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tira de luz LED

Una tira de luz LED es una placa de circuito flexible con LEDs de montaje superficial y otros componentes, que generalmente viene con un adhesivo en la parte posterior. Las lámp...

Una tira de luz LED es una placa de circuito flexible con LEDs de montaje superficial y otros componentes, que generalmente viene con un adhesivo en la parte posterior. Las lámparas LED se han popularizado en entornos personales, profesionales y de aficionados por su estética, funcionalidad y flexibilidad. Tradicionalmente, las tiras de luz se habían utilizado exclusivamente para iluminación de acento , retroiluminación , iluminación de trabajo y aplicaciones de iluminación decorativa, como la iluminación indirecta .

Las tiras de luces LED se fabricaron por primera vez a principios de la década de 2000. Desde entonces, el aumento de la eficacia luminosa y los SMD de mayor potencia han permitido su uso en aplicaciones como iluminación de trabajo de alto brillo, reemplazo de luminarias fluorescentes y halógenas, aplicaciones de iluminación indirecta, inspección ultravioleta durante procesos de fabricación, diseño de escenografía y vestuario , y cultivo de plantas .

Diseño

Temperaturas de color correlacionadas de la luz blanca

Las variables en las tiras de iluminación incluyen la resistencia al agua, el color, los adhesivos, la elección de los componentes SMD, la tensión de alimentación, el tipo de control y si se trata de una configuración de corriente constante o de tensión constante.

Tiras de LED direccionables (arriba) frente a tiras de LED no direccionables (abajo)

Las tiras LED sin recubrimiento no se consideran resistentes a la entrada de agua, pero pueden tener una clasificación de protección IP20 para cierta resistencia física a la entrada de agua. Estas tiras suelen ser de bajo voltaje y seguras al tacto, pero pueden sufrir cortocircuitos con objetos metálicos finos. Las tiras de iluminación resistentes al agua están recubiertas con una resina epoxi o silicona conductora del calor para proteger los circuitos del contacto directo con el agua, y pueden tener una clasificación IP65, IP67 o, con conexiones selladas adecuadas, IP68. Tanto las tiras LED con recubrimiento como las sin recubrimiento tienen un adhesivo de doble cara para fijarlas a paredes, escritorios, puertas, etc.

Las diferencias de diseño más comunes radican en cómo se controlan los LED individuales, específicamente en el color y en si cada LED es direccionable o no. [ 1 ]

  • Monocromático, no direccionable: Cada LED de la tira es de un solo color blanco, generalmente con una temperatura de color que oscila entre 2200 K y 6500 K , o de varios colores monocromáticos que cubren el rango del espectro visible (generalmente de 400 a 700 nanómetros de longitud de onda). [ 2 ]
  • Blanco dinámico ajustable (a menudo descrito con CCT ), no direccionable: Permite al usuario ajustar la temperatura de color de salida de una sola tira de luz. Se fabrican con LED alternos de diferentes temperaturas de color, de modo que la mitad de los LED tienen una temperatura más baja y la otra mitad una temperatura de color más alta, lo que permite que la tira produzca cualquier temperatura de color específica entre las dos temperaturas de color de los LED. [ 3 ]
  • Multicolor, no direccionable: Cada LED puede mostrar rojo, verde, azul o los tres colores (blanco), alimentado por tres líneas de entrada. Todos los LED muestran el mismo color simultáneamente, pero este se puede modificar variando el voltaje aplicado a cada una de las tres entradas de alimentación.
  • RGB, direccionable: Múltiples colores y direcciones. Cada LED tiene su propio chip, lo que significa que se pueden activar individualmente para efectos de persecución, estroboscópicos, cambio de color y otros efectos personalizables. [ 4 ]
  • RGBW, no direccionable: La combinación de un solo color y multicolor (4 chips LED) en un solo módulo.
  • RGBCCT o RGBWW: La combinación de blanco dinámico ajustable y multicolor (5 chips LED) en un solo módulo.
Tira de luces LED azules con controlador

