Quali requisiti di potenza e raffreddamento deve avere una luce a fascio LED?

Quali requisiti di potenza e raffreddamento deve avere una luce a fascio LED?

L'acquisto di luci da palcoscenico a LED (teste mobili, beam statici, apparecchi spot/beam COB) non si limita alle specifiche di lumen o angolo di fascio. L'erogazione di potenza, il comportamento di spunto e la gestione termica sono le tre modalità di guasto che più probabilmente causano problemi di affidabilità, sicurezza o prestazioni al momento dell'installazione. Di seguito sono riportate 7 domande concrete e ricorrenti che acquirenti e ingegneri di produzione si pongono spesso, a ciascuna delle quali vengono fornite risposte con passaggi pratici, formule e controlli di approvvigionamento.

1) Quanti apparecchi LED posso installare in sicurezza su un singolo circuito e come faccio a calcolarlo?

Perché è importante: sovraccaricare i circuiti o ignorare la regola del carico continuo dell'80% provoca scatti indesiderati, cavi surriscaldati e violazioni del NEC (o del codice locale).

Come calcolare:

• Calcola la potenza in ingresso nominale dell'apparecchio (P_nominale, watt). Se viene pubblicata solo la potenza del motore LED (solo LED), utilizza l'efficienza del driver per ottenere l'input completo: P_input = P_nominale / Efficienza_driver. Se l'efficienza del driver è sconosciuta, supponi il 90-92% per i driver professionali moderni.
• Calcola la corrente: I = P_input / V_line (usa 230 V o 120 V a seconda della regione).
• Applicare la regola del carico continuo dell'80% (NEC): corrente continua utilizzabile su un circuito = valore nominale dell'interruttore × 0,8.
• Numero massimo di apparecchi per circuito = floor( usable_current / I ).

Esempio pratico:

• Potenza dichiarata dell'apparecchio = 250 W (potenza massima assorbita dall'apparecchio). Si presume che l'efficienza del driver sia già inclusa nelle specifiche.
• Regione 230 V: I = 250 / 230 = 1,09 A. Su un circuito da 16 A, utilizzabile = 16 × 0,8 = 12,8 A → 12,8 / 1,09 ≈ 11 apparecchi.
• Regione 120 V: I = 250 / 120 = 2,08 A. Su un circuito da 20 A, utilizzabile = 20 × 0,8 = 16 A → 16 / 2,08 ≈ 7 apparecchi.

Lista di controllo per gli acquisti:

• Specificare sempre i watt in ingresso dell'apparecchio (non solo i watt del motore LED) e il PF (fattore di potenza) del driver dal produttore.
• Richiedere le specifiche della corrente di spunto (sovracorrente): è importante durante l'accensione e per il coordinamento della corrente di spunto.
• Specificare i connettori (ad esempio, Neutrik PowerCON o spine adatte allo stadio) e annotare se è consentito il collegamento a cascata.

2) Come calcolo il carico termico di più dispositivi di fissaggio a trave e il CFM necessario per raffreddare un contenitore per trasporto su strada o un fly-rack?

Perché è importante: gli apparecchi montati su rack o i contenitori da viaggio stipati possono surriscaldarsi rapidamente: è necessario prevedere una ventilazione forzata o un raffreddamento attivo.

Formule di base per il calore e il flusso d'aria (conversioni HVAC standard del settore):

• Calore (W) = somma della potenza assorbita dall'apparecchio (W). (Tutto l'assorbimento elettrico che non viene convertito in energia immagazzinata si trasforma in calore nell'involucro.)
• BTU/ora = Watt × 3,412
• Flusso d'aria richiesto (CFM) per mantenere un aumento di temperatura target: CFM = BTU/ora ÷ (1,08 × ΔT°F)
  Dove 1,08 = (densità dell'aria × calore specifico × 60) è una costante approssimativa e ΔT è l'aumento di temperatura consentito in ºF.

Esempio pratico: 10 apparecchi × 300 W ciascuno = 3.000 W → BTU/ora = 3.000 × 3,412 = 10.236 BTU/ora. Se si considera un aumento di 10 °F all'interno del rack, CFM = 10.236 ÷ (1,08 × 10) ≈ 947 CFM (circa una coppia di ventilatori rack ad alta capacità o più ventole silenziose). Un ΔT inferiore richiede più CFM.

