La mayor eficacia luminosa de un LED blanco
Recientemente, la eficiencia de las lámparas ha aumentado notablemente gracias al uso de LED blancos en la iluminación arquitectónica. Los minoristas afirman que se avecina un salto enorme en la eficacia luminosa, pero tales afirmaciones carecen de credibilidad.
¿Qué impulsa la eficacia luminosa y qué tan eficientes pueden ser realmente los LED blancos? En los últimos años, los fabricantes han competido por la eficacia luminosa de sus productos LED. Sin embargo, no se ha llegado a un consenso sobre una definición uniforme de eficacia luminosa o condiciones operativas estándar, lo que a menudo conduce a interpretaciones que confunden a los planificadores y diseñadores de iluminación.
DIAL ha utilizado métodos matemáticos para determinar la eficacia luminosa máxima teórica de varios espectros de luz.
Máxima eficacia luminosa teórica de los LED blancos
La retina humana tiene alrededor de 7 millones de receptores-de percepción del color llamados "conos", divididos en tipos rojo, verde y azul. Los conos verdes representan aproximadamente el 60% del total, por lo que los humanos perciben el verde como mucho más brillante que el rojo o el azul, incluso cuando todos tienen el mismo poder radiante físico.
Para ojos adaptados a condiciones de luz, la sensibilidad espectral relativa máxima se produce a 555 nm. La luz verde en esta longitud de onda crea la percepción de brillo más fuerte, con una eficacia luminosa máxima teórica de 683 lm/W, conocida en la industria como equivalente de radiación fotométrica, Km. En la práctica, sin embargo, este valor es inalcanzable, ya que requeriría convertir 1 W de potencia radiante física en luz visible sin pérdidas.
Incluso si la luz verde monocromática fuera la más eficiente, no es adecuada para la mayoría de las necesidades de iluminación. Los planificadores prefieren la luz blanca, que viene en varias temperaturas de color y ofrece una reproducción cromática óptima. Pero agregar más longitudes de onda dentro del rango visible (380–780 nm) reduce la eficacia luminosa máxima teórica de la distribución espectral.
Incluso si la luz verde monocromática fuera la más eficiente, no es adecuada para la mayoría de las necesidades de iluminación. Los planificadores prefieren la luz blanca, que viene en varias temperaturas de color y ofrece una reproducción cromática óptima. Pero agregar más longitudes de onda dentro del rango visible (380–780 nm) reduce la eficacia luminosa máxima teórica de la distribución espectral.
La dependencia de la eficacia luminosa del espectro.
La siguiente tabla muestra la eficacia luminosa máxima teórica de diferentes espectros determinada matemáticamente por DIAL:
Más allá deLEDCon diferentes temperaturas de color, también hay ejemplos de radiación de temperatura e iluminación por descarga de gas. La eficiencia del sistema y el flujo luminoso de las lámparas o módulos que aparecen en esta tabla se probaron y midieron en el propio laboratorio fotométrico acreditado de DIAL, y estas mediciones forman la base para calcular la eficacia luminosa del sistema. Utilizando la curva de sensibilidad luminosa relativa para la visión fotópica (indicada como V(λ)), se calculó la eficacia luminosa máxima teórica para cada espectro de luz.
De la tabla, es evidente que el espectro típico de unLED blanco cálidoconsigue una eficacia luminosa teórica del módulo de aproximadamente 320 lm/W. Sin embargo, este cálculo supone una conversión sin pérdidas de la potencia radiante física a las longitudes de onda del espectro; en realidad, la eficacia luminosa alcanzable del módulo es mucho menor. De cara al futuro, es posible que se alcance una eficacia luminosa del sistema en el rango de 200 a 250 lm/W.
Además, la descripción general incluye la eficiencia de conversión de energía de las lámparas probadas, una métrica que describe qué proporción de la potencia de entrada se convierte en luz visible. En este sentido, los LED eficientes superan claramente a las lámparas convencionales. Por ejemplo, las lámparas incandescentes tienen una eficiencia de conversión de energía de sólo el 10% al 20%, mientras queLos LED altamente eficientes de hoy alcanzan valoresentre el 40% y el 50%. Aun así, esta cifra todavía significa que entre el 50% y el 60% de la energía se pierde en forma de calor.
Sin embargo, estas cifras no deberían ocultar el hecho de que muchos LED actualmente en el mercado tienen una eficacia luminosa del sistema significativamente menor y, en consecuencia, su eficiencia de conversión de energía es pobre.
Adiós a la idea de grandes avances en eficacia luminosa
En los próximos años, es poco probable que el aumento de la eficacia luminosa alcanzable iguale los rápidos avances observados en los primeros años después de que los LED blancos entraran en la producción en masa. La curva que sigue la máxima eficacia luminosa de los productos LED recientemente desarrollados se está aplanando gradualmente.
Dicho esto, el promedioeficacia luminosa de las luminarias LEDSin duda seguirá mejorando. Esto se debe a que todavía existen en el mercado muchas luminarias con una eficacia luminosa de 50 a 70 lm/W, cifras que dejan un amplio margen de optimización. Las mediciones de DIAL, realizadas en su laboratorio acreditado durante los últimos años, demuestran claramente esta tendencia.
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