Luces LED sin conductor

El gran empresario estadounidense e inventor de la bombilla - Thomas Alva Edison dijo una vez que “Haremos que la electricidad sea tan barata que solo los ricos encenderán velas”, lo que ciertamente se ha convertido en el caso hoy en día. Desde casas pequeñas hasta carreteras pavimentadas y grandes industrias, podemos notar que las luces de CA iluminan nuestro entorno después de que se pone el sol. Los sistemas de iluminación anteriores empleaban diferentes tipos de bombillas, como bombillas incandescentes, bombillas fluorescentes compactas (CFL), etc., pero hoy, con los avances en la tecnología de iluminación LED, estas bombillas incandescentes y CFL están siendo reemplazadas rápidamente por luces LED. El mercado mundial de iluminación LED ha experimentado un crecimiento prolongado con un tamaño valorado en USD 45,57 mil millones en 2018.

Si bien se sabe que las luces LED son casi un 90% eficientes que las bombillas incandescentes y tienen una mejor vida útil que otras bombillas de CA, todavía sufren un revés. Es decir, las luces LED funcionan con voltaje CC, pero toda nuestra fuente de alimentación principal es CA. Esto ha empujado a los diseñadores a utilizar un componente adicional llamado controlador LED, que no es más que un tipo de convertidor de CA a CC. Este controlador convertirá la alimentación de CA de la red a un voltaje de CC adecuado para alimentar la luz LED. Pero luego se introdujeron las bombillas LED sin controlador de CA que se pueden conectar directamente a la red de CA sin ningún módulo de controlador externo. En este artículo aprenderemos más sobre los sistemas LED sin conductor y su evolución a lo largo del tiempo.

¿Por qué los sistemas LED sin conductor?

El principal problema con los controladores LED de conmutación de CA a CC de alta potencia tradicionales es la pérdida de potencia asociada con ellos. Estos controladores LED de CA tradicionales utilizan topologías de conmutación y resistencias para controlar la corriente del LED, esta conmutación provoca calor que reduce la eficiencia del sistema. Además, este circuito adicional conduce al aumento del costo total de la bombilla. Es por eso que en nuestro artículo anterior discutimos sobre un sistema de controlador LED de bajo costo e incluso construimos uno para probar su rendimiento.

Otro gran problema de los controladores LED de CA es el efecto de parpadeo. Como la mayoría de nosotros hemos notado, los viejos circuitos de controladores LED tienen un efecto de parpadeo. En casos máximos, estos circuitos de controlador de LED de CA tradicionales utilizan media onda sinusoidal al doble de la frecuencia de la línea de alimentación. Eso significa que, en una línea eléctrica de frecuencia de 50 Hz, produce casi 100 movimientos que pueden ser detectados por los ojos humanos y es dañino. Esto debería eliminarse. Por lo tanto, se introduce una tecnología moderna que utiliza pocos componentes pasivos en lugar del convertidor de CA a CC tradicional que utiliza topologías de conmutación.

Luces LED de CA sin conductor: en funcionamiento

El sistema Driverless LED tiene algo llamado motor de luz AC LED. Pero, ¿qué es un motor de luz LED AC? Un motor en general se usa para convertir una forma de energía en otra. Por ejemplo, un motor se utiliza para convertir el calor producido por el combustible en el movimiento de un eje. De manera similar, se utiliza un motor de luz LED de CA para convertir la energía eléctrica en lúmenes de luz.

Un motor de luz LED de CA es un accesorio mecánico o una placa de circuito que tiene chips LED montados en él con todas las conexiones eléctricas. Es una forma de fuente de luz prefabricada que se puede fijar fácilmente en una toma de CA. Ayuda a las bombillas LED a actuar como un sustituto directo de otras lámparas convencionales.

El desarrollo de este LED AC tiene varias etapas. Comenzó simplemente conectando LED estándar en serie para hacer coincidir el voltaje directo combinado de los LED con el voltaje de entrada de CA máximo. Parece una buena idea encender esos LED sin ningún controlador, pero no tuvo éxito. Este diseño tiene un gran inconveniente, la CA cambia su polaridad de positiva a negativa para cada ciclo y debido a esto, en cada ciclo positivo, los LED están polarizados hacia adelante (encendidos) pero en cada ciclo negativo, los LED están polarizados hacia atrás, lo que hace se apagan.

LED sin conductor de primera generación

¿Entonces, cuál es la solución? En este momento, se introdujo la primera generación de luces LED de CA sin controlador en la que cada segmento de los LED se reemplaza con un par antiparalelo, como en la imagen de abajo.

En la imagen de arriba, los LED están conectados de forma antiparalela. En cada ciclo positivo, un lado de los pares está polarizado hacia adelante y el otro lado está polarizado hacia atrás, pero en el ciclo negativo, los estados cambian y los otros LED se encienden. La corriente aquí está limitada por una única resistencia R1 de alta potencia.

