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Mantenimento del flusso luminoso di un LED: definizione e valori

Diagramma del mantenimento del flusso luminoso di un apparecchio di illuminazione a LED

Come ogni altro apparecchio di illuminazione, anche quelli a LED sono soggetti a invecchiamento, che comporta una lieve diminuzione del flusso luminoso emesso. Il mantenimento del flusso luminoso dei LED è un parametro statistico che descrive la quantità del flusso luminoso iniziale che il LED riesce ancora a emettere dopo un certo numero di ore di esercizio. Questa riduzione è indicata con valori L e B, in aggiunta alle ore di esercizio prese in considerazione. I valori L e B non danno informazioni sui rarissimi guasti totali dei LED, che si indicano invece con il «failure rate», il tasso di guasto.

Panoramica sul mantenimento del flusso luminoso dei LED

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Mantenimento del flusso luminoso: cosa sono i valori L e B negli apparecchi di illuminazione a LED?

Diagramma di confronto B50 - B10
Con valori L e B integrati con un’indicazione delle ore di esercizio prese in considerazione si può calcolare il mantenimento del flusso luminoso dei LED installati.

Esempio: L90 B10 fino a 100.000h

Significa: dopo 100.000 ore di esercizio il 10% dei LED (valore B) emette meno del 90% (valore L) del flusso luminoso iniziale. Il restante 90% (100% escludendo il valore B) dei LED emette ancora più del 90% del flusso luminoso iniziale. Il valore B descrive quindi la percentuale di LED che è al di sotto del valore limite definito dal valore L.

Nota: se non è indicato alcun valore B, allora B=50. L’indicazione «L90 100.000h» significa quindi «L90 B50 100.000h».

In altre parole: fino a 100.000 ore di esercizio, il 50% dei LED emette meno del 90% del flusso luminoso iniziale.

Come si calcolano i valori L e B negli apparecchi di illuminazione a LED?

Misurazione di un modulo LED
Per la misurazione del valore L e B si misura il flusso luminoso di un LED secondo lo standard IES LM-80 per almeno 6.000 ore. Poi, secondo lo standard IES TM-21 (Projection Long Term Lumen Maintenance of LED Light Sources), si esegue un calcolo approssimativo che arriva a un massimo di 6 volte la durata di misurazione secondo LM-80. Per mantenere i valori per un periodo di 50.000 ore di esercizio, la misurazione deve essere eseguita per un minimo di 50.000 / 6 ore, quindi per circa 8.334 ore. Per dare un’idea: un anno di funzionamento continuo corrisponde a 8730 ore.

Per alcuni tipi di LED ormai esistono anche misurazioni valide che permettono di calcolare una previsione di 100.000 ore. Le previsioni si basano su determinate condizioni di esercizio, come la temperatura ambientale o l’alimentazione elettrica. Per esempio, con una bassa alimentazione dei LED e una gestione ottimale del calore, è possibile prolungare in modo significativo il mantenimento del flusso luminoso anche oltre il periodo calcolato nella previsione.

Che differenza c’è tra mantenimento del flusso luminoso e durata?

Il mantenimento del flusso luminoso dà una previsione sulla percentuale dei LED che subirà una determinata diminuzione del flusso luminoso dopo un periodo determinato. Spesso un valore come L90 B10 con 50.000h si interpreta erroneamente come un’indicazione che al termine delle ore di esercizio indicate il 10% dei LED smetterà di funzionare. Il valore B indica invece la percentuale di LED che emette un flusso luminoso compreso nel periodo di esercizio indicato con il valore L. Con un valore di L90 B10 fino a 50.000 ore è possibile che anche questo 10% di LED emetta comunque l’89% del flusso luminoso iniziale. I LED, e quindi l’apparecchio di illuminazione stesso, sono ancora utilizzabili.

Interessante:
contrariamente al mantenimento del flusso luminoso, il failure rate indica un tasso di guasto, cioè la percentuale di LED che smettono completamente di funzionare dopo un determinato periodo di esercizio. I LED di alta qualità hanno un tasso di guasto molto basso dello 0,1% fino a 50.000 ore. Quindi: dopo 50.000 ore di esercizio 1 LED su 1000 smette di funzionare.

Fattori qualitativi di un apparecchio di illuminazione relativamente al mantenimento del flusso luminoso di un LED e alla durata

Apparecchi di illuminazione ben costruiti hanno delle caratteristiche termiche progettate per mantenere sempre il normale funzionamento al di sotto della temperatura d’esercizio critica per i LED. Se un LED si riscalda troppo, che sia per un elevato afflusso di corrente o per una gestione non ottimale del calore, può subire danni irreversibili. La costruzione di un apparecchio di illuminazione determina quindi la resistenza del flusso luminoso per un lungo periodo di tempo. Il design della componentistica, del modulo LED e del raffreddamento si influenzano a vicenda.

Facciamo una sintesi dei criteri fondamentali:

  • Qualità della componentistica: i componenti forniscono l’energia elettrica prestabilita per tutto il periodo di esercizio?

  • Alimentazione dei LED: all’aumentare della corrente immessa aumenta anche lo sviluppo di calore pericoloso per i LED.

  • La distanza tra i singoli LED dev’essere quindi determinata in base all’ottica che li copre e alla capacità di condurre calore del circuito stampato del modulo LED.

  • La superficie e le condizioni dell’elemento di raffreddamento e del corpo dell’apparecchio di illuminazione devono cedere il calore all’ambiente circostante in modo affidabile con tutte le modalità di montaggio.

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