El avance de la tecnología y la necesidad de ahorrar energía para mitigar en lo posible el impacto de la subida de sus precios, entre otros factores, han empujado de forma significativa la implantación de las lámparas de bajo consumo y la irrupción de las lámparas basadas en tecnología LED.
Las nuevas directivas europeas relacionadas con el ahorro energético han tenido como consecuencia la confección de un calendario para la progresiva prohibición de la fabricación y comercialización de lámparas incandescentes en la Unión Europea. A raíz de la entrada en vigor de la Directiva Europea que lo regula, la ErP 2009/125/CE, del Parlamento Europeo y del Consejo, millones de lámparas incandescentes quedarán remplazadas por bajo consumo o por las de tecnología LED.
Muchas de ellas estarían conectadas a reguladores de luz ya instalados, lo que hace que estos reguladores de corte de fase, que fueron diseñados y fabricados para regular incandescencia o halógenas, queden conectados a lámparas LED o de bajo consumo. Cuando esta combinación no es adecuada, puede dar lugar a consecuencias no deseadas, tales como parpadeos, zumbidos e introducción de armónicos en la línea.
Ante esta problemática, Jung (y otras empresas), junto con Osram, han desarrollado el sistema Ledotron, que mejora incluso la situación actual gracias a sus posibilidades para el control de color y temperatura de color de la luz.
De la solución al problema
A principios de los años 70, salieron al mercado los primeros reguladores de luz. Desde entonces, se han ido implantando tanto en edificios residenciales como de uso terciario. Según el estudio The European Market for Lighting Dimmers, publicado por Frost & Sullivan en junio de 2011, se estima que actualmente existen unos 100 millones de reguladores instalados en Europa; una cifra que se incrementa en 5 millones anuales.
Los reguladores instalados en edificación residencial se encuentran normalmente instalados en montaje empotrado y controlan lámparas incandescentes, halógenas de 230 V o bien halógenas de bajo voltaje a través de transformadores convencionales o electrónicos.
Sin embargo, según explica el Director Técnico de Jung Electro Ibérica, Antonio Moreno, «lo que durante tantos años ha sido una buena solución, tanto para el instalador como para el cliente final, por su buena calidad de regulación, fiabilidad y facilidad de instalación se puede convertir en un problema a partir de ahora».
Y es que, debido a las nuevas normativas europeas antes citadas, las lámparas incandescentes están siendo gradualmente retiradas y remplazadas por las de bajo consumo o con tecnología LED. «A priori, es algo bueno, bajo el punto de vista de la eficiencia energética, pero si a un usuario se le funde su bombilla incandescente conectada a un dimmer y la remplaza por una de bajo consumo o de LED, se expone a sufrir una serie de problemas», asegura Moreno.
Parpadeos de la luz al encendido y durante su funcionamiento, imposibilidad de alcanzar el mínimo de regulación, curso de la regulación irregular, corto rango de regulación, ruido, no respeto de la norma EN 61000-3-2 (que fija los límites de armónicos) ni a la EN 55015-3-2 (en referencia a la radio interferencia de sistemas eléctricos para iluminación), son algunas de las consecuencias que puede acarrear la sustitución de bombillas incandescentes conectadas a un dimmer por las de bajo consumo.
Del problema a la solución
Esta situación da lugar a que los principales fabricantes de equipos de regulación busquen una solución que les permita adaptarse a los nuevos tiempos. Un requerimiento fundamental es que, aunque se deba cambiar el equipo de regulación, se aproveche el cableado ya existente. Otro requerimiento es que sea una solución que pueda ser adoptada como estándar, para facilitar su implantación en el mercado. Finalmente, el nuevo sistema no debería necesitar parametrización para que cualquier instalador, e incluso el propietario final, lo puedan poner en marcha.
En este contexto, la firma Jung, junto con Osram y otros fabricantes, han llegado a la conclusión de que la solución no pasa por mejorar los equipos existentes de regulación analógica, basados en el corte de fase, principalmente porque las lámparas de bajo consumo y de LED no están sujetas a ninguna estandarización y se desarrollan muy rápidamente. Sostienen que sería imposible diseñar una electrónica que se adaptase a todos los fabricantes y modelos de lámparas.
Por eso, desde Jung han optado por lanzar un nuevo sistema de regulación digital llamado Ledotron. La idea es poner en el mercado una tecnología digital de regulación que termine siendo un estándar y a la que cualquier fabricante pueda acceder sin necesidad de pagar royalties, ni de franquear otras trabas.
La solución técnica
El sistema Ledotron se basa en las siguientes características:
- Se puede aprovechar el mismo cableado existente del dimmer analógico o del interruptor convencional, lo que facilita mucho la renovación.
- No se necesita ninguna programación o configuración. Basta con un sencillo proceso de asignación que el propio usuario final puede llevar a cabo si remplaza la bombilla en un futuro.
