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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

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.

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

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

Hilo electroluminiscente (Wire 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.

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.

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

LED, corriente de trabajo

LED, corriente de trabajo: ¿Cómo saber la tensión en bornas de un diodo LED, cuando está funcionando a su corriente nominal?. Conocer la tensión de trabajo de un diodo LED es muy importante para calcular el valor de su resistencia de limitación. Las pruebas se realizan con un medidor de componentes electrónicos y el medidor de diodos LED que hicimos en un proyecto anterior:

Comprobador de diodos – Diode tester

Punto de trabajo de un diodo LED

Para obtener el máximo rendimiento lumínico de un diodo LED, es necesario ajustar correctamente su punto de trabajo. Si disponemos de la hoja de especificaciones del fabricantes, podemos conocer cuál es la tensión y corriente que debemos suministrar al diodo para obtener su máximo rendimiento lumínico, sin acortar su vida útil.

Conociendo los valores de tensión y corriente del diodo, ya podemos calcular el valor de la resistencia de limitación que le tenemos que conectar en serie (resistencia de limitación), aplicando la Ley de Ohm.

Sistemas de medida

Si utilizamos un comprobador de componentes electrónicos o un polímetro para medir un diodo LED, obtenemos un valor de tensión de funcionamiento… pero desconocemos el valor de corriente a la cuál se ha efectuado esa medida. Si utilizamos ese valor para calcular la resistencia de limitación, lo normal es que la luminosidad del diodo LED sea baja.

Si queremos conocer la tensión de trabajo de un diodo LED con precisión, tendremos que intercalar un medidor de corriente (amperímetro) en serie con el diodo LED y alimentar el circuito con una fuente de alimentación variable. Como protección, sería conveniente intercalar una resistencia en serie con el circuito y subir poco a poco la tensión de salida de la fuente, hasta conseguir el valor de corriente especificado por el fabricante. En este punto, deberíamos medir la tensión en bornas del diodo LED… y esa sería la tensión que deberíamos utilizar para realizar los cálculos, y saber el valor de la resistencia que debemos conectar en serie con el diodo LED. Todo esto lo podríamos hacer con el comprobador de diodos.

En el siguiente video se muestra una prueba comparativa entre un comprobador de componentes electrónicos y el comprobador de diodos.

Tinta BORRABLE

Ventajas e inconvenientes al utilizar un bolígrafo de tinta de gel borrable. Este bolígrafo es muy interesante para utilizarlo como marcador de telas, para añadir comentarios y marcas en un libro de texto… pero también es muy conveniente conocer sus limitaciones, porque nos podría crear un gran problema.

Cómo funcionan los bolígrafos borrables

Un bolígrafo tradicional tiñe el papel con su tinta. Dependiendo del tipo de tinta, la penetración de la tinta en el papel varía. En los años ’80 se empezaron a comercializar los bolígrafos con tintas borrables. El borrado se hacía a base de arañar la capa superficial del papel, porque la tinta se secaba en la superficie del papel.

Tinta de gel borrable

Hace unos 4-5 años aproximadamente, se comenzaron a comercializar los bolígrafos con tinta de gel borrables. En este caso, la tinta es un gel teñido con un color (hay varios a elegir) y el borrado se realiza mediante la fricción de una goma semirrígida, que no deja residuos ni marca el papel.

A primera vista todo parecen ventajas, pero lo que no dicen los fabricantes y vendedores son sus inconvenientes. Aunque el borrado sea por fricción, en realidad se está borrando porque aumenta su temperatura. El gel pierde su color al aumentar la temperatura … y se queda transparente. Al frotar con la goma de borrado, aumenta la temperatura por fricción y la tinta se hace invisible.

BORRADO por temperatura

Esto sucede cuando la temperatura supera los 50ºC, o disminuye por debajo de -15ºC aproximadamente. Con temperaturas altas, sin llegar a los 50ºC, la tinta va perdiendo color.

Ventajas

Un bolígrafo con tinta de gel borrable puede ser muy útil, cuando queremos eliminar rápidamente todas las marcas que hemos realizado con este tipo de tinta. Por ejemplo los apuntes hechos en un libro de texto, las marcas en indicaciones realizadas en telas, etc. Aplicando calor, ya sea con una plancha, aire caliente, un horno… al superar los 50º C la tinta se quedará invisible de forma permanente.

