Introducción

Las luminarias LED se caracterizan por su alta eficacia luminosa (¿Qué es la eficacia luminosa y cómo aumentarla?), bajo consumo energético y una larga vida útil, lo que ha propiciado su adopción generalizada a nivel mundial. A pesar de su robusto rendimiento, los factores ambientales pueden afectar su aplicación práctica y acortar su vida útil. Los entornos hostiles comprometen la fiabilidad de las luminarias, como lo demuestran las reconocidas clasificaciones IP e IK, que indican respectivamente la resistencia al polvo, al agua y a los impactos. Además, las farolas y los proyectores instalados en carreteras y puentes soportan vibraciones que pueden dañar sus carcasas e interrumpir la iluminación normal. Algunas vibraciones se originan en el tráfico, que se transmite a través de carreteras, puentes o pasos elevados hasta las luminarias. Otras son resultado de las oscilaciones de postes y soportes inducidas por el viento, que luego transfieren vibraciones a las luminarias. Entonces, ¿qué certificaciones y pruebas demuestran que las luminarias pueden soportar estos entornos de instalación? La respuesta son las prueba de vibración, un factor crítico para evaluar la fiabilidad de las luminarias LED que ha cobrado importancia en numerosos proyectos de alumbrado público en los últimos años. Este artículo explica en qué consisten las prueba de vibración, las normas de prueba pertinentes, los aspectos clave de las pruebas y más. Profundicemos en la resistencia a la vibración de las luminarias LED.

¿Por qué realizar una prueba de vibración?

Las prueba de vibración de luminarias LED tienen como objetivo principal simular los entornos mecánicos de las aplicaciones reales. Este proceso identifica posibles fallos en el diseño, la estructura o los procesos de fabricación del producto desde el principio, garantizando así la seguridad, la fiabilidad y un rendimiento constante durante toda su vida útil. En concreto, simula las fuertes vibraciones experimentadas durante el transporte para evitar daños durante el envío. Además, analiza las tensiones vibratorias experimentadas durante la instalación para garantizar la seguridad operativa a largo plazo.

Simulación de vibraciones durante el transporte

De hecho, los LED presentan una resistencia a la vibración significativamente mayor durante el transporte que las luminarias tradicionales, una propiedad determinada por su diseño estructural. Un diodo emisor de luz (LED y más sobre chips LED) es un dispositivo semiconductor compuesto por un semiconductor de tipo n y un semiconductor de tipo p colocados uno junto al otro. Cuando la corriente fluye a través de estos dispositivos, los electrones y los huecos se recombinan dentro del dispositivo, generando una salida de luz correspondiente a la energía de la banda prohibida del semiconductor. El diodo emisor de luz se fija a un soporte de montaje con adhesivo y luego se conecta a la placa de circuito mediante cables. Finalmente, el LED se encapsula con resina epoxi para sellar y proteger los componentes electrónicos. Este diseño sin filamentos otorga a la iluminación LED una resistencia superior a los golpes y las vibraciones durante el transporte. Si bien estas prueba de vibración no son el objetivo principal de este artículo, ZGSM posee equipos de prueba relevantes para tales evaluaciones, como se ilustra a continuación.

Simulación de vibración después de la instalación

Las luminarias LED, en diversas situaciones de instalación, están continuamente sometidas a vibraciones a frecuencias específicas. Por ejemplo, las luminarias instaladas en carreteras y túneles experimentan vibraciones con el paso de vehículos, que se transmiten a través de la estructura de la carretera, puente o túnel al sistema de iluminación. De igual manera, las luces deportivas (soluciones de iluminación deportiva ZGSM) y los proyectores montados en postes altos vibran debido al viento; la amplitud de la vibración depende de las dimensiones, la forma, la rigidez y las características de amortiguación del sistema de postes. Las prueba de vibración EN 60068-2-6 y ANSI C136.31 simulan estas vibraciones para determinar si las luminarias pueden soportar posibles condiciones de vibración en entornos de instalación normales. Esta prueba de rendimiento mecánico tiene como objetivo simular la durabilidad (vida útil) de las luminarias (incluidas las LED) en un plazo relativamente corto.

¿Cuáles son los estándares para las prueba de vibración?

Para garantizar la seguridad de los equipos electrónicos en entornos con vibraciones, se aplican numerosas normas de prueba de vibración. Entonces, ¿cuáles son las normas de resistencia a la vibración relevantes para las lámparas LED? Como bien sabe ZGSM, las normas relacionadas con lámparas y luminarias LED incluyen IEC60598-1, IEC60068-2-6, ANSI136.31 y GB/T 33721-2017. IEC60598-1 es específica para luminarias de servicio pesado, mientras que GB/T 33721-2017 es la norma nacional de China y su contenido es en gran medida similar al de IEC60068-2-6. Por lo tanto, este artículo se centrará en estas dos normas comunes: IEC60068-2-6 y ANSI136.31.

