Comparació de Leds amb fluorescents o llums de baix consum

Per portar a terme l’explicació tècnica hem de definir algunes de les magnituds fonamentals de la luminotècnia per realitzar l’article adequadament.

El flux lluminós (Φ) és la quantitat de llum visible emesa per una font lluminosa en 1 segon. La unitat és el Lumen (Lm).

Nivell d’il·luminació o il·luminancia (E). Una candela és 1 lumen per estereoradiant. En el cas d’un estereoradiant de radi unitat, el flux (uniforme) es distribuirà uniformement per l’àrea d’1 metre quadrat de casquet esfèric. Això proporciona una nova magnitud, denominada nivell d’il·luminació o luminància.

Intensitat lluminosa (I), està lligada a la corba de fotomètrica (focalització en una direcció concreta), i és la llum emesa per una lluminària distribuïda de forma tridimensional. La seva distribució no és unitària tal com passa amb les lluminàries. La intensitat lluminosa determina densitat del flux per unitat de l’angle.

Estereoradiant es aquell angle que proporciona un casquet esfèric que té una superfície que és igual al quadrat del radi de l’esfera.

Rendiment lluminós (η), expressa el flux lluminós per cada watt de potència absorbida per la lluminària. No prendrem en consideració la potència absorbida dels equips auxiliars o d’arrencada necessaris per l’encesa de la llum.

L’índex de reproducció cromàtic (IRC), ens indica la bona o mala qualitat de la llum produïda per una font lluminosa, com millor sigui l’índex, tindrem una millor reproducció cromàtica. Està relacionada directament amb la freqüència de la llum. La llum solar té un IRC entorn de 95.

La temperatura de color ens indica el color de la llum que produeix es la que emetria un cos negre a la temperatura indicada. Això ens proporcionarà colors més càlids o més freds, els càlids a l’entorn dels 3.300 K i els freds a l’entorn de 5.300 K.

Analitzarem des d’un punt de vista econòmic les classes de llums més utilitzades en el mercat actualment, que són les llums fluorescents, les halògenes i els LED. Les llums incandescents les deixem a part, al no estar disponibles en el mercat actualment.

Haurem de tenir algunes eines per poder fer l’anàlisi adequat i que ens porti a uns resultats valorables. Treballarem amb les diferents característiques tècniques de les lluminàries.

Llums Fluorescents:

  • Temperatura de color (K): 2.700 a 6.500
  • IRC: 80 a 95
  • Rendiment lluminós (Lm/W): 75 a 90
  • Vida útil (h): 10.000 a 17.000

Llums Fluorescents compactes integrades (les més usuals en habitatges):

  • Temperatura de color (K): 2.700 a 4.000
  • IRC: 80 a 95
  • Rendiment lluminós (Lm/W): 60 a 80
  • Vida útil (h): 6.000 a 8.000

Llums LED:

  • Temperatura de color (K): 2.700 a 6.500
  • IRC: 75 a 95
  • Rendiment lluminós (Lm/W): 65 a 100
  • Vida útil (h): 15.000 a 50.000

Llums halògenes:

  • Temperatura de color (K): 2.900 a 4.100
  • IRC: 90 a 100
  • Rendiment lluminós (Lm/W): 12 a 24
  • Vida útil (h): 2.000 a 5.000

Les diferents característiques de les lluminàries també s’han de tenir en compte per realitzar una compra adequada. El fluorescents compactes pateixen d’una pèrdua o degradació del flux lluminós durant la seva vida útil, els leds també, però aquesta pèrdua és molt menor. Com tenim qualitats diferents, podríem situar el nivell de pèrdua entre 7 i 15 cops més en els fluorescents que en els leds. Un altre diferencia a tenir en compte és l’encesa de les lluminàries, quan encenem un led ens dona la totalitat del flux lluminós a l’instant, en contra del que passa ens els fluorescents compactes que necessiten d’un cert temps per arribar a oferir el cent per cent del flux lluminós.

Tenint en compte les principals característiques de les lluminàries, podem afirmar que les llums halògenes són les que tenen un pitjor rendiment amb notable diferencia respecte a la resta de lluminàries. El millor rendiment lluminós de les llums halògenes és quasi tres cops més baix que el pitjor rendiment lluminós de la resta de lluminàries. El índex de reproducció cromàtica és el millor, però no arriben a poder emetre una llum blanca semblant a la del migdia.

