¿Qué requisitos de potencia y refrigeración necesita una luz LED?

¿Qué requisitos de potencia y refrigeración necesita una luz LED?

Comprar luces LED para escenarios (cabezas móviles, luces fijas, focos COB) implica más que especificaciones de lúmenes o ángulo de haz. El suministro de potencia, el comportamiento de la corriente de entrada y la gestión térmica son los tres modos de fallo más probables que causan problemas de fiabilidad, seguridad o rendimiento durante la instalación. A continuación, se presentan siete preguntas concretas y de larga duración que suelen plantear compradores e ingenieros de producción, cada una respondida con pasos prácticos, fórmulas y comprobaciones de compra.

1) ¿Cuántas luminarias LED puedo colocar de forma segura en un solo circuito y cómo lo calculo?

Por qué es importante: Sobrecargar los circuitos o ignorar la regla de carga continua del 80 % provoca disparos molestos, cables sobrecalentados y violaciones del NEC (o código local).

Cómo calcular:

• Calcule la potencia nominal de entrada de la luminaria (P_rated, vatios). Si solo se publica la potencia del motor LED (solo LED), utilice la eficiencia del controlador para obtener la entrada completa: P_input = P_rated / Driver_efficiency. Si desconoce la eficiencia del controlador, asuma un 90-92 % para controladores profesionales modernos.
• Calcular la corriente: I = P_entrada / V_línea (use 230 V o 120 V según la región).
• Aplique la regla de carga continua del 80 % (NEC): corriente continua utilizable en un circuito = capacidad nominal del disyuntor × 0,8.
• Máximo de luminarias por circuito = piso (corriente utilizable / I).

Ejemplo trabajado (práctico):

• Potencia indicada de la luminaria: 250 W (entrada completa de la luminaria). Se asume que la eficiencia del controlador ya está incluida en la especificación.
• Región de 230 V: I = 250 / 230 = 1,09 A. En un circuito de 16 A, utilizable = 16 × 0,8 = 12,8 A → 12,8 / 1,09 ≈ 11 luminarias.
• Región de 120 V: I = 250 / 120 = 2,08 A. En un circuito de 20 A, utilizable = 20 × 0,8 = 16 A → 16 / 2,08 ≈ 7 luminarias.

Lista de verificación de adquisiciones:

• Especifique siempre los vatios de entrada del dispositivo (no solo los vatios del motor LED) y el PF (factor de potencia) del controlador del fabricante.
• Solicite las especificaciones de corriente de entrada (sobretensión): son importantes durante el encendido y para la coordinación de la corriente de entrada.
• Especifique los conectores (por ejemplo, Neutrik PowerCON o enchufes apropiados para la etapa) y observe si se permite la conexión en cadena.

2) ¿Cómo calculo la carga térmica de múltiples luminarias y el CFM necesario para enfriar una caja de carretera o un estante de vuelo?

Por qué es importante: Los equipos montados en estanterías o los equipos de viaje repletos pueden sobrecalentarse rápidamente; es necesario planificar ventilación forzada o refrigeración activa.

Fórmulas básicas de calor y flujo de aire (conversiones de HVAC estándar de la industria):

• Calor (W) = suma de la potencia de entrada de la luminaria (W). (Toda la entrada eléctrica que no se convierte en energía almacenada se convierte en calor en el gabinete).
• BTU/h = vatios × 3,412
• Flujo de aire requerido (CFM) para mantener un aumento de temperatura objetivo: CFM = BTU/h ÷ (1,08 × ΔT°F)
  Donde 1,08 = (densidad del aire × calor específico × 60) constante aproximada y ΔT es el aumento de temperatura permisible en ºF.

Ejemplo práctico: 10 luminarias × 300 W cada una = 3000 W → BTU/h = 3000 × 3,412 = 10 236 BTU/h. Si se permite un aumento de 10 °F dentro del rack, CFM = 10 236 ÷ (1,08 × 10) ≈ 947 CFM (aproximadamente un par de ventiladores de rack de alta capacidad o varios ventiladores silenciosos). Un ΔT más bajo requiere más CFM.

