Lampada a induzione magnetica vs led: chi vince la sfida?

In questo articolo esaminiamo i parametri caratteristici per una lampada a induzione magnetica selezionata tra quelle migliori sul mercato e li confrontiamo con quelli relativi alla tecnologia LED.

In questo articolo esaminiamo i parametri caratteristici per una lampada a induzione magnetica selezionata tra quelle migliori sul mercato e li confrontiamo con quelli relativi alla tecnologia LED.

Sono stati considerati solo valori relativi a lampade standard, cioè di lampade comunemente vendute. Ogni tecnologia, con versioni dedicate, potrà anche proporre specifiche caratteristiche per specifici problemi, ma non è questo il caso che si vuole analizzare.

Indice di resa cromatica

Le radiazioni solari che raggiungono la superficie terrestre sono caratterizzate, nel campo del visibile – cioè tra i 400 e i 750 nm – da un particolare spettro di lunghezze d’onda che comprende i colori dal violetto al rosso.
Abbinando questo spettro alla sensibilità della retina, l’essere umano vede luce bianca, o meglio neutra.

In un ambiente illuminato artificialmente, la condizione per vedere al meglio i colori e i più piccoli dettagli è che la sorgente utilizzata possa riprodurre al meglio lo spettro solare.

Per classificare la qualità di una sorgente luminosa si è definito l’Indice di Resa Cromatica IRC.
Il suo valore massimo è 100 (IRC del sole). Più la sorgente di luce artificiale si avvicina a questo valore, migliore è la qualità della sua luce.
La lampada a induzione magnetica ha IRC >87, quindi garantisce una qualità di luce ben superiore al confronto di sorgenti che hanno IRC normalmente di valore >80.

Abbagliamento (Glaring)

CAMPANA INDUSTRIALE lampada a induzione magneticaL’abbagliamento può produrre danni alla retina e può limitare la capacità visiva per qualche tempo. E’ quindi un elemento molto importante anche per la sicurezza.
Il suo valore è definito in unità “UGR”. La norma UNI 12193 definisce i valori massimi consentiti di UGR in base a definiti parametri legati all’ambiente in cui le lampade devono essere installate.
Ogni progetto d’illuminazione deve quindi rispettare il valore massimo di UGR previsto della norma per quella specifica applicazione.
Le lampade a induzione magnetica non hanno particolari problemi perché l’effetto abbagliante è quasi inesistente.
Nel caso di LED, la conformità di UGR alla norma è sicuramente più impegnativa.

Percezione di luminosità

L’intensità della radiazione luminosa su una superficie è normalmente letta da uno strumento che si chiama luxmetro.
Questo strumento – usando la curva CIE del 1921 – si limita a fare la media dei valori di intensità delle varie lunghezze d’onda che incidono su una superficie. Quindi indica una quantità di luce.

Dato che l’occhio umano è selettivo, questa media non riflette correttamente la reale percezione dell’occhio.
Bisognerebbe allora usare strumenti in grado di fare la misurazione della luce non solo in ragione della quantità, ma anche in ragione della sensibilità visiva dall’occhio nei confronti dello spettro di lunghezze d’onda misurate. In questo modo alla quantità viene abbinata la qualità della luce, che riflette come l’occhio vede realmente.

Lo strumento da adottare è lo spettrofotometro.
Questa misurazione non è prevista dalle norme vigenti, ma è raccomandata dalla Lighting Authority statunitense l’IES (Illuminating Engineering Society) nel paperback IES TM 24-13 del 2013.
In questo caso l’illuminamento effettivamente percepito dall’occhio umano si misura in Lumen E.V.E. (Equivalent Visual Efficiency).

Nelle schede tecniche delle sorgenti luminose sarebbe quindi utile avere informazioni sul flusso emesso non solo attraverso i lumen tradizionali, ma anche attraverso i lumen E.V.E.

Per le lampade a induzione magnetica i lumen E.V.E. sono sempre superiori dei lumen tradizionali in quanto lo spettro di questa lampada è più ricco di lunghezze d’onda che si trovano nel campo del visivo.
È probabilmente per questo motivo che attualmente questa indicazione si può trovare solo nei data sheet della lampade a induzione magnetica.

Durata di vita

lampade a induzione magnetica proiettore 2In Italia e a livello internazionale si può definire fine vita di una lampada LED il momento in cui il flusso è calato del 30% (variazione percepibile), quando almeno il 50% delle lampade mantiene un flusso superiore rispetto questo calo. Questa diminuzione di flusso è codificata rispettivamente in L70 oppure LLMF=0,7.

