Come sostituire proprio tutta l’illuminazione di casa (i.e. anche luci alogene, faretti alogeni, neon) con soluzioni a led a basso consumo

Oramai mantenere delle lampadine non a led non ha più senso in quanto non solo i consumi si riducono generalmente di un decimo, ma anche i prezzi sono oramai paragonabili alle lampadine alogene/a filamento.
Inoltre anche la qualità della luce spesso migliora rispetto alle alogene che tendono ad abbagliare e per questo di solito vengono impiegate solo tramite riflessione sul muro/soffitto. Di lampadine a led ora ne esistono anche con una bella tonalità calda che ben si adatta a un ambiente casalingo. Il flusso luminoso per Watt delle odierne generazioni di LED supera ampiamente quello delle lampadine tradizionali: a seconda della temperatura di colore si aggira oggi sui 40–80 lm/W.
A seconda della loro esecuzione, i LED possono durare 50.000 ore e anche di più (il più dipende più dalla bontà circuiteria associata ai led!) . Questo significa che gli interventi di manutenzione si diradano al massimo e si può anche pensare di averli addirittura integrati nel lampadario/plafoniera stessa.
La luce emessa dai LED non contiene infrarossi né ultravioletti. La loro superficie sviluppa poco calore e quindi si presta all’illuminazione anche di oggetti delicati.
In paragone alle lampade a bassa tensione (e.g. 12V) , uno dei vantaggi più rilevanti è la luce senza IR/UV e la conseguente mancanza di radiazioni termiche e conseguente maggiore efficienza energetica.
Altri vantaggi secondari sono il loro perfetto funzionamento anche a
temperature basse e la resistenza a urti/vibrazioni. Viceversa i LED soffrono nelle temperature ambiente elevate: se diventano troppo alte (e.g. nelle saune), ne risente sia il flusso luminoso sia la loro durata.

Mentre per le lampadine classiche (generalmente con attacchi del tipo E27 o E14) o alogene (generalmente con attacco R7S) è sufficiente cambiare lampadina, nel caso dei tubi al neon e dei faretti, il cambio di tecnologia comporta una modifica più o meno rilevante.

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Lampada tubolare

Con l’ottima lampada tubolare della Osram da 17.5 W / 2700, si riesce a ottenere una bella luce calda equivalente a una lampadina alogena da 150 W che si può sostituire a piantane o lampadari con riflessione sul soffitto.

Ottima lampada tubolare da 17.5 W / 2700 bianco caldo, equivalente a una lampadina alogena da 150 W
Lampadario a cui è stata sostituita la lampada alogena da 150W con quella Osram a led da 17,5W
Piantana a cui è stata sostituita la lampada alogena da 150W con quella Osram a led da 17,5W

Anche altri lampadari originariamente con luci a led e a basso voltaggio e di elevata potenza/consumo, seppur puntiformi, possono essere sostituiti cambiando il porta lampadina con uno, ad esempio, con attacco E12 e mettendo una lampadina a led a 220V da 12-15W con una luce equivalente a una a incandescenza/alogena da 100-150W (e.g. Paracity Lampadine LED E12 15W,150 Watt equivalenti a incandescenza luce bianca diurna, 5000 K; SanGlory Lampadina LED E14 12W Equivalenti a 100W 1350 Lumens Luce Bianco Caldo 3000K; AGOTD Lampadina Led E14 12W,100W equivalentiLuce Bianco Caldo 3000K; LHQ-HQ Lampadina LED E12 LED 9W 105 SMD 5730 bianco caldo).

Lampadina a led a 220V da 12-15W con attacco E12 in sostituzione a lampadina puntiforme a basso voltaggio [12V] e di elevata potenza/consumo [150W] (eliminato trasformatore e cambiato porta lampadina)

In tal modo, tra l’altro, si può eliminare il trasformatore e si evita necessariamente di dove mantenere i fili di elevata sezione che esistevano tra lampadina e quel trasformatore dove la tensione di 12V imponeva elevati valori di corrente. In questo link si può trovare un utile calcolatore che aiuta a conoscere la sezione necessaria dei cavi elettrici in base a tensione, potenza, caduta di tensione e lunghezza.

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NOTA – Si ricorda che le linee elettriche devono essere dimensionate in modo che, in ogni condizione di normale funzionamento, la caduta di tensione ΔU sia sempre molto contenuta – entro pochi punti percentuali dalla tensione di alimentazione – per garantire che ai carichi siano applicate tensioni che si scostino di poco dalla tensione nominale. La massima caduta di tensione ammissibile è dettata dagli utilizzatori e in particolare per le lampade deve essere ΔU < 4% perciò generalmente si impone sia entro il 3%. Essendo la potenza di una lampadina a incandescenza di, ad esempio, 42W e la tensione di rete di 220V, da P= VI = V2/R si deduce che ha pressapoco una resistenza di circa R = 1152 Ohm. Si potrebbe anche misurare la corrente con un tester da cui si troverebbe una corrente di I = 0,18A da cui analogamente si ottiene una resistenza approssimativa analoga (R = V/I = 1222 Ohm).

