Lampade a LED VS Lampade a ioduri metallici

[Ziccotta]

Salve a tutti!
Vi voglio porgere un quesito che mi sta facendo scervellare. Sono un giovane ingegnere elettronico (laurea triennale) e mi sto occupando, nell'azienda dove sono stato assunto, di monitorizzare il consumo di alcune lampade a led per confrontarle con quelle a ioduri. Allora, la configurazione fatta dall'elettricista presentava una fase per ognuna delle due file di lampade (4 lampade ogni fila per la precisione!). Le 4 a ioduri, da 250 W mentre quelle a led, dal datasheet del costruttore, da 80 W ognuna. A capo degli utilizzi abbiamo montato dei consumometri meccanici ORBIS CONTAX 3221 S0. Dalle misure rilevate in un'ora, le lampade a ioduri mi consumano oltre 1 kWh , e ci siamo, visto che il gruppo di accensione crea una scarica ad altissimo tensione. Invece per quel che riguarda le lampade a Led ho un consumo molto più basso del dichiarato, invece di 80x4= 0,320 kWh ho 0,13 kWh, a cui corrisponde un consumo di nemmeno 40 W per lampada, meno della metà! Vi informo inoltre che sulla linea ho fatto montare un "misuratore di potenza", che mi segnalava anche il cos(fi) tra tensione e corrente. Sugli ioduri ho 1 mentre sui diodi 0,65 e a volte questo valore variava (0,35). Pensando potesse essere il problema di una diversa fase ho alimentato spostando anche tutto su UNA fase ma il risultato è lo stesso. Aggiungo inoltre che le fasi alimentano vari motori trifase e monofase nell'azienda, ma ai capi del carico dei led, che credo puramente resistivo, non dovrei avere questo consumo anomalo considerando che gli ioduri, che assorbono certamente potenza reattiva seppur rifasati, consumano correttamente. La mia domanda è questa: l'assorbimento non corretto delle lampade a diodi da cosa è dovuto? inoltre, esse possono generare potenza reattiva? Spero che qualcuno sappia darmi le giuste delucidazioni. Grazie in anticipo!

[fpalone]

Salve Ziccotta,
il LED difficilmente può essere interpretato come un carico resistivo... innanzitutto funziona in continua, perciò ogni lampada sarà dotata di un raddrizzatore - stabilizzatore, il quale lavorerà con un proprio cos(phi) e con un suo proprio THD; controlla sul datasheet della lampada LED le caratteristiche del suo alimentatore (se ancora non l'hai fatto). Il problema sarebbe comunque opposto : se il cos (fi) fosse molto diverso da 1 dovresti avere un assorbimento anomalo in eccesso....
Inoltre per questo tipo di misure ti consiglio di ricorrere a strumenti true RMS o se lo hai a disposizione ad un analizzatore di rete.
PS per curiosità che flusso producono le lampade da 80 W a led??

[Ziccotta]

Salve Ziccotta,
il LED difficilmente può essere interpretato come un carico resistivo... innanzitutto funziona in continua, perciò ogni lampada sarà dotata di un raddrizzatore - stabilizzatore, il quale lavorerà con un proprio cos(phi) e con un suo proprio THD; controlla sul datasheet della lampada LED le caratteristiche del suo alimentatore (se ancora non l'hai fatto). Il problema sarebbe comunque opposto : se il cos (fi) fosse molto diverso da 1 dovresti avere un assorbimento anomalo in eccesso....
Inoltre per questo tipo di misure ti consiglio di ricorrere a strumenti true RMS o se lo hai a disposizione ad un analizzatore di rete.
PS per curiosità che flusso producono le lampade da 80 W a led??

Ciao e grazie della risposta . Quando parlo di carico resistivo, parlo di un carico che non induca uno sfasamento come quello che ho qui. Se la memoria di elettrotecnica non mi inganna la mia potenza attiva misurata sul carico è VIcos(phi) e se eseguo questa formula per il mio caso cioè, 220x1,4x1(fattore di potenza ideale) ho 310 W. poiché le lampade sono 4 ho i famosi circa 80 W a lampada. Ora nel caso in questione ho, posta la tensione costante e questo è certo e anche l'assorbimento in corrente, 220x1,4x0,36 cioè 113 W ( 28,25 W a lampada) quindi una parte della potenza che manca dov'è? è assorbita da carichi non resistivi che si comportano come induttanze o condensatori. Quali sono? Inoltre un raddrizzatore è solitamente, se non erro, costituito da un ponte di diodi ( filtrano per valori di tensione minori del Vgamma) o da circuiti CR (con condensatore quindi!). Purtroppo in azienda non abbiamo un analizzatore di reti (non ci faremmo poi molto per quello che costa! ) e non conosco strumenti a valore efficace, potresti consigliarmi? Grazie tante

