Problemas con las lámparas LED y los atenuadores de luz de las naves avícolas

Las lámparas LED han cambiado el panorama para los avicultores en términos de ahorro de energía relacionado con la iluminación de las naves avícolas. Ninguna otra fuente de iluminación (incandescente, fluorescente compacta, cátodo frío, sodio de alta presión, etc.) se acerca a la eficiencia energética de los LED. Los LED son aproximadamente80–85 por ciento más eficienteque las lámparas incandescentes. Sin embargo, durante la transición de luces incandescentes a luces LED, ha habido algunos contratiempos (Tabler et al., 2019).

A fines del otoño pasado, comenzamos a recibir un aumento en las llamadas de los productores sobre problemas extraños de atenuación y fallas prematuras de las lámparas LED. Los viajes a varios proveedores de suministros avícolas y distribuidores de LED revelaron cajas y cajas de lámparas LED defectuosas (todavía en garantía) de varias marcas que habían sido devueltas por los productores. Mediante conversaciones con estos proveedores y distribuidores, determinamos que el problema de las fallas prematuras de las lámparas había aumentado constantemente en los últimos meses.

Esto no es normal ni esperado, y nos llevó a profundizar un poco más en lo que estaba pasando. Si bien no hemos resuelto todos los problemas, ahora comprendemos mejor gran parte de las causas de las fallas prematuras de las lámparas LED y por qué algunos LED pierden brillo mucho más rápido de lo esperado. Como muchos otros problemas complicados, no es solo una cosa la que causa estos problemas. Una parte del problema son las lámparas, una parte es el atenuador de luz y una parte es la compatibilidad entre las lámparas y el atenuador.

Lámparas incandescentes y LED

Thomas Edison patentó la bombilla incandescente (Figura 1; izquierda) en 1879. Se convirtió enuno de los inventos más revolucionarios jamás concebidos. Produce luz forzando corriente eléctrica a través de un filamento de tungsteno de alta resistencia. El resultado es un 80 por ciento de calor y un 20 por ciento de luz. Las lámparas LED más nuevas (Figura 1; centro, sin el globo y a la derecha) producen luz al cambiar la corriente a una serie de diodos emisores de luz. Las lámparas LED contienen circuitos que incluyen controladores y chips de diodos emisores de luz (Figura 2). Las lámparas LED modernas son muy eficientes en comparación con las lámparas incandescentes de Edison. Sin embargo, las lámparas incandescentes son mucho más fáciles de atenuar. Por el contrario, las lámparas LED son mucho más sofisticadas y requieren consideraciones especiales para su atenuación y su correcto funcionamiento.

En menos de una década, el mundo entero (incluida la industria avícola) ha hecho un cambio radical de las lámparas incandescentes a las lámparas LED regulables. A pesar de algunos problemas de crecimiento en el camino, el ahorro de energía y el potencial de larga duración de la tecnología LED hicieron que la frustración valiera la pena. Sin embargo, dentro de la industria avícola durante los últimos 8 a 10 meses, los problemas generalizados condepreciación rápida del lumen, rendimiento de atenuación errático y falla total prematura de la lámparase han informado sobre lámparas LED que tenían solo 2 o 3 años; en muchos casos, varios años antes de que expirara la garantía.

Las investigaciones han determinado quemúltiples marcas de lámparas LED se ven afectadas, pero los problemas son particularmente graves con los LED omnidireccionales económicos destinados al uso doméstico y no diseñados para el entorno de gallinero más exigente y duro. Sin embargo, los problemas también están presentes en los LED direccionales de servicio pesado y alta calidad diseñados específicamente para soportar las demandas de la industria avícola comercial. En el entorno actual de los gallineros, el nivel de atenuación y la amplia variación en los niveles de luz necesarios durante la vida útil de la parvada exigen que las lámparas y los atenuadores sean compatibles y estén diseñados para funcionar bien entre sí.

