Las matrices de ledes COB compactos mejoran la iluminación de tiendas

Las matrices de ledes integradas (COB) son populares porque permiten a los ingenieros de iluminación desarrollar fácilmente un producto con la luminosidad que ofrecen varios ledes sin el desafío adicional de ensamblar, alimentar y administrar térmicamente grupos de ledes en un solo sustrato. Los fabricantes de ledes han trabajado duro para ofrecer soluciones modulares que ofrezcan un paquete cerámico y un alto nivel de integración. Además, las matrices de ledes COB permiten a los fabricantes de iluminación aprovechar las técnicas con eficiencia mejorada como el «fósforo remoto» (Consulte el artículo de TechZone “Remote Phosphor Offers Alternative to White LEDs” [El fósforo remoto ofrece una alternativa a los ledes blancos]).

Ahora una segunda generación de matrices de ledes COB ofrecen incluso mayor luminosidad con menos ledes y, a su vez, mejoran la «densidad de lúmenes» permitiendo a los fabricantes reducir el tamaño de la superficie de emisión de luz. Estas matrices de ledes COB se pueden adaptar a accesorios luminosos direccionales y pequeños y a su vez pueden ofrecer este tipo de iluminación a las tiendas con necesidad de alta luminosidad y ángulo de haz estrecho en particular.   

Este artículo describe la nueva generación de matrices COB de los principales fabricantes y explica las ventajas para los ingenieros a la hora de diseñar una iluminación direccional delgada y compacta para aplicaciones en tiendas.

Luz dirigida

Si bien el rendimiento de los ledes ha mejorado notablemente, los dispositivos individuales aún no producen suficiente salida para la iluminación convencional. Por ejemplo, una sola bombilla incandescente de 100 W y 120 V genera 1,700 lúmenes (con una eficacia de aproximadamente 17 lm/W). En comparación, un led popular como el Z5MI de Seoul Semiconductor genera 145 lm (350 mA, 2.95 V, 140 lm/W). Un diseñador de iluminación necesitará doce dispositivos Seoul Semiconductor para ofrecer aproximadamente el mismo resultado que una bombilla.

La agrupación de ledes en matrices que coincide con la salida de la iluminación convencional presenta desafíos desde el punto de vista óptico, de iluminación y de fabricación. Para solucionar los problemas de diseño y ensamble en matrices de ledes, los fabricantes de ledes ahora ofrecen una solución modular en forma de la matriz de ledes COB. Este dispositivo ofrece un paquete cerámico y un alto nivel de integración (consulte el artículo de TechZone "The Rise of Chip-on-Board LED Modules” [El surgimiento de los módulos LED integrados] ).

La densidad de lúmenes de la primera matriz de ledes COB establecía que la superficie de emisión de luz debía de tener 9 mm de diámetro como mínimo para garantizar una salida suficiente para las aplicaciones de iluminación. Las matrices de ledes COB con superficies de emisión de luz de 9 mm, como SOLERIQ P9 de OSRAM, un producto de 1800 lm (700 mA, 29 V, 89 lm/W) y Xlamp CXA 1520 de Cree, y con un dispositivo de 1245 lm (500 mA, 35 V, 72 lm/W) han comprobado ser muy exitosas, especialmente en la iluminación direccional.

Este tipo de iluminación es particularmente popular en aplicaciones de tiendas donde se utiliza para destacar productos en la vidriera con haces de luz blanca brillante. Estas vidrieras son más efectivas si la iluminación se puede dirigir en haces pequeños con poca dispersión de la luz (Figura 1).