Aspetto una "condita e esauriente" risposta! Saluti e GRAZIE GRAZIE IN ANTICIPO

MARCO

[fpalone]

Dunque, la formula che tu citi dice che la potenza assorbita da un carico alimentato da tensione sinusoidale e con corrente sinusoidale vale V x I x cos (phi). Al più pertanto la potenza (attiva) è pari alla potenza apparente e vale V x I.
Nel caso dei diodi tuttavia le cose cambiano. L'alimentatore (raddrizzatore e stabilizzatore) non assorbe corrente sinusoidale, quindi la formula di cui sopra non è più del tutto corretta. Infatti solo la componente della corrente a frequenza di rete assorbe potenza attiva (se la tensione rimane sinusoidale), mentre le componenti armoniche a frequenza più alta no. Introducendo il THD (fattore totale di distorzione armonica) si ha che la Pa = V x I x cos(phi1) /rad(1+THD^2).
Ad ogni modo magari è solo un errore di calcolo; la corrente è di 0,36 A? allora
230 V x 0.36A = 83VA
se la corrente è relativa ad una sola lampada le cose tornano...

[Ziccotta]

Ciao FPALONE, sto iniziando a confidare veramente in te per la soluzione del mio problema ! Il blocco di trasformazione (raddrizzatore e stabilizzatore) trasforma la 220 V in una 48 V continua in modo tale che le quattro lampade, che sono in serie, abbiano ai capi una tensione di 12 V per ognuna. In discorso che fai è che solo l'armonica principale del segnale sinusiodale è assorbita dall'alimentatore come potenza attiva mentre le armoniche secondarie (o di grado superiore come si dice) si esauriscono giusto? Ma dopo il blocco di trasformazione avrei, 48 V x 0,350 A = 16,8 W per lampada? per un totale di 67,2 W? Comunque Il valore 0,36 è quello del cos(phi) che leggo sullo strumento di misura. Allora la domanda che mi viene è:
i 100 W che mi legge il consumometro... sono solo la potenza attiva assorbita?
Fammi sapere buone notizie al più presto! Ti ringrazio

[fpalone]

Dunque Ziccotta, ci stiamo avvicinando alla soluzione, ma facciamo un po' di ordine (non riesco a focalizzare i dati);
tu dici 48 x 0,36 = 16,8 W. Ma 0,36 A è la corrente che misuri in continua sulle lampade o quella in alternata?? se fosse quella in continua allora avresti un assorbimento totale di 16,8 W.
Se invece è quella in alternata per "tagliare la testa al toro misura banalmente la corrente in continua sulla serie di lampade con un tester e misura la potenza assorbita a lato continua dell'alimentatore come 48 X Idc, poi si fanno due conti sul lato AC.
Per quanto riguarda i 100 W se il "consumometro" è un contatore di energia attiva (come quelli dell'ente distributore) a disco legge solo la potenza attiva. La misura potrà però risultare un po' sballata in caso di componenti armoniche importanti ( che più che esaurirsi transitano sulla linea senza cedere potenza al carico ma solo dissipandola per effetto Joule).

[Ziccotta]

Aspetta... ho preso una cantonata io. I 16,8 W sono tutta la potenza assorbita con tensione continua SCUSA! Allora la corrente per ogni gruppo di diodi (18 diodi a lampada) è, sul datasheet del produttore, 0,350 A tipica. Quindi 0,35Ax12V= 4,2 W per 4 lampade sono 16,8 ??? La corrente che misuro con pinza amperometrica al consumometro è di 1,2 A.

Il consumo, ci ha detto il costruttore è da farsi sulla 220 V, come 220X1,4X1(cos(phi) rifasato!)= 300 W circa, infatti egli dichiara una potenza dissipata a lampada di 80 W circa. Non vorrei che tu abbia counfuso la corrente col COS(PHI) che è anch'esso, per avere una potenza così bassa sui consumometri, 0,36! Cioè 220Vx1,4Ax0,36 (è il cos(phi))= 110,88

FPALONE FOR PRESIDENT ti offro una cena se mi risolvi il dilemma!!!