Si bien son menos costosas que las lámparas LED agrícolas de alta calidad,las lámparas LED domésticas no resisten bien el entorno de un gallineroy los productores a menudo están decepcionados con su rendimiento. Además, la tecnología de lámparas LED continúa mejorando y se vuelve más económica y energéticamente eficiente cada año. Como resultado, los atenuadores y las tecnologías de atenuación también deben actualizarse y mejorarse para seguir siendo compatibles con la tecnología LED que mejora rápidamente. Cada vez hay más pruebas que apuntan al hecho de que los atenuadores con tecnología de atenuación más antigua no son compatibles con la tecnología moderna de lámparas LED. En otras palabras,los atenuadores de estilo antiguo y las lámparas LED modernas simplemente no funcionan bien juntos, y esto está causando muchos de los problemas de atenuación y fallas prematuras de las lámparas.

Nadie se dio cuenta hace 5 años de que los atenuadores y las lámparas LED no funcionaban bien juntos, pero desde entonces hemos aprendido mucho más sobre cómo el funcionamiento de los atenuadores puede afectar la vida útil y el rendimiento de las lámparas LED. Cuando comenzó la transición a las lámparas LED, pensamos que habíamos tenido un golpe de suerte cuando nuestras nuevas lámparas LED funcionaron sin cambiar el atenuador. Sin embargo, a medida que nuestro conjunto de conocimientos continúa aumentando en esta área,necesitamos cuestionar la sabiduría de no cambiar el atenuador. Es algo complicado y requiere cierta comprensión de cómo funciona la electricidad, perohe aquí por qué es posible que debamos considerar cambiar los atenuadores de luzcuando se utilizan lámparas LED.

Cómo funcionan los atenuadores

La corriente alterna (CA) tiene una polaridad de voltaje variable en una onda sinusoidal ondulante que fluctúa de voltaje positivo a negativo. En los EE. UU., este ciclo alterno ocurre 60 veces por segundo. Esta frecuencia se conoce como hercios. El suministro eléctrico común en los EE. UU. es de 60 hercios (la corriente "alterna" 120 veces, o 60 ciclos por segundo). La atenuación de la luz es posible porque un atenuador corta un porcentaje del ángulo de fase de la onda sinusoidal de CA. La cantidad de onda que se corta determina qué tan brillantes o tenues son las luces. Si solo se corta una pequeña cantidad de la onda, las luces permanecen bastante brillantes. Si se corta una gran parte de la onda, las luces pueden ser bastante tenues. Existen dos métodos principales de atenuación que se utilizan para cortar la onda sinusoidal, dependiendo de si se corta el borde delantero o el borde trasero de la onda sinusoidal:

1. Atenuación de vanguardiautiliza una corriente que se apaga cuando comienza la onda sinusoidal de CA, justo después de que cruza cero en territorio positivo. Corta el borde frontal del medio ciclo de cada onda. La atenuación de vanguardia crea una oleada de voltaje cada medio ciclo, lo que resulta en una oleada de corriente a la fuente de luz. También llamado atenuación de control de fase directa,los atenuadores de vanguardia pueden producir picos en la corriente que pueden causar un mayor estrés en los controladores electrónicos(Liao, 2014). Es probable que estos picos actuales sean la raíz de los problemas que estamos viendo con las lámparas LED. La mayoría de los fabricantes de chips LED han indicado que la exposición a corrientes superiores a 300 miliamperios causará daños irreversibles a los chips, lo que generalmente se observa en el campo como un rendimiento errático, depreciación excesiva del lumen y falla prematura de la lámpara.

   Los interruptores de atenuación de última generación son más simples, menos costosos y mucho más comunes en la actualidad que los atenuadores de última generación.. Por lo general, usan un interruptor TRIAC (triodo para corriente alterna) para controlar la energía. Los atenuadores TRIAC se han utilizado desde alrededor de 1960 y se diseñaron originalmente para atenuar lámparas incandescentes y halógenas y transformadores magnéticos bobinados. Muchos interruptores atenuadores de vanguardia tienen una carga mínima relativamente alta, lo que a menudo descarta su uso con circuitos LED de carga modesta. Esto explica por qué a veces es necesario colocar una lámpara incandescente al final de la línea en un gallinero para ayudar al atenuador a encontrar suficiente carga para hacer su trabajo correctamente.