Norma de prueba de vibración IEC 60068-2-6

Las prueba de vibración se dividen principalmente en vibración sinusoidal y aleatoria. La IEC ha introducido normas relevantes, como la IEC 60068-2-6, que utiliza vibración sinusoidal para probar el rendimiento de las lámparas, y la IEC 60068-2-64, que se centra en las prueba de vibración aleatoria. La vibración sinusoidal (IEC 60068-2-6) es un método de prueba frecuentemente utilizado para simular vibraciones generadas por rotación, pulsación y oscilación (como las que se encuentran en barcos, aeronaves, vehículos y naves espaciales), así como para analizar las frecuencias de resonancia estructural de los productos. Los productos aplicables incluyen lámparas LED, lámparas tradicionales (Acerca del uso de lámparas LED para reemplazar las lámparas tradicionales) y diversos productos electrónicos. La prueba incluye vibración de frecuencia de barrido y de frecuencia fija, y su severidad depende del rango de frecuencia, la amplitud y la duración de la prueba. La lámpara debe funcionar normalmente dentro del rango de frecuencia de prueba durante un período de tiempo. El informe de prueba de la norma 60068-2-6 describirá la frecuencia de prueba y el rendimiento de la lámpara.

Norma de prueba de vibración ANSI C136.31

ANSI C136.31 es una norma nacional estadounidense coordinada y desarrollada por el ANSI (Instituto Nacional Americano de Estándares y más información sobre ANSI). Esta norma abarca la resistencia mínima a la vibración y los métodos de prueba de vibración para luminarias de alumbrado vial y de áreas. Sin embargo, no aplica a los métodos de prueba relacionados con la vibración causada por desastres naturales o catastróficos. Especifica la resistencia mínima a la vibración de las luminarias de alumbrado vial y de áreas. Generalmente, las luminarias en puentes o pasos elevados deben soportar 3.0G, mientras que las luminarias en otros lugares deben soportar 1.5G. Proporciona instrucciones detalladas para la preparación de la prueba, la confirmación de los parámetros de la prueba, la ejecución de la prueba y la evaluación de los resultados. Si su producto no presenta piezas sueltas ni daños que puedan afectar la seguridad y el funcionamiento completo de la luminaria durante la prueba correspondiente (por ejemplo, la prueba de 1.5G), se considera que ha superado la prueba de vibración de 1.5G.

Más información sobre la prueba de vibración ANSI C136.31

La norma ANSI C136.31 especifica métodos detallados de ensayo de vibraciones para luminarias viales y de área (soluciones de alumbrado público ZGSM e iluminación de área), con el objetivo de verificar su integridad estructural y resistencia a la fatiga en condiciones reales de funcionamiento. La norma especifica la determinación de la frecuencia de resonancia de la luminaria en tres direcciones perpendiculares (X, Y y Z) y la aplicación de un valor de aceleración razonable a una frecuencia ligeramente inferior a dicha frecuencia (con una tolerancia de 2 Hz). La norma especifica la duración del ensayo, el valor de aceleración y el método de evaluación de los resultados, que se explican a continuación.

Confirmar el centro de gravedad y la frecuencia de resonancia

El primer paso de la prueba consiste en determinar el centro de gravedad de la luminaria e instalar un acelerómetro u otro dispositivo de medición de intensidad para monitorizar con precisión el movimiento de la luminaria durante la prueba de vibración. A continuación, se activa el excitador de vibración, aplicando 0,2 g de aceleración para determinar la frecuencia de resonancia. Durante este proceso, la frecuencia de vibración se incrementa lentamente desde una frecuencia inicial baja (p. ej., 2 Hz) para observar la amplitud de la luminaria. Cuando la frecuencia se aproxima a la frecuencia natural de la luminaria, se produce resonancia, lo que significa que la amplitud de vibración de la luminaria es significativamente mayor que la de la mesa de vibración. Una vez determinados el centro de gravedad y la frecuencia de resonancia de la luminaria, podemos proceder al siguiente paso.

Duración de la prueba y valor de aceleración de la prueba

Después de confirmar las frecuencias de resonancia de la luminaria a lo largo de los tres ejes (X/Y/Z) utilizando el método anterior, necesitamos determinar la duración de la prueba. La norma ANSI C136.31 especifica una duración de prueba de T = N/60f, donde N es la frecuencia de prueba (100.000 ciclos) y f es la frecuencia de prueba. La frecuencia para este tipo de prueba es generalmente la frecuencia de resonancia menos 2. Nunca pruebe a la frecuencia de resonancia, ya que su luminaria fallará rápidamente debido a la aceleración insoportable. El valor de la aceleración de la prueba depende de la aplicación de la luminaria. Para farolas y luces de área (proyectores) en carreteras comunes, la norma recomienda utilizar los niveles de prueba de vibración que se enumeran a la izquierda de la tabla a continuación. Para aplicaciones de puentes/pasos elevados (como farolas, luces urbanas y proyectores), la norma recomienda utilizar los niveles de prueba de vibración que se enumeran a la derecha de la tabla a continuación. Si la estructura portante de la luminaria está compuesta de varios materiales, la norma recomienda utilizar diferentes niveles de aceleración para cada prueba.

