LUZ ELECTROLUMINISCENTE

La electroluminiscencia es un fenómeno óptico y eléctrico, en el cual se genera luz a partir de una corriente eléctrica. Los materiales electroluminiscentes son aquellos que contienen una cierta cantidad de fósforo y emiten una luz al paso de una corriente eléctrica. Se analiza el funcionamiento de un panel gráfico, con control de sonido y también se realizan pruebas con hilos electroluminiscentes de diferentes colores.

Funcionamiento

Capas EL

Los iones activadores actúan como emisores o centros luminiscentes y poseen niveles energéticos que pueden ser activados por excitación directa o indirecta, por transferencia de energía a través de algún lugar de la estructura del material portador para que la emisión de luz ocurra. Un fósforo adecuado debe absorber la energía de excitación, y después emitir luz rápida y tan eficiente como sea posible. El tiempo que transcurre entre la excitación y la emisión debe ser lo suficientemente pequeño para evitar destellos. La excitación de los fósforos se consigue mediante la aplicación de campos eléctricos intensos a altas frecuencias.

Luz electroluminiscente

Ventajas

  •  Bajo consumo de corriente
  • Vida larga, hasta de 50,000 horas
  • Regulación propia, por lo que no se requiere un circuito de control
  • Emisión de luz omnidireccional
  • Opera en un rango de temperatura amplio, desde -60°C hasta 90°C
  • Pueden usarse en exteriores

Consumo de la placa EL

Inconvenientes

  • Emisión de luz limitada.
  • No hay una gran variedad de colores.
  • Poca eficiencia, alrededor de 2..6 Lm/W
  • Se requieren altos voltajes, desde 60 V hasta 600 V

Alimentación placa EL

Hilo electroluminiscente (Wire EL)

Luminosidad del hilo EL

La estructura del hilo EL (Wire) consiste en un núcleo conductor de cobre que funciona como electrodo, el cuál está cubierto con un material fósforo y a su vez está cubierta por un forro de plástico transparente. Unos hilo muy fino en espiral se encuentra alrededor del forro de plástico transparente. Este cable funciona como un segundo electrodo. Finalmente, ese forro de plástico transparente puede estar cubierto por otro forro de color. Cuando se aplica una diferencia de potencial, la capa fósforo emite luz entre los espacios de los cables al crearse un campo eléctrico.

Hilo electroluminiscente

Circuito inversor

El inversor que se usa en el hilo EL sirve para proporcionar la frecuencia necesaria para que brille. Cuanto más alta sea la frecuencia, mayor brillo proporcionará el hilo y su vida útil se reducirá; en cambio, si la frecuencia es menor, el brillo se reduce pero su vida útil aumenta.

Alimentación del hilo EL

Por supuesto, deberá escogerse el inversor dependiendo de la longitud del cable y de la frecuencia que quiera emplearse.

 

Foco LED mal diseñado, ¿estafa? – Spotlight LED bad designed, scam?

Avería de un foco LED de 12V/15W, después de un mes de uso normal. Se desmonta la matriz LED con el fin de conocer el motivo de su corta duración. Como esta es la segunda vez que se quema un LED de la matriz, se realiza un análisis a fondo de su construcción, detectando que tiene un fallo de diseño. Al final se sustituye la matriz LED original por 4 diodos LED SMD de 1W de tipo CREE. Finalmente se realizan medidas comparativas de consumo y rendimiento lumínico, comparando el foco reparado con otro nuevo igual que el averiado.

¿Cómo funciona un foco LED?

Construcción de la matriz LED

El diodo LED de este foco está compuesto por una matriz de 10 diodos. Es un montaje de 5 diodos en paralelo, dos a dos, y estos 5 conjuntos montados en serie.

Interior del LED

El problema que existe con este montaje, es que el fabricante no puede emparejar los diodos que van montados en paralelo, ya que están impresos en la matriz y no van montados en una cápsula de forma independiente. En estas condiciones, es muy difícil que la corriente que circula por cada diodo sea idéntica a la que circula por el otro que va conectado en paralelo. Así siempre iluminará uno de ellos más que el otro, y tendrá que soportar una corriente mayor a la calculada. Si el fabricante no contempla esta posibilidad, y monta diodos ajustados a la corriente que ha calculado, lo normal es que acabe por quemarse alguno de los diodos.