- Cumplimiento de los más altos niveles de calidad, tanto en su funcionamiento como en regulación, para lograr la máxima satisfacción del usuario final.
- Posible coexistencia de varios circuitos Ledotron en una misma fase eléctrica.
- También puede coexistir en la misma instalación eléctrica con otros servicios digitales basados en corriente portadora.
- Total cumplimiento de toda la normativa aplicable.
- Se garantiza siempre la seguridad de la instalación, incluso si se realiza una combinación errónea de regulador y lámpara.
- Adicionalmente, Ledotron permite el control del color de la luz y de la temperatura de control de las lámparas y luminarias.
Esta solución técnica se puede materializar de diferentes formas. En la foto se muestra un modelo de botonera empotrable para caja universal, con un acabado de la nueva serie de Jung LS en latón classic. Con el desarrollo del sistema irán saliendo diferentes ejecuciones para adaptarse a elementos de carril DIN y otras posibilidades.
Transmisión de datos en Ledotron
La regulación analógica tradicional está basada en recortar la onda senoidal con una frecuencia que sea el doble de la frecuencia de red, de forma que la lámpara recibe tensión solamente durante una fracción del tiempo total. Esto es algo que una lámpara de bajo consumo o de LED no soporta bien.
Las unidades de control Ledotron funcionan de una forma totalmente diferente: transmiten íntegramente la onda senoidal a la lámpara, independientemente del valor de regulación que se deba tener. La propia electrónica de control se alimenta con una pequeña fracción de la senoidal. La unidad de control contiene un encoder que imprime información sobre el nivel de luz o el color deseado, que se transmite en forma de telegrama digital utilizando la propia senoidal como portadora. Un decodificador que contiene la lámpara evaluará este telegrama y transmitirá la información correspondiente a la electrónica de control montada en la misma lámpara, que será la que realizará la función de regulación.
Perfil de la señal entre unidad de control y lámpara
La unidad de control está diseñada para ser conectada a los mismos dos cables que se conecta un dimmer convencional, sin neutro. Por tanto, debe ser capaz de alimentarse mediante una pequeña corriente obtenida a través de la lámpara. Para lograr esto, genera un continuo efecto de corte de fase ascendente. El telegrama digital se acopla al flanco descendiente de la onda senoidal, repitiéndose a lo largo de los ciclos.
Comparación entre regulación por corte de fase y Ledotron
El principio de funcionamiento de Ledotron es radicalmente distinto al del dimmer de corte de fase. Por esta razón, en caso de fallo de una lámpara incandescente y el consiguiente remplazo por una Ledotron, tanto la propia lámpara como el regulador que la controla deben ser remplazados para adaptarse a este nuevo proceso.
Una regulación por corte de fase está siempre basada en recortar la onda senoidal de la red, para que no llegue completa a la lámpara, tal y como se aprecia en la imagen. En el momento de inicio de la senoidal, ésta queda anulada durante un corto período de tiempo. A partir de un punto de disparo esta onda pasa de forma íntegra a la lámpara y se enciende. Sucede lo mismo en cada ciclo de la onda, por lo que al final la tensión útil promedio que le llega a la lámpara disminuye, ahí está la regulación.
Mientras que ese punto de disparo se produzca siempre en el mismo punto en relación al paso por cero de la onda, la regulación estará libre de parpadeos. La mayor parte de los reguladores de corte de fase garantizan este sincronismo.
Pero este proceso de regulación no es válido para lámparas de bajo consumo ni para LEDs porque éstas no tienen carga suficiente para garantizar ese sincronismo, ni se comportan eléctricamente como los triacs de salida que estos reguladores necesitan. Por ello, esta combinación no es en absoluto recomendable, confirman desde Jung.
La regulación en Ledotron (imagen de arriba) es radicalmente distinta. El regulador o unidad de control no modifica la onda senoidal en amplitud, ni tampoco la recorta. Simplemente la utiliza como portadora para añadirle una información binaria que la propia lámpara Ledotron es capaz de decodificar e interpretar. A partir de ahí, la electrónica de la lámpara será quien realice la regulación en unas condiciones óptimas para la lámpara.
Si por error se combina una lámpara no Ledotron con una unidad de control Ledotron, será posible encender y apagar la lámpara, puesto que toda la potencia pasa a través de la unidad de control, pero no será posible regular, puesto que la lámpara será incapaz de analizar los telegramas.
Si bien Ledotron utiliza la onda senoidal como portadora, no debe ser en absoluto confundido con la conocida transmisión Powerline. Esta última está relacionada con el neutro de la instalación, y por tanto se extiende a todos los circuitos de la misma. Pero en el caso de Ledotron no es así. Por tanto, ambos procesos no son comparables.
