El controlador inteligente trae luces LED "verdes"
Actualmente, hay alrededor de 10 mil millones de lámparas incandescentes en el mundo y consumen alrededor de una quinta parte de la energía mundial. Con la tendencia actual de la ecología verde de ahorro de energía, muchas personas están buscando nuevas formas de salvar la tierra. Se están construyendo fuentes de energía solar, eólica, hidroeléctrica y otras fuentes de energía renovables para reemplazar métodos de generación de energía perjudiciales para el medio ambiente, como el carbón y el vapor.
Otra forma de ahorrar energía es a través de redes inteligentes y sistemas inteligentes que consuman menos energía sólo cuando sea necesario. Para los sistemas de iluminación, la combinación de LED con circuitos de sensores inteligentes parece ser un enfoque prometedor para resolver el problema del alto consumo de energía. Los protocolos LED o de luz de estado sólido (SSL) utilizan aproximadamente un tercio de la energía de las lámparas incandescentes y son una forma más eficiente de utilizar la energía. Los fabricantes ya cuentan con una solución de este tipo.
Aunque las lámparas incandescentes son ineficientes y sólo pueden convertir una pequeña parte de la energía en energía lumínica, las lámparas incandescentes que consumen mucha energía siguen siendo la corriente principal de la iluminación residencial. El resto de la energía se desperdicia, se pierde en forma de calor a través del recinto de vidrio. Debido a que las lámparas incandescentes son demasiado ineficientes, muchos países alrededor del mundo han comenzado a eliminarlas gradualmente. Actualmente, Australia y Venezuela están a la vanguardia, y Estados Unidos llevará a cabo este esfuerzo entre 2012 y 2014. Ya se utilizan lámparas de bajo consumo (CFL), que ahorran hasta un 25% de la electricidad doméstica y producen menos calor. De hecho, una CFL de 20 vatios emite la misma cantidad de luz que una bombilla incandescente de 75 vatios.
Los consumidores cambiaron las bombillas incandescentes por las CFL a finales de los años 1990, cuando había descuentos disponibles para los residentes urbanos. Los consumidores se sienten atraídos por "volverse ecológicos" y así ahorrar dinero. Sin embargo, esto no siempre es una experiencia positiva para muchas personas; por ejemplo, quieren que la luz sea más oscura y las lámparas fluorescentes compactas no se pueden ajustar con un regulador, y las lámparas fluorescentes compactas contienen pequeñas cantidades de mercurio y deben regularse para sustancias nocivas. Muchas bombillas se reciclan y se eliminan adecuadamente, pero la mayoría se entierran en vertederos, lo que puede provocar la contaminación de las aguas subterráneas. La tasa de uso de lámparas fluorescentes compactas es relativamente baja. Se estima que sólo alrededor del 11% de los hogares en los Estados Unidos utilizan lámparas fluorescentes compactas. La tecnología de las lámparas fluorescentes compactas ha mejorado significativamente en los últimos cinco años, pero todavía no existe una solución óptima.
Los avances en la tecnología de iluminación semiconductora (SSL) han dado como resultado un rápido aumento de luminarias LED en los mercados comercial y residencial. Una vida más larga, una mayor eficiencia lumínica y una mayor eficiencia energética son las principales razones por las que los LED reemplazan a las lámparas incandescentes y a las lámparas de bajo consumo. Puede hacer pleno uso de sensores y microcontroladores inteligentes, lo que realmente aporta ahorro de energía adicional y beneficios económicos, y es una verdadera tecnología "verde". Tecnología verde. Algunos expertos predicen que dentro de un año la mayoría de los consumidores estarán dispuestos a utilizar iluminación LED.
La industria de la iluminación marcará el comienzo de un momento crítico en la historia de la iluminación a medida que los países de la UE, Canadá, Brasil y muchos estados de EE. UU. tomen medidas para eliminar gradualmente las bombillas incandescentes en los próximos años. Las empresas de servicios públicos locales en todo Estados Unidos han comenzado a implementar programas de incentivos para la iluminación LED que acelerarán la adopción de la iluminación LED. Estos incentivos compensarán el alto costo para los consumidores al comprar artefactos de iluminación más nuevos, que cuestan aproximadamente cinco veces más que las CFL.
Lightning Sciences Group (LSGC), con sede en Satellite Beach, Florida, anunció recientemente que ofrecerá reembolsos a los clientes de servicios públicos en el Viejo Noreste para remodelaciones, nuevas construcciones y construcciones bajo el programa Mass Savings. .
