Que es un controlador o driver para una lámpara o luminaria de LED de alumbrado público:

Introducción del controlador LED
A medida que los ingenieros se familiaricen con los LED, también tendrán que familiarizarse con otro componente del sistema LED que está recibiendo menos atención: el controlador de LED. Explica Craig DiLouie de la Asociación de Control de Iluminación.
Publicado el: Dic 10, 2004
Por Craig DiLouie

Los LEDs son fuentes de luz de bajo voltaje, que requieren un voltaje o corriente DC constante para funcionar óptimamente.

El funcionamiento con una fuente de alimentación de CC de baja tensión permite que los LED se adapten fácilmente a diferentes fuentes de alimentación, permite una mayor autonomía y aumenta la seguridad.

LED individuales utilizados para la iluminación requieren 2-4V de corriente continua (DC) y varios cientos de mA de corriente. Como los LEDs están conectados en serie en una matriz, se requiere un voltaje más alto.

Además, durante el funcionamiento, la fuente de luz debe protegerse de las fluctuaciones de la tensión de línea. Los cambios en la tensión pueden producir un cambio desproporcional en la corriente, lo que a su vez puede hacer que la salida de luz varíe, ya que la salida de luz LED es proporcional a la corriente y está clasificada para un rango de corriente.

Si la corriente supera las recomendaciones del fabricante, los LEDs pueden volverse más brillantes, pero su salida de luz puede degradarse a un ritmo más rápido debido a las temperaturas más altas dentro del dispositivo lo que conduce a una vida útil más corta. Una definición de la vida útil de los LED es el punto en el que la producción de luz disminuye en un 30 por ciento.

Conductores avanzados

Por lo tanto, los LED requieren un dispositivo que pueda convertir la corriente alterna entrante a la tensión de CC adecuada y regular la corriente que fluye a través del LED durante el funcionamiento. El conductor convierte la corriente alterna de 120V (u otro voltaje) de 60Hz a la corriente continua de baja tensión requerida por los LEDs, y protege los LED de las fluctuaciones de la tensión de línea.

"Un controlador de LED es la fuente de alimentación para un sistema de LED, al igual que una balastra es a un sistema de iluminación fluorescente o HID", dice Al Marble, gerente de ventas y desarrollo del mercado de Philips-Advance Transformer.

Los controladores de LED pueden ser tipos de tensión constante (normalmente 10V, 12V y 24V) o tipos de corriente constante (350mA, 700mA y 1A). Algunos controladores se fabrican para operar dispositivos LED o arrays específicos, mientras que otros pueden operar los LEDs más comúnmente disponibles. Los controladores de LED son generalmente lo suficientemente compactos para encajar dentro de una caja de conexiones, incluyen una salida Clase 2 aislada para un manejo seguro de la carga, operan con alta eficiencia del sistema y ofrecen operación remota de la fuente de alimentación.

Atenuación y cambio de color

Los controladores pueden activar el oscurecimiento y el cambio de color o la secuenciación de los LED. Los LEDs se integran fácilmente con circuitos para controlar el oscurecimiento y el cambio de color, de modo que estas funciones pueden responder a comandos preestablecidos oa la presencia o comandos de los ocupantes. La mayoría de los controladores LED son compatibles con dispositivos y sistemas de control 0-10V disponibles en el mercado, tales como sensores de ocupación, fotocélulas, reguladores de pared, mandos a distancia, controles arquitectónicos y teatrales y sistemas de automatización de edificios e iluminación.

Los LED también pueden funcionar con dispositivos gobernados por los protocolos DMX y DALI (interfaz de iluminación direccionable digital) y, en el futuro, pueden incluir la opción inalámbrica (RF) como opción de control.

"Con el uso de controladores completamente electrónicos, las posibilidades son infinitas", dice Marble. "Esta área se está desarrollando ahora, pero se espera que la integración más estrecha de todos los componentes electrónicos reduzca el uso de componentes discretos en el campo y simplifique la aplicación".

Los controladores con capacidad de atenuación pueden atenuar la salida de luz LED en toda la gama de 100% a 0%. Los controladores de oscurecimiento pueden atenuar los LEDs mediante la reducción de la corriente directa, la modulación de ancho de pulso (PWM) mediante control digital o métodos más sofisticados.

La mayoría de los controladores de oscurecimiento funcionan utilizando el método PWM. Con este método, la frecuencia podría oscilar entre un centenar de modulaciones por segundo y cientos de miles de modulaciones por segundo, de manera que el LED parece estar encendido de forma continua sin parpadeo.
Aplicación de señalización

Una ventaja del método PWM es que permite el oscurecimiento con un cambio de color mínimo en la salida del LED. Según el Centro de Investigación de Iluminación, atenuación hace que los LED experimenten un cambio similar en la distribución de potencia espectral como una lámpara incandescente.

Sin embargo, si se utilizan LEDs coloreados en una matriz para producir luz blanca, la cantidad de cambio, particularmente con LEDs rojos y amarillos, puede producir un efecto indeseable en la luz blanca que produce el sistema.

La atenuación no produce una pérdida de eficiencia. Durante el oscurecimiento, los LED siguen funcionando con la misma tensión y corriente que durante la salida de luz completa. Además, la vida útil de la lámpara no se ve afectada por el oscurecimiento, como ocurre a veces con la iluminación fluorescente frecuentemente atenuada. Por el contrario, los LED de atenuación pueden alargar la vida útil de los LED, ya que el oscurecimiento puede reducir las temperaturas de funcionamiento dentro de la fuente de luz.

