Lampadine LED: Struttura, Efficienza e Durata

Le lampadine LED di uso comune sono progettate per sostituire direttamente le vecchie lampadine a incandescenza o fluorescenti compatte, mantenendo spesso lo stesso attacco (es. attacco a vite E27 grande, E14 piccolo, attacchi GU10 per faretti, ecc.). Esternamente hanno la forma di una lampadina tradizionale (spesso con un bulbo diffusore in plastica o vetro), ma internamente nascondono un circuito elettronico di alimentazione e varie piccole LED montati su un substrato.

Struttura

All’interno di una lampadina LED tipica troviamo infatti: una scheda LED (di solito un piccolo circuito circolare con decine di LED SMD montati, spesso LED di potenza medio-bassa da 0,2 W ciascuno), e un driver integrato (alimentatore AC/DC) che converte la tensione di rete (es. 230 V AC) in una corrente continua adatta ai LED​.

Il driver può essere un circuito molto semplice (nelle lampadine economiche spesso è solo un rettificatore a ponte con un condensatore e magari un resistore o un piccolo convertitore capacitivo): questo riduce i costi ma a volte causa sfarfallio a 100 Hz della luce o altre interferenze. Nelle lampadine di qualità migliore il driver è un alimentatore switching a corrente costante, che fornisce ai LED una corrente stabile indipendentemente dalle variazioni di tensione di rete. In ogni caso, il driver è necessario perché i LED funzionano a bassa tensione DC e corrente costante, caratteristiche incompatibili con la 230 V AC di rete.

Prestazioni

La prestazione luminosa di una lampadina LED si misura in lumen (flusso luminoso emesso). Oggi una buona lampadina LED da soli 8-10 W può emettere 800-900 lumen, equivalente alla luminosità di una vecchia lampadina a incandescenza da 60 W! Questo significa consumare circa l’85% di energia in meno per lo stesso output luminoso. L’efficienza tipica infatti supera i 80–100 lumen/W, contro i 10–15 lm/W di una lampadina a filamento tradizionale​. Ciò rende le lampadine LED estremamente più efficienti: circa 10 volte più luce a parità di consumo rispetto alle alogene o incandescenza. Ad esempio, una lampadina alogena da 50 W (circa 700 lm) può essere rimpiazzata da un faretto LED da 7-8 W; una 100 W incandescente (~1300 lm) si sostituisce con un LED da ~15 W. Oltre al risparmio energetico, questo significa anche meno calore disperso nell’ambiente (le lampade a incandescenza sprecavano il 90% dell’energia in calore).

Le temperature di colore¹ offerte nelle lampadine LED spaziano dal bianco caldo (~2700 K, simile al vecchio lampadario) al bianco freddo (fino a 6500 K). Molti produttori offrono varianti “luce calda”, “neutra” o “fredda” per accontentare le preferenze e le esigenze di illuminazione. Anche il CRI¹ è importante: le lampadine LED di buona qualità hanno CRI 80 o superiore; esistono lampadine LED professionali con CRI 90-95 per applicazioni dove la resa cromatica è critica (negozi, musei, fotografia). Seppur la luce LED inizialmente fosse criticata per tonalità “innaturali”, oggi le lampadine LED hanno raggiunto una qualità della luce molto elevata, spesso indistinguibile da quella di una lampada tradizionale, soprattutto nei modelli a spettro arricchito.

Durata

La durata di vita dichiarata per le lampadine LED è in genere compresa tra 15.000 e 30.000 ore per i modelli consumer, ma alcune lampade a LED di alta gamma o uso industriale dichiarano 50.000 ore o più. In pratica 15.000 ore equivalgono a oltre 5 anni di uso per 8 ore al giorno. I LED in sé hanno una vita lunghissima (possono arrivare anche a 100.000 ore con perdita di solo 10% di luminosità​, ma nei prodotti commerciali il fattore limitante spesso è il circuito di alimentazione o la dissipazione del calore.

Problemi comuni

Problemi comuni che limitano la vita delle lampadine LED includono: il surriscaldamento (se usate in ambienti chiusi o plafoniere senza ricambio d’aria, i LED e i condensatori del driver si degradano più velocemente) e componenti elettronici economici che si guastano (ad es. condensatori elettrolitici secchi nel driver).

È sempre buona norma assicurarsi che le lampadine LED abbiano un buon dissipatore (molte hanno una base in alluminio) e non superino la temperatura di esercizio. In ogni caso, anche tenendo conto di un degrado nel tempo, i LED durano molte volte più a lungo delle lampadine tradizionali, riducendo la frequenza di sostituzione​

Alcuni problemi comuni delle lampadine LED:

• Compatibilità con dimmer: Non tutte le lampadine LED sono dimmerabili (cioè regolabili in intensità). Usare una lampada non dimmerabile su un circuito con dimmer può causare sfarfallii o malfunzionamenti. Esistono lampadine LED dimmerabili progettate appositamente, sia a taglio di fase (triac) sia a modulazione di larghezza di impulso, ma vanno scelte le giuste.
• Sfarfallio (flicker): Alcune lampade LED economiche possono presentare flicker a 100/120 Hz perché il loro driver non livella completamente la corrente. Questo può essere fastidioso per la vista o per le telecamere. Prodotti di qualità dichiarano “flicker-free” o utilizzano driver a corrente continua ben filtrata.
• Degrado del flusso luminoso: Nel tempo, la luminosità può calare gradualmente. Un calo del 20-30% dopo alcune migliaia di ore è normale in prodotti medi (L70 = 70% output dopo tot ore). Prodotti di qualità indicano parametri L80 o L90 su 25000 ore, ecc.
• Accensioni spurie: Alcune lampadine LED possono emettere una debole luce anche da spente, a causa di correnti parassite o circuiti di segnalazione (come trattato in dettaglio oltre).

In generale, comunque, le lampadine LED hanno rivoluzionato l’illuminazione con la loro efficienza e longevità. Molti produttori offrono garanzie di 2-5 anni su di esse, indice della fiducia nella maggiore durata. Affinché durino a lungo, è importante usarle nei limiti di temperatura e condizioni previsti (ad es. evitare dimmer incompatibili, installarle correttamente, etc.).

Esempio di una lampadina LED a vite (E27) aperta: si notano il circuito stampato con i LED gialli montati ad anello e, al centro, i componenti del driver (condensatore, induttore, circuito integrato). Questi elementi convertono la tensione di rete in corrente continua per alimentare i LED visibili sul perimetro.​