Autor: Juan Hernández. Marketing Offer Manager for Power Factor Correction de Schneider Electric España

Los retos energéticos que afronta el planeta son importantes. Se espera que el consumo de energía mundial crezca un 56% en 2040 y las empresas se esfuerzan para mejorar las eficiencias energéticas en nuestros hogares, edificios, industrias e infraestructuras. La iluminación representa una parte importante del uso de la energía mundial, acercándose incluso al 10% del consumo eléctrico en algunos casos. La sustitución de las bombillas incandescentes por LED, que consumen un 75% menos, ofrece una oportunidad viable para la eficiencia energética.

Sin embargo, a medida que los LED sustituyen a las bombillas incandescentes, puede producirse un efecto importante en las redes de distribución eléctrica. La naturaleza no lineal de los diodos de emisión de luz de los LED puede afectar de manera significativa a la calidad de la energía.

A continuación, analizaremos la relación entre la iluminación LED y la calidad de la energía.

La complejidad de la iluminación LED

La tecnología LED es mucho más compleja que la de una bombilla incandescente. El análisis de los diversos elementos que la componen nos ayudará a entender cómo funciona y por qué puede tener un efecto importante en la calidad de la energía.

Los componentes principales de la iluminación LED incluyen:

• LED: semiconductor de tipo diodo que emite luz cuando circula corriente a través de él.
• Componente LED: es el sustrato y la unidad óptica primaria del conjunto de iluminación.
• Protege al semiconductor y conduce el calor generado desde el LED a los sistemas de disipación.
• Módulo LED: conjunto de uno o más componentes LED con elementos ópticos, mecánicos y térmicos.
• Luminaria LED: sistema completo formado por un módulo LED, una carcasa, un reflector óptico, cableado, conectores, uniones, sistema de disipación del calor y, en la mayoría de casos, el variador.
• Variador: dispositivo electrónico que puede convertir la energía eléctrica de una red eléctrica de CA de baja tensión en energía eléctrica de CC adecuada para la luminaria LED.

Los efectos de la iluminación LED en la calidad de la energía

Un efecto de la iluminación LED sobre la calidad de la energía son los armónicos. Los equipos de iluminación LED generan un nivel relativamente alto de distorsión armónica en la corriente. Por ejemplo, una lámpara LED de 25W que cumpla la norma IEC 61000-3-2 y que inyecte un 85% del tercer armónico y un 61% del quinto armónico, tendrá un valor THD(I) del 105%, que es extremadamente alto.

Afortunadamente, las luminarias LED consumen muy poca potencia, cada una solo inyecta unos miliamperios en el sistema de distribución, y esto minimiza el problema de la generación de armónicos. Además, los nuevos diseños de reguladores para luminarias introducen condensadores para corregir el factor de potencia que proporcionan un filtrado parcial de armónicos. Sea como fuera, si se produjeran armónicos al instalarse luminarias LED de alta densidad, puede considerarse la opción de eliminarlos con filtros activos de armónicos trifásicos de 4 hilos, como los de la gama AccuSine PCSn de Schneider Electric.

Por otro lado, en función de la tecnología LED empleada, los circuitos LED pueden tener un factor de potencia bajo. Como decíamos, estos dispositivos consumen muy poca potencia y, por lo tanto, no tiene un impacto importante en el efecto global que tendrán en el factor de potencia de instalación. No obstante, si la presencia de potencia reactiva genera penalizaciones en la factura eléctrica por el concepto de exceso de energía reactiva se convierte en un problema, siendo necesaria la instalación de baterías de condensadores con inductancias anti-armónicas (filtros desintonizados).

Los efectos de las perturbaciones de la calidad de la energía en la iluminación LED

Así como la naturaleza no lineal de los diodos de emisión de luz de los LED tiene efectos importantes en la calidad de la energía, una calidad de la energía defectuosa también tiene un efecto negativo en dispositivos de iluminación complejos como los LED.

En concreto, son cuatro los fenómenos de calidad de la energía que pueden afectar a la iluminación LED: la variación de la tensión de alimentación superior a +/-10% de la tensión nominal, con una duración de hasta 1 minuto; el flicker (parpadeo); los armónicos y la distorsión de la forma de onda de tensión y los transitorios de tensión.

Estos fenómenos, que redundan en una mala calidad de la energía, pueden reducir la vida útil de la iluminación LED y afectar a la salida de lúmenes y/o provocar un parpadeo de la luz que puede afectar al confort de los usuarios.

Se puede acceder a más información sobre la incidencia de la iluminación LED y las posibilidades que hay para conocer al detalle cómo implementar la solución adecuada a partir de este enlace.