Prólogo

 Como ingeniero electrónico, yo solía menospreciar la industria de la iluminación. La consideraba como una tecnología de bajo solicitud. Sin embargo, después de investigarla en detalle, he cambiado mi opinión. La iluminación es tan compleja como cualquier otra tecnología. Es interesante y hay una gran cantidad de empresas haciendo grandes inversiones en este mercado.

Bombilla incandescente

Thomas Alva Edison fue uno de los más grandes inventores. La bombilla fue uno de sus más brillantes invenciones. Otro gran invento fue el tubo de vacío también inspirado por la bombilla. El objetivo era proporcionar un método de suministrar el mundo con iluminación a bajo costo y facil y amplia difusión comercial. No duda, ha sido un gran éxito, pero algunas fallas fueron reveladas en los próximos siglos.

La bombilla incandescente ha mantenido el costo más bajo que cualquier otra tecnología de iluminación. Pero parte de la energía eléctrica se pierde en forma de calor, en lugar de luz. Algunas aplicaciones, como las incubadoras y los calentadores están utilizando esta característica de los sistemas de calefacción de radiación, sin embargo bombillas incandescentes se han reemplazado en muchas ocasiones por las CFL (luces fluorescentes compactas) y HID (de alta intensidad de las lámparas de descarga), que dan más luz visible para el mismo cantidad de energía eléctrica de entrada. Estas alternativas de tecnologías de iluminación se denominan fuentes de luz fría. Algunas jurisdicciones están tratando de prohibir el uso de bombillas incandescentes en favor de mayor eficiencia energética de iluminación. Energy Star es un programa de los Estados Unidos para promover el programa de eficiencia energética de productos de consumo. Este programa abarca una gran cantidad de productos, como la iluminación, monitores, ordenadores y televisores. Su objetivo es convencer a los consumidores de reemplazar las bombillas incandescentes con bombillas CFL. Muchos gobiernos de otros países también tienen algunos actos jurídicos e implementar programas similares a hacerse cargo de la lámpara incandescente.

CFL (fluorescentes compactas de luz)

Una lámpara fluorescente o tubo fluorescente es una lámpara que utiliza muy alta tensión eléctrica para excitar a vapor de mercurio de argón o de gas de neón, lo que resulta en un plasma que produce luz ultravioleta de onda corta. Esta luz entonces provoca que fósforo fluoresca, produciendo luz visible. Lámparas fluorescentes son más eficientes que las bombillas incandescentes de un brillo equivalente. Esto se debe a que una mayor proporción de la energía utilizada es convertida a luz utilizables y una proporción menor se convierte en calor, permitiendo que las lámparas fluorescentes se puedan usar en el refrigerador, por ejemplo.

A diferencia de las lámparas incandescentes, lámparas fluorescentes siempre requieren un lastre para regular el flujo de poder a través de la lámpara. Las bombillas fluorescentes compactas pueden tener un lastre convencionales situados en el soporte o que puedan tener los balastos integrados en los bulbos, lo que les permite ser utilizados en los titulares de la lámpara que normalmente se utiliza para lámparas incandescentes.

Desventajas

 Algunas personas encuentran el espectro de colores producidos por algunas lámparas fluorescentes desagradable. Una persona sana puede a veces parecer tener un tono de piel insalubre bajo una luz fluorescente. A mi me impresiona ver mis vasos sanguíneos en algunos cableados de luz fluorescente.

Las bombillas CFL contienen pequeñas cantidades de mercurio, una neurotoxina. Hasta la fecha no existe reglamentación para reciclar las bombillas CFL para prevenir contaminacion del medio ambiente. El mercurio es una neurotoxina potente, y es especialmente peligroso para los niños y los fetos. La mayoría de la exposición al mercurio procede de la cadena alimentaria, al igual que comer pescado contaminado con mercurio.

Las lámparas fluorescentes requieren un lastre para estabilizar la lámpara y proporcionar la sorprendente tensión inicial necesaria para iniciar el arco de descarga. Esto aumenta el costo de lámparas fluorescentes, aunque a menudo un lastre se reparte entre dos o más luces. Balastos electromagnéticos con una pequeña falla puede producir un zumbido audible zumbido o ruido.