Según un comunicado de prensa de LSGC, la empresa fue seleccionada debido a sus rigurosas pruebas de rendimiento de iluminación LM-79 de las lámparas LED de la serie DEFINITY, las lámparas de productividad de la serie producidas en masa y las luminarias de caja de zapatos. Estos descuentos en el noreste seguramente reducirán las barreras de costos y aumentarán la adopción de luminarias LED por parte de los consumidores.
El coste de las luminarias LED actuales consiste principalmente en el LED, el controlador electrónico, la óptica y el disipador de calor. Muchos fabricantes de artefactos de iluminación LED están trabajando para reducir costos y al mismo tiempo agregar características que atraigan a los consumidores. Otros fabricantes están trabajando para agregar funciones de control inteligente que puedan integrarse fácilmente en la electrónica del controlador LED.
La mayoría de las luminarias LED utilizan controles electrónicos para controlar la salida de luz del LED mediante tecnología de modulación de ancho de pulso (PWM). Estos PWM controlan el tiempo de salida de luz controlando el porcentaje de tiempo que el LED está encendido. Este método de activación también atenúa el LED y funciona con los atenuadores tradicionales que se encuentran en la mayoría de las paredes de las casas. Los controladores electrónicos inherentes al diseño también se pueden utilizar para controlar aún más la función de salida de luz. Los sensores están en todas partes y son clave para determinar cuándo y cuánta luz se necesita para que las luminarias LED proporcionen el mejor rendimiento posible.
Existe una gran cantidad de microcontroladores inteligentes disponibles en el mercado hoy en día, la mayoría de los cuales se pueden programar para realizar una variedad de funciones de controladores LED inteligentes. Cada día se introducen muchas soluciones integradas nuevas y los proveedores de unidades están trabajando para reducir el número de componentes de la lista de materiales y el costo para sus clientes. Ahora, powerPSoC integra el sistema en chip programable (PSoC) de Cypress, que contiene el CSA, el controlador de histéresis, el regulador de 5 VCC-CC y los FET de potencia para formar un circuito integrado de un solo chip. System-on-a-chip (SoC) es la base del diseño para la funcionalidad de iluminación. Proporciona a los diseñadores una plataforma de diseño de controladores que cumple con todos los requisitos del mercado esperados por la empresa. PowerPSoC proporciona a los diseñadores E/S digitales y analógicas, así como una variedad de interfaces de sensores para elegir.
Figura 1. PowerPSoC de Cypress cuenta con circuitos de energía dedicados que pueden controlar LED de hasta 1 A por canal a 32 V.
La iluminación programable existe desde hace muchos años y utiliza sensores para determinar cuándo se deben encender, apagar o ajustar las luces a un brillo apropiado para el entorno. Dado que muchas luminarias LED ya tienen controladores electrónicos instalados, estos sensores pueden conectarse o integrarse fácilmente en subsistemas inteligentes. Estos sensores se pueden utilizar para controlar luminarias individuales o iluminación compleja en todo un edificio. Las aplicaciones van desde el uso de sensores de luz en entradas de vehículos para controlar focos LED hasta el uso de sensores en edificios de oficinas comerciales para reducir los costos de energía.
Los sensores se pueden integrar fácilmente en sistemas de iluminación inteligentes que conectan los sensores al procesador requerido (como PowerPSoC). Una de las bombillas LED tecnológicamente más avanzadas actualmente en el mercado fue desarrollada por una empresa del sur de Florida llamada MSiSSL (www.msissl.com). El PAR38 o iPAR-38 inteligente utiliza un sensor de efecto Hall conectado al PowerPSoC para determinar la corriente de salida deseada por el usuario. La tecnología Powerband patentada de MSiSSL utiliza un enfoque de banda simple para generar de manera flexible 10, 12 y 16 vatios de luz. "Los minoristas tienen diferentes necesidades de iluminación en sus tiendas, y este producto puede reducir la energía y ahorrar energía donde no se necesita iluminación, o agregar iluminación donde se necesita más iluminación", dijo John Burke, vicepresidente de ventas de MSiSSL.
La iPAR-38 inteligente de MSiSSL es una de las luces LED más inteligentes del mercado.
Dependiendo de la posición del anillo magnético, la iPAR-38 puede proporcionar 550 lúmenes, 650 lúmenes. o 800 lúmenes de brillo.
