FMF - Foro de Mineralogía Formativa

[Firmo Espinar]

Iluminación de vitrinas con tiras led.


Unos minerales sin luz suficiente pierden mucha vida.
En torno a esta premisa gira este hilo.
Creo que una correcta iluminación de nuestras muestras es clave a la hora de disfrutar de ellas en toda su intensidad.

Vemos en las ferias los esfuerzos que hacen los comerciantes para tener sus piezas bien iluminadas. Y algunos compradores siempre con su pequeña linterna propia para tener más información de cada pieza.

Simplemente al modificar la posición de la fuente de luz también cambia la vista del mineral. Muchas piezas ganan enteros con una buena iluminación trasera que realce su transparencia o permita ver sus coloraciones internas.

También se pueden usar diferentes tipos de luz para conseguir una serie de efectos sobre ellos como las linternas con luz ultravioleta o simplemente el exponerlas a la luz solar que hace cambiar por ejemplo los colores de algunas fluoritas.

Para hacer fotos de micros resulta clave contar con una más que excelente iluminación, como podemos ver en la colección de Frederic Hedé (Ploum) en este enlace:

Montaje de iluminación


Decidí tratar de colocar unas tiras de led en alguna vitrina para añadir una iluminación posterior independiente de la frontal y probar nuevas posibilidades. Igual mi experiencia con las clases de tiras y los distintos perfiles de aluminio da ideas a alguien por lo que mostraré brevemente el trabajo y los materiales con sus accesorios.

Precisamente el 1 de abril de este año 2021 murió a los 92 años el japonés Isamu Akasaki considerado el padre de estos diodos emisores de luz, un ingeniero eléctrico reconvertido a investigador sobre materiales semiconductores, que recibió el Premio Nobel de Física en 2014 por sus trascendentales hallazgos en este campo.

[Firmo Espinar]

1.- Un poco de Historia de la Tecnología.


La electroluminiscencia es un fenómeno que fue descubierto en 1907 por el experimentador británico Henry Joseph Round, mientras trabajaba para los laboratorios Marconi, una de las primeras marcas en fabricar radios.

En 1927 el led es descubierto en Rusia por el investigador y técnico de radio Oleg Losev quien observó que los diodos usados en receptores de radio emitían una luz cuando circulaba corriente entre ellos.

Sin embargo, no sería hasta los años sesenta cuando se empieza a usar en la industria. En esa época solo se podían fabricar en color rojo, verde y amarillo con poca intensidad de luz. Esto limitaba su utilización a mandos a distancia o controles remotos y electrodomésticos para marcar el encendido y apagado.

De este modo a finales de los años sesenta ya existían los diodos rojos y verdes, pero idear un led azul era el gran objetivo, ya que los tres colores deben mezclarse para recrear la luz blanca del sol.

Comenzó la búsqueda de una tecnología capaz de emitir luz brillante y ahorrar energía.

La labor durante décadas en este campo del mencionado profesor Isamu Akasaki contribuyó al uso de una aleación conocida como nitruro de Galio esencial para el desarrollo del diodo emisor de luz.
El equipo de investigadores dio un gran paso adelante en los años 90 del pasado siglo cuando los resultados de sus investigaciones hicieron posible en 1993, después de tres largas décadas de trabajo tenaz, obtener por fin rayos azules brillantes a partir de semiconductores.

Con los ledes de colores rojo, verde y azul, se expandieron las aplicaciones prácticas de estos diodos y es en los últimos años del siglo XX cuando se desarrollan los primeros ledes blancos llegando a conseguir una alta luminosidad lo que llevó a ampliar su utilización por ejemplo en las pantallas de televisión o en sistemas de iluminación.

Ese trabajo fue reconocido con la concesión del Nobel de Física en 2014, por ser el pionero de la iluminación LED de bajo consumo, un arma contra el cambio climático y la pobreza. Un galardón compartido entre Akasaki y los también nipones Hiroshi Amano y Shuji Nakamura. Juntos desarrollaron el diodo emisor de luz azul eficiente, descrito como un invento revolucionario por el jurado del Nobel que ha permitido fuentes de luz blanca brillantes y que ahorran energía.

La tecnología LED dura decenas de miles de horas y consume apenas una fracción de energía en comparación con la bombilla incandescente de la que fue pionero Thomas Alva Edison en el siglo XIX.