Lista di controllo per gli acquisti:

• Per i calcoli del calore, utilizzare la potenza in ingresso pubblicata dell'apparecchio (W), non la potenza del solo chip LED.
• Specificare la temperatura ambiente target nel rack/case (ad esempio, mantenere <35°C) e chiedere al fornitore i limiti di temperatura Tc o della custodia.
• Per l'installazione su rack, richiedere al produttore la portata d'aria forzata (CFM) consigliata o la curva della ventola integrata.

3) Quali sono i limiti di temperatura di giunzione/involucro e i derating su cui dovrei insistere quando specifichi i dispositivi di fissaggio delle travi?

Perché è importante: una temperatura eccessiva della giunzione o dell'involucro riduce la durata dei LED (deprezzamento del lumen) e può causare spegnimento termico o variazione del colore.

Standard e fatti chiave da richiedere:

• LM-80 e TM-21 sono i metodi riconosciuti per la segnalazione del mantenimento del lumen dei LED; richiedere i dati dei test LM-80 per i pacchetti LED utilizzati nell'apparecchio e chiedere al fornitore le proiezioni TM-21 derivate da tali test.
• I produttori pubblicano la temperatura massima di giunzione dei LED (Tj_max) e la temperatura massima del case (Tc_max). Richiedono il punto di misurazione Tc e il valore operativo Tc_max. Molti LED professionali forniscono LM-80 fino a 85 °C e pubblicano i limiti Tc del driver/motore: insistete su questi valori nella scheda tecnica.
• Derating: richiedere la curva di derating dell'apparecchio (corrente o lumen rispetto alla temperatura ambiente). Se non fornita, richiedere prestazioni garantite alla temperatura ambiente pianificata (ad esempio, 35 °C o 40 °C). Evitare di assumere una pendenza di derating generica: affidarsi alla curva del fornitore.

Lista di controllo per gli acquisti:

• Richiedete i report LM-80 e le proiezioni di mantenimento del lumen TM-21 per i pacchetti LED utilizzati.
• Richiedere la posizione del punto di prova Tc e la temperatura ambiente massima consigliata per il funzionamento continuo.
• Per le case in affitto, specificare le condizioni ambientali operative e di garanzia se gli apparecchi vengono utilizzati oltre tale limite.

4) Dissipatore di calore passivo o raffreddamento assistito da ventola: quale dovrei scegliere per le luci da palcoscenico?

Perché è importante: le ventole riducono le dimensioni e il peso del dissipatore, ma introducono rumore, ingresso di polvere, modalità di guasto e cicli di manutenzione. I design passivi sono silenziosi e spesso più robusti, ma più pesanti e con una densità di potenza limitata.

Compromessi:

• Passivo (dissipatore/conduzione/heat-pipe): pro = silenzioso, affidabile, richiede poca manutenzione, adatto per apparecchi sigillati/con grado di protezione IP; contro = più pesante, più grande, può limitare la potenza massima per confezione.
• Attivo (ventole + dissipatore di calore): pro = maggiore densità di potenza, pacchetto più piccolo, dissipatore di calore più economico; contro = rumore udibile, durata e sostituzione delle ventole più lunga, maggiore rischio di infiltrazioni a meno che non venga utilizzata una filtrazione sigillata.

Lista di controllo per gli acquisti:

• Per l'uso in teatri e TV, dove il rumore acustico è importante, specificare la curva del rumore della ventola (dBA a 1 m) e gli allarmi di guasto della ventola/modalità di backup.
• Per lavori all'aperto o in festival polverosi, è preferibile un raffreddamento passivo o progetti sigillati con dissipatore di calore esterno; se si utilizzano ventole, è necessario richiedere moduli ventola filtrati e di facile manutenzione.
• Richiedere i dati MTBF dei ventilatori e un programma di manutenzione consigliato (intervallo di sostituzione del filtro/ore di servizio).

5) In che modo le correnti di spunto e i requisiti di avvio graduale influiscono sui rack dimmer, sulla distribuzione di potenza e sui pannelli remoti?

Perché è importante: molti driver LED professionali hanno grandi condensatori elettrolitici in ingresso che generano correnti di spunto elevate ma di breve durata. Questo può far scattare gli interruttori o influire sulle apparecchiature di dimmeraggio e sequenziamento della potenza dei LED a monte.

