Smontaggio: teoria delle lampadine a LED e realtà

Duane Benson | 25 agosto 2023

La tipica lampadina a LED domestica è pubblicizzata con una durata di 25.000 ore, che sarebbe più di 20 anni con circa 3 ore di utilizzo al giorno. Sembra fantastico, ma sembra che un buon numero di essi finisca per sfarfallare eccessivamente o non accendersi affatto dopo 30-60 giorni di utilizzo. Certo, ho avuto molte lampadine a incandescenza (ILB) bruciate nello stesso lasso di tempo. Ma le ILB hanno un costo molto più basso con una promessa di sole 2.000 ore, quindi ho aspettative più elevate per le lampadine a LED, soprattutto ora che le ILB non sono più disponibili.

A partire dal 1° agosto 2023, la produzione o la vendita della maggior parte delle lampadine a incandescenza non sarà più legale negli Stati Uniti. La legge si rivolge specificamente a qualsiasi lampadina che produca meno di 45 lumen per Watt. Dato che la lampadina domestica della tua varietà da giardino fornisce nell'ordine di 10-12 lumen per W e quella alogena raggiunge il massimo a circa 20 lumen per W, è effettivamente un divieto a incandescenza. Esistono eccezioni per gli elettrodomestici e alcune altre installazioni in ambienti difficili e, non temere per il tuo nuovo vecchio stock, l'utilizzo non è stato vietato. Se li hai, puoi usarne quanti vuoi.

In questo articolo condividerò uno smontaggio delle comuni lampadine a LED per capire perché così spesso durano solo 30-60 giorni, nonostante la promessa di una durata di decenni.

La promessa dell’illuminazione a LED è duplice. Il primo è l’efficienza energetica. Ho 26 lampadine al piano superiore di casa mia. Solitamente utilizzo 60 W o equivalente in tutti gli apparecchi per un totale di 1,56 kW. Una volta che le ho sostituite tutte con lampadine a LED della stessa luminosità, posso accendere tutte e 24 quelle luci, se lo desidero, per la stessa potenza di un solo apparecchio multi-lampadina nel mio grande bagno. Sono meno di 3 A di potenza da 120 V che attraversano i miei cavi illuminando l'intero piano superiore. Essendo una persona con una mentalità ingegneristica, lo considero un ampio margine di sicurezza.

Personalmente, sono un fan dell'illuminazione a LED per scopi di illuminazione generale. Mi sento più sicuro riguardo al carico che sto mettendo sul cablaggio di casa e sono abbastanza soddisfatto del consumo energetico ridotto. Anche la flessibilità di avere un’ampia varietà di temperature di colore è piacevole. Mi piace il bianco tenue sul tavolo da pranzo e la luce intensa nei luoghi in cui lavoro. Naturalmente questa quantità di scelta fa emergere un “problema del primo mondo” di troppe opzioni. Oltre al bianco tenue e alla luce del giorno, Home Depot offre altri sette tipi di luce nell'umile base Edison, senza contare le lampadine intelligenti.

Il secondo presunto vantaggio è la durata di vita delle lampadine a LED. A $ 4,00 per lampadina LED, mi aspetto che le prestazioni installate si avvicinino almeno a quelle pubblicizzate. Conosco abbastanza bene l'elettronica a stato solido, compresi i LED, quindi posso vedere che la durata teorica di 30 anni sembra valida. Tuttavia, comprendo anche gli aspetti economici della progettazione su scala di massa, la redditività e la realtà della produzione. Questo mi dà alcune teorie sull'elevato numero di fallimenti prematuri che ho sperimentato. Secondo me, si tratta di risparmiare qualche centesimo sulle parti critiche, molto probabilmente i condensatori.

Sebbene i LED siano incredibilmente efficienti rispetto a una lampadina a incandescenza, perdono comunque circa il 60% della loro potenza in ingresso per riscaldarsi. Ciò significa che un riscaldatore da 9 W (equivalente a 60 W IC) corrisponde a 5,2 W. Non sembra molto, ma tutto il calore viene generato nella base chiusa e nel substrato di montaggio del LED. L’ILB deve fare i conti con un carico termico molto maggiore, ma i materiali critici sono il filamento e l’involucro di vetro, che l’industria ha avuto circa 140 anni per perfezionare.

Per questo smontaggio, ho smontato tre lampade LED E26 (base Edison), tutte con meno di 60 giorni di installazione. Nessuno è stato utilizzato in condizioni di servizio continuo. Una è una lampadina standard adatta all'uso in apparecchi completamente chiusi. Gli altri due sono allagamenti interni contrassegnati come non idonei per apparecchi completamente chiusi.

La lampadina di dimensioni standard posiziona i suoi componenti elettronici e LED su una scheda PC con substrato di alluminio. La parte di base della lampada è rivestita in alluminio per fungere da ulteriore area di dissipazione del calore. Per sicurezza, la porzione di base si trova all'interno di un guscio di plastica. Il condensatore elettrolitico principale è sospeso sotto la scheda PC nella cavità altrimenti vuota della base della lampada. Questa disposizione è dove ho scoperto il mio primo problema, con il controllo di qualità dell'assemblaggio della produzione.