Problemi con le lampade a LED e i regolatori di luce per pollai

Le lampade a LED hanno cambiato il panorama degli allevatori di pollame in termini di risparmio energetico relativo all'illuminazione dei pollai. Nessun'altra fonte di illuminazione (incandescenza, fluorescente compatta, catodo freddo, sodio ad alta pressione, ecc.) si avvicina all'efficienza energetica dei LED. I LED sono all'incirca80–85 percento più efficienterispetto alle lampade a incandescenza. Tuttavia, durante il passaggio dalle lampade a incandescenza ai LED, si sono verificati alcuni intoppi (Tabler et al., 2019).

A partire dalla fine dello scorso autunno, abbiamo iniziato a ricevere un aumento delle chiamate da parte dei coltivatori in merito a strani problemi di oscuramento e guasti prematuri alle lampade a LED. I viaggi a vari fornitori di pollame e distributori di LED hanno rivelato scatole e scatole di lampade a LED guaste (ancora in garanzia) di vari marchi che erano state restituite dai coltivatori. Attraverso conversazioni con questi fornitori e distributori, abbiamo stabilito che il problema del guasto prematuro della lampada era in costante aumento negli ultimi mesi.

Questo non è normale né previsto, e ci ha portato a scavare un po' più a fondo in quello che stava succedendo. Anche se non abbiamo risolto tutti i problemi, ora comprendiamo meglio gran parte di ciò che sta causando guasti prematuri alle lampade a LED e perché alcuni LED stanno perdendo luminosità molto più rapidamente del previsto. Come molti altri problemi complicati, non è solo una cosa a causare questi problemi. Una parte del problema sono le lampade, una parte è il dimmer della luce e una parte è la compatibilità tra le lampade e il dimmer.

Lampade a incandescenza e LED

Thomas Edison brevettò la lampadina a incandescenza (Figura 1; sinistra) nel 1879. Divenneuna delle invenzioni più rivoluzionarie mai concepite. Produce luce forzando la corrente elettrica attraverso un filamento di tungsteno ad alta resistenza. Il risultato è circa l'80% di calore e il 20% di luce. Le lampade a LED più recenti (Figura 1; al centro, con il globo rimosso ea destra) producono luce commutando la corrente su una serie di diodi emettitori di luce. Le lampade a LED contengono circuiti che includono driver e chip a diodi emettitori di luce (figura 2). Le moderne lampade a LED sono molto efficienti rispetto alle lampade a incandescenza di Edison. Tuttavia, le lampade a incandescenza sono molto più facili da attenuare. Al contrario, le lampade a LED sono molto più sofisticate e richiedono considerazioni speciali per l'attenuazione e le prestazioni adeguate.

In meno di un decennio, il mondo intero (inclusa l'industria avicola) ha compiuto un drastico passaggio dalle lampade a incandescenza alle lampade a LED dimmerabili. Nonostante alcuni problemi crescenti lungo il percorso, il risparmio energetico e il potenziale di lunga durata della tecnologia LED hanno fatto valere la frustrazione. Tuttavia, all'interno dell'industria del pollame negli ultimi 8-10 mesi, problemi diffusi conrapido deprezzamento del flusso luminoso, prestazioni di attenuazione irregolari e guasto prematuro della lampadasono stati segnalati su lampade a LED che avevano solo 2 o 3 anni; in molti casi, diversi anni prima della scadenza della garanzia.

Le indagini lo hanno stabilitosono interessate più marche di lampade a LED, ma i problemi sono particolarmente gravi con i LED economici e omnidirezionali destinati all'uso domestico e non progettati per l'ambiente più esigente e difficile dei pollai. Tuttavia, i problemi sono presenti anche nei LED direzionali di alta qualità, per impieghi gravosi, specificamente progettati per resistere alle esigenze dell'industria del pollame commerciale. Nell'ambiente odierno dei pollai, il livello di attenuazione e l'ampia variazione dei livelli di luce richiesti durante la vita del gregge richiedono che lampade e dimmer siano compatibili e progettati per funzionare bene l'uno con l'altro.

