Tubi LED vs Fluorescenti vera convenienza?

Pubblicato da admin in Luxemozione

Tubi LED vs Fluorescenti vera convenienza?
Luxemozione.

Bentrovati cari lettori, eccomi di nuovo su Luxemozione a trattare di luce con il mio secondo articolo, primo post  del  2013, oggi cercherò di fare un po’ di chiarezza su un un tema scottante ovvero il confronto tra tecnologia LED e tecnologia fluorescente; nello specifico approfondirò il confronto tra tubi fluorescenti lineari e così detti tubi LED.

Parlando di queste due tecnologie la domanda ricorrente è:” è possibile ed è conveniente effettuare il retrofit, ovvero la sostituzione della sola sorgente luminosa,  con i tubi LED su apparecchi tradizionali progettati e costruiti per lampade fluorescenti lineari?”

I tubi fluorescenti lineari sono oggi ampiamente utilizzati per applicazioni in ambito (quasi esclusivamente indoor) industriale, commerciale, sanitario oltre che naturalmente per l’illuminazione di edifici scolastici, uffici ecc.

E proprio a seguito di questa massiccia diffusione,  molto forte è l’interesse da parte di tutti i player del settore illuminotecnico (produttori, distributori, installatori, progettisti) al  tema della sostituzione dei corpi illuminanti tradizionali con altrettanti progettati per  la tecnologia LED  o, come spesso viene  suggerito,  semplicemente sostituendo il tubo fluorescente  con altrettanti tubi che montano invece la tecnologia LED (Tubi LED)

Per iniziare, mi sembra opportuna una breve analisi tra le due differenti soluzioni tecnologiche, in modo da mettere in evidenza le peculiarità di una e dell’altra:

Il tubo fluorescente lineare è una lampada a scarica nei gas(vedi qua per maggiori info). Le lampade fluorescenti necessitano di apparecchiature ausiliarie per il loro funzionamento. Tali apparecchiature possono alimentare la lampada a frequenza di rete (50Hz) o ad alta frequenza (comunemente denominata con la sigla HF , e funzionanti con frequenze nell’ordine dei 30kHz).

Nel primo caso le apparecchiature ausiliarie sono costituite da: una reattanza induttiva (o ballast o reattore ferromagnetico, che ha la funzione di limitare il valore della corrente di lampada), di uno starter (componente  in grado di fornire una extratensione allo scopo di innescare la scarica) e di un condensatore di rifasamento della corrente assorbita vedi video per apprendere meglio il principio di funzionamento.

Nel secondo caso l’apparecchiatura è di tipo elettronico (ballast elettronico) e include tutte le funzioni appena citate.

La seconda soluzione presenta diversi vantaggi rispetto alla prima: maggiore efficienza del sistema, maggiore durata della lampada, assenza di sfarfallio (flickering).

Sinusoide 50hz vs HF

Silenziosità e la possibilità di sfruttare tutte le opzioni di LMS (Light Management System) che oltre all’efficienza di un prodotto, contribuiscono ad aumentare il risparmio energetico di un impianto: ad esempio con la gestione (attraverso protocollo di comunicazione DALI o 1-10V) delle accensioni/spegnimenti degli apparecchi e la dimmerazione (riduzione) del flusso luminoso legate al rilevamento della luce naturale e/o del movimento/presenza di persone.

La lampada fluorescente lineare, rispetto al suo asse ottico, emette luce diffusa a 360° (angolo solido di 4pigreco steradianti).

Questa la fotmetrica di un tubo fluorescente standard.

fotometria fluorescente

questa la fotometria tipica di un tubo LED

fotometria tubo LED

Gli apparecchi di illuminazione più sofisticati incorporano sistemi ottici studiati per massimizzare il LOR (Light Output Ratio), per modellare il pattern fotometrico uscente in base al target di applicazione per la quale è stato concepito il prodotto e per ridurre fenomeni di abbagliamento e minimizzare il parametro UGR e ridurre il fenomeno della riflessione nei videoterminali (ottiche dark-light).

riflettore diagramma di costituzione

 

diagramma fotometrico

In tal senso gli accorgimenti più frequenti sono: riflettori, frangiluce lamellari, schermi diffusori e/o rifrattori.

schremature antiabbagliamento

Le apparecchiature ausiliare di cui sopra ed il sistema ottico vengono generalmente inglobati nell’apparecchio di illuminazione che, ricordando sempre la definizione internazionale CIE, è:

un sistema che distribuisce, filtra o trasforma la luce emessa da una o più lampade e che include, ad eccezione della lampade stesse, tutte le parti necessarie per fissare e proteggere le lampade e, ove è necessario, circuiti ausiliari, compresi i cavi e le connessioni per l’alimentazione elettrica

Oggi i tubi fluorescenti lineari più efficienti sul mercato sono i TL5 (diametro T5: 17mm) con efficienze nominali a 35°C di temperatura ambiente con alimentazione elettronica HF fino a 114lm/W. Molto di frequente si vedono installatitubi di tipo TL-D (diametro T8: 28mm) di vecchia generazione e caratterizzati da una, seppur discreta, minor efficienza luminosa.