Lista de verificación de adquisiciones:

• Para los cálculos de calor, utilice la potencia de entrada publicada del dispositivo (W), no solo la potencia del chip LED.
• Especifique la temperatura ambiente objetivo en el rack/caja (por ejemplo, mantener <35 °C) y pregunte al proveedor los límites de temperatura de la caja o Tc.
• Solicite al fabricante el flujo de aire forzado recomendado (CFM) o la curva del ventilador incorporado para la instalación en rack.

3) ¿Qué límites de temperatura de unión/caja y reducción de potencia debo tener en cuenta al especificar los accesorios de la viga?

Por qué es importante: La temperatura excesiva en la unión o en la carcasa acorta la vida útil del LED (depreciación del lúmen) y puede provocar un apagado térmico o un cambio de color.

Normas y hechos clave que se deben exigir:

• LM-80 y TM-21 son los métodos reconocidos para informar el mantenimiento del lúmen de los LED; solicite datos de prueba LM-80 para los paquetes de LED utilizados en el dispositivo y solicite al proveedor las proyecciones TM-21 derivadas de esas pruebas.
• Los fabricantes publican la temperatura máxima de unión del LED (Tj_máx) y la temperatura máxima de la carcasa (Tc_máx). Se requiere el punto de medición de Tc y el valor de Tc_máx de funcionamiento. Muchos LED profesionales ofrecen LM-80 hasta 85 °C y publican los límites de Tc del controlador/motor; exija incluir estos valores en la hoja de especificaciones.
• Reducción de potencia: Exija la curva de reducción de potencia de la luminaria (corriente o lúmenes frente a la temperatura ambiente). Si no se proporciona, exija un rendimiento garantizado a la temperatura ambiente planificada (p. ej., 35 °C o 40 °C). Evite asumir una pendiente de reducción genérica; confíe en la curva del proveedor.

Lista de verificación de adquisiciones:

• Solicite informes LM-80 y proyecciones de mantenimiento de lúmenes TM-21 para los paquetes LED utilizados.
• Requiere la ubicación del punto de prueba de Tc y la temperatura ambiente máxima recomendada para el funcionamiento continuo.
• Para las casas de alquiler, especifique un ambiente operativo y condiciones de garantía si se utilizan accesorios por encima de ese límite.

4) Disipador de calor pasivo versus enfriamiento asistido por ventilador: ¿cuál debería elegir para las luces de escenario?

Por qué es importante: Los ventiladores reducen el tamaño y el peso del disipador, pero generan ruido, entrada de polvo, modos de fallo y ciclos de mantenimiento. Los diseños pasivos son silenciosos y, a menudo, más robustos, pero más pesados ​​y con una densidad de potencia limitada.

Compensaciones:

• Pasivo (disipador de calor/conducción/tubo de calor): ventajas = silencioso, confiable, de bajo mantenimiento, bueno para accesorios sellados/con clasificación IP; desventajas = más pesado, más grande, puede limitar la potencia máxima por paquete.
• Activo (ventiladores + disipador de calor): ventajas = mayor densidad de potencia, paquete más pequeño, disipador de calor más económico; desventajas = ruido audible, vida útil y reemplazo del ventilador, mayor riesgo de ingreso a menos que se utilice filtración sellada.

Lista de verificación de adquisiciones:

• Para uso en teatros y televisores donde el ruido acústico es importante, especifique la curva de ruido del ventilador (dBA a 1 m) y las alarmas de falla del ventilador/modos de respaldo.
• Para trabajos al aire libre o en festivales polvorientos, prefiera refrigeración pasiva o diseños sellados con disipador de calor externo; si se utilizan ventiladores, se requieren módulos de ventiladores filtrados y de fácil mantenimiento.
• Solicite datos de MTBF de los ventiladores y un programa de mantenimiento recomendado (intervalo de reemplazo de filtro / horas de servicio).

5) ¿Cómo afectan las corrientes de entrada y los requisitos de arranque suave a los bastidores de reguladores de intensidad, la distribución de energía y los paneles remotos?

Por qué es importante: Muchos controladores LED profesionales incorporan condensadores electrolíticos de gran tamaño en la entrada que generan corrientes de entrada altas pero breves. Esto puede disparar los disyuntores o afectar a los equipos de regulación de intensidad y secuenciación de potencia de los LED.

