Come scegliere un dimmer per Diodi LED?

I dimmer per luci, a volte chiamati dimmer, non di rado causano problemi - e non per guasti. La causa principale dei problemi è rappresentata dai cambiamenti nella tecnologia di illuminazione, che ora si basa su LED. Sempre più spesso sorge la domanda: come modernizzare l'illuminazione e scegliere il dimmer giusto?

Lo scopo di questo testo è fornire informazioni di base sui dimmer per luci, una panoramica dei loro tipi/parametri e dare alcuni consigli ai consumatori o ai fai-da-te domestici. Tuttavia, dobbiamo chiarire fin dall'inizio: se non siamo sicuri di come collegare i fili a un interruttore della luce, non dovremmo cercare di modificare un'installazione domestica.

Tuttavia la conoscenza sull'illuminazione a LED e sui dispositivi correlati, come alimentatori o dimmer, sarà utile per tutti. Solo perché questa tecnologia si è già insediata nella nostra vita quotidiana e tutto indica che ci accompagnerà nei prossimi decenni (almeno).

In questo articolo rispondiamo alle domande:

• Come sono costruite le lampadine e le strisce LED?
• Qual è la differenza tra una lampadina LED e una classica?
• Cos'è un driver e un dimmer?
• Quale tipo di dimmer LED scegliere?
• Come scegliere il dimmer per luci ottimale?
• I dispositivi smart home controllano la luminosità dei LED?
• A cosa prestare attenzione quando si collega un dimmer per luci a casa?

Come funzionano le luci LED e il loro controllo?

Chiarifichiamo prima alcuni aspetti di base relativi all'illuminazione a LED... ma non preoccupatevi! Non ci addentreremo troppo nei dettagli tecnologici qui, ci concentreremo solo sulle informazioni necessarie.

Confronto con le lampadine a incandescenza "tradizionali"

La maggior parte dei problemi associati ai dimmer per luci è legata all'adattamento dell'installazione alle lampadine a incandescenza di vecchio tipo. Le sorgenti classiche erano dotate di un filamento (da cui il nome), che brillava letteralmente sotto l'influenza della corrente elettrica che vi passava. Maggiore era la corrente, minore era la luce emessa dalla lampadina. Come si può facilmente vedere, questo modo di generare luce è inefficiente, poiché molta energia viene convertita in calore. È possibile, ovviamente, migliorare l'intero processo, ad esempio riempiendo la lampadina che circonda il filamento con un gas speciale (forse un gas nobile, ad esempio uno dei alogeni?), ma non sarebbe comunque una disposizione ergonomica dell'elettricità.

Nel caso delle luci LED, si utilizzano semiconduttori: giunzioni realizzate con materiali drogati. L'apparizione di una carica elettrica nella giunzione provoca un cambiamento nel livello energetico degli elettroni contenuti in essa. Questo cambiamento richiede che gli elettroni rilascino una certa quantità di energia, che avviene emettendo fotoni, cioè luce. Va notato che questa è una descrizione molto semplificata dell'intero processo e dei fenomeni fisici coinvolti - ma è sufficiente per i nostri scopi.

Basta dire che i LED funzionano (emettendo luce) solo quando c'è una differenza di potenziale tra i loro terminali nella polarità corretta. In altre parole: richiedono un adeguato flusso di corrente continua per funzionare. Le lampadine a incandescenza "classiche" non avevano tali limitazioni. Al contrario, erano progettate per collegarsi a una tensione specifica: 230V AC, che si verifica nella rete elettrica.

Cosa ci dice questo? La lampadina LED è de facto un dispositivo elettronico. In particolare: contiene un convertitore di tensione che converte la corrente alternata in corrente continua, un circuito che regola la corrente e componenti LED miniaturizzati che emettono luce. Elettricamente, un design leggermente più semplice è le strisce LED. Sono collegate a un alimentatore (a volte chiamato driver), che fornisce energia, regolando corrente e tensione a parametri standard (di solito 12V o 24V DC).

Come funzionano i dimmer per luci?

Come già accennato: per cambiare la luminosità di una lampadina a incandescenza classica, era sufficiente cambiare la quantità di corrente che passava attraverso il filamento. In generale: non importava se ciò veniva fatto in modo preciso e con quale metodo. Inoltre: il filamento non reagisce ai cambiamenti in modo molto dinamico, a causa dell'inerzia termica (per smettere di brillare deve raffreddarsi, il che può richiedere fino a diversi secondi), quindi è difficile farlo lampeggiare. Nel frattempo, i LED reagiscono ai cambiamenti di corrente quasi immediatamente, in modo che anche un piccolo errore nel sistema di alimentazione diventi subito evidente.

