Javier Milla, ingeniero del Dpto. de I+D+i de ELT nos propone un práctico artículo técnico “Transformadores y drivers LED. ¿Cuál es la mejor opción?” que analiza cómo responde cada uno de los equipos de control al utilizar una lámpara LED en tensión constante y en corriente constante.
Es cada vez es más frecuente sustituir los focos de las lámparas halógenas por otros de LED, debido a las evidentes ventajas de esta última tecnologia, tanto en consumo como en durabilidad. Sin embargo, la diferente naturaleza de estas tecnologías, puede resultar en situaciones no deseadas como flickeos, parpadeos, apagados o mala regulación entre otros, debido a la incompatibilidad de sistemas auxiliares como transformadores, drivers o dimmers.
ELT ha analizado los posibles problemas que ocurren al utilizar una lámpara LED de tensión constante con los diferentes equipos de control. Adicionalmente, debido a que los sistemas de alimentación son distintos en caso de tensión constante y corriente constante, describen las necesidades que tiene cada tipo de módulo.
Muchas combinaciones y una única mejor elección, pero ¿cuál?
ELT analiza las diferentes opciones, dado que las lámparas LED se pueden combinar con transformador electromagnético, transformador electrónico, FAV (fuente de alimentación de tensión constante) o driver dimmable (Dimmer), se trata de seleccionar la combinación más adecuada. Para cubrir las distintas opciones, divide el estudio en las siguientes secciones:
- Módulos / Lámparas LED de tensión constante
+ Funcionamiento con Transformador magnético
+ Funcionamiento con Transformador electrónico
+ Funcionamiento con Dimmer
+ Funcionamiento con FAV
- Módulos LED de corriente constante
+Funcionamiento con Dimmer
A.- Módulos / Lámparas LED de tensión constante
Lámparas LED y transformador:
El transformador hace que la tensión de alimentación de entrada 230V se convierta en una tensión de salida, en este caso de 12V; considerada como muy baja tensión de seguridad (MBTS) de modo que cualquier problema de shock eléctrico es evitado.
Se trata de los mismos transformadores que los utilizados en los focos halógenos tipo “spot” y son los que actualmente se combinan con las lámparas LED tipo MR16, las que están sustituyendo a los focos halógenos. Sin embargo, si bien la tensión de funcionamiento es la misma, la potencia es mucho menor.
A diferencia de los LED que incorporan una electrónica propia para acondicionar la corriente, en una lámpara halógena la corriente es de la misma forma que la tensión de entrada. Las consecuencias de ello incluyen que la corriente que fluye por el transformador se distorsione, dismuniya el factor de potencia, aumente el THD e incremente las pérdidas.
(a)
(b)
Formas de onda con: (a) lámpara halógena y (b) lámpara LED: Voltaje (ch2 -azul-), Corriente (ch1 -amarillo-).
En estos gráficos se puede apreciar cómo en el funcionamiento con halógena la corriente sigue perfectamente la forma de la tensión, mientras que la lámpara LED distorsiona la corriente, empeorando el PF, THD e incrementando las pérdidas.
El comportamiento de la lámpara junto al transformador varía para cada caso que se analiza debido a que cada fabricante adopta soluciones electrónicas distintas. Se concluye de ello que el mejor comportamiento es el que pueda presentar una corriente que se asemeje lo máximo posible al funcionamiento con halógena.
(a)
(b)
Formas de onda de lámparas LED: (a) lámpara con buen comportamiento y (b) lámpara con mal comportamiento: Voltaje (ch2 -azul-), Corriente (ch1 -amarillo-).
En el caso b la corriente está muy distorsionada, lo que aumenta mucho el THD y se producen grandes picos lo que puede resultar en que el transformador no pueda suministrarlos, haciendo que la lámpara parpadee o “flickee”.
Funcionamiento con Transformador magnético:
Se trata de los mismos transformadores que se utilizan para lámparas halógenas. Al ser muy robustos, no presentan problemas a la hora de suministrar los picos de corriente demandados por la lámpara.
Ofrecen la posibilidad de hacerlos funcionar con dimmers, pero sólo por leading-edge. Hay que tener en cuenta que siempre que se utiliza un dimmer las pérdidas aumentan, empeorando el factor de potencia y el THD. El motivo de ello es que se recorta la forma de onda de entrada, por lo que se cambia y se distorsiona su contenido en armónicos.
Funcionamiento con Transformador electrónico:
El principio de operación del transformador consiste en convertir la tensión de entrada de 230V a 12V de modo que pueda ser utilizada por la lámpara LED y se garantice la seguridad del usuario. Y debido a que la conversión se hace a alta frecuencia siguiendo la forma de la tensión de entrada de 50/60Hz, estos transformadores tienen menos pérdidas y además son mucho más ligeros.
