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Como ya hemos venido comentando en otros artículos de nuestro blog, el mundo de la iluminación está viviendo una revolución abrumadora. En un corto espacio de tiempo hemos pasado de convivir con lámparas de bulbo a volcar toda iluminación en la tecnología LED (Light Emiting Diode).

El LED más tradicional cubría las necesidades de baja potencia centrado en aplicaciones de señalización, pero dejando el segmento de media y alta potencia a la iluminación incandescente.

Con la aparición de los LED de media y alta potencia, las lámparas perdían su reinado dejando paso a LED más económicos (€/lm), de menor tamaño (lm/mm2) y mayor eficiencia (lm/W).

Pero obviamente este tipo de LEDs no son la panacea. Son muy sensibles a la temperatura y eso hace que su vida útil este muy condicionada por ese factor crítico.

La vida útil de un LED se determina en el momento en que la luminosidad cae al 70% de su valor nominal. Dicha degradación no es lineal y se acentúa a medida que pasa el tiempo. A modo representativo, un incremento de temperatura de 25ºC reduce la vida útil de 50.000 horas a 16.000 horas. Ni más ni menos que un 68%.

Si tenemos en cuenta que los LED de media y alta potencia se polarizan a corrientes elevadas (del orden del amperio) y además entorno al 75% de la energía generada en un LED se convierte en calor, sin una gestión adecuada del calor la durabilidad del mismo se ve seriamente comprometida. El gráfico siguiente muestra el impacto de este factor de la temperatura:

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En los encapsulados clásicos la resistencia térmica del LED es elevada, conclusión: vida útil altamente condicionada.

Con el fin de poder estimar la vida útil del LED por parte de los diseñadores de luminarias, los fabricantes de LEDs, en general, siguen el estándar LM80Los resultados de dicho estándar permiten estimar la vida útil del LED en las condiciones de diseño de una luminaria. Pese a que es la clave para el diseño rara vez los fabricantes de LED hacen público el resultado de este estándar.

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Por otra parte, en un mercado cada vez más competitivo en el que se buscan soluciones más económicas año tras año, los fabricantes de LEDs analizando los costes de fabricación, llegaron a la conclusión que el punto clave a trabajar era el encapsulado.

Según se publicó en el DoE Solid-State Lighting Research  el encapsulado de los LEDs supone casi el 50% del coste final, es por ello que una reducción en el mismo afectaría directamente sobre los costes de fabricación.

Por si fueran pocos estos problemas, el hecho de que el LED tradicional lleve líneas de unión (bounding) al ánodo y cátodo respectivamente, representa un punto de débil frente a estrés mecánico y envejecimiento (rotura por calentamiento).

Además, en un ambiente cada vez más contaminado, los sulfuros presentes en nuestro día a día reaccionan con la plata reflectora de los LED oscureciendo la misma y cambiando el color del LED ( ver estudio).

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Los fabricantes de LEDs conocedores de todos estos inconvenientes, se pusieron a trabajar en ideas innovadoras que permitieran minimizar los problemas de los LED tradicionales. Dentro de las diferentes alternativas que barajaban, la solución ganadora fueron los FLIP CHIP o también conocidos como CSP (Chip Scale Led).

Fuentes:

EETimes: Rudolf Hechfellner, Philips Lumileds Lighting

Samsung: Case Study of Discoloration

Office of Energy Efficiency & Renewable Energy 

 

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