Las lámparas fluorescentes se cargan no-lineales y generan armónicos en los 50 Hz o 60 Hz de forma de onda sinusoidal de la alimentación eléctrica. Esto puede generar ruido de radio frecuencia en algunos casos. La represión es posible, pero añade al costo de las luminarias fluorescentes.

 Las lámparas fluorescentes funcionan mejor en torno a temperatura ambiente. En temperaturas mucho menores o más altas, la eficiencia disminuye y a bajas temperaturas (inferiores al punto de congelación) las kámparas estándar no podrán iniciarse. Lámparas especiales pueden ser necesarios para un servicio confiable al aire libre en climas fríos. Asimismo, las lámparas fluorescentes son muy sensibles a la humedad.

Las lamparas fluorescentes que utilizan un balastro magnetico no dan una luz constante, al contrario, parecen parpadear (fluctuar en intensidad) a dos veces la frecuencia de suministro. Esto puede causar un efecto estroboscopico que presenta un peligro para la seguridad en un taller: por ejemplo, cuando algo gira a la velocidad correcta puede parecer estacionario si únicamente iluminada por una lámpara fluorescente. También causa problemas para la grabación en vídeo, ya que puede causarr un 'efecto de ritmo'entre el periódico de lectura de un sensor de la cámara y las fluctuaciones en la intensidad de la lámpara fluorescente. Cuando otros dispositivos que también parpadean, como los monitores de ordenadores, trabajan bajo las lámparas fluorescentes, el parpadeo puede llegar a ser mucho más notable.

A menos que específicamente diseñado y aprobado para dar cabida a oscurecimiento, la mayoría de lámparas fluorescentes no se puede conectar a un switch dimmer estándar utilizado para lámparas incandescentes. Dos efectos son responsables de esto: la forma de onda de la tensión emitido por una norma fase de control de dimmer interactúa mal con muchos lastres y se vuelve difícil de mantener un arco en el tubo fluorescente de bajo consumo de energía en los niveles. Muchas instalaciones requieren de lámparas fluorescentes de 4 pines y los controladores compatibles para el éxito de oscurecimiento de los fluorescentes; estos sistemas tienden a mantener los cátodos del tubo fluorescente plenamente calienta incluso cuando el arco actual es reducido, facilitar el termiónica de emisión de electrones en el arco electrico.

Las lámparas fluorescentes de cátodo frío se utilizan como la iluminación de pantallas LCD en computadoras personales y monitores de televisión. Sin embargo, el parpadeo de las lámparas fluorescentes tiene un gran inconveniente para retroiluminación. El parpadeo de movimiento es muy clara, debido a la parpadeo de la retroiluminación, sobre todo en pantalla grande (por supuesto es mucho mejor que un CRT TV 50/60Hz). Imagine lo que sucede si estas pantallas LCD se descartan definitivamente. Como consumidor, me gusta mucho el efecto de las pantallas LCD de alta definicion (aunque sé que la muestra es un color artificial, el color natural no es tan vivo) Pero no es un producto favorable con el ambiente. Sé de gente que puede desmontar LCDs y sustituir las lámparas fluorescentes compactas dentro. Son realmente genious.

LEDs

Una lámpara LED es un tipo de iluminación de estado sólido (SSL) que utiliza diodos emisores de luz (LED) como fuente de iluminación en lugar de filamentos eléctricos o de gas. La iluminación LED es un uso eficiente de la energía y la tecnología es amigable con el medio ambiente, totalmente digitalizadas . Y la iluminación LED tiene más ventajas: un amplio espectro de colores, tamaño compacto, larga vida, plenamente oscurecibles, no IR / UV en la viga y baja tensión. Podemos encontrar lámparas LED en semáforos, las luces del automóvil, luces de bicicleta, linternas, luces internas, carteleras, iluminando edificios, tren de luces, luces de terreno en galerías de arte, en telefonía móvil, en la luz de flash de cámara, luces de jardín con célula solar.

LED Aplicaciones

Aqui hay algunas ideas para diferentes aplicaciones de LEDs.

