Eficiencia y eficacia energética de las bombillas LED

¿Qué significa la eficiencia y la eficacia luminosa de las bombillas LED? Aquí puede encontrar el significado exacto de cada uno de los términos de forma individual. También puede conocerá qué eficiencia alcanzan las bombillas LED actuales y la comparación con las tradicionales bombillas incandescentes y halógenas.

Eficiencia y eficacia de los LED

La eficiencia y la eficacia de las bombillas LED a menudo se mezclan y esto se debe ciertamente al hecho de que hay una conexión directa entre estos dos términos. Antes de profundizar, debería familiarizarse con la definición exacta de cada uno de ellos.

  • Eficiencia

La eficiencia de un LED indica la relación entre el consumo de energía eléctrica y el flujo luminoso emitido en el lumen.

  • Eficacia

La eficacia de un LED es la eficacia luminosa y se expresa en lúmenes por vatio (lm/W). El máximo teórico es 350 lm/W que equivaldría al 100%.

La eficiencia es una relación entre las dos cantidades mencionadas y por lo tanto se da como un valor porcentual. Para determinar la eficiencia de un iluminante LED, se debe medir el consumo de energía y el flujo luminoso emitido.

¿Qué flujo luminoso máximo sería posible? y ¿Se puede dar una eficiencia del 100%?

Para ello, hay que echar un vistazo al mundo de la física. De acuerdo con esto, el máximo teórico para la eficacia luminosa es de aprox. 350 lm/W para los LEDs blancos fríos. Una bombilla LED con un consumo de 1 vatio y un flujo luminoso de 350 lúmenes tendría una eficiencia del 100%. Sin embargo, en la práctica tales bombillas LED son una utopía.

La eficiencia real de las actuales fuentes de luz LED es de un 30% a un 40%. Aparte de eso, una eficiencia del 100% no sería posible en la práctica, ya que hay numerosos componentes en una bombilla LED donde se producen pérdidas.

¿Qué eficiencia máxima es posible?

Para lograr la mayor eficiencia posible para la luminaria o la bombilla LED, se deben instalar los diodos emisores de luz más eficientes posibles. Por ejemplo, el LED319A de alta potencia de Nichia alcanza una asombrosa eficacia luminosa de 164 lm/W. Esto le da una eficiencia de poco menos del 47%. Este es el récord actual en la producción en serie.

Pero esto es sólo la eficiencia del diodo emisor de luz. Una bombilla de LED también contiene un driver LED y componentes ópticos. Estos también tienen una eficiencia, por lo que la eficiencia total se reduce.

Las bombillas LED actuales tienen una eficiencia de alrededor del 30% al 40% y el resto de la energía utilizada se irradia en forma de calor.

La eficiencia global es importante

La eficiencia global de una bombilla LED incluye todos los componentes que contiene.

La temperatura del LED tiene una influencia, a menudo subestimada, en la eficiencia. Cuanto más baja sea la temperatura de funcionamiento del LED, mejor será su eficacia y por lo tanto su eficiencia. Una buena gestión térmica dentro de la fuente de luz para disipar el calor residual del LED al medio ambiente sería una ventaja.

¿Dónde se producen las pérdidas?

Una bombilla LED contiene varios componentes donde pueden producirse pérdidas. En la mayoría de los casos se trata de los siguientes componentes:

  • Electrónica del driver
  • Diodo(s) emisor(es) de luz
  • Óptica

La electrónica del driver o la fuente de alimentación convierten el voltaje de la red de 230V en el voltaje de funcionamiento requerido para el LED. Estos circuitos electrónicos están construidos de forma diferente según el fabricante y tienen eficiencias del 70 al 90%.

Los LEDs instalados en la fuente de luz tienen la mayor influencia en la eficiencia general. El factor decisivo aquí es cuánta luz puede ser desacoplada del semiconductor en el medio ambiente. Las luminarias LED de color blanco cálido disponibles en el mercado suelen estar equipadas con diodos emisores de luz con una eficiencia de alrededor del 25 al 35%.

