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¿Qué ocurre cuando las bombillas se calientan demasiado? Las bombillas LED que no sean de muy buena calidad se calientan en exceso por no disipar bien el calor, y esto trae unas consecuencias indeseadas que debe conocer. Se degrada el fósforo y se reduce la vida de la lámpara, se reduce el rango de temperatura ambiental a la que puede funcionar, influye en el funcionamiento del driver, altera los colores y reduce la intensidad de la luz.

Recuerde que la temperatura en la que funciona una bombilla es uno de los factores más importantes en su vida útil.  Puede verse reducida tanto por la temperatura ambiente, como por la temperatura de la unión (T), siendo esta última la que es crítica. Un incremento de temperatura de la unión de 25ºC puede provocar que la vida útil de un LED se reduzca de 50.000 a 16.000 horas.

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Pero recuerde que los valores que se proporcionan para la vida útil y la eficiencia de los LED se determinan en las “condiciones de laboratorio”  (temperatura constante de 25C): un ambiente limpio, sin vibraciones, sin considerar factores ambientales ni radiación solar. Lo que será muy distinto a las “condiciones reales” a las que será sometido el LED en la vida real.

¿Qué tan calientes pueden ser las otras bombillas que no son LEDs? ¡Puede ser muy caliente! ¿Se ha preguntado alguna vez cuál será la temperatura más alta que se alcanza en cualquier punto de su casa a modo curiosidad . ¿Agua hirviendo? esta se produce a los 100°C. Y no, no se trata tampoco del horno, ya que éste solo alcanza los aproximados 230 ºC ¿La llama de una vela de cera? Esta ronda los 1000°C. La llama de un mechero de alcohol puede alcanzar los 1500 ºC mientras que la de butano lo hace en 2000 ºC. ¡El filamento de una bombilla incandescente se encuentra a la sorprendente temperatura de unos 2800 grados Celsius! y sin embargo, puede que ésa no sea la temperatura más alta que se alcanza. Si tiene una bombilla halógena, en su interior se alcanzan todavía temperaturas más altas, próximas a los 3000 ºC.

Resumiendo: Con los LEDs uno obtiene lo que paga y…¡no toque las bombillas encendidas!.LED Bombilla Mundo

Es de lógico esperar que un LED barato presente una menor inversión en su procesos de fabricación y en sus materiales. Por tanto, aconsejamos siempre las marcas de fabricantes reconocidas mundialmente que os mencionamos arriba por su mayor calidad. Así, nos aseguramos que los productos cumplan con lo que prometen y que no conlleven ningún peligro. Eche un vistazo a nuestra gran colección y seguro que encontrará aquella que más se ajuste a sus necesidades.

 

A pesar de que puede manejar con seguridad las bombillas LED por su difusor de plástico sin quemarse, os recordamos no hacerlo bajo ninguna circunstancia en las bombillas incandescentes o halógenas mientras están en uso ¡aunque le tiente hacerlo!. Persona precavida vale por dos.

Esperamos que os haya gustado esta artículo y os recordamos que estamos siempre a vuestra disposición para responder a cualquier duda que os surja.

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Gracias por leernos y ¡hasta la próxima!

 

 

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