[Firmo Espinar]

2.- ¿Qué es un led?

Un led (llamado así por la abreviatura de sus siglas en inglés Light Emitting Diode) o diodo emisor de luz es un dispositivo semiconductor que emite luz de espectro reducido cuando circula por él una corriente eléctrica. Este fenómeno es una forma de electroluminiscencia.

Un led es un componente eléctrico semiconductor que pertenece a la familia de los diodos, es decir, es electrónica que trabaja a 12 V o 24 V de corriente continua, siempre que sea un led de bajo voltaje ya que esto avanza a pasos agigantados y cada mes hay nuevas propuestas.

La RAE ha aceptado la palabra “led” en minúsculas como sustantivo. Su plural es “ledes” igual que el plural de red es redes.

Hasta 2001 el término se escribía en español como una sigla, es decir, con mayúsculas y sin plural (un LED, dos LED).
Ya no se escribe más en mayúsculas, de manera análoga a la palabra láser del acrónimo ingles LASER (light amplification by stimulated emission of radiation).

[Firmo Espinar]

3.- Electroluminiscencia y led.

La electroluminiscencia es un fenómeno físico por el cual un material emite luz en respuesta tanto a una corriente eléctrica que lo atraviesa como a la fuerza de un campo eléctrico.

La electroluminiscencia es la conversión directa de energía eléctrica en luz, sin necesidad de un paso intermedio como la descarga de un gas o como el calentamiento de un material.

Los dos mecanismos a través de los cuales ocurre la excitación en este proceso son: la recombinación de portadores de carga en ciertos semiconductores y mediante la excitación de centros luminiscentes en fósforos. Los ledes y los paneles electroluminiscentes son ejemplos de fuentes de luz basadas respectivamente en estos fenómenos.

Un led difiere tanto de una lámpara incandescente como de una de descarga. No incluye ningún filamento como las incandescentes, que pueden romperse o quemarse, ni electrodos como la mayoría de las lámparas de descarga.

[Firmo Espinar]

4.- Características de un led.


Cómo semiconductores se han utilizado a lo largo del tiempo el arseniuro de galio (AsGa) en 1961, el fosfuro de arseniuro de galio (AsGaP) en 1968, el nitruro de galio (GaN) y el nitruro de galio-indio (InGaN) en 1993 y 1994, entre otros.

Después se ha añadido, entre otros, el aluminio para usar también el nitruro de aluminio-galio (AlGaN) y el nitruro de aluminio-galio-indio (AlGaInN).

Los ledes no emiten calor como una bombilla o fluorescente convencional. El calor generado se disipa por transmisión hacia la parte posterior. Es aquí, en el disipador, donde un buen led debe diferenciarse de otro ya que este proceso es el que va a garantizar una mejor vida útil del mismo.

Tampoco emiten luz ultravioleta ni infrarrojos con lo que su utilización con materiales plásticos de instalación es mucho menos peligrosa por la poca emisión de calor.

En cuanto a la luz, un led bueno cuenta con un índice de reproducción cromática siempre por encima de los 75-80 Ra. Esto quiere decir que la luz que emite es bastante similar a la luz natural que hace que los colores se vean como son en su totalidad.


Básicamente emiten tres colores de luz blanca según su temperatura de color:

o WW: Warm White o Blanco Cálido (entre 2700ºK - 3500ºK)
o NW: Neutro White o Blanco Neutro (entre 3800ºK - 4500ºk)
o CW: Cold White o Blanco Frío (entre 4800ºK - 6500ºK)


Ejemplos de uso:

o 3.000 ºK: Cálido. Para salas de estar, restaurantes, hoteles y sitios que buscan la confortabilidad y la relajación, que estés cómodo dentro y no salgas, así consumes en el propio hotel.
o 4.000 ºK: Neutro. Para oficinas, centros comerciales y clínicas de fisioterapia.
o 5.000 ºK: Fría. Para oficinas y hospitales, polideportivos, servicios y cocinas, tiendas y supermercados. Lugares en los que se realiza un trabajo activo.
o 6.500 ºK: Fría. Es quizá un color ya demasiado azulado.

[Firmo Espinar]

- Bajo consumo: un led requiere menor potencia para producir la misma cantidad de luz. Los costes energéticos no paran de crecer y existe una gran demanda de electricidad.