Acciones clave del comprador:

• Solicite la corriente de entrada (pico A) y la duración (ms) de la hoja de datos del dispositivo y pregunte si el controlador utiliza limitación de entrada (NTC) o arranque suave activo.
• Planifique el encendido escalonado para muchos dispositivos en el mismo optimizador/distribuidor para evitar disparos de entrada coincidentes (la mayoría de los problemas ocurren al encender).
• Al especificar reguladores de intensidad o equipos de control de LED, verifique la compatibilidad con controladores de LED de corriente constante y que los dispositivos ascendentes admitan el perfil de entrada (o utilice limitadores de entrada/NTC a nivel de distribución).

Mitigación práctica:

• Utilice dispositivos limitadores de entrada o arranque suave aguas arriba si la entrada del dispositivo excede la tolerancia del disyuntor.
• Considere instalar controladores de secuenciación de potencia en plataformas grandes y utilizar paneles de distribución con interruptores individuales dimensionados para corriente de estado estable, no para picos de entrada.

6) Para uso en exteriores o en giras, ¿cómo cambia un dispositivo con clasificación IP las decisiones de refrigeración y consumo de energía?

Por qué es importante: Los accesorios sellados/con clasificación IP no pueden depender del flujo de aire convectivo a través de la carcasa; el calor debe transferirse a través de la carcasa externa o mediante tubos de calor, lo que cambia el presupuesto térmico y puede aumentar las temperaturas de la superficie.

Qué comprobar en las especificaciones:

• Clasificación IP real y su cobertura (p. ej., IP65 = hermético al polvo y a los chorros de agua). Las luminarias selladas suelen calentarse más y suelen tener una potencia LED continua máxima menor para la misma vida útil.
• Reducción de potencia especificada por el fabricante para instalaciones cerradas o con exposición solar directa: pregunte por la salida de lúmenes garantizada y Tc cuando se use al aire libre bajo exposición solar.
• Guía de carga solar: si los accesorios se instalan bajo la luz solar directa, solicite datos del proveedor para el funcionamiento en esos niveles de irradiación incidente, porque el calentamiento solar puede elevar Tc por encima de las especificaciones incluso si la disipación interna está dentro de los límites.

Lista de verificación de adquisiciones:

• Para giras, prefiera accesorios sellados diseñados para uso al aire libre; para montaje en interiores confinados (por ejemplo, grupos de trusses), prefiera accesorios con enfriamiento activo y acceso despejado a ventiladores y filtros.
• Especifique una clasificación IP y solicite curvas de rendimiento a temperaturas ambiente y cargas solares relevantes.

7) ¿Qué calibre de cable y especificaciones de conector necesito para evitar caídas de voltaje y sobrecalentamiento en transmisiones de distribución largas?

Por qué es importante: La caída de voltaje reduce la salida de la lámpara y puede estresar a los conductores; los conductores de tamaño insuficiente se sobrecalientan y crean riesgo de incendio.

Reglas prácticas:

• Limite la caída de tensión a ≤3 % para un rendimiento óptimo. Caída de tensión V_drop = I × R_cable. Utilice la resistencia del conductor por unidad de longitud de las tablas estándar (p. ej., tablas AWG).
• Ejemplo: Para una luminaria de 250 W a 230 V → I ≈ 1,09 A. Para diez luminarias en un tendido (≈11 A), utilizando cable 16 AWG (≈ 0,004016 Ω/pie) en un tramo de 15,24 m en un solo sentido → R_total ≈ 30,4 m × 0,004016 = 0,4016 Ω → Caída de tensión = 11 A × 0,4016 ≈ 4,4 V → % de caída ≈ 4,4 / 230 = 1,9 % (aceptable). Para corrientes más altas o tramos más largos, elija un calibre más grueso.
• En sistemas de 120 V, el mismo voltaje duplica la corriente: vuelva a verificar los medidores para verificar el aumento de I.

Lista de verificación del conector + distribución:

• Especifique conectores de calidad para escenario (PowerCON, clavija de escenario o bloqueo IEC) según la práctica en el recinto. Insista en usar conectores de bloqueo durante las giras para evitar desconexiones accidentales.
• Exija al fabricante los tamaños de cable recomendados y un cálculo explícito de la caída de tensión para cualquier recorrido largo planificado.