TABELLA di calcolo della sezione dei cavi elettrici


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Tubi a led

Nel caso dei neon (o fluorescenti) lineari, questi possono essere sostituiti con analoghi (come forma e dimensioni) tubi a led.

Se paragonati alle altre tipologie di lampadine dove il risparmio è all’incirca di un ordine di grandezza, si può subito evidenziare che da un punto di vista puramente energetico i tubi a led non consumano tanto di meno rispetto agli analoghi neon tradizionali: tuttavia i vantaggi esistono comunque sebbene di diverso tipo, quali l’accensione immediata, non scaldano e richiedono plafoniere più semplici ed economiche, non necessitando di elettronica aggiuntiva.

Per montare un tubo a led, o si cambia la plafoniera, acquistandone una specifica associata al prodotto, oppure è necessario operare in modo da eliminare il sistema di reattore + starter in quanto questo ora risulta non solo inutile ma anche controproducente in quanto il reattore continua ad assorbire corrente con un conseguente minore risparmio energetico. I tubi neon possono infatti essere collegati direttamente al 220V sebbene le modalità di connessione possono essere differenti. A seconda della tipologia di tubo a led, il collegamento del neutro e fase del 220 può essere differente per cui nell’acquisto di tubo a led e plafoniera è necessario verificare che siano compatibili tra loro, così come nell’eventuale modifica da effettuare a plafoniere preesistenti che erano pensate per neon tradizionali. Generalmente l’alimentazione è effettuata solo dai due morsetti da un lato ma potrebbe, come mostrato in figura, dover essere effettuata invece da uno dei morsetti (qualsiasi) da entrambe le parti del tubo (in questo ultimo caso può essere conveniente collegare insieme entrambi in connettori da ciascun lato nel cablare l’alimentazione della plafoniera): alcuni dettagli di possibili collegamenti per una tipologia di led si può trovare in Istruzioni montaggio tubi LED T8, T10 e T5.

A seconda della tipologia di tubo a led, il collegamento necessario del neutro e della fase del 220 può essere differente


Tutto il processo di funzionamento dei tradizionali neon poteva avvenire solo con una iniziale tensione elettrica pari a 400 Volt che viene generata appunto tramite quello starter e al reattore (o ballast) che fornisca all’accensione appunto tale sovratensione. Per questo motivo i tubi comuni neon non si accendono immediatamente e producono il loro caratteristico e fastidioso sfarfallio prima che avvenga l’accensione completa. Invece i “neon” a led non solo non producono calore ma anche la loro accensione risulta immediata senza generazione di alcuno sfarfallio … un motivo in più per installarli!
Senza scendere troppo nei dettagli, i tradizionali tubi a neon sono costituiti da un tubo di vetro sigillato che contiene all’interno una goccia di mercurio e un gas nobile di riempimento a bassa pressione: alle due estremità ci sono due elettrodi che, attraversati da energia elettrica, producono un flusso di elettroni atti a sollecitare i gas a emettere radiazione nell’ultravioletto il quale, a sua volta, spinge il materiale fluorescente a emettere una radiazione nello spettro visibile, vale a dire la luce generata che vediamo. Parte di questa radiazione visibile viene trasformata in calore che riscalda il tubo e quindi risulta energia sprecata seppure l’efficienza di un neon classico risulti già comunque migliore rispetto a quello delle lampadine a incandescenza.

Il reattore magnetico è costituito di un monoblocco dotato internamente di una bobina avvolta sopra un nucleo magnetico a base di ferrite. Avendo quindi con un “alto” valore d’induttanza risulta avere le seguenti due funzioni:

  • Inizialmente serve per creare l’innesco dello starter che funge da interruttore temporizzato ed è costituito da due elettrodi contenuti in un’ampolla di vetro contenete gas inerte. Al momento dell’accensione, quello starter fa passare corrente per pochi secondi e poi apre il circuito non facendo quindi più passare corrente: ai capi dell’induttore si genera quindi una sovratensione pari a V = L di/dt (dove V = tensione attraverso l’induttore, L = induttanza dell’induttore, di/dt = derivata della corrente che scorre attraverso l’induttore) che provoca l’accensione effettivo del neon vale a dire l’emissione del materiale fluorescente di radiazioni nello spettro del visibile. Questa temporizzazione è necessaria infatti per far diventare incandescenti i filamenti d’innesco della scarica nel gas contenuto nel tubo.
  • Successivamente, quando il neon si è accesso, ha la funzione di regolare la tensione e limitare la corrente mantenendo costante la sua intensità.
Interno di un neon tradizionale dove esiste un filamento che all’accensione diventa incandescente innescando la della scarica nel gas contenuto nel tubo.

