Ensayos fotométricos de luminarias a LED

Ensayos fotométricos de luminarias a LED

Ensayos fotométricos de luminarias a LED: qué
goniofotómetro utilizar
La norma americana LM-79 dispone que los instrumentos más
adecuados para la efectuación de medidas fotométricas de luminarias a
LED son:
los goniofotómetros a espejo (Imagen 1)
los goniofotómetros a rotación de la fotocélula en los cuales ésta
gira alrededor de la luminaria (Imagen 2)
cuya característica común es la de mantener la luminaria en su posición
normal de funcionamiento respecto a la gravedad durante todo el
ensayo.
La moderna tecnología de los goniofotómetros propone también otros
tipos de máquinas como los goniofotómetros a rotación de la luminaria
Imagen 1 – Goniofotómetro a espejo
en el cual la luminaria gira en el espacio alrededor del propio baricentro
luminoso (Imagen 3)
Todas estas máquinas, así como los laboratorios en los cuales se hallan
instaladas, están dotados hoy en día de:
sistemas de control de corrientes, tensiones y potencias de
alimentación capaces de garantizar variaciones porcentuales de
tensiones mínimas e inferiores al 0,1%
sistemas de valoración de las posiciones angulares con un
elevado grado de precisión (superior a 1/10 de grado)
sistemas capaces de garantizar tiempos de ensayo reducidos -
Imagen 2 – Goniofotómetro a rotación
de la fotocélula
cuestión de pocas decenas de minutos - manteniendo en todo
momento un elevado nivel de precisión
sofisticados sistemas de control de la temperatura, que se ha de
mantener siempre en torno a los 25° +/- 1°
para garantizar una precisión del ensayo que tan solo hace unos años
era inimaginable.
La principal diferencia entre las distintas máquinas reside por tanto en el
manejo de la luminaria en el espacio: los goniofotómetros a espejo y a
rotación de la fotocélula (Imágenes 1+2) mantienen la luminaria en
posición de funcionamiento horizontal, a diferencia de aquellos a
rotación de la luminaria en los cuales ésta rota en el espacio fuera del Imagen 3 – Goniofotómetro a rotación
de la luminaria
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plano horizontal.
Ésta es la principal objeción que se presenta a los goniofotómetros a
rotación de la luminaria: no pudiendo manejar la luminaria en su
posición normal de funcionamiento resulta imposible mantener el estado
térmico de funcionamiento del LED que, siendo extremadamente
sensible a los cambios de temperatura, no puede garantizar una emisión
luminosa (flujo) constante durante todo el ensayo, invalidando
el
mismo.
OxyTech, de común acuerdo con algunos entes, entre los cuales el
Politécnico de Milán – Facultad de Diseño Industrial, y algunos
productores, ha llevado a cabo distintas pruebas comparativas con el fin
de verificar si existen realmente diferencias tales que puedan justificar
la aseveración de que el goniofotómetro a espejo tiene un mayor grado
de precisión respecto al de rotación de la luminaria.
Las numerosas pruebas efectuadas no parecen justificar todo esto, por
lo menos en el caso de las luminarias examinadas.
Resumimos en la siguiente tabla los resultados de las pruebas llevadas
a cabo sobre una luminaria para iluminación de viales a LED con
disipador.
Ensayo en la
Tipo de goniofotómetro
sede del / de la
Fabricante
Flujo [lm]
a rotación de la luminaria (T2
5168
OxyTech)
Máx.Int. [cd/klm]
643
Laboratorio de
a espejo (GO2000 LMT)
terceros
5196
642
Politécnico MI
a espejo (T4 OxyTech)
5157
643
OxyTech
a rotación de la luminaria (T2
5214
OxyTech)
650
Ensayo continuo sin detención de la
máquina en cada posición de medida
OxyTech
a rotación de la luminaria (T2
5210
OxyTech)
647
Ensayo paso a paso con detención de la
máquina en cada posición y tomando al
menos 3 valores por cada posición
Todas las pruebas han sido efectuadas con control de la estabilidad del
flujo emitido en fase inicial y verificando que el intervalo de los valores
leídos referidos a un mismo punto no fuera superior en el tiempo al 1%.