Las tiras de LED están disponibles con muchos tipos diferentes de SMD, no solo en distintos colores y con opciones de direccionamiento o no direccionamiento, sino también en diferentes formas, tamaños y niveles de potencia. Los tipos de SMD más comunes son: 3528, monocromático, no direccionable y de muy baja potencia; 5050, que contiene tres LED, lo que permite crear tiras RGB y direccionables, así como alcanzar niveles de potencia más altos; 2835, un SMD monocromático más reciente con las mismas dimensiones superficiales que el 3528, pero con un área de emisor mayor y un diseño más delgado con un disipador de calor integrado que permite alcanzar niveles de potencia más altos; 5630/5730, un reemplazo más reciente para los SMD 5050 monocromáticos, que pueden operar a niveles de potencia ligeramente superiores y ofrecen una alta eficiencia. Los diseños menos comunes pueden incluir SMD 3014, 4014, 7020, 8020 u otros. Además del tipo de SMD, la cantidad de LED por metro también es un factor importante para determinar la potencia y el brillo totales.

Las tiras de luces LED suelen funcionar con 12 o 24 voltios de corriente continua provenientes de una fuente de alimentación, a veces denominada controlador. Las tiras de luces USB funcionan con la corriente continua estándar de 5 voltios que utilizan los dispositivos USB. También existen tiras LED de tensión de red. Estas tienen la ventaja de poder utilizarse en tramos mucho más largos sin que disminuya el brillo a lo largo de su longitud, pero son menos flexibles y más pesadas debido a sus mayores tensiones y corrientes, así como a sus recubrimientos gruesos para la protección contra descargas eléctricas y su alto grado de protección IP en exteriores, con puntos de corte limitados. No se necesita una fuente de alimentación independiente, aunque sí debe haber un rectificador entre la red eléctrica y el extremo de la tira LED.

The most common PCB designs use multiple parallel circuits consisting of passive dropper resistors in series with a certain number of LED SMDs, to operate at a certain current and power level with the expected input voltage. This design is referred to as constant-voltage and is rather sensitive to small variations in input voltage and to the voltage drop that occurs along long lengths of strip when driven from a single power input. Alternative design is the "constant current" design where each parallel circuit of several SMDs includes a small integrated circuit to provide a fixed current to that group of LEDs, within a wide range of applied voltages. This allows the strip to operate at the same power level and brightness along its entire length, or with some variation in the driver voltage.

Any customizations require an LED controller to adjust brightness, color, or individual LED activity. This can be done with an included controller or customized with a microcontroller.[1]

LED strips can also be used to resemble the appearance of traditional neon lights. The LED tape is embedded on the side of a silicone filled, plastic C-channel; the silicone both diffuses the light from the LED tape and directs it out to one side, 90 degrees to the direction the SMD LEDs face. This design allows the lights to be bent in what appears to be the opposite direction to how regular LED tape can be bent, allowing one to spell words and create pictures with it much like neon signs.[5]

Models

The following is a list of common LED strip models. The IC Control Unit is the "resolution" of control, or the smallest number of LEDs that can be individually controlled in the strip.

Controllers and software

Las tiras de LED direccionables se conectan con muchos controladores y software diferentes según la aplicación. [ 6 ] Los aficionados pueden usar software de código abierto con microcontroladores , mientras que los profesionales pueden utilizar controladores dedicados que usan el protocolo de comunicación DMX . Algunos programas de código abierto de uso común incluyen FastLED, WLED y Arduino . [ 7 ] Los microcontroladores que se usan comúnmente para esto incluyen ESP32, ESP8266, Arduino y Raspberry Pi . [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]

ángulo del haz

Algunos LED tienen un ángulo de haz de 120°, [ 11 ] dirigido hacia arriba, es decir, perpendicular a la superficie de montaje. Los SMD de "vista lateral" o "emisores de borde" están diseñados para que la luz se emita paralela a la superficie de adhesión (es decir, con una diferencia de 90 grados respecto al diseño típico de cinta). Esto permite la construcción de tiras de LED que iluminan superficies en espacios reducidos o resaltan perfiles de borde, como en la señalización.