En la resta de llums, la decisió d’escollir una llum o altre per temes econòmics, resulta més difícil al tenir rendiments que depenent de la marca i la qualitat de la lluminària. Podem tenir rendiments molt semblants  que ens complicarà la elecció. El com podem escollir la llum més rendible, podem fent una comparació senzilla en la botiga. Uns quants exemples de llums són:

  • Un fluorescent de 8W i 470 Lm ens proporciona un rediment de 59 Lm/W
  • Un fluorescent compacta de 8W i 435 Lm ens proporciona un rediment de 54 Lm/W
  • Un fluorescent compacta de 20W i 1.160 Lm ens proporciona un rediment de 58 Lm/W
  • Un led de 12W i 1.150 Lm ens proporciona un rediment de 96 Lm/W.

Els resultats d’aquesta comparació ens donen la quantitat de llum visible (lumen) que obtenim per energia consumida. En el primer cas, la comparació de la llum led amb un tub fluorescent, ens donen que el led dona un 60% més de llum per watt utilitzat, en el segon de llum fluorescent compacte estem a l’entorn d’un 70%.Però hem d’estar al cas dels productes, que no tots el leds del mercat tenen el mateix rendiment. Tenim leds de 6W que donen entre 270 i 470 Lm o leds de 5 W que arriben a dona fins a 470 Lm. Un led de 6W que ens don 270 Lm, té un rendiment de 45 Lm/W donant menys llum per watt utilitzat que els fluorescent.

En la elecció de compra d’un led, hem de mirar que ens aporti la llum necessària, es a dir, que tingui els lúmens suficients per il·luminar be les estances escollides.

La elecció de compra per rendiment en el led també està influenciat per el preu de compra. Els preus de compra d’un led de 9W pot està a l’entorn dels 10 a 20 euros, i un de 20W es pot enfilar fins els 30 euros, els preus de mercat poden variar molt. Un fluorescent o fluorescent compacta té uns preus entre 4 o 5 euros.

Substituir un llum fluorescent compacta esgotada per un led comporta una despesa dinerària inicial prou important, però fins a quin punt podem recuperar la inversió feta, això ho intentarem desglossar a continuació.

Les hipòtesis de càlcul que utilitzo, és que la vida útil de la lluminària led és de 20.000 hores, així com la de la fluorescents contactes és de 6.500 hores, hem escollit la part baixa de la seva vida útil. Això significa que per cada lluminària led que comprem, haurem de comprar tres lluminàries fluorescents compactes. El preu de l’electricitat escollit serà de 0,15 euros el kilowatt hora, preu aproxima del maig del 2013.

Hores de funcionament (hores) 20.000 20.000 20.000 20.000 6.500 6.500
Consum d’energia (kW) 0,005 0,006  0,009 0,012 0,008 0,02
Preu electricitat (€)  0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15
Núm. de llums comprades 1 1 1 1 3 3
Preu de lluminària (€)  12  16 23 30 5 15
Preu total lluminària €) 12 16 23 30 15 45
Despesa elèctrica (€) 15 18 27 36 23,4 58,5
Total de despesa (€) 27 34 50 66 38,4 103,5

Les conclusions que extrec són que en lluminàries de menys consum energètic, el marge de guany dinerari és baix però en favor dels leds, això si, sempre hem de relacionar el preu amb els nivells de flux lluminós com hem comentat anteriorment, si no el nivell de prestacions no seria el mateix i la comparació no seria correcte. Com més augmenta la potència de la lluminària el marge de guany puja força.

La selecció i la comparació l’hem de realitzar tenint en compte tres paràmetres, els watts consumits, el flux lluminós proporcionat i el preu. L’elecció utilitzant taules de conversió directa de consum en watts equivalents entre els leds i els fluorescents compactes, tot i que són pràctiques obvien la importància del flux lluminós.

Un petit exemple ens pot il·lustrar una mica, si substitueixo un fluorescent compacta de 8W i 435 Lm per una llum led de 5W i 270 Lm, consumirem menys energia però no tindrem la mateixa il·luminació en l’estança que la posem, per obtenir el mateix flux lluminós o nivell d’il·luminació m’hauré de comprar dos leds, haurem fet una mala compra i l’estalvi s’ha convertit en una despesa.

Fluorescents i Leds en el món professional.

Fins ara en l’article ens hem centrat més en les llums fluorescents compactes o baix consum, deixant de banda el fluorescents. Els fluorescents des de fa molts anys il•luminen la majoria d’oficines i locals existents. El canvi per leds es possible, però hem de tenir en compte que quan parlem de lluminàries en oficina normalment ens referim a un porta fluorescents construït en xapa d’acer u altre material similar, amb una òptica que disposa d’un difusor molts cops i els fluorescents.

