¿Cual es la diferencia entre la eficiencia del LED y de la luminaria?

1) Unidad de medida

- El lumen (símbolo: lm) es la unidad del Sistema Internacional de Medidas para medir el flujo luminoso, una medida de la potencia luminosa emitida por la fuente.

- El lumen por vatio (símbolo: lm/W) es la unidad del Sistema Internacional de Medidas para medir el flujo luminoso por vatio de consumo eléctrico de la fuente emisora.

2) Eficiencia del LED

La eficiencia del LED puede expresarse tanto el lúmenes como en lúmenes vatio, hay que tener en cuenta que de expresarse en lúmenes vatio, no podemos saber directamente si se trata de un único LED de un vatio de potencia o de un conjunto de LED que en total suman un vatio de potencia.
Por ejemplo, un único LED de ≈0.33 vatios de potencia tiene una eficiencia luminosa de 58lm o 174lm/W, debido a que necesitaremos tres unidades para consumir un vatio de potencia (0.33W * 3 = 1W), por lo tanto 58lm * 3 unidades = 174lm/W

La eficiencia lumínica de un LED es un parámetro de calidad. Si conocemos la eficiencia del LED y disponemos de la ficha técnica del mismo, podremos conocer el estrés al que puede estar sometido el LED en la luminaria.

La eficiencia del LED depende directamente de la corriente eléctrica al que esté sometido, para un mismo modelo y marca de LED el fabricante nos facilita una curva de eficiencia lumínica según la corriente eléctrica que aportemos al LED. Un mismo CHIP LED a mayor corriente, mayor eficiencia pero mayor estrés y deterioro por temperatura. Por lo tanto si un LED puede funcionar entre 10 y 200mA, y lo tenemos funcionando por debajo de la corriente típica (1:1), no estaremos sacando la máxima eficiencia lumínica, pero aumentaremos la durabilidad del LED.

Imagen -1- ( LED OSRAM DURIS® S5, GW PSLR31.EM ≈136lm, implementado en nuestra campana LED MaxCam).

Nuestras Campanas LED MaxCam es una Campana LED diseñada para prolongar su vida, cada uno de sus CHIP LED está alimentado a una corriente aproximada de 60mA, muy por debajo de la corriente típica (150mA) que Osram utiliza en su gráfico como factor 1:1

En el caso de la Campana LED MAxCam el factor es de 0.43

Eficiencia del LED de la MaxCam = 136 * 0.43 = 58.48lm, como necesitamos tres LED para 1 vatio de potencia, podemos expresarlo como 58.48 * 3 = ≈175lm/W.

Ensayo real de un solo CHIP LED de nuestra Campana LED MaxCam, donde se pueden corroborar los cálculos teóricos expuestos:

Conociendo la potencia del LED (Hoja técnica del fabricante del LED) y la eficiencia del LED, podemos realizar el cálculo a la inversa y saber en que punto de la curva de trabajo está funcionando el LED, por lo tanto hacernos una idea de la calidad y durabilidad de la luminaria respecto a la vida de la fuente de luz.

3) Eficiencia de la luminaria

La eficiencia lumínica de la luminaria o sistema luminoso, nos facilita un valor en lm o lm/W que será la aportación real del conjunto de todos los elementos que forman la luminaria, mecánicos y electrónicos. obtenidos en el momento del ensayo, pero en ningún caso nos facilitará un valor solido para evaluar la calidad de la luminaria.

Pongamos como ejemplo que en nuestra Campana LED MaxCam estuviéramos alimentando el LED a 100mA en vez de 60mA, aun nos encontramos por debajo de la corriente típica que Osram establece como factor 1:1 de 150mA, en cambio el resultado de la eficiencia luminosa de la luminaria se incrementa sustancialmente en decremento de su vida útil.

Eficiencia del LED de la MaxCam (100mA) =136 * 0.70 = 95.2lm, como necesitamos tres LED para 1 vatio de potencia, podemos expresarlo como 95.2 * 3 = ≈285lm/W.
Si a este valor le aplicamos entre el 20 y el 25% de perdidas por la implementación del LED en la luminaria, obtenemos una eficiencia del sistema luminoso o luminaria de 214lm/W !!.

Caso práctico

Nos comentan que una campana LED extraplana con difusor OPAL, con el mismo modelo y marca de LED aporta más luz que nuestra campana LED y es más económica.

Si la campana está fabricada con el mismo modelo y marca de LED, que produzca más luz puede ser debido a dos parámetros:
1) Menor perdidas en la eficiencia de la luminaria (No corresponde: Un difusor OPAL tiene muchísimas más perdidas).
2) La corriente de trabajo del LED es mayor, (Corresponde: Mayor eficiencia que compensa las perdidas del difusor OPAL)

Que sea más económica es debido a:
1) Es extraplana, han reducido los costes reduciendo la cantidad de refrigerador ( aluminio ), contrario a lo que sería necesario, aumentar el refrigerador ya que hay más calor que disipar.
2) Es driverless, lo que significa que no lleva driver o fuente de alimentación, más expuesta a las perturbaciones eléctricas y con flic (parpadeo a alta frecuencia).

Al tratarse de una luminaria LED con un refrigerador de perfil bajo, esta disipa menos calor, y al estar trabajando con mayor intensidad de corriente la vida útil de la luminaria se ve reducida al calentarse más y no tener buena refrigeración.
Consecuencia de esto la Campana LED extraplana más económica, con difusor OPAL, mayor rendimiento lumínico del sistema luminoso o luminaria tenía una garantía de solo dos años, a diferencia de nuestras Campanas LED que todas disponen de una garantía de cinco años.

Conclusiones:

1- La eficiencia del sistema luminoso o luminaria, solo nos aporta un valor en un "instante inicial".
2- La eficiencia del sistema luminoso, no garantiza ni aporta ningún dato que nos permita evaluar la calidad del diseño e implementación.
3- Una luminaria con una eficiencia del sistema luminoso, aparentemente mayor y un mismo modelo de LED implementado sufrirá más estrés y deterioro por temperatura.
4- La eficiencia del LED y las características técnicas del mismo nos permiten hacernos una idea de la calidad y durabilidad del producto.