È importante tener presente che le ore di vita della lampada prescindono dalle ore di vita del dispositivo che alimenta la lampada stessa, cioè dal ballast.

Se lampada e ballast formano un unico corpo indivisibile, chi determina il fine vita della lampada è il componente meno longevo. Ne deriva che è sempre prudente verificare l’attesa di vita anche del ballast, perché frequentemente questo componente ha una durata di vita inferiore rispetto alla lampada.

Nel caso della lampada a induzione magnetica la durata di vita è fissata tra 90.000 e 110.000 ore, mentre quella del relativo ballast è per la maggior parte dei produttori fino a 100.000 ore di utilizzo, e nel caso del produttore selezionato fino a 330.000 ore di durata.

Le lampade a induzione hanno inoltre la caratteristica di avere lampada e ballast separati, quindi singolarmente sostituibili.
Nel caso della tecnologia alternativa si trovano dati anche abbastanza differenti tra vari fornitori, quindi va fatta una comparazione caso per caso.

Decadimento

Dal momento in cui la lampada viene accesa la prima volta al momento di fine vita, il flusso emesso della lampada cala più o meno velocemente.
Per un corretto dimensionamento, secondo le norme di “buona tecnica” definite dal CIE 154:2003, nel calcolo illuminotecnico va considerato un “fattore di manutenzione”, che indica il valore di deprezzamento del flusso emesso a causa di diversi fattori.
Vengono considerati principalmente due parametri:

  • valore % della massima riduzione di flusso atteso a fine vita della lampada;
  • valore % che rappresenta la mortalità massima che precede il fine vita (una mortalità del 10% è codificata B10 oppure LSF=0,9).

L’insieme dei valori di questi parametri dà in pratica la misura del fattore di manutenzione riferito a un tempo pari alla durata di vita della lampada, e ovviamente questo fattore sarà sempre minore di 1.

Dando per scontato che i progetti siano eseguiti secondo le norme di buona tecnica, per garantire a fine vita il livello d’illuminazione richiesto dalle specifiche iniziali, si dovrà sempre installare una potenza maggiore rispetto a quella che si calcolerebbe utilizzando il valore nominale del flusso emesso a inizio vita dalla lampada utilizzata.
Questa maggior potenza comporterà non solo l’uso di un numero superiore di lampade, ma per il cliente comporterà dover pagare da subito e per tutta la vita dell’impianto, il relativo costo per l’energia.

Per la lampada a induzione magnetica selezionata è normale avere un fattore di manutenzione L90B05.

Nel caso dei LED dipende dal fornitore, quindi va verificato caso per caso.
Per avere un’idea comparativa, utilizzando per i LED valori abbastanza diffusi, quali un decadimento del flusso a fine vita del 20% e una mortalità raggiunta a fine vita del10%, si ha un fattore di manutenzione L80B10.
Con questi dati, il fattore di manutenzione per la lampada a induzione magnetica individuata è 0,90×0,95=0,855, mentre per i LED è 0,80×0,90=0,720.
Nel primo caso si dovrà incrementare la potenza prevista del 17,0%. Nel secondo caso si dovrà incrementare la potenza prevista del 38,9%, quindi un maggior incremento del 21,9%.

Non va comunque dimenticato che quanto indicato per il decadimento è riferito alla durata di vita della lampada, parametro che può essere anche significativamente diverso fra lampade a induzione magnetica e i LED.

ampada a induzione AGE - RL 080 4000k - 4026k
Lampade a induzione magnetica – spettro di emissione a 4000°K.

Regolazione del flusso (Dimmeraggio)

Per risparmiare sui costi d’illuminazione quando è possibile utilizzare il contributo della luce solare, si può ridurre opportunamente quella prodotta dall’impianto d’illuminazione sempre facendo in modo di mantenere i lux richiesti per l’ambiente.
L’operazione è normalmente definita di dimmeraggio.
Le lampade a induzione magnetica hanno l’opzione dimmeraggio, e la funzione di regolazione è sempre lineare.
Anche i LED hanno l’opzione dimmeraggio, ma va verificato se la relativa modalità di regolazione è lineare.

Sfarfallio (Flickering)

Questo problema, che sia o non sia presente, non è mai visibile in quanto i nostri occhi hanno una velocità di acquisizione dell’informazione visiva più lenta rispetto alla velocità del fenomeno di flickeraggio.
Il flickering, se presente, può dare origine a mal di testa e a stanchezza, per cui, specie negli ambienti di lavoro potrebbe causare danni economici indiretti e difficilmente quantificabili.