Sebbene siano meno costose delle lampade a LED agricole di alta qualità,le lampade a LED per uso domestico non reggono bene in un ambiente di pollaioe i coltivatori sono spesso delusi dalle loro prestazioni. Inoltre, la tecnologia delle lampade a LED continua a migliorare e a diventare ogni anno più efficiente in termini di costi ed energia. Di conseguenza, anche i dimmer e le tecnologie dimmer devono essere aggiornati e migliorati per rimanere compatibili con la tecnologia LED in rapido miglioramento. Prove crescenti continuano a indicare il fatto che i dimmer con tecnologia di dimmerazione precedente non sono compatibili con la moderna tecnologia delle lampade a LED. In altre parole,i dimmer di vecchio stile e le moderne lampade a LED semplicemente non funzionano bene insieme, e questo sta causando molti dei problemi di oscuramento e guasto prematuro della lampada.

Nessuno si è reso conto 5 anni fa che dimmer e lampade a LED non funzionavano bene insieme, ma da allora abbiamo imparato molto di più su come il funzionamento del dimmer può influire sulla durata e sulle prestazioni della lampada a LED. Quando è iniziato il passaggio alle lampade a LED, pensavamo di aver avuto una fortuna quando le nostre nuove lampade a LED funzionavano senza cambiare il dimmer. Tuttavia, poiché il nostro pool di conoscenze continua ad aumentare in questo settore,dobbiamo mettere in discussione la saggezza di non cambiare il dimmer. È un po' complicato e richiede una certa comprensione di come funziona l'elettricità, maecco perché potrebbe essere necessario considerare la possibilità di cambiare i dimmer di lucequando si utilizzano lampade a LED.

Come funzionano i dimmer

La corrente alternata (AC) ha una polarità di tensione variabile in un'onda sinusoidale ondulata che fluttua da una tensione positiva a una negativa. Negli Stati Uniti, questo ciclo alternato avviene 60 volte al secondo. Questa frequenza è indicata come hertz. L'alimentazione elettrica comune negli Stati Uniti è di 60 hertz (la corrente "si alterna" 120 volte, o 60 cicli al secondo). L'attenuazione della luce è possibile perché un dimmer taglia una percentuale dell'angolo di fase dell'onda sinusoidale CA. La quantità di onda che viene tagliata determina quanto sono luminose o soffuse le luci. Se solo una piccola parte dell'onda viene tagliata, le luci rimangono abbastanza luminose. Se una grande quantità dell'onda viene tagliata, le luci potrebbero essere piuttosto deboli. Esistono due principali metodi di attenuazione utilizzati per tagliare l'onda sinusoidale, a seconda che il bordo anteriore o il bordo posteriore dell'onda sinusoidale siano tagliati:

1. Oscuramento all'avanguardiautilizza una corrente che viene disattivata all'inizio dell'onda sinusoidale CA, subito dopo aver attraversato lo zero in territorio positivo. Taglia il bordo anteriore del semiciclo di ciascuna onda. L'attenuazione all'avanguardia crea uno sbalzo di tensione ogni mezzo ciclo, con conseguente sbalzo di corrente alla sorgente luminosa. Chiamato anche attenuazione del controllo di fase in avanti,i dimmer all'avanguardia possono produrre picchi di corrente che possono causare un aumento dello stress ai driver elettronici(Liao, 2014). Questi picchi di corrente sono probabilmente alla radice dei problemi che stiamo riscontrando con le lampade a LED. La maggior parte dei produttori di chip LED ha indicato che l'esposizione a una corrente superiore a 300 milliampere causerà danni irreversibili ai chip, che in genere si osservano sul campo come prestazioni irregolari, deprezzamento eccessivo del lumen e guasto prematuro della lampada.

   Gli interruttori dimmer all'avanguardia sono più semplici, meno costosi e molto più comuni oggi rispetto ai dimmer all'avanguardia. In genere utilizzano un interruttore TRIAC (triodo per corrente alternata) per controllare l'alimentazione. I dimmer TRIAC sono stati utilizzati dal 1960 circa e originariamente erano progettati per attenuare lampade a incandescenza e alogene e trasformatori magnetici a filo avvolto. Molti interruttori dimmer all'avanguardia hanno un carico minimo relativamente elevato, che spesso ne esclude l'uso con circuiti LED a carico modesto. Questo spiega perché a volte è necessario mettere una lampada a incandescenza alla fine della linea in un pollaio per aiutare il dimmer a trovare abbastanza carico per svolgere correttamente il suo lavoro.