- Baja tensión: generalmente se alimentan a 12 o 24V de corriente continua, reduciendo al mínimo los posibles riesgos de electrocución.

- El led carece de filamento luminiscente evitando de esta manera las variaciones de luminosidad del mismo y su posible rotura.

- Posibilidad de control de la iluminación del led del 0 a 100 % de su potencia.

- Rápida respuesta con un encendido y apagado instantáneo.

- La vida útil de un led es muy larga en comparación con los demás sistemas de iluminación.

- Producen una menor contaminación lumínica, ya que la luz puede llegar a ser muy direccional.

El halógeno distribuye luz alrededor de 360º (Figura izquierda). Se debe colocar un reflector .

El led distribuye la luz alrededor de 180º (Figura derecha). No es necesario añadir superficies por detrás del punto de luz que reflejen la luz mal direccionada.

[Firmo Espinar]

5.- Led blanco o led RGB.

Existen tiras de led con luz de color blanco con distinta temperatura de color para obtener blancos amarillentos o blancos más azulados.
La conexión de estas tiras se realiza generalmente con dos hilos.


El led de muchos colores o led RGB se llama asi por las siglas en ingles de los tres colores que mezcla cada dispositivo: Red, Green y Blue.

Los ledes RGB son diodos que tienen 3 semiconductores con distintos componentes y por tanto con un color diferente cada uno de ellos: rojo, verde y azul.
Estas tiras de led RGB llevan una conexión a cuatro hilos.

Si pudiéramos controlar esta mezcla de colores, obtendríamos una gama inmensa de colores en cada led. Pero resulta que para controlar los colores solo hace falta hacer dirigir más o menos corriente por uno u otro semiconductor, de modo que al final no es tan difícil.

Por ejemplo, si solo pasa corriente por el rojo y por el verde el color obtenido sería el amarillo (foto 7: amarillo).


Normalmente las tiras llevan asociado un controlador, un mando a distancia y además una aplicación para el teléfono móvil con conexión Bluetooth al controlador, de modo que se pueden manejar desde este dispositivo personal, que es el responsable de las siguientes 4 fotografías.

En la foto 7 vemos como el color amarillo, que es el preestablecido en la rueda central de control (elipse azul de abajo) lo consigue con los siguientes parámetros que se ven dentro de la elipse roja de arriba a la izquierda:
Rojo: 255
Verde: 199
Azul:0

En la foto 8 vemos como el color violeta, que es el preestablecido en la rueda central de control lo consigue con los siguientes parámetros:
Rojo: 255
Verde: 0
Azul:183

En la foto 9 vemos como el color azul cielo, perseguido durante 30 años, que es el preestablecido en la rueda central de control lo consigue con los siguientes parámetros:
Rojo: 0
Verde: 190
Azul:255

Por último, en la foto 10 vemos como el color blanco se consigue aproximándose al punto central y mezclando los tres colores RGB al máximo cada uno de ellos, y en este caso con los siguientes parámetros:
Rojo: 255
Verde: 237
Azul:232

[Jose Angel Carrero]

Excelente explicación, comprensible para cualquiera.
Muchas gracias.

[Echevarria]

Hola Firmo,
Mi relación con la tecnología led se podría definir como de amor- odio y voy a explicar el por qué.

Comenzar por aclarar que todo lo que voy a exponer es de aplicación a luminarias que no son las tiras led que para el tema que nos ocupa serian la opción más socorrida, pero como alguien puede tener una instalación antigua con halógenas y puede estar pensando en reconvertirla a led, voy a comentar algunas cosas como yo las veo.

Sin discutir las ventajas evidentes e indiscutibles de esta tecnología que tú ya has expuesto a mí sin embargo hay una serie de cuestiones que me chirrían.

Por un lado está la luminosidad equivalente; cuando vas a comprar una lámpara led para sustituir una de incandescencia, en las especificaciones te indican la pretendida equivalencia en luminosidad (lúmenes), pues bien, mi experiencia es que siempre se quedan cortos, si vas a sustituir por ejemplo la halógena de un flexo vete siempre al menos un escalón por encima de lo que el fabricante indica, el consumo va a seguir siendo inferior al de la lámpara sustituida, en ese sentido no hay que tener miedo.