Inconvenientes

Es importante no utilizar este tipo de bolígrafos para escribir documentos importantes (examen, diario, libro de anotaciones, etc.), porque si quedara expuesto el documento a una fuente de calor o frío extremo, desaparecería todo lo escrito y nos quedaríamos con un documento en blanco.

En el siguiente video se pueden ver con más detalle todas las pruebas realizadas.

Medir REACTIVA

Precisión de dos medidores de potencia reactiva, comprobando el retardo entre la tensión y corriente con un osciloscopio. Se utilizan dos medidores diferentes, uno de ellos preparado para ser instalado en un cuadro eléctrico moonofásico de hasta 100A (DL69-2048), y otro portátil hasta 16A.

OSCILOSCOPIO

Para tomar la muestra de fase de la corriente, conectaremos en serie con el dispositivo a medir una resistencia de potencia y bajo valor resistivo (el mínimo valor que nos permita hacer la medida). Necesitaremos un osciloscopio con un mínimo de 2 canales y que permita tensiones de entrada alternas de un mínimo de 300 VAC (800 Vpp).

IMPORTANTE

Antes de conectar las puntas de prueba del osciloscopio, tendremos que identificar el cable neutro y la fase del dispositivo bajo prueba. Podemos utilizar un buscapolos convencional (lámpara de neón) o de tipo electrónico. Como precaución adicional, desconectaremos la conexión de ‘tierra’ de osciloscopio si está alimentado a la red eléctrica, o lo alimentaremos con baterías.

CONEXIONES

La resistencia ‘Shunt’ la conectaremos entre el NEUTRO de la tensión de red y el dispositivo bajo prueba.
En un canal del osciloscopio conectaremos la tensión de entrada de red, así tendremos la referencia de fase de la tensión (V). Es importante conectar la toma común del osciloscopio -pinza de cocodrilo- en el NEUTRO y la punta de prueba del osciloscopio en el cable de FASE.
En el otro canal del osciloscopio tomaremos la muestra de fase de la corriente (I), conectando la toma común junto con la del otro canal (NEUTRO de la red eléctrica) y la punta de prueba en el otro polo de la resistencia ‘Shunt’ que hemos intercalado en el dispositivo bajo prueba.

MEDIDAS

A continuación conectaremos el dispositivo bajo prueba a la red eléctrica y ajustaremos las escalas de medida de ambos canales del osciloscopio, hasta que se muestren en pantalla las muestras V-I con una amplitud similar. Luego ajustaremos la base de tiempos del osciloscopio, ampliando al máximo la ‘posible’ separación que exista entre ambas señales al paso por ‘0’ (centro de la pantalla del osciloscopio)… y mediremos el tiempo entre ambas (retardo V-I).

Una vez que sabemos el retardo que existe entre la tensión y corriente, sólo necesitaríamos conocer la frecuencia de la señal alterna. Si no estuviéramos seguros, la podríamos medir con el mismo osciloscopio.

Si la medida la hemos hecho a una frecuencia de 50 ciclos por segundo, el tiempo que tarda cada ciclo (360º), será de 20 mSeg. Dado que el periodo, es la inversa de la frecuencia. Por comodidad de los cálculos, vamos a dividir ambos valores entre dos (entre 20 para eliminar los ceros). Así tendremos que cada 10 mSeg, el vector de tensión o corriente de una señal alterna de 50 Hz se desplazará 180º.

Ahora aplicaríamos la regla de tres, introduciendo en la fórmula el retardo entre tensión y corriente que hemos medido, para traducir ese valor de tiempo en grados. Y finalmente calculamos el valor coseno del ángulo que forman los vectores tensión-corriente… y así tenemos que 1,523 mSeg a una frecuencia de 50 Hz, se corresponde con un factor de potencia de 0,886

A pesar de que este sistema de medida es muy preciso, no lo deberíamos considerar como una prueba de laboratorio. Más que nada porque lo que he intentado aquí, es mostrar con claridad el proceso de cálculo utilizando dos señales sinusoidales y sin ruido. La máxima precisión la obtendríamos utilizando una resistencia ‘Shunt’ muy próxima a 0 Ohmios, en lugar de la resistencia de 13 Ohmios que he utilizado para hacer estas medidas. En cualquier caso el valor obtenido apenas cambiaría.

