Un buen diseño en una bombilla LED, es fundamental para alargar al máximo su vida útil. En la actualidad hay muchos fabricantes que ahorran en la calidad y número de componentes en sus diseños. En muchos casos fuerzan al máximo las prestaciones de los LED, con el único fin de buscar su máxima luminosidad posible al menor precio. A pesar de que nunca merezca la pena fabricar algo que comercialmente ya exista, si ya tenemos todos los materiales necesarios para fabricar una bombilla LED, sí podría ser interesante diseñar y fabricar nuestra bombilla… con altas prestaciones y lo más fiable posible.
Diseño de una bombilla LED
Cuando se diseña una bombilla destinada a la iluminación, lo más importante es buscar el mejor rendimiento lumínico. Pero también es muy importante buscar un equilibrio, entre el rendimiento y su vida útil. Si hacemos un diseño haciendo trabajar al LED en su punto máximo, sin dejar un pequeño margen de seguridad, sucederá lo mismo que con un motor de F1.
Las prestaciones de un motor de F1 son excelentes, pero a cambio su vida útil es muy corta.
Bajo mi punto de vista, nunca merece la pena fabricar algo que comercialmente ya exista. Si compramos los componentes y materiales necesarios para fabricar una bombilla LED, siempre nos saldrá más cara que lo que pagaríamos por otra que tuviera las mismas prestaciones, mejor acabada y además de marca reconocida. A pesar de esto, si ya tenemos todos los materiales necesarios para fabricar una bombilla LED, podría ser interesante fabricar una a medida… con alta luminosidad y lo más fiable posible.
La reciente retirada a la venta de las bombillas de filamento, ha creado una gran demanda de bombillas LED. Esto ha provocado la aparición de nuevos fabricantes, intentando hacerse un hueco en el mercado con sus bajos precios. Por falta de normativa, los fabricantes de lámparas LED no tienen la obligación de informar de la tecnología que emplean para fabricar sus lámparas. Ahora existen muchas bombillas LED con muy buen aspecto exterior, utilizando en su interior el mínimo número de componentes posibles y de muy baja calidad.
Iluminación eléctrica
La iluminación eléctrica está con nosotros desde la época de Edison, hace ya más de 100 años. Desde entonces hemos estado utilizando bombillas de incandescencia.
Con el paso del tiempo, los sistemas de iluminación han ido evolucionando poco a poco, y siempre buscando el mejor rendimiento eléctrico. Bombillas halógenas, bombillas y tubos fluorescentes, bombillas de descarga xenón… y desde hace muy pocos años la iluminación LED.
Iluminación LED
Con la tecnología actual es posible fabricar sistemas de iluminación LED de alta potencia a un precio muy competitivo. Las ventajas del LED superan con creces la inversión inicial que se tiene que hacer en su compra.
Retirada a la venta de las bombillas de filamento
Debido al gran ahorro energético que se obtiene con la iluminación LED, la mayoría de los Gobiernos han creado Leyes para que se dejen de fabricar las bombillas de mayor consumo. Se ha empezado por las bombillas de filamento, pero poco a poco sucederá lo mismo con las demás.
La alta demanda de bombillas LED ha provocado la aparición de muchos fabricantes nuevos, y todos ellos compitiendo con el mejor argumento de ventas: bajar los precios. Pero como no existe una normativa acorde a esta nueva tecnología, esa bajada de precio suele ir acompañada con una pérdida en la calidad y ahorro en los diseños, reduciendo así la duración y fiabilidad teórica que podría aportar la iluminación LED.
Comprar hoy una bombilla LED de marca reconocida, a pesar de que sea más cara que otra aparentemente igual, podría ser una buena inversión.
¿Rendimiento o duración?
Los sistemas de iluminación los podemos dividir en dos grupos. Uno de ellos sería el dedicado al alumbrado, dónde lo más importante es obtener un alto rendimiento lumínico, reduciendo al máximo el consumo energético.
Y el otro sería el destinado a la señalización y decoración, dónde lo más importante es la fiabilidad y duración, pasando a un segundo plano el rendimiento y consumo.
Para diseñar una bombilla LED destinada al alumbrado, los fabricantes apuran al máximo las prestaciones de los LED, haciéndolos trabajar en el punto de mayor rendimiento lumínico, a pesar de que esto implique una reducción considerable de su vida útil. Otro problema es que dentro de la propia lámpara tiene que alojar una pequeña fuente de alimentación para convertir la tensión alterna de la red en continua, controlando a su vez que los LED trabajen en su punto más óptimo
¿Por qué duran tan poco tiempo la mayoría de las lámparas LED?. Desde que cambié todas las lámparas de filamento de mi casa por lámparas LED, cada 2 o 3 meses tengo que sustituir alguna. Después de haber reparado unas cuantas lámparas, me he puesto a investigar un poco. Por falta de normativa, los fabricantes de lámparas LED no tienen la obligación de informar de la tecnología que emplean para fabricar sus lámparas. Por ejemplo: tipo de driver, factor de potencia, calidad de los LED, etc.