Nel mercato oggi esistono sia tubi LED alimentabili in corrente continua (CC) e in bassissima tensione (es. 12Vdc) che tubi LED alimentabili in corrente alternata (CA) e in bassa tensione (230Vac 50Hz).

Il tubo LED in CC secondo la norma EN 62031 Moduli LED per illuminazione generale – Specifiche di sicurezza è un modulo LED da incorporare.

Generalmente il tubo LED in CC non è dotato di un alimentatore interno, perciò per essere connesso alla  rete elettrica occorre un’apparecchiatura ausiliaria esterna che in genere è un alimentatore elettronico AC/DC con uscita a bassissima tensione costante.

Il tubo LED in CA secondo la norma EN 62031 Moduli LED per illuminazione generale – Specifiche di sicurezza (vedi punto 3.3 e relativa NOTA) è un modulo LED con alimentatore incorporato che può essere considerato una lampada con alimentatore incorporato in quanto munito di attacco per lampada (in questo caso G13).

Essendo l’alimentatore elettronico (o LED driver) incorporato all’interno del tubo LED in CA, quest’ultimo per funzionare va collegato direttamente alla tensione di rete elettrica 230Vac 50Hz senza apparecchiature ausiliarie esterne .

Entrambi le tipologie di tubi LED non prevedono la connessione di terra, perciò se progettati e costruiti nel rispetto delle normative di sicurezza elettrica vigenti: il tubo LED in CC è un dispositivo in classe di isolamento elettrico III (SELV) ed il tubo LED in CA è un dispositivo in classe di isolamento elettrico II (doppio isolamento).

Il tubo LED in generalerispetto al suo asse ottico, emette luce a 120°- 180° (angolo solido di circa pigreco steradianti) e lo schermo generalmente è plastico trasparente o opalino. La parte posteriore del tubo LED è usualmente realizzata in alluminio estruso anodizzato per la dissipazione del calore.

tubo LED philips

Per la maggior parte dei casi i LED utilizzati all’interno di tubi LED, sono componenti SMD (surface mounted device) e non sono di potenza, consumando circa un sedicesimo di Watt ciascuno (60mW/cad. LED  bassa potenza). Esistono esempi di prodotto realizzati con LED di media e alta potenza.

led per tubi led

Inoltre di solito all’interno del tubo sui singoli LED non vengono applicati particolari sistemi ottici (nè lenti secondarie, nè riflettori).Quindi caratterizzati da un’emissione lambertiana del flusso luminoso.

Con i tubi LED presenti sul mercato non è possibile sfruttare a pieno tutte le potenzialità dei sistemi di LMS (Light Management System) descritti precedentemente.Oggi sul mercato sono presenti in prevalenza tubi LED in CA e di diametro 28mm e non dimmerabili, quindi ideati per i retrofit dei tubi fluorescenti lineari TL-D.

Inoltre i tubi LED non sono tutti identici dal punto di vista delle connessioni elettriche. Ad esempio ci sono tubi LED in CA in cui i due pin del singolo attacco lampada G13 sono corto-circuitati, per cui su un attacco va cablata la fase (L) e sull’altro va cablato il neutro (N). Altri tubi LED in CA invece hanno su un attacco un pin per la fase (L) e un pin per il neutro (N) e sull’altro attacco due pin corto-circuitati e intenamente al tubo non connessi.

Questo aspetto, non di poca importanza, non consente nemmeno l’intercambiabilità senza modifiche di cablaggio elettrico tra i tubi LED stessi.

In virtù di quanto premesso finora, arriviamo quindi al momento di analizzare il retrofit di un tubo fluorescente lineare con un tubo LED.

Per montare un tubo LED al posto di uno fluorescente su una plafoniera progettata e costruita per lampade fluorescenti lineari, è necessario modificare la parte elettrica di alimentazione della plafoniera eliminando l’unità di alimentazione per lampade fluorescenti lineari.

Ecco alcuni video esplicativi e pratici trovati su youtube che testimoniano quanto appena affermato.

Tubi LED in CC

Tubi LED in CA

oppure date un occhio alla guida Osram che descrive funzionalità e sostituzione dei tubi fluo con quelli LED.

Ciò comporta il decadimento della dichiarazione di conformità di prodotto rilasciata dal produttore dell’apparecchio di illuminazione. In poche parole decade la marcatura CE, elemento importante anche per la tutela del consumatore.

A tal proposito vi consiglio di leggere al seguente link ciò che l’ente normatore CEI (Comitato Elettrotecnico Italiano) asserisce in merito a tale questione:

http://webstore.ceiweb.it/WebStoreNuovoQuesito.htm

(Nel menù “Quesiti” selezionate “ricerca quesiti” e poi selezionate argomento: Apparecchi di illuminazione -> Sostituzione di componenti in apparecchi di illuminazione). O leggi qua:

FAQ CEI

La lettura di quanto scritto nel link di cui sopra, mi fa sorgere  delle domande. Premesso che la marcatura CE è onere di un ente produttore, se un committente si fa montare da un installatore su apparecchi esistenti per lampade fluorescenti lineari prodotti dall’azienda X, dei tubi LED prodotti dall’azienda Y, quale delle due aziende produttrici pensate che sia disposta a certificare a sue spese l’apparecchio con all’interno tubi a LED? In mancanza di marcatura CE ed in caso di problemi ne dovrebbe rispondere il progettista? In mancanza di progetto ed in caso di problemi chi ne dovrebbe rispondere, l’installatore?

