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Que goniofotómetro es mas adecuado para ensayos de luminarias LED? - ASSELUM

La norma americana LM-79 dice que los instrumentos más adecuados para la realización de medidas fotométricas de luminarias LED sean los siguientes:

Los goniofotómetros a espejo

Los goniofotómetros a rotación de la fotocélula en los cuales ésta gira alrededor de la luminaria

Su característica común es la de mantener la luminaria en su posición normal de funcionamiento respecto a la gravedad durante todo el ensayo.

La moderna tecnología de los goniofotómetros propone también otros tipos de máquinas como los goniofotómetros a rotación de la luminaria en el cual la luminaria gira en el espacio alrededor del propio baricentro luminoso.

Todas estas máquinas, así como los laboratorios en los cuales se hallan instaladas, están dotados hoy en día de:
E

Sistemas de control de corrientes, tensiones y potencias de alimentación capaces de garantizar variaciones porcentuales de tensiones mínimas e inferiores al 0,1%

E

Sistemas de valoración de las posiciones angulares con un elevado grado de precisión (superior a 1/10 de grado)

E

Sistemas capaces de garantizar tiempos de ensayo reducidos - cuestión de pocas decenas de minutos - manteniendo en todo momento un elevado nivel de precisión

E

Sofisticados sistemas de control de la temperatura, que se ha de mantener siempre en torno a los 25° +/- 1°

Para garantizar una precisión del ensayo que tan solo hace unos años era inimaginable.

La principal diferencia entre las distintas máquinas reside por tanto en el manejo de la luminaria en el espacio: los goniofotómetros a espejo y a rotación de la fotocélula (Imágenes 1+2) mantienen la  luminaria en posición  de  funcionamiento  horizontal,  a  diferencia  de  aquellos a rotación de la luminaria en los cuales ésta rota en el espacio fuera del Plano horizontal.

Ésta es la principal objeción que se presenta a los goniofotómetros a rotación de la luminaria: no pudiendo manejar la luminaria en su posición normal de funcionamiento resulta imposible mantener el estado térmico de funcionamiento del LED que, siendo extremadamente sensible a los cambios de temperatura, no puede garantizar una emisión luminosa (flujo) constante  durante todo el ensayo, invalidando el mismo.

OxyTech, de común acuerdo con algunos entes, entre los cuales el Politécnico de Milán – Facultad de Diseño Industrial, y algunos productores, ha llevado a cabo distintas pruebas comparativas con el fin de verificar si existen realmente diferencias tales que puedan justificar la aseveración de que el goniofotómetro a espejo tiene un mayor grado de precisión respecto al de rotación de la luminaria.

Las numerosas pruebas efectuadas no parecen justificar todo esto, por lo menos en el caso de las luminarias examinadas.

Resumimos en la siguiente tabla los resultados de las pruebas llevadas a  cabo sobre una luminaria para iluminación de viales a LED con disipador.

Ensayo en la sede del/de la Tipo de goniofotómetro Flujo [lm] Máx.Int. [cd/klm] Observaciones
Fabricante a rotación de la luminaria (T2 OxyTech) 5168 643
Laboratorio de terceros a espejo (GO2000 LMT) 5196 642
Politécnico MI a espejo (T4 OxyTech) 5157 643
Oxytech a rotación de la luminaria (T2 OxyTech) 5214 650 Ensayo continuo sin detención de la máquina en cada posición de medida
Oxytech a rotación de la luminaria (T2 OxyTech) 5210 647 Ensayo paso a paso con detención de la máquina en cada posición y tomando al menos 3 valores por cada posición

Todas las pruebas han sido efectuadas con control de la estabilidad del flujo emitido en fase inicial y verificando que el intervalo de los valores leídos referidos a un mismo punto no fuera superior en el tiempo al 1%. El control de la estabilidad se ha repetido al final de cada ensayo por un período superior a un minuto, contrastando los valores tomados con los valores iniciales y verificando que el intervalo no resultara tampoco en este caso superior al 1% previsto, bajo pena de anulación de la prueba.

Ensayos fotométricos de luminarias a LED: qué goniofotómetro utilizar Pág. 2 / 4 período superior a un minuto, contrastando los valores tomados con los valores iniciales y verificando que el intervalo no resultara tampoco en este caso superior al 1% previsto, bajo pena de anulación de la prueba.

Se ha intentado además verificar si con un goniofotómetro a rotación de la luminaria la duración de la prueba puede influir en los resultados de la misma; se ha realizado por tanto el ensayo de la luminaria según 2 modalidades diferentes y con muy distinta duración:

E

Continuo, sin detener el movimiento de la máquina durante el ensayo, empleando un tiempo total de unos 40 minutos

E

Paso a paso, que prevé la detención de la máquina en cada posición de ensayo y la relativa medición de al menos 2 valores por cada punto, modalidad que requiere un tiempo indicativamente 3 veces superior al primero.

La tabla que recoge los resultados de los ensayos indica que no hay diferencias significativas entre los distintos ensayos, dejando patente que:
E

El intervalo de los valores de intensidad máxima es igual al 1.2% (diferencia entre el valor máximo y mínimo)

E

el intervalo de valores de flujo total emitido es igual al 1.1% (considerando también en este caso la diferencia entre valor máximo y valor mínimo).

Estas diferencias porcentuales se hallan dentro de los límites de aceptabilidad de pruebas comparativas sobre la misma luminaria; las curvas polares son también visualmente comparables.

Llegados a este punto se ha intentado averiguar qué es lo que puede influir en realidad sobre la emisión luminosa de una luminaria a LED, con este fin se han llevado a cabo pruebas sobre algunos sistemas sin disipador y se ha verificado que la rotación del LED en el espacio conlleva diferencias notables en la emisión luminosa.

¿Existe una justificación teórica para dichos resultados?

En nuestra opinión sí que la hay: el LED es un elemento sensible a las variaciones de temperatura si se considera sin disipador pero se vuelve insensible   cuando   se   encuentra   dotado   de   un   disipador   bien proporcionado y capaz de mantener constante la temperatura absoluta de  la  unión  durante  el  funcionamiento  tras  haber  alcanzado  la estabilidad térmica.

Éste parece ser el auténtico criterio que permite discriminar entre luminarias a LED de buena o de mala calidad, y el goniofotómetro a rotación de la luminaria permite verificar dicha calidad ya que “estresa” a la luminaria sometiéndola a las más extremas condiciones de funcionamiento.

Muchas luminarias a LED, como los proyectores, carecen de una única orientación bien definida en el espacio en su instalación práctica: podría por tanto suceder que, si se mide la luminaria con un goniofotómetro a espejo se obtenga un determinado valor de flujo si se monta el proyector con cristal en horizontal hacia abajo, valor poco fidedigno en la instalación práctica cuando  se  monte  el  proyector con  el  cristal  en vertical: de esta manera no se podrían garantizar los valores de iluminancia previstos en el cálculo de la simulación.

Es decir, el goniofotómetro a rotación de la luminaria, dotado de sofisticados sistemas de control de la estabilidad, podría ‘valorar’ mejor la calidad de una luminaria a LED concebida como conjunto de fuentes LED y su correspondiente disipador y garantizar un producto de calidad superior.

Consideramos de todos modos oportuno y necesario ampliar el número de pruebas para verificar y confirmar lo hasta ahora descrito, invitando a otros laboratorios a efectuar repetidas pruebas sobre las mismas luminarias con el fin de obtener una casuística más amplia.

SOBRE EL AUTOR

OxyTech Srl

Stefano Borsani
Danilo Giannetti

Milan, 9 Febrero 2012

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