Por ejemplo, el grifo de Hansa Cañón, que ha sido galardonado, usa LEDs. Los LED se usan para inducir a las usuarios a escoger que temperatura de agua con colores diferentes. Una bañera siguió esta idea y ganó otro premio de diseño.

El profesor Masao Nakagawa de la Universidad de Keio en Japón inventó el concepto de consorcio de luz visible para comunicación. Esta idea es ideal para TMC (la Gestión de control de trafico).

FocusMedia ha instalado una gran cantidad de publicidad al aire libre usando LEDs en el centro de la ciudad de Shangai.

Y las lamparas OLED / AMOLED (Diodo de emision de luz organico de matrix activa), esta compitiendo por la posición del panel LCD. Estos diseños innovadores son realmente sorprendentes y son nuevas aplicaciones de LEDs, pero nosotros sólo hemos hablado de iluminación aqui.

Las principales aplicaciones de iluminación LED son de telefonía móvil, la retroiluminación de pantallas LCD, lámparas en automobiles, y la iluminación doméstica. En China, la iluminación LED ya ha sido desplegada en iluminación para el tráfico, publicidad al aire libre e iluminación arquitectónica.

LED Tecnologías

No sólo el color del LED, sino también el brillo de los LED está creciendo de acuerdo a la Ley de Moore. Durante muchos años los LEDs se produjeron en infra-rojo, rojo, naranja, amarillo y verde. Azul, cian, violeta y LEDs finalmente aparecieron en el decenio de 1990. El LED azul era el cuello de botella: aún recuerdo que los viejas pantallas con LED se vein raras porque no habia LED azul en la pantalla matriz. Después del LED azul, el espectro se ha completado. Después del LED azul, el blanco pudo fabricarse.

Para producir un dispositivo blanco a partir de SSL, se necesitaba un LED azul. En 1993, Shuji Nakamura de Nichia Corporation logró fabricar un LED azul usando nitruro de galio (GaN). Con esta invención, ahora es posible crear luz blanca mediante la combinación de la luz (rojo, verde y azul), o colocando un LED azul en un paquete con una luz interior de la conversión de fósforo. Con el fósforo, algo de la salida se convierte en azul, ya sea amarillo o rojo y verde con el resultado de que la emisión de luz LED de color blanco aparece al ojo humano.

Para producir la luz blanca necesaria para SSL, la luz que abarcan el espectro visible (rojo, verde y azul) deben generarse en aproximadamente proporciones correctas. Para lograr este objetivo, tres enfoques se utilizan para la generación de luz blanca con LEDs: conversión de longitud de onda, mezcla de colores, y, más recientemente, ZnSe epitelial.

1. Longitud de onda de conversión implica la conversión de una parte o la totalidad de los LED de salida en longitudes de onda visible. Los métodos incluyen: LED azul y fósforo amarillo, azul LED y varios fósforos, Ultravioleta (UV) y LED rojo, verde y azul de fósforos y azul LED y puntos cuánticos.
2. Color de mezcla implica el uso de múltiples colores de LED en una luz para producir luz blanca. Estas lámparas contienen un mínimo de dos LEDs (azul y amarillo), sino que también pueden tener tres (rojo, azul y verde) o cuatro (rojo, azul, verde y amarillo). Como no se utilizan fósforos, no hay pérdida de energía en el proceso de conversión, con lo que muestran las posibilidades de una mayor eficiencia. Pero el conductor del circuito es complejo y el costo es superior a otras soluciones.
3. ZnSe epitelica es una tecnología desarrollada por Sumomito Electric donde un LED se cultiva sobre un sustrato ZnSe, al mismo tiempo que produce luz azul activa de la región y amarillo de emisión del sustrato. El resultado luz blanca tiene una longitud de onda del espectro a la par con LED UV. No se utilizan fósforos, lo que resulta en una mayor eficiencia LED blanco.

¿Lo ves? Diferentes enfoques blanco SSL son bastante diferentes. Por lo tanto, puede ser que necesite la electrónica y diferentes diseños ópticos para ellos.