Funciones adicionales: control del color
La tecnología Ledotron permite establecer diferentes modos de funcionamiento que permiten a la lámpara evaluar el telegrama recibido de diferentes formas: como telegrama para regular el nivel de luz, para establecer la temperatura de color o para fijar el color rojo, verde o azul en la lámpara. Para lograr este efecto, el telegrama contiene 3 bits adicionales que definen el modo de funcionamiento tanto para la unidad de control como para la lámpara.
Con tres bits se pueden establecer hasta 8 modos de funcionamiento distintos, que se pueden ampliar poniendo en cascada la estructura de varios telegramas. En la siguiente imagen se muestran los distintos modos de funcionamiento.
Si la unidad de control y la lámpara no tienen el mismo modo de funcionamiento, ambos componentes se pondrán de forma automática en el modo posible. Por ejemplo, si una unidad de control con solamente un botón giratorio para intensidad de luz se combina con una lámpara RGB de LED, el resultado es que la lámpara RGB puede ser encendida y regulada en luz blanca.
Otro ejemplo sería si una unidad de control con RGB se combinase con una lámpara de bajo consumo, el resultado sería que la lámpara se regularía sin problemas con su luz blanca pero, por supuesto, no se podría controlar ningún color.
En general, será la labor de los fabricantes desarrollar unidades de control que satisfagan las necesidades del cliente de manera intuitiva y que puedan dar cabida a las posibilidades de las lámparas Ledotron existentes en el mercado. Se puede pensar en reguladores con controles deslizantes coloreados o incluso con superficie táctil.
Control agrupado de lámparas
Esta tecnología tiene por principio la simplicidad en su configuración, por lo que no se considera la posibilidad de parametrizar con una herramienta de software. Pero, por otro lado, existe la necesidad de poder llevar a cabo un control agrupado de lámparas instaladas en diferentes circuitos.
Ambas exigencias se han compatibilizado mediante la existencia de telegramas de 2 Bits. Si no se ha usado ninguna dirección de grupo, por ejemplo, porque no se ha relacionado la lámpara con la unidad de control, entonces queda por defecto la dirección 0, a la que todas las lámparas reaccionan de la misma forma.
Si existe una asignación entre unidad de control y lámpara, por ejemplo, mediante switches de direccionamiento en la carcasa, las lámparas conectadas a un circuito también pueden ser manejadas en tres grupos controlados individualmente.
Nomenclatura e identificación
La tecnología descrita se conoce de forma genérica como Digital Load Line Transmission Lighting interface, abreviado como DLT. Bajo esta descripción se encuentran todas las actividades para su estandarización internacional.
Además, los fabricantes implicados en el proyecto han registrado la marca LEDOTRON, que es con la que esta tecnología se va a comunicar al mercado. También se ha diseñado el siguiente logotipo para que en los puntos de venta se pueda identificar rápidamente los productos compatibles entre sí.
Proceso de normalización internacional
Los procesos de normalización que hay en marcha para este sistema son, para el Principio de Transmisión, el valor IEC TC34 SC34C, para la Normativa de Regulación, el valor IEC TC34 SC23B, y para la Normativa de Lámparas, IEC TC34 SC34A.
Durante estas actividades, una nueva propuesta ha sido lanzada como IEC 62756-1, con lo que se completará el proceso de normalización.
Posicionamiento en el mercado
Si bien Ledotron funciona en forma de transmisión digital entre controlador y lámpara, no puede ser considerado una competencia para sistemas existentes como DALI o KNX. Ha sido diseñado como una solución fiable y normalizada para remplazar los reguladores existentes de corte de fase.
Así pues, puede ser integrado en sistemas de control como KNX como elemento terminal de campo para controlar la lámpara que antes se controlaba mediante un regulador de corte de fase. Eso permitiría controlar lámparas Ledotron mediante mandos a distancia, pantallas táctiles y otros elementos propios de este tipo de sistemas de control.
Este sistema está enfocado principalmente a los edificios residenciales y pequeño terciario. Los grandes edificios van normalmente equipados con luminarias compatibles con DALI, por lo que en ellos la aplicación de Ledotron queda muy limitada.
Los beneficios de Ledotron
Los beneficios que puede proporcionar Ledotron al cliente final son la comodidad, gracias a un óptimo nivel de calidad en regulación y control, ausencia de dudas a la hora de escoger las lámparas, confianza en el futuro gracias a la normalización y opción de controlar el color.
Para el instalador electricista, algunos de los privilegios de este sistema son la seguridad de compatibilidad entre dispositivos, cumplimiento seguro de normativas, instalación rápida y sencilla o posibilidad de ofrecer control de colores.
El suministrador de energía se encontrará con una ausencia de perturbaciones en la línea. El fabricante, por su parte, tendrá una garantía de futuro en la inversión para el desarrollo al tratarse de un sistema estándar.