La óptica (lentes, filtros de color, etc.) dentro de una fuente de luz LED también influye en la eficiencia global. Por ejemplo, se utilizan lentes difusoras especiales para lograr un determinado ángulo de haz de la bombilla. La eficiencia de la óptica es muy buena comparada con la de los propios LED.

Calcular la eficiencia de los LED

La eficiencia global de una bombilla LED se calcula multiplicando las eficiencias individuales de todos los componentes que contiene.

Ejemplo: Cálculo de la eficiencia global

Driver del LED (90%) * LED (35%) * óptica (95%) = 30% de eficiencia

Cálculo: 0,9 * 0,35 * 0,95 = 0,3 → 30%

¿Quieres calcular la eficacia de una bombilla LED? Primero establezca la eficacia luminosa (lúmenes por vatio) en relación con el máximo físicamente posible (350 lm/W) para los LEDs de color blanco frío.

Ejemplo: Calculando la eficacia de una luz LED

La bombilla LED entrega 1500 lúmenes con un consumo de 13 vatios.

1500 Lumen : 13 Watt = 115,4 lm / W (Eficacia luminosa)

Máximo físico (100% de eficacia): 350 lm / W

115.4 lm / W : 350 lm / W = 0.33 → 33% Eficacia

Comparación de la eficiencia y la eficacia luminosa

Las bombillas y luminarias LED son, de lejos, las fuentes de luz más eficientes de nuestro tiempo. Sin embargo, se necesita algún tiempo antes de que todas las viejas tecnologías de iluminación se conviertan completamente a LED.

Si está a punto de convertir las antiguas bombillas a LED, la siguiente comparación de la eficiencia de las diversas tecnologías de iluminación le ayudará. Básicamente, la eficiencia es siempre ligeramente mejor a mayores potencias.

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Eficiencia de la bombilla incandescente

La eficiencia de las conocidas bombillas incandescentes es sólo el 5% de la energía eléctrica utilizada. El 95% restante se libera al medio ambiente en forma de calor. Es por eso que incluso las bombillas incandescentes de baja potencia y bajo brillo se calientan mucho durante su funcionamiento.

Además, la eficacia luminosa de una bombilla incandescente está entre 10 lm/W y 15 lm/W, dependiendo de la clase de potencia. Tienen entre el 2,85 y 4,25 % de Eficacia

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Eficiencia de la bombilla halógena

Las luces halógenas tienen una eficiencia de alrededor del 10%. El 90% restante se irradia como calor al medio ambiente.

La eficacia luminosa de una bombilla halógena está entre 15 lm/W y 20 lm/W, dependiendo de la clase de potencia. Por lo tanto, la eficiencia es sólo ligeramente mejor que la de una bombilla incandescente. Tienen entre el 4,25 y 5,75 % de Eficacia

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Eficiencia de la bombilla de bajo consumo de energía

Después de todo, la bombilla de ahorro de energía alcanza una eficiencia de hasta el 25%. Aquí sólo el 75% de la energía eléctrica se convierte en calor.

La eficacia luminosa es de 40 lm/W a 60 lm/W. La eficiencia comparada con la bombilla incandescente es por lo menos un factor de cuatro a cinco. Tienen entre el 11,50 y 17,15 % de Eficacia

Tabla de comparación de eficiencia y eficacia

Comparación de la eficiencia y la eficiencia liminosa de diferentes fuentes de luz

Tecnología

Eficiencia

Eficacia

LED

25 - 40%

80 – 150 lm/W

Bajo Consumo

15 - 25%

40 – 60 lm/W

Halógena

8 - 12%

15 – 20 lm/W

Incandescente

3 - 5%

10 – 15 lm/W

Conclusión

Con una eficiencia del 30% al 40%, las bombillas LED pertenecen a las fuentes de luz más eficientes del mundo actual. Ahora ya sabes cómo calcular la eficiencia de una bombilla LED antes de comprarla. Así que puedes asegurarte de comprar una bombilla LED eficiente con alta eficacia luminosa.