Esto da como resultado especificaciones de iluminación optimizadas en términos de potencia lumínica y ahorro de energía, todo con una sola bombilla.
El iPAR-38 inteligente de MSiSSL es una de las luces LED más inteligentes del mercado actual.
La tecnología Powerband de MSiSSL utiliza el sensor de efecto Hall en Cypress PowerPSoC para determinar el número de lúmenes que impulsan el LED. .
Los sensores de luz ambiental, como el NOA1302 de ON Semiconductor y el SFH5711 de Osram, se pueden utilizar en farolas LED que se encienden cuando se pone el sol. Estos sensores de fotodiodos tienen una sensibilidad espectral similar a la del ojo humano y pueden usarse para ajustar con precisión la salida de luz de los LED. La salida de estos sensores es un voltaje analógico que se puede conectar fácilmente al convertidor A/D en Cypress PowerPSoC. Alternativamente, el NOA1302 puede tener un ADC integrado que se puede controlar y comunicar a través de la programación I2C de PowerPSoC. El uso de un sensor de luz ambiental y un microcontrolador puede generar el brillo adecuado requerido en función de la luz natural.
Los detectores de movimiento son otro tipo de sensor que se puede integrar en edificios de oficinas, sistemas de seguridad y almacenes, encendiéndose únicamente cuando hay movimiento. Los sensores de movimiento activos se pueden utilizar en situaciones en las que se dispara un haz de luz desde un transmisor a un receptor y se detecta una diferencia cuando los haces se cruzan. Los sensores de movimiento pasivos, también conocidos como sensores PIR (infrarrojos pasivos), se utilizan a menudo en luces de seguridad que detectan el calor corporal.
Los dispositivos en sí son componentes electrónicos simples, similares a sensores de luz. Los circuitos de luz infrarroja pueden detectar y amplificar automáticamente señales. Los sensores infrarrojos pasivos se utilizan para detectar la presencia u ocupación de objetos.
Sensores infrarrojos pasivos duales para una detección precisa de movimiento
Recientemente, un informe publicado por el Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) mostró que las luminarias LED basadas en sensores se utilizan en muchos proyectos de iluminación. Todos pueden ahorrar energía. Uno de esos proyectos es un estacionamiento de T.J. Maxx en Manchester, New Hampshire, que tiene 22 luces de sodio de alta presión, seis de halogenuros metálicos y 25 luces LED. El informe destaca que el ahorro energético del 58 se debe al uso de LED y sensores que reducen la emisión de luz cuando el coche no está presente. Se estima que el período de recuperación de esta aplicación es de aproximadamente tres años cuando se opera en un distrito comercial de New Hampshire.
Lighting Science Group informó recientemente sobre la instalación de apliques de pared LED en dormitorios individuales en la Base Naval de EE. UU. en el condado de Ventura, California. Estas luces exteriores están diseñadas para iluminación de seguridad fronteriza y funcionan con sensores para permitir una gestión adecuada del uso de energía. Este tipo de iluminación dura tres veces más que la iluminación tradicional y consume menos de la mitad de energía. También anunció: Para ahorrar aún más energía, cada soporte de iluminación incluye un sensor integrado para reducir la potencia del soporte de iluminación, que puede aumentar la salida de luz de 35 vatios reducidos a 10 vatios.
Los diversos sensores y lógica de control adicionales que existen actualmente mejorarán aún más la capacidad de los controladores de iluminación inteligentes para ahorrar el consumo global de energía. Los sensores de temperatura, humedad, presión, sonido y ultrasonidos constituyen todos los sensores disponibles en la actualidad que se pueden conectar fácilmente a controladores de iluminación inteligentes para determinar si se necesita la salida de luz de un sistema.
A medida que la iluminación LED se desarrolle y se generalice en los próximos años, su eficiencia inherente reducirá el consumo de energía y los costes en todo el mundo. Seguiremos viendo iluminación cada vez más versátil, veremos rascacielos de colores adornándola y añadiremos más enchufes a nuestros hogares. El LED ha aportado muchas nuevas oportunidades al desarrollo de la iluminación que no se pueden lograr con la iluminación incandescente. Hará pleno uso de microcontroladores y sensores inteligentes para garantizar que utilicemos la energía de manera inteligente y aprovechemos verdaderamente la iluminación verde. Ha llegado el momento. Muchas empresas de iluminación nuevas y existentes están avanzando hacia la iluminación verde y traerán una verdadera iluminación verde inteligente.