I dimmer per sorgenti LED funzionano più spesso in modo simile ai dispositivi utilizzati con lampadine a incandescenza classiche, ma sono più precisi. Nella maggior parte delle soluzioni per consumatori, ci imbatteremo in controller che utilizzano Pulse Width Modulation (PWM -modulazione della larghezza dell'impulso), o controllo della larghezza dell'impulso. Questo si riduce a accensione/spegnimento della potenza dell'impulso a una frequenza molto alta (alcune centinaia, o anche alcune migliaia di volte al secondo) e con un diverso rapporto tra stato alto e basso (ad esempio 25%, 50%, 75%, come mostrato nell'illustrazione qui sotto.

Diversi segnali PWM producono diverse intensità di illuminazione.

Il fatto è che un tale driver deve essere collegato direttamente alle sorgenti LED stesse ed è solitamente integrato nell'alimentatore, o sotto forma di circuiti integrati miniaturizzati sulla striscia LED. Un altro metodo, utilizzato in driver ad alta potenza, è limitare la corrente DC. Nel caso del controllo attraverso la manipolazione della corrente AC (prima che venga convertita in DC), si utilizzano tecniche che comportano il "taglio" di parte della fase. Nella maggior parte dei casi, ciò comporta la disconnessione dell'alimentazione quando si verifica un declino della fase (trailing edge) o un aumento della fase (leading edge). appare così:

Illustrazione delle forme d'onda generalizzate: in fase e limitate (rispettivamente) all'aumento e al declino della fase.

Poiché la frequenza della corrente della presa di corrente è nota (di solito 50Hz, 60Hz per Giappone/America), è anche possibile regolare elettronicamente il periodo, in cui l'alimentazione viene disconnessa quando viene rilevato un dato bordo. A seconda di quanto lungo è questo periodo, si otterrà una diversa quantità di energia fornita al ricevitore.

Sfortunatamente, non tutte le lampadine LED rispondono correttamente a tale manipolazione della potenza. La maggior parte delle lampadine LED contiene un convertitore di tensione senza trasformatore basato su condensatori. Nel caso di alcuni prodotti (soprattutto quelli di qualità inferiore), un cambiamento nella forma d'onda della fase può causare interruzioni dell'alimentazione, lampeggiamento, assenza totale di luce. Tuttavia: oggigiorno ci sono sempre più soluzioni sul mercato che funzionano con i dimmer. Questo è particolarmente vero per le popolari strisce LED.

Riepilogo delle possibilità

Per riassumere, possiamo scegliere tra tre tipi di dimmer per luci:

• PWM (progettati per lampadine e strisce LED a corrente costante);
• corrente (collegati a driver e convertitori AC/DC);
• classici (a bordo crescente o decrescente).

I primi sono di gran lunga i più popolari. Possono essere regolati con un potenziometro collegato direttamente all'alimentatore o con un telecomando (o anche un telefono, di cui parleremo più avanti). Li utilizzeremo per controllare le strisce LED e altre sorgenti di luce che funzionano con tensione DC (12V o 24V DC).

Il secondo caso non lo esploreremo qui, poiché l'uso di tali dispositivi richiede conoscenza ed esperienza - mentre le persone esperte certamente non hanno bisogno di una guida sui fondamenti dell'elettricità.

Il terzo tipo può essere trovato in una varietà di formati (modulo a scatola, alloggiamento su guida DIN). Vale la pena ricordare che con le lampadine LED avvitate in una presa tradizionale da 230V (E14, E27, ecc.) i dimmer che utilizzano un bordo crescente (in inglese è semplicemente chiamato leading edge dimmer) funzionano meglio.

A cosa prestare attenzione quando si seleziona un dimmer?

Se sappiamo quale sorgente luminosa vogliamo utilizzare con il dimmer (lampadina a incandescenza da 230V, striscia LED), rimane scegliere la soluzione giusta.

Luogo di montaggio

Il formato che utilizzeremo sarà, ovviamente, determinato dal luogo di montaggio. In alcuni casi, possiamo permetterci di intervenire profondamente nel circuito di alimentazione e utilizzare un dimmer montato in un quadro elettrico (su una guida DIN). Tuttavia, molto spesso il nostro obiettivo sarà quello di modernizzare l'installazione esistente: in tali casi, vale la pena guardare l'offerta di moduli aftermarket, ad esempio integrati con un interruttore della luce. Sono montati praticamente nello stesso modo di un interruttore normale, solo che hanno funzionalità aggiuntive.

Potenza

Oltre alla tensione di funzionamento, il parametro di base di qualsiasi dimmer rimane la sua potenza. Ovviamente, si deve sempre presumere una certa tolleranza, preferibilmente del 100%. Quindi, se il dispositivo verrà utilizzato per regolare sorgenti luminose con una potenza totale di 40W, scegliamo un prodotto con una potenza nominale di 80W. Questo eviterà guasti, renderà il circuito immune alle interferenze che si verificano nella rete e ridurrà anche il riscaldamento del modulo. Facciamo attenzione a: nel caso delle strisce LED, la potenza è indicata per una sezione di 1m. Se il produttore fornisce un valore di 5W/m nelle caratteristiche, e in un'installazione data ci sono 3 metri di nastro, un driver/dimmer correttamente selezionato dovrebbe avere una potenza nominale di almeno:

5 x 3 x 2 = 30W
[potenza per metro] x[lunghezza in metri] x[prodotto di tolleranza] = [potenza ottimale]

Intervallo/risoluzione

Un'altra caratteristica importante di un dimmer sarà il suo intervallo di funzionamento e la risoluzione di tale intervallo. Il dimmer per rete più semplice (praticamente non più utilizzato) funziona tagliando metà della fase, quindi, è vero, offre una regolazione a gamma completa (0...100%), ma solo in tre fasi: spento (0%), metà fase (50%), fase completa (100%).

