Impacto de las luminarias LED en la red de distribución eléctrica

La impresionante reducción en el consumo de energía en comparación a la iluminación incandescente, es el factor principal de la tasa de crecimiento en el uso de la iluminación LED. Practicamente emplea menos del 20% de la energía eléctrica para proporcionar la misma intensidad lumínica.

A esto podemos agregar una mayor vida útil que reduce los costos de sustitución, la capacidad de atenuarlos usando dimmers TRIAC y la capacidad de encendido instantáneo. Pero también ofrece algunos desafíos en electrónica.

Aunque el reemplazo de luminarias LED sea relativamente simple para el usuario final, la ingeniería del circuito integrado del driver LED es fundamental para un buen resultado ya que el LED requiere una fuente de corriente constante bien regulada para entregar un nivel constante de luz por lo que su alimentación desde una fuente de CA requiere algunas técnicas de diseño muy específicas.

Es importante tener en cuenta lo siguientes aspectos para una correcta implementación de un sistema de iluminación LED:

1. El factor de potencia

El factor de potencia es otra de las especificaciones de gran importancia para la iluminación LED. En pocas palabras, un factor de corrección de potencia de uno se logra si la corriente absorbida es proporcional y está en fase con la tensión de entrada. Dado que una lámpara incandescente es una carga perfectamente resistiva, la corriente de entrada y la tensión están en fase y el PF es 1.

Las normas internacionales todavía se están desarrollando para aplicaciones de LED, pero la mayoría creen que un PF > 0,90 será requerido para las aplicaciones de iluminación LED.

Debido a que un circuito driver de LED (que incluye una serie de diodos, transformadores y condensadores) no se comporta como una carga puramente resistiva, puede tener un PF tan bajo como 0.5.

Con el fin de elevar el PF por encima de 0,9, se debe diseñar un circuito de factor de potencia (PFC) activo o pasivo dentro del circuito del driver de LED. También debe tenerse en cuenta que un alto PF es particularmente importante en las aplicaciones que utilizan un gran número de COBs LED. Por ejemplo, en un garaje que utiliza varios cientos de luminarias LED de 50W será muy beneficioso un diseño de driver de alto PF (> 0,95).

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2. Los niveles de distorsión armónica

Además de la importancia de un alto PF, también es importante reducir al mínimo los niveles de distorsión armónica en luminarias LED.

Una regulación precisa de corriente de LED que contemple un amplio rango de variación de tensiones de la línea, la tensión de salida y la temperatura son factores críticos en las aplicaciones de iluminación ya que las variaciones en el brillo del LED deben ser imperceptible por el ojo humano.

Asimismo, para asegurar la larga vida de los LEDs, es importante no someterlos a corrientes por encima de sus valores máximos. La regulación de corriente de LED en aplicaciones flyback aisladas no siempre es sencilla y a menudo requiere un opto–acoplador para completar el bucle de realimentación requerido, o bien se puede añadir una etapa de conversión adicional.

Sin embargo, ambos métodos añaden complejidad y preocupaciones en cuanto a la fiabilidad. Afortunadamente, algunos diseños de circuitos integrados de drivers de LED incorporan nuevas técnicas de diseño que proporcionan una regulación de corriente precisa sin estos componentes adicionales.

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¿Qué debo hacer entonces para proteger mis bancos de condensadores?

1. Hacer un estudio de la cantidad de armónicos que se encuentran presentes en la red eléctrica de la empresa (analizador de redes).
2. Verificar el cuadro de armónicos que se encuentran presentes y ver si estos superan los parámetros establecidos.
3. En el caso que no superen los siguientes parámetros que son los establecidos para banco de condensadores:
   • % THD (I) < 10%
   • % THD (V) < 5%
   • % NLL < 25%

   Se procede a verificar si con la carga a instalar de luminaria LED se sobrepasa los parámetros.

4. En el caso de encontrarse dentro de los parámetros indicados se procede a instalar.
5. Si se superasen los parámetros se recomiendan instalar reactancias en el banco de condensadores para proteger a estos.

Es importante tener en cuenta estos aspectos que una instalación de luminarias LED puede llegar a alterar en su red de distribución eléctrica, y evitar que los armónicos que generan lleguen a dañar sus bancos de condensadores.