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ANÁLISIS DEL RENDIMIENTO LUMINOSO DE UNA FUENTE DE FOTOTERAPIA BASADA EN LED
consta de 192 elementos, la potencia eléctrica total
suministrada es P LED TOTAL = 192 × 0.064 = 12.288 W.
La relación entre el flujo luminoso F L emitido y la intensidad
de corriente I F en el LED es esencialmente una función no
lineal [14] y es específica para cada modelo. Esta relación
normalmente viene descrita en la hoja de datos del fabricante,
pero también puede aproximarse con una exactitud dentro de
un 2% con
La respuesta considerando la intensidad luminosa relativa
especificada en la hoja de datos del LED se muestra en la
Figura 5.
F LR ≈ √2 ln(1 + I FR ) (Ec. 2)
Donde F LR e I FR son el flujo luminoso y la intensidad de
corriente en el LED relativos a sus valores nominales
especificados por el fabricante. En el caso específico del
510BL7C estos datos no se encuentran en la hoja de
especificaciones.
Es interesante obtener el flujo luminoso total partir de una
distribución de iluminación no uniforme en el patrón de
radiación de un emisor luminoso. En general se sabe que el
ángulo sólido Ω del cono de radiación sobre el que se
distribuye el flujo luminoso total se halla a partir del
comportamiento de intensidades luminosas I(θ) en el patrón
de radiación [15].
π
Ω = 2π ∫ I(θ)senθdθ
0
(Ec. 3)
Y entonces se tiene que el flujo luminoso total es
F L = Ω I L0 (Ec. 4)
donde I L0 es la intensidad luminosa máxima en el patrón,
situación que se obtiene sobre el eje axial del emisor.
Puede simplificarse lo anterior considerando un ángulo
sólido medido cuando la intensidad luminosa decrece a un
50% del valor máximo. Bajo este criterio de aproximación se
tiene que
Ω = 2π(1 − cosθ) (Ec. 5)
Para el LED en consideración el ángulo de media potencia es
= 7° según la información de la fabricante mostrada en la
Figura 4.
Figura 5. Intensidad luminosa relativa según la corriente en el LED
510BL7C. Fuente: http://www.hebeiltd.com.cn/led.datasheet/510LB7C.pdf
Según la hoja de especificaciones del fabricante, en el punto
de operación nominal (I F =20mA) la intensidad luminosa se
encuentra entre 3,000~5,860mcd. Considerando una media
con I L =5,000 mcd se obtiene
F L = 2π(1 − cos7°)(5) = 0.234 lm
Entonces el rendimiento luminoso de cada LED se encuentra
con
η =
F L 0.234 lm
= = 3.7 lm/W
P LED 0.064 W
Este valor de rendimiento es muy pequeño considerando las
excelentes cualidades descritas en la literatura en cuanto a las
posibilidades de uso eficiente de la energía que presentan los
LED [6] [10]. Una posibilidad para aumentar este valor del
rendimiento considera la operación con corrientes mucho
más altas, controlando los valores deseados de iluminación
empleando drivers que utilicen el modo pulsado [13] [14].
Otra es sustituir los LED por otro tipo que permita una mayor
capacidad de corriente.
CONCLUSIONES
Figura 4. Patrón de radiación del LED 510BL7C. Fuente:
http://www.hebeiltd.com.cn/led.datasheet/510LB7C.pdf
Es muy importante, al diseñar circuitos que usan dispositivos
electrónicos, conocer las repercusiones que existen al elegir
un punto de operación específico para el dispositivo en
cuestión. Un aspecto de gran relevancia a considerarse es el
de conversión energética. Se presenta un método simple
aproximado para determinar el rendimiento luminoso de una
lámpara de fototerapia basada en LED. Se muestra el
procedimiento de cálculo tomando en consideración los datos
extraídos de la hoja de especificaciones que publica el
148 REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN. INSTITUTO TECNOLÓGICO MÉRIDA Vol. 33 NÚM. 72