Durabilidad y seguridad con la iluminación LED
Actualmente los LED de alta eficiencia luminosa, son la alternativa más aconsejable para sustituir las lámparas de iluminación tradicional. Con la iluminación LED se mejora notablemente la eficiencia lumínica, y además es posible modificar su color de forma muy sencilla, pudiendo crear diferentes ambientes y regularlos de forma automática.
La vida útil de un diodo LED es muy alta en comparación con una lámpara de filamento. El problema es que existen muchas variables para que esto se cumpla, y ese número tan elevado de horas que indican los fabricantes, por desgracia nunca llega a cumplirse.
La iluminación LED es muy directiva, y siempre es necesario agrupar un número de diodos para conseguir mayor rendimiento lumínico. Lo normal en una bombilla LED, es que esté compuesta por un número determinado de diodos y estén todos conectados en serie. En estos casos la probabilidad de fallo aumenta, porque si falla un sólo LED de la serie, la bombilla se apaga. Así la vida útil de una bombilla LED que esté compuesta por muchos LED en serie, será menor que otra que tenga menos diodos (gráfica anterior).
La iluminación LED es más robusta que la iluminación tradicional en cuanto a golpes y vibraciones; pero también es mucho más sensible a la humedad, temperatura y corriente de trabajo. Aparte de esto, las lámparas LED funcionan con baja tensión y corriente continua. Por ese motivo necesitan un circuito electrónico que controle su encendido, y esto añade una complejidad extra al diseño de las lámparas LED.
Tipos de ‘driver’ LED
Los LED se alimentan con baja tensión, y además continua. Para conectarlos a la red eléctrica se necesita un pequeño circuito electrónico que rectifique la tensión alterna de la red (125/220 VAC), y la adapte a la tensión y corriente de trabajo del tipo de LED que contenga cada bombilla.
Estos circuitos son conocidos con el nombre ‘driver de alimentación LED‘. Existen diferentes modelos de driver, pero los podemos agrupar en tres tipos.
Como no existe una normativa que ‘oblige’ a los fabricantes a cumplir unos mínimos de calidad y seguridad en sus diseños, todos intentan reducir sus costes de fabricación, y la durabilidad de las lámpara es lo primero que se resiente, pudiendo llegar incluso a construir diseños potencialmente peligrosos. Alimentar los LED de un a bombilla con una fuente capacitiva, es la solución más utilizada por los fabricantes que sólo buscan reducir su precio.
Estas fuentes alimentan la serie de LED de la bombilla a partir de rectificar la tensión de red. La limitación de corriente la consiguen colocando un condensador en serie, el cuál ofrece una resistencia al paso de la corriente alterna (reactancia capacitiva). El problema es que la tensión de salida varía en función de la carga, y no está estabilizada. Así cualquier fluctuación de la red afecta directamente a los LED, y si alguno diodo de la serie se abre, al no circular corriente la tensión subirá al máximo. Si la alimentación de la red es de 220 VAC, a la salida tendremos 220 x 1,41 = 310 VDC. En algunos casos, el fabricante también ahorra en el precio de los componentes que utiliza, y montan condensadores electrolíticos que no soportan tensiones tan altas, y revientan…
pudiendo provocar que la carcasa de la bombilla se rompa y caiga al suelo.
Prueba comparativa de 4 tipos de FLUX en gel, haciendo soldaduras en un circuito impreso. El FLUX en gel evita la formación de carbonilla durante las soldaduras, permitiendo mantener durante más tiempo el soldador y evitando que se produzcan cortocircuitos entre soldaduras muy próximas. El FLUX en gel es casi imprescindible, para soldar circuitos integrados con encapsulado de tipo SMD.
Temperatura de fusión del estaño
Para soldar componentes con encapsulado SMD, es muy importante utilizar un estaño de buena calidad y baja temperatura de fusión. Un exceso de temperatura en el soldador podría dañar los componentes o desprender las pistas del circuito impreso.