Atenuación

Los LED se pueden atenuar de manera eficiente mediante modulación por ancho de pulso (PWM) . [ 12 ] Esta estrategia enciende y apaga rápidamente los LED muchas veces por segundo al cambiar el voltaje de cero al valor diseñado en un modo de "encendido-apagado". El LED ve su control como una onda cuadrada . El ancho relativo de las porciones de encendido y apagado de la onda cuadrada se puede variar para que los LED estén encendidos o apagados durante un tiempo relativamente mayor o menor para cambiar el brillo. [ 13 ] Los LED direccionables realizan esta atenuación internamente a partir de una señal de datos que especifica qué LED de color encender, mientras que los LED no direccionables requieren un controlador PWM externo.

Uso

Profesional

Las tiras de LED se han utilizado como germicida en aplicaciones comerciales, popularizándose particularmente en respuesta a la pandemia de COVID-19 . [ 14 ] Las tiras deben emitir luz UVC de 200–280 nm de longitud de onda , pero se ha comprobado que son un desinfectante seguro y eficaz .

Las luces de cultivo LED se han utilizado en entornos de investigación e invernaderos para aumentar la luz para la fotosíntesis o para modificar el fotoperiodo. Sin embargo, a veces se prefieren las luces de cultivo tradicionales debido a sus mayores costos iniciales, su limitada adopción y la menor área de cobertura de las luces de cultivo LED. [ 15 ] [ 16 ]

Las tiras LED también se utilizan en la iluminación escénica . Se eligen por su capacidad para crear bordes definidos, por sus efectos dinámicos y visualmente atractivos, y por su bajo coste. Si bien las tiras y los controladores específicos que se utilizan suelen ser diferentes a los de uso doméstico, las tiras de iluminación escénica comparten muchas similitudes con sus homólogas domésticas.

Aficionado

Vídeo de un sistema de iluminación de fondo con una tira de luces LED montada alrededor de los bordes en la parte posterior de un televisor de pantalla plana , para extender la imagen de la pantalla a las paredes circundantes.

La flexibilidad y la eficiencia energética de las tiras LED las convierten en una opción atractiva para muchos aficionados. [ 17 ] Fuera de la iluminación tradicional, las tiras de LED se utilizan ampliamente en proyectos de bricolaje o en prendas de vestir iluminadas. Algunos ejemplos incluyen iluminación para ordenadores, luces para disfraces, juguetes, iluminación de espacios de trabajo, iluminación ambiental para monitores y pantallas, e iluminación de nichos.

Las tiras LED han ganado popularidad recientemente como una forma de moda y tecnología portátil . La posibilidad de alimentarlas con un dispositivo USB o una batería las hace extremadamente portátiles y una opción atractiva para muchos diseñadores que buscan integrar nuevas metodologías en su arte. Algunos ejemplos notables incluyen su uso como visualizadores de música portátiles y como arneses de baile. [ 18 ] [ 19 ]

Muchos aficionados aprecian la interoperabilidad de las tiras LED con los sistemas de microcontroladores . Esto permite crear entornos visuales dinámicos que cambian en respuesta a los estados enviados por el microcontrolador. Los aficionados lo han utilizado para modificar la iluminación según el ruido ambiental, con una geocerca para detectar cuándo el usuario está en casa y como marcador. [ 20 ] [ 21 ]