Esquema del Foco LED

En el esquema del foco LED se puede ver que el circuito de corriente constante está ajustado para 256 mA. Así circulará una corriente de 128 mA por cada diodo. Si alguno de los diodos se quema por exceso de corriente, se abrirá, obligando al otro diodo que va montado en paralelo  a soportar los 256 mA de la serie. Como cabe suponer, este segundo diodo también se quemará y dejará de lucir toda la matriz LED.

Reparación del foco LED

En la mayoría de los casos no compensa reparar un foco LED. El precio del repuesto y la mano de obra, suele ser superior al precio de compra de un foco nuevo. A pesar de esto, si ya disponemos del repuesto y lo hacemos como hobby, es muy satisfactorio repararlo… o por lo menos intentarlo. En este caso la reparación consiste en sustituir la matriz LED. Una solución alternativa es montar una serie de diodos LED de potencia en lugar de la matriz. Como este foco está alimentado a 12V, es necesario que la tensión de funcionamiento de la serie de diodos sea ligeramente superior a 12 V. En caso contrario, el circuito de control no podría limitar la corriente y se quemarían los diodos.

LED de 1W

Si tenemos en cuenta que este foco de 15W, en realidad es de 5W, podemos obtener una luminosidad parecida montando 4 diodos LED en serie de 1W. Como es lógico, estos diodos deben estar dimensionados para funcionar con una corriente de 256 mA, ya que es la que suministra el circuito de control del foco.

Foco modificado

Para sustituir la matriz LED original por 4 diodos, hay que asegurar que el contacto térmico del conjunto con la base de aluminio sea bueno. Yo he optado por crear un bloque con los 4 diodos, utilizando masilla de 2 componentes, mas conocida como barra arregla todo. Antes de aplicar la masilla, es muy importante poner pasta térmica en la base de cada diodo LED.

Luminosidad del foco LED

Después de la reparación, decido hacer una prueba comparativa de luminosidad entre el foco reparado y otro foco LED nuevo. El resultado es favorable al foco reparado, porque el consumo es de 4W en lugar de 5W, y la luminosidad es un 16% superior a la del foco original.

 

Matriz de 7 segmentos #2

Construcción de una matriz LED de 7 segmentos y 2 dígitos. Cada dígito tiene un tamaño de 8 centímetros de alto y 4 de ancho. En esta segunda parte, se sustituyen los diodos LED por otros de mayor rendimiento lumínico. Se realizan pruebas comparativas entre ambos diodos, ajustando su corriente al mismo valor. También se mide la luminosidad de ambos diodos con un luxómetro.

Elección de los diodos LED

Estos son los datos del los diodos LED que se han elegido como sustitución de los anteriores:

Referencia : Green C503B-GCS/GCN (30 degree)
Bin code: C0
Luminisodad (según el fabricante):
Mínima: 23.500 mcd Máxima: 32.900 mcd

Datasheet LED: C503B

Comparativa entre ambos diodos LED

Estos diodos se alimentarán con una tensión de 5 VDC, limitando su corriente máxima a 18 mA. Una vez colocada la resistencia limitadora en cada diodo, el montado con anterioridad y el nuevo, se realiza una prueba comparativa antes de cambiarlos.

Luminosidad LED

Medida de luminosidad

Posteriormente se mide la luminosidad de ambos diodos, utilizando un luxómetro adaptado para medir diodos LED.

Medida con luxómetro

Esquema de montaje

Esta matriz LED, compuesta por 2 dígitos de 7 segmentos con punto decimal, contiene 30 diodos LED (2 diodos por segmento). Cada diodo LED incorpora su propia resistencia limitadora, colocada en serie con el ánodo de cada diodo. Los 28 diodos de los segmentos llevan resistencias de 100 ohmios. Debido a que la orientación de los puntos decimales es frontal y producen un efecto luminoso mayor, se montan resistencias de mayor valor (470 ohmios) con el fin de igualar su luminosidad. A continuación se muestra el esquema de montaje de esta matriz LED.

Esquema: Matriz de 7 segmentos

PRUEBAS

Para comprobar el funcionamiento de la matriz LED, se conecta una CPU que muestra un contador numérico. Con el fin de comprobar los posibles defectos de luminosidad, este firmware reduce el tiempo de encendido en 1/10 (brillo reducido). A continuación se muestra la comparativa entre ambos matrices (antes de cambiar los diodos y después), funcionando ambas en las mismas condiciones.

Comparativa: Matriz LED

En el siguiente video se muestran todos los detalles y medidas realizadas al sustituir los diodos LED.