La relevancia del driver en la aportación de valor a los proyectos de iluminación

Viernes, 31 Mayo, 2019

A la hora de realizar un proyecto de iluminación es indispensable seguir un riguroso proceso de estudio y diseño orientado a que un espacio esté iluminado de forma coherente con su arquitectura, decoración y usos previstos.

Dentro de dicho proceso es fundamental analizar y determinar, entre otros, los siguientes aspectos:

  • Arquitectura y espacio
  • Actividad y usos de la instalación
  • Distribución óptima de los puntos de luz
  • Niveles de iluminación adecuados
  • Tonalidad de la luz
  • Consumo energético
  • Mantenimiento
  • Propuesta de luminarias y sistemas de control/gestión
  • Presupuesto económico

Para ello, es muy importante tener presentes las partes que componen cualquier sistema de iluminación LED:

  • Dimmer o sistema de control
  • Driver
  • Módulo/s LED
  • Luminaria

Dentro de dicho sistema, podemos considerar al driver como su “cerebro” ya que además de ser el encargado de controlar su función más básica (iluminación) también juega un papel fundamental en una gran variedad de aspectos de éste: protección, funcionalidad, métodos de regulación, posibilidades de programación, usos, flexibilidad, comportamiento eléctrico, rendimiento o estética, entre otros.

Además de estos parámetros generalmente conocidos dentro del sector, existen otra serie de puntos a tener en cuenta y a los que normalmente, por desgracia, no se les otorga la importancia que requieren. Estos aspectos juegan un papel relevante en los proyectos de iluminación debido a que están directamente relacionados con la calidad de la luz, experiencia de usuario, nivel de confort…

Debido a esta condición, es muy importante realizar una correcta selección y test del driver que compone un sistema de iluminación. En este artículo vamos a hablar de la relevancia de este componente en relación con algunos de los aspectos anteriormente mencionados y, generalmente, menos conocidos dentro del mundo de la iluminación.

FLICKER

Un problema importante que afecta a la iluminación LED es el “flicker”, al que definimos como la variación de luminancia (cantidad de flujo luminoso que incide en una superficie) en el tiempo.

Principalmente, existen dos tipos de flicker, visible e invisible:

  • El flicker visible es aquel que podemos apreciar los seres humanos y que generalmente es rechazado excepto en algunas aplicaciones concretas como las luces estroboscópicas.
  • El flicker invisible es el que no es percibido conscientemente por los seres humanos pero que a pesar de ello puede causar efectos negativos en su salud como, por ejemplo, problemas neurológicos, dolores de cabeza, fatiga visual…

Tradicionalmente, el flicker también suponía un problema cuando hablábamos de lámparas fluorescentes en combinación con balastos magnéticos pero el problema se corrigió en gran medida tras la llegada de los balastos electrónicos. También cabe destacar la naturaleza lenta de las lámparas fluorescentes e incandescentes, la cual hace que cuando dichas lámparas se apaguen permanezcan encendidas un breve período de tiempo haciendo que el flicker sea menos apreciable. Esto cambió radicalmente con la iluminación LED, ya que constituye una fuente de luz de naturaleza rápida, haciendo que las variaciones de corriente que experimentan se manifiesten de forma prácticamente instantánea en la iluminación entregada.

Existen dos puntos a tener muy en cuenta a la hora de valorar el flicker presente en nuestro sistema de iluminación: el porcentaje y la frecuencia del flicker.

El porcentaje de flicker hace alusión a la cantidad de flicker presente en una frecuencia determinada. Su cálculo se realiza a través de la siguiente fórmula:

Un bajo nivel de porcentaje de flicker siempre implica menos flicker, pero este hecho únicamente no es garantía de tener una luz de calidad.

Para garantizar una luz de calidad debemos tener en cuenta también la frecuencia del flicker. Este concepto hace referencia a la tasa de variación de la luminancia en el tiempo y es importante porque no tiene los mismos efectos una determinada cantidad de flicker producida a 100Hz (imagen de la izquierda) que una que se produce a 1KHz (imagen de la derecha).

Para determinar, representar y comparar estos parámetros existen métodos como el incluido en la norma IEE P1789. Como se puede observar en la siguiente gráfica, el flicker es más perjudicial cuanto más baja es la frecuencia a la que se produce.

Como hemos comentado, es muy importante considerar este parámetro en cualquier proyecto de iluminación debido a sus efectos perjudiciales en la salud de las personas, pero éste resulta de gran importancia en espacios donde los seres humanos están expuestos de forma prolongada a la luz artificial, tales como hospitales, colegios y oficinas.

En este sentido el driver juega un papel principal ya que es el encargado de controlar y regular la corriente que circula por los módulos LED, siendo el principal factor que ocasiona la presencia de flicker así como sus características de porcentaje y frecuencia en un sistema de iluminación.

En el ámbito del desarrollo electrónico de drivers podemos destacar los siguientes métodos de regulación de la corriente de salida:

  • Pulse Width Modulation (PWM) → encendido/apagado rápido del módulo LED a alta frecuencia.