Inoltre, dal punto di vista fotometrico sorge una questione: tutto il sistema interno ottico studiato per i tubi fluorescenti lineari può funzionare correttamente allo stesso modo con i tubi LED che hanno un’emissione differente dai fluorescenti lineari?

Ugualmente  dal punto di vista della sicurezza fotobiologica (EN 62471 Sicurezza fotobiologica delle lampade e dei sistemi di lampada e IEC/TR 62778:2012 Applicazione della IEC 62471) va rivalutata la classe di rischio, trattandosi di fatto di una sorgente completamente differente dal tubo fluorescente e dell’abbagliamento sia debilitante che molesto (fattore UGR) pensate ad esempio cosa succede inserendo tubi LED con schermo trasparente, quindi  con i LED a vista all’interno di  apparecchi di illuminazione costruiti e schermati per tubi fluorescenti lineari.

Perchè non ho ancora trovato sul mercato un produttore di apparecchi LED che sfruttano al proprio interno tubi LED come sorgenti luminose? Vorrà dire qualcosa, no?

Personalmente ho avuto modo di testare ed analizzare elettricamente, elettronicamente e funzionalmente dei tubi LED in AC di due diversi produttoridell’Est Europa, con esiti non proprio positivi data una buona percentuale di malfunzionamenti (mancata accensione di alcuni LED) riscontrati dopo qualche decine di ore di accensione e alcuni dubbi sorti riguardo la sicurezza elettrica degli stessi.

tubo led_guasto tubo led_guasto

Entrambi i produttori sfruttavano all’interno del tubo LED un alimentatore elettronico privo di trasformatore di isolamento. Inoltre elettricamente alcuni tubi LED erano soggetti a degli opinabili valori di   corrente di dispersione verso terra dalla carcassa posteriore di alluminio del tubo stesso. Addiritura uno dei due produttori non appone marcatura CE sui suoi tubi.

tubo led sezionato

In questo specifico caso di cui sto trattando in questo articolo, mi schiero più a favore del retrofit degli apparecchi a tubi fluorescenti con apparecchi a LED completi. Quindi un retrofit di apparecchio e non di sorgente luminosa.

Inoltre ritengo che oggi la tecnologia a scarica fluorescente lineare non sia semplice da sostituire  (soprattutto in ambito industriale) in quanto prodotti a LED professionali completi sono ancora piuttosto costosi e poiché, comunque, il risparmio energetico rispetto ad una buona soluzione fluorescente non è tale da ammortizzare (almeno non sempre) la spesa iniziale per una soluzoione LED in tempi brevi.

Per darvi una migliore idea a livello tecnico di performances, analizziamo il caso degli incassi 60cm x 60cm.

Ad esempio un incasso 60cm x 60cm realizzato con 4x13W lampade fluorescenti lineari TL5 (diametro 17mm) ha mediamente efficacie luminose (flusso apparecchio su potenza assorbita apparecchio) tra i 60lm/W ed i 70lm/W.

Un incasso 60cm x 60cm fatto con 4x18W lampade fluorescenti lineari TL-D (diametro 28mm) ha mediamente efficacie luminose (flusso apparecchio su potenza assorbita apparecchio) tra i 40lm/W e i 50lm/W.

Un incasso 60cm x 60cm a LED completo (non fatto con i tubi LED) hanno mediamente efficacie luminose (flusso apparecchio su potenza assorbita apparecchio) che partono dai 60lm/W fino a superare di poco gli 80lm/W (quest’ultimo valore solo in rari casi).

Fare un’indagine tecnica di mercato sulle efficacie luminose di un incasso 60cm x 60cm a LED fatto con i tubi LED non è semplice. Personalmente non avendo individuato alcun produttore di un prodotto del genere, non ho trovato nessun dato utile.

Se compariamo le efficacie  luminose delle singole sorgenti, scopriamo che tra un tubo LED ed un tubo TL5 c’è un sostanziale allineamento (talvolta un po’ più a favore dell’uno, talvolta un po’ più a favore dell’altro) e non esiste un enorme differenza in termini di efficienza luminosa.

Cari lettori, credo di aver palesato abbastanza il mio orientamento. Voi che idea vi siete fatti di questa mia analisi e che idea avete riguardo questo tema? Avete dedicato anche voi tempo per analizzare e confrontare queste due tecnologie e conseguenti mercati?

Ogni impressione, idea o esperienza possono essere preziose per comprendere meglio come si sta muovendo il nostro settore in merito al presente argomento

Grazie e a presto!

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