El lado positivo del circuito es la eficiencia. La eficiencia es muy alta. La forma de onda de corriente y voltaje en fase que pasa a través del circuito crea un factor de potencia alto. Pero, a pesar del lado positivo mencionado anteriormente, la primera generación del motor de luz LED sin conductor es un fracaso. Se debe al índice de parpadeo deficiente y al doble de LED de los necesarios. Produce un efecto de flash que es fácilmente detectable por el ojo humano y la mitad de los LED utilizados permanecen apagados en un momento dado.

LED sin controlador de segunda generación

A partir de este inconveniente, se desarrollan los motores LED AC sin conductor de segunda generación. Esta vez, el objetivo es reducir el número de LED. Solo es posible si la CA se transforma en CC. Por lo tanto, se incluye un diodo rectificador de puente en los motores de luz LED de CA sin controlador de segunda generación. Aparte de los diodos rectificadores, todo en el circuito permanece sin cambios.

Como antes, la resistencia R1 controla la corriente del LED. Ahora, tanto el ciclo negativo como el positivo pasan por los LED, lo que los hace permanecer encendidos durante ambos ciclos.

LED sin controlador de tercera generación

Se introduce la tercera generación de motores AC LED para aumentar la eficiencia y obtener un índice de parpadeo mejorado. Se agrega un controlador de conmutación en el circuito que puede controlar individualmente los LED a un cierto nivel donde el voltaje de la línea de alimentación es el mismo que el voltaje del LED. La función de límite de corriente también está disponible en el controlador de conmutación integrado y se puede reconfigurar mediante componentes externos. Un circuito de este tipo podría proporcionar casi el 80% de eficiencia y un índice de parpadeo de.30 a 0.35.

LED sin controlador de cuarta generación

En los motores LED de CA sin controlador de cuarta generación, el controlador se elimina y los componentes pasivos se utilizan para compensar el costo de fabricación. Además, la eficiencia es superior con un factor de potencia alto y un índice de parpadeo mejorado.

El circuito funciona con dos pulsos de corriente independientes, que son pulsos de corriente limitados capacitivamente y pulsos de corriente limitados resistivamente. Esos pulsos de corriente se alimentan a la cadena de LED de una manera que la cadena de LED recibe dos pulsos de corriente por medio ciclo del voltaje de línea. La imagen de abajo es un circuito de motor de luz LED de CA sin controlador de baja potencia de cuarta generación.

El funcionamiento del circuito anterior es bastante interesante. Durante el primer medio ciclo de la entrada AC, la corriente pasa por la resistencia R1 y finalmente carga el condensador C1 y regresa al diodo rectificador de puente a través de la segunda cadena de LED, cargando el condensador C2 y a través de la resistencia R2. Durante el pico negativo, el condensador C4 descarga el C1 y C2 correspondientemente y empuja la corriente en la segunda cadena. Entonces, en cada ciclo, la corriente que se requiere para iluminar las cadenas de LED no fluye completamente a través de las resistencias. Casi el 40-50% de la corriente total pasa a través de las resistencias, lo que aumenta la eficiencia hasta en un 90% al reducir la disipación de calor.

La forma de onda de entrada de los LED y el voltaje de CA de entrada se pueden ver en la siguiente imagen.

El gráfico anterior muestra tres gráficos que son, voltaje de entrada, corriente de la cadena del LED izquierdo y corriente de la cadena del LED derecho a lo largo del tiempo. En tensión de línea de 230 V, las cadenas de LED se iluminan alternativamente. Es una transición muy rápida en el rango de milisegundos.

Ventajas de la tecnología de luz LED sin conductor

1. Estas luces LED sin conductor son más fáciles de fabricar. El costo se reduce y requiere muy poco mantenimiento.

2. Debido al índice de parpadeo mejorado, se puede utilizar en luces de gran altura. Además, los sectores de oficinas, salas y educación utilizan luces LED de CA sin conductor.

3. Con el controlador LED retirado, habilita la función de remodelación. Los productos LED se pueden fabricar en diferentes formas y tamaños.

4. La instalación fácil y rápida es otra gran característica de las luces LED de CA sin controlador.

Fabricante de luces LED sin conductor

La luz LED de CA sin conductor se vende como un pan caliente en la actualidad. Diferentes fabricantes están produciendo un tipo diferente de tecnología LED AC sin controlador. China es uno de los principales proveedores de luces LED de CA sin conductor. Sin embargo, varias empresas también fabrican LED con un voltaje directo muy alto con un alto nivel de lumen. Los LED de alto voltaje directo proporcionan un bajo número de componentes en el sistema LED de CA sin controlador. Los fabricantes populares de LED AC sin conductor en estos segmentos son Cree, LUMILEDS, SAMSUNG, NMB Technologies, Opulent, etc.