Evaluación de resultados de prueba de vibración

El objetivo principal de la evaluación de los resultados de las prueba de vibración es verificar la integridad de la estructura principal de la luminaria bajo vibraciones prolongadas. La frecuencia y el desplazamiento deben monitorizarse continuamente durante la prueba, y cualquier cambio significativo suele indicar un fallo estructural. Si un componente auxiliar (pieza no portante) presenta daños, puede sustituirse para garantizar la continuación de la prueba del componente portante, pero dicho componente auxiliar debe someterse a una prueba complementaria posterior con una aceleración menor. Para determinar que la luminaria cumple con la prueba de vibración correspondiente, debe cumplir los siguientes requisitos: la luminaria en su conjunto no debe presentar grietas por fatiga ni daños estructurales, incluidos los cristales y las lentes (lente y distribución de la luz); la carcasa debe permanecer intacta; y no debe reducirse la separación eléctrica de seguridad (más información sobre distancias de fuga y espacios libres). El rendimiento antiaflojamiento de los pernos de montaje debe evaluarse por separado, y el par residual tras la prueba no debe ser inferior al 80 % del valor especificado por el fabricante. Los daños en la fuente de luz reemplazable no se consideran una falla de la prueba, pero la fuente de luz integrada debe permanecer en condiciones normales de funcionamiento después de la prueba.

Prueba de vibración de lámparas LED ZGSM

Las luminarias de ZGSM se someten a rigurosas prueba de vibración, como la prueba de vibración de 1,5 G para H, la prueba de vibración de 3 G para Rifle (serie ZGSM Rifle) y la Kmini2. Si bien la prueba de vibración de 1,5 G generalmente cumple con los requisitos de muchos proyectos viales, muchos proyectos ahora requieren prueba de vibración de 3,0 G o incluso de 3,8 G, que son más exigentes. ZGSM considera que estos requisitos son estrictos. La norma ANSI C136.31 solo exige más de 1,5 G para farolas en pasos elevados y focos en túneles con aluminio fundido a presión. Por ejemplo, la prueba de vibración de 3 G de Rifle, con un tamaño pequeño, confirma las frecuencias de resonancia en los tres ejes (X, Y y Z) y prueba rigurosamente cada eje (X, Y y Z) durante 100 000 ciclos. En el paso 1 de la sección anterior, podemos ver la curva de prueba durante la prueba de vibración, que muestra la variación de amplitud de la lámpara a diferentes frecuencias. Si no se produce resonancia, la frecuencia de barrido utilizada en la prueba de barrido es 30 Hz.

Los siguientes productos ZGSM, incluyendo farolas, reflectores y luces urbanas, han superado diversos niveles de prueba de vibración. Además de las pruebas de vibración, estos productos ZGSM también han superado numerosas certificaciones e informes, incluyendo informes de pruebas estructurales como IP, IK y pruebas de niebla salina; informes de prueba de parámetros fotoeléctricos como LM79, LM82, IEC62722 e ISTMT; y certificaciones generales de lámparas como ENEC, ENEC+ (¿Qué son las farolas ENEC+ y ZGSM ENEC+?), Darksky (¿Más sobre Darksky?), RoHS y UL. Esta amplia gama de certificaciones los convierte en la opción ideal para proyectos de licitación. Si le interesan estos productos, haga clic en las imágenes correspondientes para obtener más información.

Resumen

Las prueba de vibración son fundamentales para garantizar la fiabilidad a largo plazo de las luminarias en entornos con vibraciones, como carreteras, puentes y túneles. Simulan eficazmente las vibraciones mecánicas continuas causadas por el tráfico o el viento, verificando así la durabilidad del diseño estructural y los procesos de fabricación del producto. Las normas ANSI 136.31 e IEC 60068-2-6 son dos estándares industriales de uso común. Las prueba de vibración realizadas según la primera son obligatorias en muchos proyectos, ya que sirve principalmente como estándar especializado para luminarias de alumbrado vial y de áreas. Las normas exigen explícitamente que las luminarias determinen las frecuencias de resonancia en los ejes X, Y y Z. En función de los escenarios de aplicación (carreteras estándar o puentes/pasos elevados), se seleccionan los niveles de aceleración correspondientes (p. ej., 1,5 G o 3,0 G) para las pruebas de 100 000 ciclos. La aprobación de la certificación se determina garantizando que no se produzcan daños estructurales en el cuerpo de la luminaria, que no se aflojen componentes críticos ni que se modifiquen las distancias de seguridad eléctrica tras la prueba.

Los productos de ZGSM (gamas de productos ZGSM) cumplen estrictamente con estas normas y han superado con éxito las prueba de vibración (principalmente a 1,5 G y 3,0 G) para diversas luminarias, lo que los convierte en la opción preferida para aplicaciones de alumbrado vial y de áreas. ZGSM también ofrece a sus usuarios diversas certificaciones para ayudarles a conseguir proyectos. Para más información, contacte con ZGSM.

Preguntas Frecuentes

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