El Flux hace la función de decapante en el metal, facilitando el reparto del estaño y la formación de carbonilla. Existe una gran variedad de Flux, pueden encontrarse en forma líquida, en gel o crema. El Flux líquido cumple perfectamente con la función de decapante, se evapora rápidamente y no suele dejar residuos. El flux líquido es muy útil para facilitar el estañado de cables y soldar componentes en un circuito impreso. El Flux en gel facilita mucho las soldaduras de los componentes SMD, recubre la soldadura cuando se funde el estaño, evitando la formación de carbonilla y cortocircuitos cuando se sueldan circuitos integrados con terminales muy próximos. A continuación puedes ver la diferencia de sumergir un cable en estaño líquido sin utilizar flux, o impregnar el cable con flux antes de sumergirlo en el estaño.
Comparativa con 4 tipos de Flux
Como existen muchos tipos de Flux en gel, decidí hacer una prueba comparativa utilizando 4 compuestos diferentes. Para la muestra he elegido tres compuestos muy utilizados en electrónica y otro empleado en fontanería.
Las pruebas las he realizado con un soldador de punta gorda a 250 ºC. La prueba consiste en realizar una soldadura en un circuito impreso virgen, manteniendo el soldador durante el mismo tiempo en un punto (sin moverlo), aplicando la misma cantidad de estaño y utilizando un Flux de cada tipo.
Resultados
FP3030: es un flux de fontanería muy válido para estañar cables, pero no es adecuado para su uso en circuitos impresos. Decapante muy rápido que se evapora con rapidez, dejando al descubierto la soldadura… y además no es aislante (10··15 KOhm).
MC-559-ASM: flux adecuado para soldar componentes de tipo SMD, siempre que se retiren los restos de flux después de la soldadura. Este flux no es completamente aislante, antes de calentarlo se puede medir una resistencia de 12··16 MOhm.
M-223: flux adecuado para soldar componentes de tipo SMD, es un poco más denso que el MC 559, pero su decapante es un poco más lento. A cambio, es aislante y podría ser más apropiado para soldar componentes con encapsulado BGA.
Future HF Rework Jelly: flux adecuado para soldar componentes de tipo SMD, con densidad similar al MC-559 y además es aislante… sería el más adecuado para soldar componentes con encapsulado BGA.
Características y pruebas de funcionamiento del Microscopio digital LED de alta definición 600X / 3.6MP de GearBest. Consejos a la hora de soldar un microprocesador SMD.
Evolución de los dispositivos electrónicos
La electrónica ha evolucionado mucho en los últimos años, consiguiendo reducir al máximo el tamaño de los dispositivos, aumentando sus prestaciones y reduciendo sus costes de fabricación. La mayor parte de los dispositivos electrónicos son montados por máquinas, y con esto se ha conseguido aumentar la productividad y abaratar los costes de fabricación. Al mismo ritmo se ha tenido que ir adaptando todo el sector de mantenimiento y reparación de equipos electrónicos. Esto ha provocado que muchas veces salga más rentable sustituir un módulo completo que reparar el componente averiado. Ahora ya no se profundiza tanto como antes en las reparaciones, no es habitual cambiar componentes… se cambian módulos, o directamente se deshecha por completo el dispositivo averiado y se deja en el punto limpio.
Microscopio para electrónica
Si eres aficionado a la electrónica o trabajas profesionalmente en este sector, más de una vez habrás tenido que utilizar una lupa para ver la referencia de algún componente electrónico, o revisar las pistas y soldaduras de un PCB. También te habrás encontrado en la situación de que a pesar de que sabías el componente que estaba averiado, no disponías de los medios necesarios para sustituirlo. Las herramientas que se necesitan ahora son más pequeñas que antes: pinzas, un soldador especial para SMD, soldador de aire, etc. Pero lo más importante cuando trabajas es ver lo que haces, y la agudeza visual se pierde rápidamente. Las lupas y gafas de aumento ayudan mucho en las reparaciones, pero ahora no es tan caro como antes disponer de un microscopio que te permita trabajar cómodamente, y soldar con precisión cualquier componente por pequeño que sea.
Microscopio digital LED de alta definición 600X / 3.6MP
Este microscopio lo puedes conseguir por menos de 60€, su precio es muy ajustado para las prestaciones que tiene:
Cámara HD 3,6 MP, integrada en el monitor
Display HD OLED de 4,3″
Luz LED regulable (8 LED de alta luminosidad)
Aumento 600X (5 cms de distanca)
Soporte metálico de calidad, con ajuste de altura
Distancia máxima 150 mm (desplazando el microscopio del soporte hacia arriba)
Baterías Li-Ion integradas en el monitor (6 horas de autonomía)
Cargador USB de 5V/2A
Lector de tarjetas Micro SD para grabar video y fotografías (64 GB máx.)
Detección de movimiento en el video, para grabar en modo automático
Apagado automático y apagado del monitor (muy útil cuando se utiliza con baterías)
