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POWER LED
36 - ELETTRONICA OGGI 450 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2015
Evoluzione dei sistemi
a LED “AC-direct”
Come è accaduto per molti altri tipi di prodotti a semi-
conduttori, anche i LED di anno in anno garantisco-
no migliori prestazioni a fronte di una riduzione dei
costi. La diminuzione è stata così drastica che altri elementi
che compongono un tradizionale apparecchio di illumina-
zione a LED – l’alloggiamento, i connettori, la scheda PCB, le
ottiche e, soprattutto, l’alimentatore – contribuiscono ora in
larga misura al costo totale del sistema che, solo un lustro
fa, era ascrivibile per la maggior parte al costo del solo LED.
Da qui l’esigenza di sviluppare un’architettura molto più eco-
nomica, finalizzata alla riduzione del costo dell’alimentatore.
Per alcune tipologie di apparati di illuminazione – apparecchi
che forniscono la luce verso il basso (downlighter), apparec-
chiature lineari e luci a parete – il basso costo è l’elemento
più importante per gli acquirenti. In un contesto di questo
tipo è stato sviluppato il concetto di sistema a LED che fun-
ziona quando connesso direttamente all’alimentazione di
rete (AC-direct LED), con l’obbiettivo di eliminare il ricorso al
tradizionale, ma ingombrante e costoso, alimentatore a com-
mutazione (SMPS) AC-DC.
Le prime implementazioni di sistemi LED alimentati diretta-
mente in AC creavano ai progettisti problemi di difficile so-
luzione, oltre a limitare fortemente la libertà di ottimizzare
caratteristiche di funzionamento e fattore di forma degli ap-
parecchi di illuminazione.
Ora, grazie a un’architettura migliorata è possibile realizzare
sistemi a LED alimentati direttamente in AC che coniugano
flessibilità in fase di progettazione e prestazioni competitive.
L’attenzione a questo punto si focalizza sul costo.
I problemi degli alimentatori SMPS
Un tradizionale LED ad alta luminosità è un dispositivo a
bassa tensione, caratterizzato da una tensione diretta pari a
circa 3V. L’alimentazione di rete è fornita a 120V o 240V, a
seconda della regione del globo in cui si trova l’utilizzatore.
Un apparecchio di illuminazione richiede quindi la presenza
di un dispositivo in grado di trasformare e ridurre la tensione
AC di rete nella tensione diretta DC richiesta dal LED (o da
una stringa di LED) il cui valore tipicamente inferiore a 60V.
Per espletare tale compito di solito si fa ricorso a alimentato-
re a commutazione. Il principale vantaggio di un SMPS è l’e-
levato livello di efficienza, spesso superiore al 90%, abbinato
alla capacità di fornire l’isolamento elettrico (necessario per
ragioni di sicurezza).
L’efficienza è una caratteristica intrinseca dell’architettura a
commutazione che immagazzina e scarica l’energia ad alta
velocità tramite induttori e condensatori, immagazzinando la
potenza durante il picco dell’oscillazione della tensione al-
ternata invece di dissiparla, alla stregua di un semplice re-
golatore lineare.
Un alimentatore SMPS richiede ingombranti induttori o tra-
sformatori e condensatori. Oltre a ciò, la tipologia di conden-
satori elettrolitici utilizzati negli alimentatori sono caratteriz-
zati da un ciclo di vita molto inferiore rispetto a quello degli
altri componenti: solitamente sono i primi componenti di un
sistema di illuminazione a LED a guastarsi. Inoltre è neces-
sario predisporre adeguate contromisure contro le interfe-
renze elettromagnetiche (EMI) in quanto la commutazione di
Francois Mirand
EMEA technical director
A division of Future Electronics
Grazie alla regolazione di tipo distribuito è
possibile superare le limitazioni dei progetti dei
sistemi a LED alimentati direttamente in AC della
prima generazione
Fig. 1 – Schema di una semplice implementazione di alimentazione
diretta in AC di 4 LED