Referencias

  1. 1 2 Castle, Alex Cómo empezar con la iluminación de tiras LED RGB programables Archivado el 27/08/2014 en Wayback Machine , PROBADO
  2. "La exposición a la luz blanca de los LED parece suprimir la producción de melatonina del cuerpo más que otros tipos de luz, según una investigación" . www.sciencedaily.com . Consultado el 16 de diciembre de 2016 .
  3. "¿Cómo se fabrican las tiras de luces LED?" . www.instructables.com . Consultado el 14 de marzo de 2019 .
  4. Schiller, Brad. Manual del programador de iluminación automatizada.
  5. "Flex Neon va más allá de la iluminación tradicional con sus exclusivas capacidades de flexión: acentúa y define espacios interiores y exteriores con la gama de productos de iluminación Flex Neon, que se flexionan hacia la izquierda/derecha y hacia arriba/abajo" . LED Magazine . Endeavor Business Media. 7 de junio de 2021. Consultado el 7 de octubre de 2022 .
  6. "Diseño de control Zigbee de tiras de luz pixeladas" . Portal de investigación de la Universidad Tecnológica de Eindhoven . Consultado el 3 de abril de 2025 .
  7. Dejan (13 de enero de 2018). "Cómo controlar los LED WS2812B direccionables individualmente usando Arduino" . Mecatrónica . Consultado el 3 de abril de 2025 .
  8. "Controla varias tiras LED RGB WS2812B totalmente direccionables con una computadora de placa única Raspberry Pi - Tutorial Australia" . Core Electronics . Consultado el 3 de abril de 2025 .
  9. "Controla los LED direccionables WS2812B con ESP32 y WLED" . Last Minute Engineers . 14 de marzo de 2023. Consultado el 3 de abril de 2025 .
  10. Pereira, Marlon Fabichacki; Oyamada, Marcio Seiji (2023-10-18). "Aplicación de Arduino y tiras de LED direccionables individualmente al desarrollo de materiales interactivos para promover un curso de pregrado en ciencias de la computación" . Congreso Latinoamericano de Software Libre y Tecnologías Abertas (Latinoware) . SBC: 97–101 . doi : 10.5753/latinoware.2023.236525 .
  11. Asesor de Iluminación (2021-04-20). "Ángulo del haz: cosas que debes saber para elegir una lámpara" . Asesor de Iluminación . Consultado el 21 de mayo de 2021 .
  12. Liao, Alice (23-06-2014). "LEDs: Una inmersión profunda en la atenuación" . Architect . Recuperado el 17-12-2024 .
  13. "Mi interruptor regulador de intensidad" . Consultado el 26 de marzo de 2017 .
  14. "Desinfección de superficies con luz ultravioleta para reducir la exposición al SARS-CoV-2" . Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos . 14 de enero de 2021. Consultado el 13 de abril de 2025 .
  15. Rahman, Md Momtazur; Field, David Luke; Ahmed, Soyed Mohiuddin; Hasan, Md Tanvir; Basher, Mohammad Khairul; Alameh, Kamal (2021-11-16). "Iluminación LED para el crecimiento de cultivos de alto rendimiento y alta calidad en entornos de cultivo protegidos" . Plants (Basilea, Suiza) . 10 (11): 2470. Bibcode : 2021Plnts..10.2470R . doi : 10.3390/plants10112470 . ISSN 2223-7747 . PMC 8621602. PMID 34834833 .   
  16. "Luces LED para el cultivo de plantas - Universidad Estatal de Oklahoma" . extension.okstate.edu . 1 de abril de 2017. Consultado el 13 de abril de 2025 .
  17. "Las 10 principales razones para usar tiras de luces LED" . HitLights . Consultado el 13 de abril de 2025 .
  18. "Visualizador de música con tira de LED portátil Arduino" . Instructables . Consultado el 13 de abril de 2025 .
  19. "Prototipo de arnés de baile LED portátil - SparkFun Learn" . learn.sparkfun.com . Consultado el 13 de abril de 2025 .
  20. "Proyectos con tiras LED" . Instructables . Consultado el 13 de abril de 2025 .
  21. "Iluminación LED inteligente DIY con Arduino | Proyecto científico" . Science Buddies . Consultado el 13 de abril de 2025 .