2. Atenuación de borde posterior(atenuación electrónica) utiliza una corriente que se apaga cuando termina la onda sinusoidal de CA, justo antes de que cruce cero en territorio negativo.Los atenuadores de última generación son más sofisticadosque los atenuadores de vanguardia y proporcionan un control de atenuación más suave con menos interferencia. Han sido diseñados específicamente para su uso con lámparas LED de bajo voltaje. Los atenuadores de última generación generalmente usan un interruptor MOSFET (transistor de efecto de campo semiconductor de óxido de metal) o IGBT (transistor bipolar de puerta aislada) en lugar de un interruptor TRIAC y una bobina (ERP Power, 2016).

Los atenuadores de borde posterior tienen una carga mínima mucho más baja que los de borde anterior,haciéndolos mucho más adecuados para alimentar lámparas LED de vatiaje modesto. También llamado atenuación de fase inversa,estos atenuadores evitan picos de corrienteencendiendo el circuito de fase de luz justo cuando la corriente cambia de dirección y permitiendo que el voltaje aumente gradualmente antes de apagarlo más tarde en el medio ciclo.

A diferencia de las lámparas incandescentes, las lámparas LED tienen un controlador incorporado en la base. El controlador convierte la alimentación de CA en alimentación de corriente continua (CC) y mantiene un suministro de corriente constante a la lámpara LED. Esto está en oposición directa al sistema de atenuación de control de fase utilizado para atenuar las luces porque elEl controlador de la lámpara LED intenta compensar las porciones recortadas del voltaje de entrada.y mantener una corriente constante a la lámpara. Las lámparas LED se basan en los circuitos del controlador para proporcionar una corriente continua constante a los chips LED para un rendimiento adecuado.Los chips LED son dispositivos sensibles a la corrientey requieren corriente continua constante de buena calidad (pero no picos de sobrecorriente).Para que una lámpara LED funcione correctamente con un atenuador de control de fase, la electrónica de su controlador debe ser compatible con el atenuador. Los atenuadores de vanguardia funcionan mejor con cargas resistivas (lámparas incandescentes). Los atenuadores de última generación funcionan mejor con cargas capacitivas (controladores de LED).

La incompatibilidad entre los controladores LED y los atenuadores TRIAC puede causar múltiples problemas (Liao, 2014), entre ellos:

• emergente, cuando la lámpara LED se enciende repentinamente por completo a medida que el interruptor de atenuación se eleva gradualmente desde la posición de apagado total.
• viaje muerto, al cambiar la configuración del atenuador no se produce ningún cambio visible en el nivel de luz.
• Abandonar, cuando la lámpara se apaga por completo mientras se está atenuando.
• imagen fantasma, cuando la luz sigue siendo visible desde las lámparas incluso cuando el atenuador está completamente apagado.
• Ruido audiblede la lámpara
• parpadeo o luz estroboscópicacomo resultado de la corriente que aplica el controlador a los LED individuales.

¿Qué hacer?

Esta es una pregunta difícil. Como se mencionó anteriormente, las fallas prematuras de las lámparas LED no son el resultado de una sola cosa. Es fundamental evaluar su situación única y determinar exactamente dónde radica el problema. Otra vez,barato Los LED de las grandes tiendas no deben usarse en gallineros. Están diseñados para uso doméstico y no para la exigente carga de trabajo que requiere el entorno de un galpón avícola. Además, si cambia a lámparas LED de lámparas incandescentes o CFL, debe tenerenchufes sin llave de buena calidad y cableado adecuado. El cableado inferior y los enchufes corroídos no son compatibles con las lámparas LED. Además, todas las lámparas de una casa deben ser de la misma marca, potencia y color (clasificación Kelvin). Es probable que diferentes fabricantes de lámparas usen diferentes controladores que actuarán de manera diferente cuando se atenúen, alterando el nivel de uniformidad de la luz en toda la casa.