Otra cuestión que me cabrea bastante es la pretendida vida útil de la lámpara led y es que siempre es muy inferior a la que indica el fabricante, Firmo apunta a la eficiencia del dispositivo disipador de calor y yo apuntaría además a la vida útil de la fuente de alimentación que es por donde suelen fallar y como el fabricante ya se encarga de que sea el que sea el diseño del artilugio, bombilla, plafón, frontal; resulte imposible reemplazar la fuente de alimentación, pues el final es "todo a la basura y a comprar otra", son las cosas de la maldita obsolescencia programada, por eso me enciende que luego nos hablen estas y otras empresas de economías sostenibles y compromiso con el medio ambiente. Y si, ya sé que la obsolescencia programada no es nada nuevo y ya se aplicaba a las bombilla de incandescencia y me conozco también la historia de las bombillas Mercury y demás, pero es que no deja de parecerme un contrasentido que se desarrolle una tecnología como la de las luces led y luego nos vendan unos engendros que no responden a las expectativas sobre todo en cuanto a duración.

Por lo visto hay por ahí una empresa española que fabrica las bombillas led como Dios manda, reparables y con una vida útil real muy prolongada, pero esto es la excepción, da igual que en lugar de las del chino os vayáis a las marcas conocidas que se presupone son las "buenas" el resultado es similar.

Ya para terminar, una ventaja no mencionada aquí de esta tecnología es que cuando reemplazamos una lámpara de incandescencia por una led al bajar drásticamente el consumo (amperes) prolongamos la vida de otros elementos de la instalación como portalámparas e interruptores, todos tenemos o hemos tenido en casa una lámpara con focos halógenos cuyos portalámparas daban síntomas alarmantes de deterioro por calentamiento pese a ser respetuosos con lo indicado por el fabricante en cuanto a potencia de las lámparas, bien pues al sustituirlas por led se acaba el problema y se invierten los términos de la cuestión, el diseño de la luminaria pasa a estar sobredimensionado para el nuevo consumo con lo que estamos haciéndole la guerra a la odiada obsolescencia programada.

Un saludo

Manuel Echevarría

[Firmo Espinar]

Hola de nuevo.

Gracias José Ángel por tu post,

Lo mismo a Manuel por el suyo.

Solo comentar que lo expuesto se trata de una serie de características generales para dar ideas y aclarar algún concepto.

Luego cada fabricante hace sus propios test y todo tipo de pruebas para obtener los datos que supuestamente colocan en sus catálogos o en las cajas individuales. Como dice Echevarría a la hora de seleccionar los equipos a nivel doméstico, podemos aplicar un coeficiente de seguridad en la luminosidad equivalente que nos marquen y al menos probar un escalón superior.

A nivel industrial se realizan simulaciones con software y más adelantado el proceso de oferta incluso es habitual hacer pruebas de servicio y comprobar las prestaciones de lo proyectado sobre el propio terreno.

Más adelante podemos comentar algo sobre la fuente de alimentación. Pero para poder reutilizar las bases portalámparas que tenemos para vitrinas, por ejemplo con la conexión GU10 de los halógenos o en casa con las E27 para casquillos, y cambiar solo la bombilla es necesario que la fuente de alimentación vaya incluida en la bombilla para pasar la tensión a la forma pedida de 12V o 24V desde los 220V que sirve la red.

En otros equipos de más envergadura quizá se podría cambiar solo la fuente, pero como dice Manuel suele ser “todo a la basura”.


6.- Tira led en blanco o RGB y accesorios.

Las tiras de led se denominan como SMD, significa Surface Mounted Device o Dispositivo de Montaje Superficial, y se refiere a la forma en que los ledes van montados sobre la tira.
Existen varios tipos de SMD, los más habituales son los SMD5050, SMD3528 y SMD3014. Los números hacen referencias a las dimensiones en mm de los chips, es decir, de 5mm x 5mm o de 3,5mm x 2,8mm.

[Firmo Espinar]

Más.

[Firmo Espinar]

7.- Perfiles de aluminio y accesorios.

Describir los dos tipos de perfiles que he probado con sus accesorios y posibilidades.

[Firmo Espinar]

Más.

[Firmo Espinar]

Creo que ya terminamos con esta tanda.

Los cables traseros no molestan al atornillar el conjunto a la pared.

Nos da más posibilidades y cómo nos gustan las piedras estamos encantados de verlas de distintos modos.

Saludos.

[JuanLopez1]

Hola foro,

Vaya explicación más buena, enhorabuena!