La lampada a induzione magnetica non ha questo problema, né in condizioni di alimentazione normale, né nel caso di dimmeraggio.

Per la tecnologia LED va verificato caso per caso, in particolare a seguito di dimmeraggio.

Temperature di esercizio

In relazione a queste temperature, la lampada a induzione magnetica ha come temperatura minima -35°C, mentre per la temperatura massima si va da 65°C a 80°C.
Per la tecnologia LED la gamma dei limiti ammessi va verificata caso per caso.

Sensibilità ai disturbi elettrici

A causa di una cattiva Power Quality, sulla linea di alimentazione possono entrare dei disturbi elettrici, per esempio sovratensioni.
Le lampade a induzione magnetica sono protette alle sovratensioni fino a 10 KV e nel caso di rottura la sostituzione è coperta da garanzia.
Nel caso dei LED va verificato caso per caso il livello di protezione a questi disturbi, e soprattutto se la rottura per sovratensione rientra in garanzia.

Manutenzione

Nel caso di apparecchiature a induzione magnetica, le campane, i proiettori e le armature stradali possono avere il ballast posizionato fino a 45 mt di distanza dalla lampada – distanza può anche essere portata anche a 70 mt – e questo può rappresentare una agevolazione delle operazioni di manutenzione.
Nel caso di LED il ballast è sempre contiguo alla lampada.

Rischi fotobiologici

ARMATURA STRADALE lampada a induzioneLe radiazioni luminose colpiscono il corpo e in particolare l’occhio, quindi è bene che non siano causa di affaticamento o peggio di danno per l’essere umano.
E’ documentato che le radiazioni presenti nello spettro del blu possono essere all’origine di problemi.

A questo scopo sono state definite delle classi di rischio fotobiologico, codificate nel par. 6.1 della norma EN 62471:2010, e ogni sorgente luminosa va associata a una di queste.
Le lampade a induzione magnetica appartengono alla classe RG0, che è associata a tutte le lampade il cui rischio fotobiologico è nullo.

Per le altre tecnologie va verificata la classe di rischio. Qualora non fosse RG0, un’altra normativa fissa le distanze minime da rispettare per evitare problemi.
Le lunghezze d’onda del blu possono anche essere origine di turbativa del ritmo biologico umano in quanto contrastano la produzione di melatonina, che è l’ormone del sonno.
Nelle lampade a induzione magnetica, per tutte le temperature di colore la componente blu è ridotta e non implica conseguenze.
Nelle lampade a LED, in particolare sopra i 4000°K, la componente blu e il suo effetto possono non essere più trascurabili.

Garanzie

La garanzia va verificata non solo in relazione al numero di anni di validità, ma va accertato se sono previsti dei limiti alla sua validità applicativa. A volte queste eccezioni possono evidenziare dei corrispondenti limiti tecnici non sempre verificati in precedenza.
Questi limiti sono definiti solitamente da clausole accessorie. Un esempio di clausola può essere quello di una cattiva Power Quality sulla rete di alimentazione, o che la temperatura ambiente superi una massima temperatura ammessa. A queste condizioni si possono aggiungere delle franchigie.
La franchigia può indicare che non si considerano difettosi un numero di prodotti fino a raggiungere la percentuale di guasto pari a un a X% di quelli forniti, oppure che non sarà sostituita una certa percentuale di lampade ogni mille ore di lavoro.

In quest’ultimo caso, se per esempio questa percentuale fosse lo 0,2%, su mille lampade non verrebbero sostituite le prime 2 lampade ogni 1000 ore si lavoro, che in un anno diventano 18, e in 5 anni diventano 90. In sintesi, in 5 anni può non essere sostituito in garanzia fino al 9% della fornitura.
Bisogna verificare anche se e cosa si prevede nella garanzia per il ballast, che potrebbe essere l’elemento debole della catena.
Per la lampada a induzione magnetica selezionata viene fornita una garanzia di 10 anni, che è incondizionata per i primi 5 e legata ai difetti di fabbricazione per gli ultimi 5 anni.
Per le lampade LED va verificato quanto previsto da ogni fornitore.

Più le condizioni di lavoro paiono gravose, più le temperature sono alte, più c’è il pericolo di sbalzi di tensione, più le condizioni di garanzia diventano un elemento d’importanza primaria per tutelare l’affidabilità economica del proprio acquisto.

Articolo redatto per ElettricoMagazine da Ing. Andrea Angelini
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