Figura 1: iluminación LED direccional en aplicaciones de tiendas para destacar las vidrieras. (Cortesía de Philips Lighting)

Los ingenieros describen el patrón de luz que ofrecen las lámparas direccionales en términos de ángulo del haz y ángulo del campo. La medición de referencia es la «intensidad luminosa del haz central» (CBCP) que se determina al medir la intensidad luminosa a 0º (es decir, en la línea central de la superficie de emisión de luz de la lámpara direccional). El ángulo de haz es la parte del haz de la lámpara donde la intensidad luminosa es superior al 50 por ciento del CBCP. El ángulo de campo es la mayor área del haz donde la intensidad luminosa es superior al 10 por ciento del CBCP. Los valores provienen de una intensidad relativa en comparación con una área de desplazamiento angular (Figura 2). La intensidad luminosa equivale directamente a la candela (cd), la unidad de intensidad luminosa (que equivale a la cantidad de luz visible de una fuente emitida en tiempo de unidad por ángulo sólido de unidad. Consulte el artículo de TechZone “Decoding Luminous Intensity Distribution Data for LED Modules” [Decodificación de los datos de distribución de intensidad lumínica para los módulos de ledes).

Figura 2: El ángulo de campo y el ángulo de haz de la iluminación direccional de ledes provienen de las áreas de intensidad relativa. (Cortesía de Philips Lighting)

Reducción del arreglo

Los diseñadores de iluminación que se complacen en extender las ventajas de las matrices de ledes COB a un rango mayor de productos están solicitando productos incluso más pequeños. Con el objetivo de satisfacer esta demanda, una segunda generación de matrices de ledes COB está ahora ingresando en el mercado. Los nuevos dispositivos aprovechan la mayor eficacia de los ledes blancos para mejorar aún más la densidad de lúmenes.

Los fabricantes de ledes, como Philips Lumileds y Cree, han presentado familias de matrices de ledes COB con superficies de emisión de luz de diámetros de tan solo 6 mm, pero con la suficiente salida de luz para asemejarse a los anteriores dispositivos de superficie de emisión de luz de 9 mm. Estos nuevos productos ofrecen dimensiones más pequeñas combinadas con una baja resistencia térmica y como tal son ideales para la iluminación direccional más compacta. Otra ventaja clave, especialmente en aplicaciones de tiendas, es que estas matrices de ledes COB más pequeñas se pueden agrupar con ópticas que permiten ángulos de campo y haz más pequeños (Figura 3).

Figura 3: las matrices de ledes COB más pequeños ayudan a la iluminación direccional. (Cortesía de OSRAM)

Philips Lumileds, por ejemplo, ha presentado recientemente a la matriz de ledes 1202 COB de LUXEON (Figura 4) que incluye una superficie de emisión de luz de 6.5 mm. El producto es parte de la gama de la empresa denominada CrispWhite Technology.

Figura 4: la matriz de ledes 1202 COB de LUXEON de Philips Lumileds incluye una superficie de emisión de luz de 6.5 mm.  

La empresa afirma que la superficie pequeña de emisión de luz del 1202 produce una salida similar a la de la generación anterior de matrices de ledes COB con 9 mm de diámetro, pero un CBCP mayor. Según la hoja de datos, el dispositivo ofrece 65,000 cd con un ángulo de haz de 10^o. Philips Lumileds también destacó que el producto 1202 también está disponible en una versión de 2200 K «muy cálida» para las aplicaciones en tiendas donde se requiere un «brillo similar al de las velas». La versión de 3000 K produce 600 lm (200 mA, 85 lm/W) y tiene un índice de reproducción cromática de 92.

Por su parte, Cree ofrece la matriz de ledes COB XLamp CXA 1304 con 6 mm de diámetro de superficie de emisión de luz. La empresa afirma que el producto con 6 mm de diámetro «ofrece nuevos niveles de flujo y eficacia a este diseño». La versión de 3000 K del 1304 produce 368 lm (400 mA, 9 V, 102 lm/W) y tiene un índice de reproducción cromática de 95.

Las mejoras continuas en la eficacia de ledes han permitido a los fabricantes desarrollar una segunda generación de matrices de ledes COB con densidad de lúmenes mejorada. Estos nuevos dispositivos ofrecen superficies de emisión de luz más pequeñas y, a su vez, mantienen la salida de luz de las matrices de ledes COB más grandes y antiguas. Al usar estos nuevos productos en la iluminación direccional, los diseñadores podrán desarrollar la iluminación brillante y con haz más estrecho que demanda el sector de tiendas.

Para obtener más información sobre las piezas descritas en este artículo, utilice los enlaces que se proporcionan para acceder a las páginas de productos en el sitio web de DigiKey.