El les oficines l’element més important a tenir en compte són els lux, que té en compte la superfície que il•lumina un lumen. Això està regulat per una normativa estatal que s’ha d’aplicar als projectes d’il•luminació. Aquesta normativa deriva de la Directiva 2009/91/CE de la Unió Europea relativa a la Eficiència dels Edificis englobant la il•luminació dels mateixos, d’aplicació obligatòria en tots el països membres. Acompanyada aquesta Directiva en posterioritat per la redacció per part de la Comissió de Normalització Europea de la norma UNE 12464-1 relativa a la “Il•luminació dels llocs de treball en interior”.  La directiva fou transposada i recollida en la nostre legislació mitjançant el Real Decret 314/2006 per el qual s’aprovava el Codi Tècnic de l’Edificació i els seus documents bàsics (DB) del quals hem aplicat el HE.3 corresponent a la eficiència energètica de les instal•lacions d’il•luminació.

Tot això ens porta a tenir en compte pels nivells mínims d’il•luminació de les zones de treball del local en qüestió el que estableix el Reial Decret  486/1997 pel que s’estableixen les disposicions mínimes de seguretat i salut als llocs de treball, desenvolupant tots els temes de la llei sobre seguretat i higiene en el treball.

El canvi de fluorescent per leds no s’hauria de fer de forma automàtica al tenir que complir una normativa. L’exposició següent que faré, no s’ha d’aplicar de forma automàtica, al ser un exemple genèric per mostrar l’estalvi en electricitat i econòmic de la substitució dels llums fluorescents per llums leds.

En l’exemple tenim una oficina de 107 m2 (estança única i sense tenir en compte  els lavabos) on es treballa en temes administratius. L’alçada de treball per el Reial Decret  486/1997 que ens especifica en el seu annex IV que el nivell d’il•luminació d’una zona en què s’executi una tasca es mesurarà a l’alçada on aquesta es realitzi, en el cas de zones d’ús general a 85 centímetres del sòl o terra.

Per evitar enlluernaments  en totes les parts de l’oficina s’han mesurat UGR generals a l’alçada d’una persona asseguda que és 1,2 metres i d’una persona dreta 1,7 metres tenint en compte els usuaris que realitzin activitats o puguin estar esperant drets.

El nivell mínim d’il•luminació és de 500 lux, he intentem que el lloc de treball compleixi amb uns nivells d’il•luminació el més uniforme possible, evitant variacions brusques de llum.

La norma UNE 12464-1 estableix índex de rendiment de colors Ra, un mínim de 80 per il•luminar qualsevol zona en què hi hagi permanència de persones.

La lluminària escollida per il•luminar la zona d’atenció de l’oficina és la TROLL 48/25484 MANTA DIF. OPAL. 2 x T5 HO 54W 840 EQ. ELECTR. Les seves principals característiques són un cos construït en xapa d’acer lacada amb una òptica que disposa d’un difusor mate amb grau de protecció IP 40. Llums T5 HO en versió bi-tub i potències de 54W. La temperatura de color 840, que vol dir una IRC de 80 i una temperatura de color de 4000  K (blanc neutre).

Necessitarem instal•lar 27 lluminàries per il•luminar la oficina  seguint la normativa vigent. Cada lluminària té dos fluorescents amb un consum de 54W  i un flux lluminós de 4.450 Lm. El preu dels fluorescents estarà al voltant dels 7 o 8 euros.

El la actualitat, principis del 2013,  no tenim en el mercat cap tub de leds que pugui substituir els fluorescents T5 HO 54W o jo no he estat capaç de trobar-los, ja que les llums leds de tub del mercat arriben a oferir fins a uns 3.100 Lm, això fa que si volguéssim canviar els fluorescents també hauríem de canviar el cos porta llums, realitzar tot un projecte nou i nova distribució de lluminàries, procés el qual s’hauria de fer un bon estudi de la rendibilitat.

Fins aquí intento que ningú doni gat per llebre, la tecnologia led s’està desenvolupant i en un futur els fabricants com philips o orsram trauran tubs de leds amb capacitat d’arribar als 4.450 Lm. Això no vol dir que en un altre classe d’oficina on tinguem tubs de menors prestacions puguin ser  susceptibles de ser substituïts per llums leds de tub. En tot cas en l’actualitat tenim fluorescents d’alt rendiment lluminós al entorn del 94 Lm/W, molt semblants en quant a rendiment a les llums de leds de tub.

En un futur diu que pel 2015 philips traurà l’anomenat TLED amb rendiments de 200 Lm/W, doblant el rendiment dels fluorescent. Però això està per venir.