El control de la estabilidad se ha repetido al final de cada ensayo por un
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período superior a un minuto, contrastando los valores tomados con los
valores iniciales y verificando que el intervalo no resultara tampoco en
este caso superior al 1% previsto, bajo pena de anulación de la prueba.
Se ha intentado además verificar si con un goniofotómetro a rotación de
la luminaria la duración de la prueba puede influir en los resultados de la
misma; se ha realizado por tanto el ensayo de la luminaria según 2
modalidades diferentes y con muy distinta duración:
continuo, sin detener el movimiento de la máquina durante el
ensayo, empleando un tiempo total de unos 40 minutos
paso a paso, que prevé la detención de la máquina en cada
posición de ensayo y la relativa medición de al menos 2 valores
por
cada
punto,
modalidad
que
requiere
un
tiempo
indicativamente 3 veces superior al primero.
La tabla que recoge los resultados de los ensayos indica que no hay
diferencias significativas entre los distintos ensayos, dejando patente
que:
el intervalo de los valores de intensidad máxima es igual al 1.2%
(diferencia entre el valor máximo y mínimo)
el intervalo de valores de flujo total emitido es igual al 1.1%
(considerando también en este caso la diferencia entre valor
máximo y valor mínimo).
Estas diferencias porcentuales se hallan dentro de los límites de
aceptabilidad de pruebas comparativas sobre la misma luminaria; las
curvas polares son también visualmente comparables.
Llegados a este punto se ha intentado averiguar qué es lo que puede
influir en realidad sobre la emisión luminosa de una luminaria a LED,
con este fin se han llevado a cabo pruebas sobre algunos sistemas sin
disipador y se ha verificado que la rotación del LED en el espacio
conlleva diferencias notables en la emisión luminosa.
¿ Existe una justificación teórica para dichos resultados ?
En nuestra opinión sí que la hay: el LED es un elemento sensible a las
variaciones de temperatura si se considera sin disipador pero se vuelve
insensible cuando se encuentra dotado de un disipador bien
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proporcionado y capaz de mantener constante la temperatura absoluta
de la unión durante el funcionamiento tras haber alcanzado la
estabilidad térmica.
Éste parece ser el auténtico criterio que permite discriminar entre
luminarias a LED de buena o de mala calidad, y el goniofotómetro a
rotación de la luminaria permite verificar dicha calidad ya que “estresa” a
la luminaria sometiéndola a las más extremas condiciones de
funcionamiento.
Muchas luminarias a LED, como los proyectores, carecen de una única
orientación bien definida en el espacio en su instalación práctica: podría
por tanto suceder que, si se mide la luminaria con un goniofotómetro a
espejo se obtenga un determinado valor de flujo si se monta el proyector
con cristal en horizontal hacia abajo, valor poco fidedigno en la
instalación práctica cuando se monte el proyector con el cristal en
vertical: de esta manera no se podrían garantizar los valores de
iluminancia previstos en el cálculo de la simulación.
Es decir, el goniofotómetro a rotación de la luminaria, dotado de
sofisticados sistemas de control de la estabilidad, podría ‘valorar’ mejor
la calidad de una luminaria a LED concebida como conjunto de fuentes
LED y su correspondiente disipador y garantizar un producto de calidad
superior.
Consideramos de todos modos oportuno y necesario ampliar el número
de pruebas para verificar y confirmar lo hasta ahora descrito, invitando a
otros laboratorios a efectuar repetidas pruebas sobre las mismas
luminarias con el fin de obtener una casuística más amplia.
Cornaredo, 9 Febrero 2012
Danilo Giannetti
Stefano Borsani
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