Diseño de iluminación LED

La iluminación LED cuesta más esfuerzo por parte de los diseñadores. Un diseño completo abarca la conversión de energía, electrónica de control, gestión térmica y óptica. los dispositivos LEDs usan bajo voltaje, la tensión de interés varía de 2 a 4.5V, dependiendo del color. Además la demanda de LEDs de corriente constante para garantizar la intensidad y el color deseado. Los diseñadores deben manejar diferentes fuentes de energía, incluida la línea de CA, panel solar, 12V batería del automóvil, bajo voltaje AC / DC de suministro, alcalinas, de NiCd y de Li-Ion batería células. El LED requiere protección para evitar que un LED defectuoso no apague todo el sistema. Y las cuestiones EMC deben manejarse. En cualquier caso, las diferentes aplicaciones requieren soluciones a la medida.

Conversión de Potencia

LEDs tienen muy baja resistencia dinámica, con la misma caída de tensión para una amplia variedad de corrientes. Por lo tanto no pueden conectar directamente a la mayoría de fuentes de energía sin que se dañen. En efecto, el control de lastre se utiliza para ofrecer corriente constante. Trabajo en una corriente nominal significa también extender la vida de operación de un LED. Un montón de productos de iluminación LED de bajo costo usan circuitos simples RC, que acortan el ciclo de vida para los LEDs. En diseño de iluminación LED, SMPS (conmutación de modo de fuente de alimentación) normalmente se usa para una red eléctrica. Una gran cantidad de proveedores de semiconductores tiene suficiente know-how en este ámbito. Ellos ya han ofrecido una gran cantidad de características, tales como AC / DC conversión DC / DC, LDO, serie o paralelo LED de configuración, la regulación actual, a lo largo de voltaje de protección, regulación, carga de desconexión durante el apagado, múltiple de control de color, LED blanco, única fuente de alimentación de células de LED, punto de corrección, control PWM en escala de grises, abiertas LED de detección, error térmica y térmica pabellón cerrado protección.

Consulte las hojas de información de OnSemi, Fairchild, Micreal, TI, Maxim, IR, Micrel, y Zetex. Usted puede obtener una gran cantidad de información en poder de conversión y la administración en detalle.

Electrónica de Control

Dado que los LEDs son fuentes de iluminación digital puede conmutarse a una muy alta frecuencia, su brillo puede ser atenuado por separado. Una gran cantidad de semiconductores ya han integrado el poder y la conversión electrónica de control en un solo paquete. El color del LED depende de la corriente. Por LED blanco, en caso de cambios de voltaje, la temperatura de color y cambios. Lo mismo cabe decir de los múltiples colores LED. Como resultado de ello, con el fin de ajustar la intensidad y el brillo de un sistema de iluminación LED, usted tiene que usar PWM para ajustar el ciclo de trabajo. Si se permite el presupuesto, las lámparas LED pueden incluso ser abordadas con algunas tecnologías de red. El sistema convencional de las tecnologías de control se utilizan para la iluminación así como, desde I2C, SPI, para bus LIN ZigBee y la creación de redes de sensores inalámbricas.

El diseño termico

El diseñador ha de considerar mejor gestión térmica en materia de vivienda, diseño de PCB y la absorcion de calor del material. Si bien los LEDs son más eficientes que los LFC, gestión térmica es aún muy importante para los LEDs. Dado que los LEDs son muy pequeñas, si se excede su demanda actual la LED puede dañarse, dado que parte de la energía se transforma encalor. Y el calor mata los LEDs o acorta sus vidas. Un buen diseño de iluminación LED siempre tiene en cuenta la gestión térmica. Hay muchas ICs que integran estas características.

Óptica

Dado que los LEDs son luz de spot, mientras que en la mayoría de las ocasiones, incluidas las residenciales, la iluminación de superficie es obligatorio. Los diseñadores pueden estar involucrados en la óptica geométrica, de lentes específicas, guías de luz a los reflectores y las combinaciones de estos. Afortunadamente hay empresas profesionales que se centran en este ámbito. Echa un vistazo a LEDIL en Finlandia.