Formas de onda con transformador electrónico: Voltaje (ch2 -azul-), Corriente (ch1 -amarillo-).
Además estos permiten integrar protecciones de las que el transformador magnético no dispone, como por ejemplo cortocircuito, sobrecarga o sobretemperatura.
Sin embargo, combinados con las lámparas LED presentan el mismo problema, ya que estas demandan su propia corriente. Este es el motivo por el que empeora el funcionamiento del sistema, aumentando el THD y disminuyendo el factor de potencia.
Con el fin de que el rendimiento sea mejor y la lámpara no flikee, es mejor elegir una lámpara con una característica de corriente lo mas uniforme posible,
(a)
(b)
Formas de onda de lámparas LED: Voltaje (ch2 -azul-), Corriente (ch1 -amarillo-)
(a) lámpara con buen comportamiento y (b) lámpara con mal comportamiento.
En el caso (b) la corriente máxima es muy superior a la del caso (a) a pesar de que la corriente RMS es inferior.
Esto resulta en que el transformador tenga que entregar picos de corriente elevados y puede que las protecciones contra cortocircuito sean “engañadas”.
Dado que existe una parte del ciclo en la que no hay corriente, es más probable que la lámpara parpadee, se apague o “flickee” debido a estos periodos.
Funcionamiento con Dimmer:
Muchos dimmers estan diseñados para lámparas halógenas, por lo tanto con mucha mas potecia, por lo que no están preparados para cargas tan bajas cómo las que presentan los LED.
Dependiendo de la lámpara, se pueden dar largos periodos de ciclo sin corriente, lo que hará que el dimmer no funcione correctamente.
En este caso es crítico elegir una lámpara con una corriente lo mas uniforme posible y evaluar correctamente la compatibilidad del dimmer-transformador-lámpara.
Se recomienda elegir dimmers específicos para aplicaciones LED y que se realicen pruebas del conjunto antes de proceder a cualquier instalación.
Dimmers eDIM, especialmente diseñados para trabajar con bajas cargas, como por ejemplo lámparas LED; tienen capacidad de regular desde 1W hasta 440W.
Funcionamiento con FAV (fuente de alimentación de tensión constante):
Los FAV están diseñados para módulos LED de tensión constante. Por ello, su funcionamiento con lámparas LED es muy apropiado ya que al ser la constante la tensión, la corriente tendrá una característica plana, por lo que los problemas del uso de lámparas con mala característica de corriente son eliminados. En este caso la salida es una tensión continua de 12Vdc.
Formas de onda con fuente de tensión constante: Voltaje salida (ch2 -azul-), Corriente (ch1 -amarillo-).
Como se observa en el gráfico, la corriente es uniforme; sin discontinuidades ni picos, por lo que no se producirán parpadeos ni “flickeos”, haciendo el funcionamiento de la lámpara muy adecuado. Este sistema es el apropiado para módulos/tiras LED de tensión constante.
Este tipo de solución no admite ningún tipo de regulación.
B.- Módulos LED de corriente constante
Driver corriente constante dimmable:
El funcionamiento de éste es distinto al de los anteriores. En este caso, no se proporciona una tensión de salida, sino que se aporta una corriente constante directamente al LED. Por ello, se hace innecesaria la electrónica de la lámpara resultando en ganancias en eficiencia.
Esta solución implica que tan solo se debe alimentar directamente al módulo LED ya que el driver incorpora toda la electrónica de control y regulación.
Estos módulos están especialmente ideados para funcionar con corriente constante, por lo que en este caso, las lámparas LED de tensión constante no son válidas.
Este sistema evita los problemas de la corriente demandada por la lámpara, ya que ésta es fijada por el propio driver.
Los resultados son una mejora en el factor de potencia, THD y se minimizan las pérdidas.
Se trata de una corriente constante en DC, con un rizado mínimo, lo que alarga la vida del LED y reduce el calentamiento.
Funcionamiento con dimmer:
Ante todo, para que se pueda llevar a cabo el dimado por recorte de fase es necesario que el driver admita esta función, lo que implica que se trata de un driver especial. No todos los driver están preparados para este fin.
En este caso la regulación no presenta ningún problema, ya que la corriente de entrada al driver sigue la onda de tensión debido al PFC activo, por lo que el dimmer funcionará correctamente. Y la regulación de corriente en el módulo LED estará estabilizada.
Es muy recomendable utilizar dimmers para LED para conseguir una buena regulación a potencias bajas.
Corriente de salida frente a % de la onda de tensión de entrada.
(*) Dimmers especialmente indicados para operar con lámparas LED
(**)Recomendamos que se realicen pruebas de compatibilidad previas antes de proceder a implementar una instalación completa.
Fuente: www.elt-blog.com
