Material correcto para un Foco LED (la disipación lo es todo)
Como una pequeña introducción vamos a revisar como es el funcionamiento de una bombilla incandescente.
El tungsteno, un metal que posee la interesante característica de tener un punto de fusión muy elevado, cuando se le somete a elevadas temperaturas no cambia de estado hasta bien llegar a los 3000°C. Elefecto joule, nos explica como el paso de electrones a través de un conductor genera calor, cuando la corriente es elevada y el conductor es muy fino, este no tarda en ponerse incandescente (color rojo). Digámoslo así, la luz de una bombilla incandescente, es el subproducto del efecto de calentamiento del hilo de tungsteno que contiene. El hilo de tungsteno no puede estar rodeado de oxígeno, ya que este elemento causaría la oxidación del filamento a tan elevadas temperaturas en cuestión de milésimas de segundo, por ello es que se emplean gases nobles como kriptón o argón para llenar la ampolla que contiene el filamento. Otras lámparas como los halógenos tienen un funcionamiento parecido, solo que se utilizan otros gases para obtener mayor rendimiento de las lámparas (Haluro).
El funcionamiento del LED, dista mucho si lo vemos desde la perspectiva de la Física, ya que consiste en la manipulación de una partícula subatómica de las que todos hemos oído hablar: El electrón. Induciendo la tensión y corriente apropiadas sobre un material semiconductor, se consigue que los electrones se muevan entrela banda de conducción y la de valenciadel átomo, perdiendo en ese acto energía.
La energía, dependiendo del material semiconductor, puede ser emitida en el espectro infrarrojo, el visible, o el ultravioleta; en otras palabras: calor, luz, o rayos UV respectivamente. Pues bien, los materiales que se eligen para los LED, son los que más optimizan la emisión de luz, el calentamiento se produce por el mismo efecto joule, con la diferencia deque esta vez es el calor el subproducto de la circulación de electrones por el material, y el producto principal es la luz.
Esta temperatura es crítica en un minúsculo espacio llamado punto de unión o de juntura(Tj),que en el peor de los casos puede llegar a ser de 200°C. Ese punto, que tiene un volumen inferior a la décima parte de un milímetro cuadrado, necesita urgentemente disipar la temperatura que se genera en su interior, y para ello, utiliza ciertos metales dentro del mismo encapsulado, algún vector que contacta con el disipador, y desde luego, el aire circundante (Ta) que es el que alivia la temperatura del disipador mediante el intercambio térmico.
Ahora daremos una aseveración: cuanto más frio esté el LED, más eficienteserá, ysu vida útilserámás dilatada, por lo que uno de los mayores esfuerzos a la hora de diseñar una luminaria LED es hacer que la temperatura del núcleo de unión sea lo más cercana posible a la temperatura ambiente: Rth(Tj-Ta)entre más bajo sea el coeficiente que resulta de la ecuación anterior, mejor será la comunicación entre el núcleo de unión y el aire circundante más frio, y eso se consigue con materiales con buenas propiedades de conducción térmica, como el aluminio. La razón de esa forma de aletas, es de optimización, ya que ese intrincado diseño permite que mayor cantidad de aire entre en contacto con el metal en el menor espacio posible, lo que acelera el intercambio térmico que en última instancia baja la temperatura del LED. Mientras latecnologíade materialesmejora, podemos trabajar cada vez conmenores corrientes, lo que se traduce enmayor eficiencia,más vida útil, y la posibilidad de trabajar condisipadores más pequeños, dándole mayor veracidad a nuestra primera aseveración.
El LED necesita elementos de alimentación, solo que no son transformadores, (aunque los puedan contener) sino lo que en iluminación conocemos comodrives de LED, que son máquinas electrónicas que suministran tensión variable y corriente constante, las dos necesarias para cumplir las particularidades físicas del LED. El calor generado por el driver no suele ser un problema, el problema suele ser el proteger el driver del calor liberado por el disipador, si no se tienen esa consideración, se puede precipitar el deterioro de numerosos elementos electrónicos que lo componen. Algo a tomar muy en cuenta tanto en el diseño como en las instalaciones.
En conclusión, esos grandes disipadores que tienen algunas bombillas de LED, en realidad sonpara optimizar el proceso físico que permite obtener la luz al refrigerar el núcleo de unión, no para librarse de miles de grados Celsius como los que produce un filamento de tungsteno de una bombilla convencional. Cada vatio que consume una incandescente puede ofrecer en el mejor de los casos 18 lúmenes, mientras que una bombilla LED terminada y de buena calidad, puede situarse en los 120 lúmenes por vatio consumido.
Comparemos disipadores de Focos LED de baja calidad y Focos WitroniX con carcasa de aluminio:
Bulbo de aluminio
Bulbo de Plastico
Las luminarias WitroniX LED tienen disipador de aluminio macizo que garantiza una efectiva disipación de calor, es normal que un bulbo LED tenga una temperatura entre 30 y 50 grados centígrados como máximo. Los bulbos de mala calidad, por lo general vendidos en negocios informales, a precios mucho más bajos, utilizan disipadores no adecuados e incluso de plástico que deteriora rápidamente la vida de la luminaria LED.