  • Modulación por amplitud → reducción del nivel de corriente que circula por los módulos LED.

  • Métodos híbridos → combinan los dos anteriores.

Cada uno de estos métodos de regulación tiene sus ventajas e inconvenientes por lo que es importante conocerlos de cara a realizar la mejor selección del driver en base a los parámetros de nuestro proyecto de iluminación:

El término “color shift” hace referencia a la variación en la temperatura de color que se produce al modificar el nivel de corriente que circula por un módulo LED.

TRANSICIONES

Otro aspecto a destacar son las transiciones. Cuando hablamos de ellas hacemos referencia al cambio entre los diferentes estados de un driver. Generalmente son aspectos que no se indican en la documentación asociada a los productos de iluminación y dependen en gran medida de la gestión realizada por el driver (aunque, como veremos posteriormente, no es el único factor).

Principalmente, podemos destacar las siguientes transiciones:

  • Encendido/apagado del driver (red)
  • Entrada/salida modo de reposo (standby)
  • Transiciones entre estados de regulación
  • Entrada/salida a modos de protección (sobrecarga, circuito abierto…)

Durante el encendido/apagado del driver (red) pueden aparecer picos de corriente por encima de su valor nominal que originen un deterioro de la carga LED utilizada.

Debido a la inicialización de la electrónica que conforma el control de potencia del driver pueden originarse parpadeos o pulsos de corriente que, dependiendo de su duración e intensidad, podrían llegar a ser detectados a simple vista.

En las transiciones entre estados de regulación pueden observarse “escalones” o variaciones abruptas e irregulares de la corriente de salida que impacten directamente sobre la percepción de calidad que tiene el usuario del sistema de iluminación utilizado.

En general, la premisa a seguir debe ser la de gestionar estas transiciones llegando a un compromiso entre la manera más rápida y la más “agradable” posible sin que se produzcan comportamientos indeseados que comprometan la experiencia de usuario, el nivel de confort o la calidad de nuestro sistema de iluminación. Por tanto estos efectos deben considerarse ya desde el punto de vista previo al diseño del driver para intentar eliminarlos o atenuarlos desde las primeras fases de desarrollo del producto.

COMPATIBILIDAD

Es importante destacar también la relevancia de la compatibilidad entre las diferentes partes de un sistema de iluminación.

Por un lado es necesario asegurar la correcta relación entre los módulos de LED y el driver utilizado, con todo lo que ello conlleva. Pero más allá de este punto, sobradamente conocido dentro del sector, también es necesario asegurar la compatibilidad entre el driver y los dispositivos de control.

En instalaciones controladas mediante corte de fase es necesario comprobar que el método de regulación (principio o final de fase) es compatible entre todos los dispositivos. Además se debe asegurar que el tipo de carga a controlar y la potencia de ésta se encuentran siempre dentro del rango permitido por el equipo de control. Por último, también es recomendable comprobar que no se produce ruido audible ni parpadeos en ninguna de las condiciones de regulación permitidas. 

En instalaciones controladas mediante protocolo DALI lo más importante es asegurar que todos los dispositivos instalados están certificados DALI. De esta forma nos aseguramos del cumplimiento de unos estrictos protocolos de pruebas que implican la compatibilidad de las comunicaciones entre ellos. Además, debido al carácter digital del protocolo, es especialmente importante seguir las recomendaciones de los fabricantes y realizar una adecuada configuración de todos los dispositivos. En este tipo de instalaciones la fase de commissioning  o puesta en marcha de la instalación es muy importante a la vez que compleja, debiéndose realizar adecuadamente por parte de un profesional.

En instalaciones controladas mediante 1-10V deberemos tener en cuenta que es protocolo analógico y menos estandarizado que el anterior. Por tanto es necesario seguir las recomendaciones realizadas por los fabricantes de los distintos dispositivos teniendo en cuenta principalmente las curvas de regulación y el número máximo de dispositivos a controlar, así como los parámetros eléctricos de las entradas/salidas de control con el fin de conseguir una sensación lineal y un rango correcto de la regulación.  

Además de tener en cuenta estas consideraciones particulares de los principales métodos de regulación y control, se deberá testear el sistema de iluminación completo en base a poder seleccionar los componentes más adecuados y buscar la configuración más óptima para asegurar la compatibilidad entre todas las partes.

Por todo lo destacado anteriormente y debido al relevante lugar que ocupa el driver, cuando hablamos de iluminación de calidad es muy importante realizar una correcta selección de éste así como testear adecuadamente dicho componente junto al resto de partes que componen el sistema de iluminación prestando especial atención a algunos aspectos que pueden afectar negativamente a la funcionalidad y nivel de confort de nuestra instalación.

En general, la elección de un driver con unos reducidos niveles de flicker, una correcta gestión de las transiciones y completamente compatible con el resto de partes del sistema, nos permitirá aportar valor a los proyectos de iluminación incrementando la sensación de calidad percibida por el usuario final.

 

Adrián Garcés Clemente

Ingeniero I+D+i de ELT

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