Energía Reactiva, medidas en cuadro trifásico

Comprobación de funcionamiento y precisión del medidor de red monofásico, modelo DL69-2048. Comportamiento de este medidor monofásico, instalándolo en un cuadro eléctrico trifásico.

Fin de las bombillas incandescentes

Alrededor de un 25 % de la energía que se consume en un hogar va destinada a la iluminación. Las bombillas incandescentes malgastan mucha energía y duran poco. Se estima que solo el 5% de la energía que consume una bombilla incandescente de 100 W se traduce en luz (el 95%, en calor que se desperdicia). Además, su vida útil se estima en mil horas, o dicho de otro modo, supone un mayor consumo de recursos naturales y de generación de residuos que tienen que reciclarse de forma adecuada para evitar que contaminen el medio ambiente.

Directiva de eficiencia energética Ecodesign 2009/125/CE

La normativa empezó a aplicarse en 2009 de forma progresiva, y cada 1 de Septiembre desapareció un tipo distinto. Las primeras bombillas en retirarse fueron los modelos de 100 vatios en 2010, las de 75 W el 2011, las de 60 W (uno de los modelos más usados en España) el 2012, y las de 40 W y 25 W en el año 2013.

Esta normativa no significa que los consumidores que tengan en su casa estos modelos están obligados a retirarlas, pero cuando tengan que sustituir o comprar nuevas bombillas ya no tendrán a su disposición estos modelos.

Bombillas fluorescentes

Las bombillas de bajo consumo o ahorradoras, son lámparas fluorescentes compactas. Funcionan de forma parecida a los fluorescentes de tubo de toda la vida. La diferencia frente a una bombilla de incandescencia, a parte de su bajo consumo, es que son frías, usan entre un 50% y un 80% menos e energía, producen la misma cantidad de luz y duran más.

Bombillas LED

La principal diferencia entre las bombillas LED y las de bajo consumo (gas), es que las LED no contienen ningún elemento tóxico y alcanzan el 100% de su rendimiento desde el mismo momento de su encendido, por lo que resultan más eficientes a largo plazo. El consumo con la iluminación de una bombilla LED, se caracteriza porque dura mucho y consume muy poco. Se estima que una bombilla LED tiene una duración aproximada de 70.000 horas, por lo que pueden llegar a durar hasta 50 años.

Energía Reactiva

La energía reactiva puede descompensar una instalación eléctrica y provocar efectos adversos, como la pérdida de potencia útil en las instalaciones, un menor rendimiento en los aparatos eléctricos conectados, e incluso caídas de tensión y perturbaciones en la red eléctrica (armónicos). Cualquier dispositivo que produzca un consumo de energía reactiva, debería incluir en su interior un circuito de compensación. Como esto no es muy habitual, debido a que los fabricantes siempre ahorran al máximo en el proceso de fabricación, dicho circuito de compensación habría que montarlo por fuera. En la industria, como las compañías eléctricas penalizan el consumo de la energía reactiva, se suelen instalar equipos de compensación ‘inteligentes’ en las proximidades del cuadro eléctrico.

Todas las bombillas de nueva generación (Gas-LED), incluyen en su interior un pequeño circuito electrónico. A diferencia de las lámparas de incandescencia, estas lámparas producen un consumo de energía reactiva ‘extra’, al igual que sucede con los motores, transformadores, etc. Cuando se sustituye todo el alumbrado de una vivienda, pasando de bombillas de incandescencia a fluorescentes o LED, el consumo de energía reactiva se incrementa notablemente. Aunque en la actualidad las compañías eléctricas no penalizan el consumo de la energía reactiva en el hogar, sería muy útil disponer de un dispositivo de control para conocer estos consumos e intentar minimizarlos.

En el mercado existen diferentes tipos de medidores de energía reactiva, algunos incluso portátiles, pero normalmente ninguno de ellos mide igual que otro. A pesar de que la precisión de la medida de estos dispositivos no sea muy buena, nos pueden ser de utilidad como elemento de control para comparar entre dos tipos de lámpara o electrodoméstico a la hora de elegir entre uno de ellos.

Si nos decidimos por montar un medidor en el cuadro eléctrico, tenemos que asegurarnos antes de comprar el medidor si la instalación es monofásica o trifásica. Si el cuadro eléctrico es trifásico y compramos un medidor monofásico, sólo podríamos medir los valores y consumos en una de las tres fases.