Quizás la mayor preocupación esIncompatibilidad de la lámpara LED con el atenuador actual del gallinero. Al igual que las lámparas LED, hay una variedad de atenuadores de luz que se utilizan en los gallineros en la actualidad. Desafortunadamente, la información de numerosas fuentes, incluidos los ejecutivos de la industria avícola, la academia, los fabricantes de lámparas, los fabricantes de atenuadores, los proveedores de chips LED y los ingenieros de calidad de energía de las empresas de servicios públicos, indica que muchos atenuadores de luz de vanguardia comunes para gallineros están produciendo una gran cantidad de picos de corriente en todo el mundo. la curva de atenuación. Las pruebas de atenuadores independientes en los atenuadores de vanguardia y de borde posterior indican que la corriente de salida del atenuador (línea azul) y la corriente a los chips LED reales (línea roja) para el atenuador de vanguardia n.º 1 y el atenuador de vanguardia n.º 2 produjeron picos de corriente en exceso de 300 miliamperios en la mayor parte, si no en todo, el rango de atenuación (línea punteada verde), mientras que el atenuador de borde posterior produjo lecturas de corriente muy por debajo del umbral de daño de 300 miliamperios (figura 3).

Figura 3. Salidas actuales de atenuadores de luz de gallinero de borde delantero y trasero.

Como resultado de los picos de corriente asociados con la tecnología de atenuación de vanguardia, es muy probable que los atenuadores de vanguardia para gallineros estén causando daños irreversibles a las lámparas LED, independientemente de la marca de la lámpara o del atenuador. Algunos fabricantes de lámparas LED ahora están fabricando sus propios atenuadores para que funcionen con sus propias lámparas. Desafortunadamente, no todos los atenuadores funcionarán bien con todas las lámparas, y muchos atenuadores de tecnología más antigua que se encuentran actualmente en las granjas avícolas no están diseñados para manejar tecnología LED sofisticada, lo que puede provocar problemas de rendimiento de la lámpara o fallas prematuras de la lámpara.

Los atenuadores de vanguardia se diseñaron para atenuar lámparas incandescentes y son excelentes para hacerlo. Sin embargo, no son compatibles con la tecnología LED avanzada actual. Los atenuadores de última generación son más simples y menos costosos de fabricar, y aunque la mayoría de los atenuadores de gallineros tradicionales de hoy en día son de la variedad de vanguardia, estamos viendo cada vez más evidencia de que laLa mejor tecnología de atenuación para combinar con la tecnología LED en los gallineros son los atenuadores de última generación..

Resumen

Los criadores de aves de corral han visto ahorros de energía notables al pasar de lámparas incandescentes a lámparas LED. Sin embargo, recientemente ha habido un número creciente de problemas con atenuación errática, depreciación excesiva del lumen y fallas prematuras de las lámparas. La evidencia apunta a una incompatibilidad entre las lámparas LED y el atenuador de luz como la principal causa de estos problemas. Los informes tanto del laboratorio como del campo tienden a indicar quela tecnología de atenuación de vanguardia y la moderna tecnología de lámparas LED simplemente no son compatibles.

La tecnología de atenuación de vanguardia tiende a producir picos de corriente que son perjudiciales para los chips LED de las lámparas. losEl daño a los chips LED causado por estos picos de corriente parece ser acumulativo con el tiempo y es irreversible. Eventualmente conducirá a una depreciación acelerada del lumen, problemas de atenuación extraños y erráticos y fallas prematuras de la lámpara. Los atenuadores de última generación son, con mucho, los atenuadores de luz más comunes en las naves avícolas en la actualidad. Sin embargo, los atenuadores de última generación son mucho más compatibles con la tecnología LED actual.

Seguiremos dando seguimiento a esta situación. Sin embargo, puede ser quelos criadores de aves de corral deberían considerar cambiar a la tecnología de atenuación de última generaciónpara aliviar los problemas de incompatibilidad entre las lámparas LED y los atenuadores de última generación. Ningún productor quiere gastar dinero innecesariamente, pero tampoco quiere lidiar con problemas continuos de atenuación, depreciación excesiva de lúmenes y fallas prematuras de bombillas si un atenuador de última generación detiene el problema.

Características del producto:

Controlador LED regulable para iluminación avícola LED
Tubo de luz LED de espectro completo
1) IC regulable: brillo regulable desde 0.5 por ciento -100 por ciento
2) Sin parpadeo regulable Traic 0Hz
3) La potencia máxima es de 35W
4) SAA CE ROHS

Especificaciones del producto:

Detalles del producto de iluminación para gallinas ponedoras:

Informe de prueba:

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