Per una regolazione fluida, il dimmer dovrebbe offrire almeno alcune decine di passi tra l'oscuramento e la massima luminosità. La maggior parte dei prodotti di tipo PWM ha tecnicamente un intervallo regolabile di 0...255 (dove 255 è il riempimento completo), ma questa scala è ridotta a percentuali. Per applicazioni ordinarie e per consumatori, un tale prodotto sarà perfettamente accettabile.

Dispositivi smart

Ci sono molti Smart Home, o sistemi di smart home disponibili sul mercato oggi, che includono più spesso vari tipi di illuminazione regolabile. Questi possono essere alimentatori per strisce LED, così come lampadine integrate con un controller. Un enorme vantaggio di soluzioni di questo tipo è la loro adattabilità all'uso in sistemi di alimentazione esistenti. Se la comunicazione tra i moduli di un sistema smart avviene in modalità wireless (ad esempio, basata su tecnologia Bluetooth o rete WiFi), viene eliminata la necessità di sostituire o installare cablaggi aggiuntivi. Inoltre, tali prodotti consentono il controllo indipendente e remoto (o automatico) di ogni punto luce, creando configurazioni, ecc. Questo significa che per controllare il funzionamento di una singola lampadina si possono utilizzare non solo un'applicazione, ma anche molti interruttori fisici separati. Questa sarà una soluzione desiderabile, ad esempio, in una casa unifamiliare: la luce nel corridoio può quindi essere controllata da qualsiasi stanza (ad esempio, utilizzando interruttori comodamente posizionati vicino al letto). È importante: il sistema programmabile ci permetterà di limitare l'intensità della luce a seconda dell'ora, dell'interruttore utilizzato o di altri fattori.

Due consigli pratici

Infine, e nel contesto dell'installazione, ricordiamo che è sempre utile considerare di assumere un professionista. Installare un dimmer da soli non è difficile e richiede semplicemente di seguire le istruzioni - tuttavia, non si tratta solo del processo stesso e della sicurezza. Anche se disconnettiamo i fusibili e svolgiamo tutti i compiti con attenzione - c'è ancora il rischio di errato collegamento, che può comportare, tra le altre cose, danni ai fili dell'installazione e, ulteriormente: alti costi di riparazione. Le istruzioni fornite dal produttore non sempre tengono conto di tutti i punti di rischio. D'altra parte: il collegamento di un dimmer drogato o di un modulo smart non è in realtà diverso dal lavoro svolto con i componenti elettrici più semplici. Quindi, se abbiamo un po' di esperienza e competenze in questo campo, possiamo essere tentati di installarlo noi stessi. E a questo punto è necessario menzionare due punti:

Installazione di prova

Prima di iniziare a lavorare con il circuito finale, è utile collegare il dimmer in via sperimentale, letteralmente: utilizzando un portalampada indipendente (o: un pezzo di nastro LED) e un filo con una spina di rete. Questo ci permetterà di familiarizzare con il dispositivo in un ambiente confortevole. Inoltre, in questo modo ci assicureremo che il dimmer funzioni correttamente e ci risparmieremo lunghe diagnosi, che ci attenderebbero nel caso di collegare un prodotto difettoso.

Luce LED lampeggiante

Il problema più comune con i prodotti LED è la loro illuminazione non focalizzata o addirittura lampeggiante. Sfortunatamente, a meno che il guasto non sia causato da interferenze che si verificano nell'intera installazione, eliminare tale guasto comporta quasi sempre la sostituzione di almeno un componente del circuito. Come abbiamo già sottolineato: la causa può essere sia una lampadina, che non è stata adattata a un dimmer di un dato tipo, sia un guasto che si verifica nel circuito del dimmer stesso. Perché quest'ultimo caso qualifica effettivamente almeno un dispositivo nel circuito per la sostituzione. In primo luogo, vale la pena controllare la lampadina: preferibilmente collegare temporaneamente un altro modello verificato o una lampadina classica.

Nel caso dei driver LED, cioè, convertitori AC/DC, è anche utile verificare la potenza dell'alimentatore. Tali dispositivi sono dotati di protezione da sovraccarico, protezione da cortocircuito e altre protezioni. Se un tale elemento protettivo funziona correttamente, disconnetterà l'alimentazione all'uscita. Allo stesso tempo, l'alimentatore non si riscalderà, quindi a prima vista potrebbe apparire completamente inattivo.

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