2. Oscuramento del bordo di uscita(oscuramento elettronico) utilizza una corrente che si spegne quando l'onda sinusoidale CA termina, appena prima che attraversi lo zero in territorio negativo.I dimmer del bordo d'uscita sono più sofisticatirispetto ai dimmer all'avanguardia e forniscono un controllo dell'attenuazione più fluido con meno interferenze. Sono stati progettati specificamente per l'uso con lampade a LED a basso wattaggio. I dimmer trailing-edge di solito utilizzano un interruttore MOSFET (transistor a effetto di campo a semiconduttore di ossido di metallo) o IGBT (transistor bipolare a gate isolato) anziché un interruttore e una bobina TRIAC (ERP Power, 2016).

I dimmer del bordo di uscita hanno un carico minimo molto inferiore rispetto al bordo di uscita,rendendoli molto più adatti per alimentare lampade a LED di modesto wattaggio. Chiamato anche dimmerazione in fase inversa,questi dimmer evitano picchi di correnteaccendendo il circuito della fase luminosa proprio mentre la corrente cambia direzione e lasciando che la tensione aumenti gradualmente prima di spegnerla più avanti nel semiciclo.

A differenza delle lampade a incandescenza, le lampade a LED hanno un driver integrato alla base. Il driver converte l'alimentazione CA in corrente continua (CC) e mantiene un'alimentazione di corrente costante alla lampada a LED. Ciò è in diretta opposizione al sistema di regolazione della luminosità a controllo di fase utilizzato per attenuare le luci perché ilil driver nella lampada a LED cerca di compensare le porzioni tagliate della tensione di ingressoe mantenere una corrente costante alla lampada. Le lampade a LED si basano sui circuiti di pilotaggio per fornire corrente CC costante ai chip LED per prestazioni adeguate.I chip LED sono dispositivi sensibili alla correntee richiedono una corrente CC costante e di buona qualità (ma non picchi di sovracorrente).Affinché una lampada a LED funzioni correttamente con un dimmer a controllo di fase, l'elettronica del suo driver deve essere compatibile con il dimmer. I dimmer all'avanguardia funzionano meglio con carichi resistivi (lampade a incandescenza). I dimmer trailing-edge funzionano meglio con carichi capacitivi (driver LED).

L'incompatibilità tra driver LED e dimmer TRIAC può causare molteplici problemi (Liao, 2014), tra cui:

• pop-on, quando la lampada a LED si accende improvvisamente completamente mentre l'interruttore dimmer viene gradualmente sollevato dalla posizione completamente spenta.
• viaggio morto, quando si modifica l'impostazione del dimmer non si produce alcun cambiamento visibile nel livello di luce.
• buttare fuori, quando la lampada si spegne completamente mentre viene attenuata.
• fantasma, quando la luce è ancora visibile dalle lampade anche quando il dimmer è completamente spento.
• rumore udibiledalla lampada.
• sfarfallio o stroboscopiorisultante dalla corrente applicata dal driver ai singoli LED.

Cosa fare?

Questa è una domanda difficile. Come accennato in precedenza, i guasti prematuri delle lampade a LED non sono il risultato di nulla. È fondamentale valutare la tua situazione unica e determinare esattamente dove si trova il problema. Ancora,poco costoso I LED dei big box store non devono essere utilizzati nei pollai. Sono progettati per le famiglie e non per il carico di lavoro impegnativo richiesto dall'ambiente di un pollaio. Inoltre, se passi alle lampade a LED da lampade a incandescenza o CFL, devi averloprese senza chiave di buona qualità e cablaggio corretto. Il cablaggio inferiore e le prese corrose non sono compatibili con le lampade a LED. Inoltre, tutte le lampade di una casa dovrebbero essere della stessa marca, potenza e colore (classificazione Kelvin). È probabile che diversi produttori di lampade utilizzino driver diversi che agiranno in modo diverso quando dimmerati, interrompendo il livello di uniformità della luce in tutta la casa.