Gestión del color

Es necesaria para que en la gestión del color para la iluminación doméstica, la retroiluminación LCD, vallas al aire libre y pantalla de vídeo. El blanco y el LED RGB LED mezcla de los enfoques tienen diferentes necesidades, no puedo ofrecer demasiada información. Pero sé que el diseñador debe utilizar diferentes ICs total, y en algunas ocasiones, un equipo de calibración de color es obligatorio. Eso es realmente profesionales de dominio por un ingeniero de iluminación.

Cuestiones de retroiluminación LED para panel LCD

Es irónico. Comparando la retroiluminación CCFL, la eficiencia de la retroiluminación LED para pantallas LCD es todavía más baja. Eso lleva a otra cuestión, el consumo de energía. Su costo es mayor (casi 4 veces del CCFL, sólo Sony y Apple disfrutar de ella), la coherencia de la luz blanca es peor. Como un punto fuente de luz, LED requiere un mayor esfuerzo en diseñar una bien distribuida la retroiluminación. Por último el paso del tiempo, la retroiluminación LED también pondrán color offset. Además de estos factores, LED también tiene problemas de calor de hundimiento. Los televisores y monitores de PC tienen diferentes requisitos en el brillo y el color del espectro. Existen diferentes soluciones y tecnologías que intervienen en la más competitiva del mercado, como la retroiluminación RGB, mientras + complementario de la retroiluminación de color rojo, la matriz y la retroiluminación lado, la red de sensores, algoritmos de detección, protección y LED de calor-hundimiento. Ouch!

Iluminación LED para automoción

 Un automóvil requiere 300 LEDs, oscila entre el guión bordo, lámpara de lectura, faros, luces de parada, indicadores de giro, niebla y luz para la iluminación de los dispositivos de navegación. Hasta el momento, la mayoría de los automóviles nuevos Europea está utilizando LEDs para iluminación. Más del 80% de las luces de parada se instalan con LEDs. El mayor desafío esta en los faros delanteros. Los desafíos provienen de las cuestiones jurídicas (en algunos países como el Japón) y la intensidad de la competencia y el costo de HID (Xeon). Teóricamente LED es mas adecuado para ser utilizado como faro, porque se necesita una fuente de luz instantanea, y es muy fácil de integrar infrarrojo y luz visible, junto comunicación para la gestión de la flota y de control del tráfico. Podemos anticipar que los LED se hará cargo de la mayoría de las aplicaciones de iluminación automotriz como la mejora de la tecnología LED.

Iluminación LED residencial.

Si las LEDs pudieran tomar el mercado the iluminacion residencial de las CFLs, el TAM (mercado total disponible) es de aproximadamente USD 100 B. Pero la iluminación LED interno tiene algunas cuestiones por resolver. Como punto fuente de luz, iluminación LED es realmente ganando la cuota de mercado, como la luz de spot en galerías de arte y antorchas. Pero LFC una superficie como fuente de luz son muy fuertes en la iluminación doméstica. Si la iluminación LED competir con lámparas fluorescentes compactas en forma de matriz de LED, entonces su costo, la intensidad y la eficiencia de iluminación es mucho más bajo que LFC. Algunas aplicaciones de la demanda a todo color del espectro, los diseñadores tienen que utilizar LEDs azules con fósforo, entonces su eficiencia energética es mucho menor que LFC. Tenemos que ser pacientes y esperar a que un punto de vista práctico, de bajo costo LEDs blancos tecnología para la iluminación doméstica.

Es, sin duda, la iluminación LED que dominará el futuro mercado interno de iluminación. Las preocupaciones son sólo el brillo y el costo.

Ademas...

Otra cuestión importante es patente. Nichia tiene muchas patentes esenciales para los LED, mientras que en todo el mundo. Otros proveedores también tienen muchas patentes en los LEDs. Estos proveedores de intercambio de licencias de patentes. Los otros proveedores más pequeños han de sub-licencia de uno de estos proveedores. Es importante para obtener licencia de patente antes de invertir en iluminación LED. En 2010, la mayor parte de las primeras patentes de LED están a punto de ser vencido. Podemos esperar mucho más barato iluminación LED productos disponibles en el mercado.