Gli alimentatori sono sulle lampade... giusto... A 6 metri di altezza...

P.S. l'intensità, o flusso luminoso per led è di 100 lumen... è scarso? con 18 led... 1800 Lumen a lampada...

Aspetto con anzia la soluzione e anche i commenti sui dati delle lampade... magari abbiamo preso una fregatura ?

[fpalone]

Dunque... 1800 lumen a lampdada, 80 W a lampada ti danno un'efficienza di 23 lumen/ W che mi sembrano veramente un po' pochi : sarebbe poco più di una lampada alogena.... ma meno della metà di una fluorescente compatta... circa 1/3 O 1/4 di una lampada ad alogenuri metallici.
Per il resto:
LATO AC
In prima approssimazione prendiamo per buona la lettura della pinza amperometrica (potresti fare un paragone con la misura a mezzo multimetro per avere una conferma). La potenza apparente assorbita vale 230 V x 1,2 A ossia 273 VA. Non capisco da dove tu prenda quel valore di 1,4 A??? solo perché te lo ha dato il costruttore o lo hai misurato? Con che strumento misuri il cos(phi)? Il valore della tensione è esattamente 230V?
LATO DC
se ogni lampada deve assorbire 80 W ed ha 18 LED allora i led sono da 4,5 W. Se sono alimentati a 12 V allora 0,375 A è la corrente del singolo led.

per ora in attesa di altri dati (per esempio una misura di corrente di linea con tester) si profilano per ora 2 soluzioni:
1) le lampade a led assorbono in effetti un valore prossimo a 300 W (valore del misuratore di cos(phi) sballato)==> I led di conseguenza fanno abbastanza pena..
2)i dati sono coerenti, le lampade a LED consumano effettivamente 130 W ed hai equivocato i dati della lampada .== >I led hanno un efficienza di 53 lumen/W che mi sembra un dato abbastanza realistico.

[giorgiodavid]

Non ho capito bene il significato della prova, ma se stai cercando di confrontare l'efficicenza del LED rispetto alle lampade a scarica bisogna fare attenzione! Ho notato che le case costruttrici spacciano per miracolosi i LED, ma ciò al momento non pare vero! E' inutile che ci dicono che la le lampade a LED consumano poco, quando è poco anche il flusso luminoso che ci danno! Per quanto mi riguarda l'unico parametro di confronto tra le varie tipologie di lampade è l'efficenza luminosa, ovvero lumen/W!!! Tutto il resto è chiacchere e distintivo ! Il vantaggio dei LED è sicuramente la dimensione oltre che la possibilità di avere una bella varietà di colori, ma al momento NON RAGGIUNGONO L'EFFICIENZA DELLE LAMPADE NORMALI. Poi è da considerare altri fattori come la presenza di un alimentatore/convertirore AC/DC e non solo, i LED sono direttivi, cioè trasmettono luce solo in un certo angolo solodi, tipicamente di 30° e non a circa 360 gradi come le lampade normali, questo cambia la tipologia delle ottiche e non è ne un vantaggio ne uno svantaggio. Noi progettiamo l'illuminazione di gallerie e strade e quest'anno ci hanno proposto tante alternative alle lampade SAP, ma alla fine erano tutte chiacchere, non si poteva raggiungere mai il valore richiesto! Per non parlare dei costi! L'unico vantaggio dei LED attuali pare essere la durata stimata in 100000 ore, ma non ancora dimostrata, tra l'altro è la durata del LED e non dell'alimentatore! Un'altra chiacchera che ci proponevano è che con i led bisognava fare i calcoli illuminotecnici solo in lux e che non era possibile eseguire il calcolo delle cd/mq... questo mi sembra del tutto assurdo. In conclusione, secondo me, attualmente i LED si possono utilizzare solamente per un'illuminazione di tipo architettonico.

[Mike]

Quoto in pieno Giorgio David e aggiungo, i comuni che hanno utilizzato apparecchi illuminanti a led per l'illuminazione pubblica di strade a traffico motorizzato hanno violato le norme tecniche ovvero la regola dell'arte e quindi ne possono rispondere in caso di incidenti, oppure riguardano solamente aree o zone non soggette al rispetto di normative o per l'illuminazione di accento o architetturale. Al momento non esistono apparecchi illuminanti con ottiche ottimizzate in grado di garantire l'efficienza di lampade a scarica.