Bono: Señales de alerta en las contrataciones que hay que evitar

• Potencia de entrada no publicada (W): si una hoja de especificaciones solo enumera los vatios del chip LED, solicite la potencia de entrada completa del artefacto.
• No hay datos de entrada ni de factor de potencia del controlador: ambos son esenciales para un diseño de distribución correcto.
• No hay datos de pruebas térmicas (referencias Tc o LM-80/TM-21): una señal de alerta importante para las reclamaciones de por vida.
• No hay ruido de ventilador ni MTBF del ventilador cuando se utilizan ventiladores, lo cual es inaceptable para trabajos de transmisión o teatro.

Ventaja LiteLEES : ¿por qué elegir luminarias LiteLEES para instalaciones sensibles a la energía y la refrigeración?

Los productos LiteLEES están diseñados para giras e instalaciones fijas, con datos eléctricos y térmicos claros y publicados (potencia de entrada, factor de potencia, especificación de entrada de corriente, punto de medición de temperatura de transición vítrea y referencias LM-80/TM-21). LiteLEES ofrece modelos con disipador térmico pasivo de gran superficie y cabezales de haz compactos con ventilador, módulos de ventilación fáciles de mantener y entradas filtradas para entornos polvorientos. Para instalaciones en exteriores o escenarios en tejados, LiteLEES ofrece modelos IP sellados con curvas de reducción especificadas por el fabricante para condiciones ambientales y solares comunes, además de limitadores de entrada de corriente y módulos de secuenciación de potencia para simplificar el diseño de la distribución. Esta combinación de rendimiento térmico comprobado, especificaciones eléctricas claras y diseño fácil de mantener en campo reduce el riesgo durante la adquisición y la puesta en marcha in situ.

Lista de verificación rápida de adquisiciones (una página)

• Obtenga información completa sobre potencia de entrada (accesorio), PF, entrada (A y ms) y eficiencia del controlador por escrito.
• Obtenga informes LM-80 y proyecciones de mantenimiento de lúmenes TM-21 para los LED utilizados.
• Solicite el punto de prueba Tc (caja) y la temperatura ambiente máxima recomendada; solicite curvas de reducción si se espera una temperatura ambiente >30–35 °C.
• Ejecute un circuito matemático simple con la regla del 80 % y verifique la coordinación de entrada en el encendido.
• Calcule el calor (W → BTU/h) y los CFM requeridos para racks/cajas usando la fórmula CFM; proporcione ventiladores o sopladores según corresponda.
• Especifique conectores, calibre del cable y caída máxima de tensión (≤3%).

Realizar estas comprobaciones durante las solicitudes de cotización y las inspecciones in situ evitará la mayoría de las sorpresas en el campo con las luces LED. Si su equipo lo desea, LiteLEES puede proporcionar una hoja de cálculo de potencia y refrigeración específica para su instalación y mostrar comparativas de las luminarias por potencia y tipo de refrigeración.

Referencias(fuentes utilizadas para recomendaciones técnicas y reglas comunes de la industria):

• Departamento de Energía de EE. UU. (DOE): Resumen del Programa de Iluminación de Estado Sólido y tendencias de eficacia de los LED. Consultado el 1 de junio de 2024. https://www.energy.gov/eere/ssl/solid-state-lighting
• Sociedad de Ingeniería de Iluminación (IES) — Guía LM-80 y TM-21 para pruebas de mantenimiento de lúmenes de LED. Consultado el 1 de junio de 2024. https://www.ies.org/standards/
• Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) — Guía del NEC para carga continua del 80 % (NFPA 70). Consultado el 1 de junio de 2024. https://www.nfpa.org/
• Mean Well y otros fabricantes de controladores LED: notas sobre la eficiencia típica del controlador, el factor de potencia (FP) y la corriente de entrada (páginas técnicas del fabricante). Consultado el 1 de junio de 2024. https://www.meanwell.com
• Neutrik — Conectores de potencia de grado de etapa y guía de especificaciones. Consultado el 1 de junio de 2024. https://www.neutrik.com
• Fundamentos de ASHRAE (fórmula básica de flujo de aire para HVAC y conversión de BTU a W): se utiliza para la fórmula de flujo de aire/CFM. Consultado el 1 de junio de 2024. https://www.ashrae.org
• Programa de Estándares Tecnológicos PLASA: recursos técnicos para la tecnología de giras y entretenimiento. Consultado el 1 de junio de 2024. https://tsp.plasa.org