È vero che esiste in vendita un dispositivo apposito da posizionare al posto dello starter classico e che “magicamente” dovrebbero far funzionare i tubi LED senza nessuna modifica all’impianto della plafoniera … In realtà si tratta solo di un filo che può eventualmente funzionare semplicemente da fusibile per alcune configurazioni di collegamento … comunque un collegamento con un filo ha il medesimo effetto! Si noti che questi pseudo starter per tubi a led vengono talvolta venduti a un costo non irrisorio (più di 6€ per un filo dentro una scatolina di plastica!) almeno se acquistati separatamente ai led … ma ce ne sono anche a un prezzo minore.
Comunque mantenere reattore e sostituire lo starter con questo per tubi a led per non modificare l’impianto preesistente può essere comodo, ma è sicuramente un accrocchio che diminuisce l’efficienza energetica che si desidera massimizzare con il cambio di tecnologia.

Sebbene comunque l’induttanza del reattore non generi sovratensioni non essendoci variazioni elevate di corrente in assenza dello starter classico, è molto meglio escluderlo (e.g. o cortocircuitarlo) staccando uno dei due cavi e attaccandolo al morsetto dell’altro (o staccarli entrambi e collegarli assieme con un mammut.

Soluzione che mantiene il sistema in una plafoniera preesistente inserendo al posto dello starter tradizionale uno specifico per tubi a led (in pratica è un fusibile per 220V che effettua un cortocircuito)

Conclusione, è molto meglio effettuare la modifica alla plafoniera escludendo il reattore e cortocircuitando lo starter (o analogamente sostituirlo con uno pensato per i tubi a led) o al limite prenderne una nuova idonea specifica per tubi a led che, tra l’altro, risulta molto più economica della precedente non avendo alcun dispositivo elettronico al suo interno. Se poi il tubo a led è da mettere sopra un mobile, non è necessario avere una plafoniera ermeticamente chiusa (inutile e sottrae inoltre comunque un po’ di luce) e il suo costo risulta ancora minore!!
Alcuni suggerimenti:

Ovviamente si possono acquistare i tubi a led anche disgiuntamente alla plafoniera, soprattutto nel caso in cui si opti di effettuare una (semplice) modifica su plafoniere preesistenti:

Esistono poi soluzioni integrate in cui i led sono direttamente collegati nella plafoniera. Questa tipologia di soluzione rende il tutto più sottile ma implica di dovere un domani sostituire il tutto in caso di guasto. La durata delle luci a led è comunque molto elevata per cui anche questa tipologia di soluzione può essere tenuta in conto.
Un esempio:

Nel seguito mostro uno dei due tubi a led che ho nesso in alto sui mobili della cucina che illuminano piacevolmente l’ambiente senza abbagliare.

Semplice ed economica plafoniera a vista collocata sopra un mobile

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Faretti a led

Un altro vantaggio si ottiene sostituendo tutti i faretti alogeni che generalmente sono presenti nei mobiletti del bagno e della cucina, oltre che talvolta nelle contro soffittature. Generalmente il loro consumo è di 20W o 35W e si può anche qui ridurre di un ordine di grandezza rendendo tra l’altro più gradevole la luce essendo più diffusa e non generando calore.
Ovviamente nell’acquisto dei faretti alogeni è necessario verificare le dimensioni di fori: per il mio foro andavano bene quelli da 5,46 cm di diametro! 🙂

Le seguenti foto mostrano come agevolmente abbia sostituito le tre luci alogene da 20W a 12V con altrettanti faretti a led da 3W. Ovviamente ho dovuto sostituire anche il trasformatore convertitore alimentatore tensione costante per illuminazione lampada lampadina LED (max 15W … io intanto devo alimentare solo per 9W avendo 3 faretti da 3W ciascuno!).
Si noti che i trasformatori pensati per le alogene richiedono, per poter funzionare, un assorbimento maggiore di quello minimo dei faretti a led. Infatti, inizialmente avevo cercato di sostituire solo le lampadine con altre a led con analogo attacco G4 e avevo dovuto comunque lasciare in una delle tre la lampadina alogena. A parte un discorso di estetica, quella soluzione non era certo quella più adeguata anche da un punto di vista energetico!

Lampadina con attacco G4 messa in sostituzione della analoghe alogene da 20W/12V

Tutti i faretti continuano a essere alimentati in parallelo, analogamente ai precedenti alogeni, solo che ora pur essendo alimentato a 12VDC, richiedono assai poca corrente per cui anche la sezione necessaria dei cavi risulterebbe ben minore … ma ovviamente si può mantenere i fili preesistenti di sezione maggiore! I noti che l’alimentazione dei faretti deve avvenire tenendo conto del collegamento e non sono interscambiabili. Il filo da collegare al negativo è contrassegnato con una riga tratteggiata nera mentre quello positivo no: le uscite rispettive del trasformatore convertitore sono ovviamente distinte e ben indicate anche dall’etichetta presente nel coperchio che copre i collegamenti).

Cavi del faretto a led – il cavo da collegare al meno è contrassegnato da una tratto nero

Beh … l’effetto è tutto un altro a parte il risparmio energetico che comunque non è indifferente anche per questi pochi e piccoli faretti!!

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Link utili

Informazioni su Enzo Contini

Electronic engineer
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