Vi un artículo de WSJ (Wall Street Journal) en relación con iluminación LED, el autor compró LED de neón para la decoración de Navidad. Pero después de Navidad, se dio cuenta de que el llamado iluminación verde tiene un montón de problemas. Se requiere todavía alto costo de mantenimiento, un LED defectuoso influirá en toda la luz de neón. En cualquier caso el autor dejo de usar LEDs. En ese artículo se refleja el hecho de iluminación LED, nada es perfecto. Después de todo, diferentes tecnologías en iluminación son adecuados para diferentes aplicaciones.

Proveedores de LEDs & ICs

http://www.lumination.com/
GE / GELcore, JV antes de GE y Emcore, ahora una filial de GE, rebautizado como lumination.

http://www.lumileds.com/
Philips Lumileds, empresa común antes de Philips y HP / Angilent, ahora una filial de Philips.

http://www.nichia.com/
Nichia, primer inventor del LED mientras que sobre la base de LED azul.

http://www.toyoda-gosei.com/
Toyata Gosei, fuerte en automóvil iluminación LED.

http://www.cree.com/
CREE, lámpara LED blanco.

http://www.tn-sanso.co.jp/en/
Taiyo Nippon Sanso Corp

http://www.osram-os.com/
OSRAM, fuerte en automóvil iluminación LED en la construcción europea del automóvil.

http://www.avagotech.com/led
Avago, LED proveedor.

http://www.exar.com/Common/Content/Product.aspx?Parent=2&ID=116 # 19
Exar

http://www.fairchildsemi.com/markets/lighting/
LED de Fairchild vendió las empresas a Everlight, pero mantiene una gran cantidad de componentes discretos y el conductor ICs para el alumbrado, de LFL / CFL / HID y LED.

http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/an_pk/828
Maxim, ofrece LED conductor ICs.

http://www.micrel.com/page.do?page=product-info/led_drivers.shtml
Micrel, conductor ICs.

http://www.onsemi.com/PowerSolutions/parametrics.do?id=197
OnSemi, componentes discretos y el conductor ICs para el alumbrado. NCP1200 apoya directamente la red eléctrica conexiones.

http://www.seoulsemicon.com/
Seoulsemicon, se centra en la iluminación LED.

http://www.shamrock.com.tw
Taiwán Shamrock Micro Device, ofrece SD802, un uso ofrecido completo, funciona a alta tensión AC y DC de bajo voltaje universal de alto brillo LED conductor.

http://www.ti.com/lighting
TI, iluminación LED conductores. La mayor parte de sus conductores LED están dedicados para dispositivos móviles.

http://www.zetex.com/3.0/categories.asp?top=3&curr=3
Zetex, otro para los proveedores de LED.

http://www.ledil.fi/
LEDIL LED lente. Para la mayoría de los LEDs poder ser vendidos en el mundo, LEDIL puede ofrecer un modelo de solución de lentes de plástico dando una variedad de patrones de iluminación, por ejemplo, in situ, medio de ancho, oval o secundarios que emiten tipo de lentes. Lens tamaño varía de micro lentes están a pocos milímetros a un gran collimetors.

http://www.semiapps.com/APPS/System% 20Functions/Power% 20Management/Light ...
Este sitio ofrece una gran cantidad de soluciones llave en mano de empresas de semiconductores y el diseño de casas. La iluminación se incluye también.

http://en.wikipedia.org/wiki/Category:Lighting
Wikepedia página sobre Iluminación.

http://www.npr.org/templates/story/story.php?storyId=7431198
NPR, National Public Radio sitio Web de CFL.

http://k-ris.keio.ac.jp/Profiles/0170/0005590/prof_e.html
Perfil de Pr. Masao Nakagawa en la Universidad de Keio. No puedo encontrar su comunicación visual a la luz LED. Puede ponerse en contacto con él directamente si está interesado en este tema.

http://it.farnell.com/jsp/bespoke/bespoke7.jsp?bespokepage=farnell/en/ed ...
Farnell es una de las más grande del mundo de catálogo distribuidores de componentes electrónicos y los productos industriales, incluidos los condensadores, transistores, resistencias, etc