Forse la preoccupazione più grande èIncompatibilità della lampada a LED con l'attuale dimmer del pollaio. Come le lampade a LED, oggi ci sono una varietà di regolatori di luce utilizzati nei pollai. Sfortunatamente, le informazioni provenienti da numerose fonti, tra cui dirigenti dell'industria del pollame, università, produttori di lampade, produttori di dimmer, fornitori di chip LED e ingegneri della qualità dell'alimentazione di società di servizi pubblici, indicano che molti comuni dimmer per la luce dei pollai all'avanguardia stanno producendo un gran numero di picchi di corrente in tutto la curva di attenuazione. Il test indipendente del dimmer sui dimmer del bordo anteriore e posteriore indica che la corrente di uscita del dimmer (linea blu) e la corrente ai chip LED effettivi (linea rossa) per il dimmer del bordo anteriore n. 1 e il dimmer del bordo anteriore n. 2 hanno prodotto picchi di corrente in eccesso di 300 milliampere per la maggior parte, se non per tutta, la gamma di attenuazione (linea tratteggiata verde), mentre il dimmer del bordo di uscita ha prodotto letture di corrente ben al di sotto della soglia di danno di 300 milliampere (Figura 3).

Figura 3. Uscite di corrente dei regolatori di luminosità per pollai sul bordo anteriore e sul bordo posteriore.

A causa dei picchi di corrente associati alla tecnologia di oscuramento all'avanguardia, è molto probabile che i dimmer all'avanguardia per pollai stiano causando danni irreversibili alle lampade a LED, indipendentemente dalla marca della lampada o dalla marca del dimmer. Alcuni produttori di lampade a LED stanno ora producendo i propri dimmer per funzionare con le proprie lampade. Sfortunatamente, non tutti i dimmer funzioneranno bene con tutte le lampade e molti dimmer di vecchia tecnologia attualmente nei pollai non sono progettati per gestire la sofisticata tecnologia LED, che potrebbe causare problemi di prestazioni della lampada o guasti prematuri della lampada.

I dimmer all'avanguardia sono stati progettati per attenuare le lampade a incandescenza e sono eccellenti nel farlo. Tuttavia, non sono compatibili con l'odierna tecnologia LED avanzata. I dimmer all'avanguardia sono più semplici e meno costosi da produrre, e mentre la maggior parte dei tradizionali dimmer per pollai oggi sono della varietà all'avanguardia, stiamo assistendo a prove crescenti che illa migliore tecnologia di regolazione della luminosità da abbinare alla tecnologia LED nei pollai sono i dimmer a bordo d'uscita.

Riepilogo

Gli allevatori di pollame hanno visto notevoli risparmi energetici dal passaggio dalle lampade a incandescenza a quelle a LED. Tuttavia, recentemente si è verificato un numero crescente di problemi con un oscuramento irregolare, un deprezzamento eccessivo del lumen e guasti prematuri della lampada. Le prove indicano un'incompatibilità tra le lampade a LED e il regolatore di luminosità come causa principale di questi problemi. I rapporti sia del laboratorio che del campo tendono a indicarlola tecnologia dimmer all'avanguardia e la moderna tecnologia delle lampade a LED semplicemente non sono compatibili.

La tecnologia di oscuramento all'avanguardia tende a produrre picchi di corrente dannosi per i chip LED nelle lampade. Ilil danno ai chip LED causato da questi picchi di corrente sembra essere cumulativo nel tempo e lo è irreversibile. Alla fine porterà a un deprezzamento accelerato del lumen, problemi di oscuramento strani e irregolari e guasti prematuri della lampada. I dimmer all'avanguardia sono, di gran lunga, i più comuni dimmer di luce nei pollai oggi. Tuttavia, i dimmer trailing-edge sono molto più compatibili con la tecnologia LED odierna.

Continueremo a seguire questa situazione. Tuttavia, potrebbe essere quellogli allevatori di pollame dovrebbero prendere in considerazione il passaggio alla tecnologia dimmer all'avanguardiaper alleviare i problemi di incompatibilità tra lampade a LED e dimmer all'avanguardia. Nessun coltivatore vuole spendere soldi inutilmente, ma non vuole nemmeno affrontare i continui problemi di oscuramento, l'eccessivo deprezzamento del lumen e i guasti prematuri delle lampadine se un dimmer all'avanguardia risolverà il problema.

Caratteristiche del prodotto:

Illuminazione a LED per pollame Driver LED dimmerabile
Tubo LED a spettro completo
1) IC dimmerabile: attenua la luminosità da 0,5 percento -100 percento
2) Traic dimmerabile senza sfarfallio 0Hz
3) La potenza MASSIMA è di 35 W
4) SAA, CE, ROHS

Specifiche di prodotto:

Dettagli del prodotto di illuminazione per galline ovaiole:

Rapporto di prova:

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