Los controladores también se pueden utilizar para activar el cambio de color o la secuenciación. Esto puede lograrse atenuando una mezcla de LEDs de colores en una matriz para cambiar los colores.

Otra opción es que el controlador puede trabajar con un secuenciador de color, que recibe la salida del controlador LED de 10V o 24V y lo convierte en salida de tres canales - normalmente rojo, azul y verde - que se pueden mezclar para crear un amplio rango dinámico de colores.

Cuando se utiliza un secuenciador, genera una secuencia preestablecida, con cambios de color que ocurren a una velocidad determinada por el especificador. Una tercera opción es que cada LED sea controlado y programado individualmente mediante la interfaz con el controlador digital DMX, permitiendo que miles de LEDs se atenúen dinámicamente hacia arriba o hacia abajo para crear un espectro aparentemente infinito de colores.

Consejos de especificación

Sameer Sodhi, gerente de marketing de productos - Fuentes de alimentación LED y controles, OSRAM SYLVANIA, señala que un problema común con la operación del sistema LED implica sobrecargar el controlador. Los conductores del LED se clasifican para una carga máxima que se debe prestar la atención apropiada. "Uno de los errores más comunes es conectar demasiadas cadenas LED en serie", dice. "Poner demasiadas cadenas en serie puede resultar en un voltaje demasiado bajo disponible para la última cadena (s) en la cadena".

Otro problema común, advierte, es usar el controlador de voltaje equivocado. "Cuando se utiliza un controlador de voltaje equivocado, los LED no se encenderán o pueden operar a corrientes más altas que las previstas", dice. "Una práctica prudente es comprobar la clasificación de voltaje de la carga de LED que se utiliza en contra de la tensión de salida nominal del conductor.Por ejemplo, utilizando un controlador de 12V en una carga de 10V LED podría resultar en una vida significativamente más corta del módulo.

Pilotos de Osram
Sodhi también cree que una de las características más importantes del controlador LED para examinar es la calidad de la tensión de salida de CC del controlador. "Para maximizar la salida de luz de los LEDs sin sobrecargarlos requiere una constante corriente continua que se mantenga a través de ellos", dice.

Además, advierte que el montaje a distancia del conductor provoca caídas de tensión y pérdidas de potencia en el cableado de CC que deben tenerse debidamente en cuenta.

Finalmente, Sodhi aconseja a los especificadores que estén al tanto de las temperaturas ambiente en la aplicación. Mientras que los LEDs tienen la capacidad de comenzar a temperaturas tan bajas como -40 ° C, operarlas a temperaturas ambientales frías puede causar problemas operativos. "Los LEDs obtienen mayor potencia a temperaturas ambiente frías, lo contrario de lo que ocurre con las lámparas fluorescentes, y esto puede conducir a un mal funcionamiento del sistema", advierte. "Para aplicaciones exteriores en las que la fuente de alimentación se monta remotamente, la carga máxima de LED en el controlador debe ser descalificada en un 10-20 por ciento para evitar conflictos del sistema durante temperaturas frías".

Marble señala que se debe prestar especial atención a la calificación ambiental del conductor: La mayoría de los conductores son de tipo "seco solamente" y deben instalarse en un recinto eléctrico resistente a la intemperie si se usan al aire libre. Los conductores de ubicación húmeda deben usarse en carteles o pistas donde se espera algo de humedad, y los conductores de ubicación húmeda se suministran típicamente en un recinto hermético y montado previamente para montarlo al aire libre.

"Asegúrese de que el conductor está clasificado para su uso en su entorno", dice. "Y asegúrese de que el conductor ha sido evaluado y clasificado para su uso dentro del sistema de LED en particular."

Marble también cree que las clasificaciones UL Class 2, requeridas para LEDs en aplicaciones de señalización, pueden beneficiar aplicaciones de iluminación general. "La clase 2 de la UL ordena que el conductor tenga tensión, corriente y potencia por debajo de ciertos niveles en la secundaria", dice. Los controladores LED de clase UL UL 2 proporcionan aislamiento eléctrico de la tensión de línea de CA, lo que permite un manejo seguro de los LEDs que funcionan a voltajes de baja tensión DC.

También recomienda que los conductores que tienen protección contra cortocircuitos, que están diseñados específicamente para la aplicación dada, y que puede manejar temperaturas extremas. "Las fuentes de alimentación de corriente continua están normalmente diseñadas para aplicaciones de temperatura ambiente como IT o telecomunicaciones", añade. "Estas fuentes de alimentación pueden funcionar erráticamente o no en absoluto bajo los rigores de una aplicación de iluminación."

Por último, Marble aconseja que hay problemas de calor con los LED incluso durante el funcionamiento normal. "Los LEDs se creen de vez en cuando y se cree incorrectamente que generan poco o ningún calor", dice, señalando que puede haber un calor considerable generado en los aparatos LED de mayor potencia. "Esperemos que el fabricante del integrador / proyector haya diseñado los disipadores de calor adecuados para el sistema, sin embargo, permitir una amplia disipación de calor en la instalación es una buena práctica, como el montaje en metal o permitir una cierta ventilación si es posible".