Azioni chiave dell'acquirente:

• Richiedi la corrente di spunto (picco A) e la durata (ms) dalla scheda tecnica dell'apparecchio e chiedi se il driver utilizza un limitatore di spunto (NTC) o un avvio graduale attivo.
• Pianificare l'accensione scaglionata per molti dispositivi sullo stesso ottimizzatore/distribuzione per evitare interruzioni di corrente concomitanti (la maggior parte dei problemi si verifica all'accensione).
• Quando si specifica un dimmer o un alimentatore LED, verificare la compatibilità con i driver LED a corrente costante e che i dispositivi a monte supportino il profilo di spunto (oppure utilizzare limitatori NTC/spunto a livello di distribuzione).

Mitigazione pratica:

• Utilizzare dispositivi di limitazione della corrente di spunto o un avvio graduale a monte se la corrente di spunto dell'apparecchio supera la tolleranza dell'interruttore.
• Prendere in considerazione i controller di sequenziamento della potenza nelle piattaforme di grandi dimensioni e utilizzare quadri di distribuzione con interruttori individuali dimensionati per la corrente a regime costante, non per i picchi di spunto.

6) Per l'uso in esterni o in tournée, in che modo un dispositivo con grado di protezione IP modifica le decisioni in materia di raffreddamento e alimentazione?

Perché è importante: gli apparecchi sigillati/con grado di protezione IP non possono fare affidamento sul flusso d'aria convettivo attraverso l'involucro; il calore deve essere trasferito attraverso l'alloggiamento esterno o tramite tubi di calore, il che modifica il bilancio termico e può aumentare le temperature superficiali.

Cosa controllare nelle specifiche:

• Grado di protezione IP effettivo e cosa copre (ad esempio, IP65 = a tenuta di polvere e getti d'acqua). Gli apparecchi sigillati tendono a surriscaldarsi di più e spesso hanno una potenza LED massima continua inferiore a parità di durata.
• Derating specificato dal produttore per installazioni chiuse o esposte direttamente al sole: richiedere il flusso luminoso garantito e Tc quando utilizzato all'esterno esposto al sole.
• Indicazioni sul carico solare: se gli apparecchi sono installati alla luce diretta del sole, richiedere i dati del fornitore per il funzionamento a quei livelli di irradiazione incidente, perché il riscaldamento solare può spingere Tc oltre le specifiche anche se la dissipazione interna è entro i limiti.

Lista di controllo per gli acquisti:

• Per le tournée, è preferibile utilizzare apparecchi sigillati progettati per l'uso all'aperto; per installazioni interne limitate (ad esempio, gruppi di tralicci), è preferibile utilizzare apparecchi con raffreddamento attivo e con un accesso trasparente alle ventole e ai filtri.
• Specificare un grado di protezione IP e richiedere le curve di prestazione alle temperature ambiente e ai carichi solari pertinenti.

7) Quali specifiche di calibro dei cavi e dei connettori devo avere per evitare cali di tensione e surriscaldamento durante lunghe sessioni di distribuzione?

Perché è importante: la caduta di tensione riduce la potenza della lampada e può sollecitare i driver; i conduttori sottodimensionati si surriscaldano e creano rischi di incendio.

Regole pratiche:

• Limitare la caduta di tensione a ≤3% per prestazioni ottimali. Caduta di tensione V_drop = I × R_cable. Utilizzare la resistenza del conduttore per unità di lunghezza dalle tabelle standard (ad esempio, tabelle AWG).
• Esempio: per un apparecchio da 250 W a 230 V → I ≈ 1,09 A. Per dieci apparecchi su una linea (≈11 A), utilizzando 16 AWG (≈ 0,004016 Ω/ft) su 50 ft unidirezionale → R_totale ≈ 100 ft × 0,004016 = 0,4016 Ω → V_caduta = 11 A × 0,4016 ≈ 4,4 V → % caduta ≈ 4,4 / 230 = 1,9% (accettabile). Per correnti più elevate o linee più lunghe, scegliere un calibro più spesso.
• Nei sistemi a 120 V, la stessa potenza raddoppia la corrente: ricontrollare gli indicatori per verificare l'aumento di I.

Elenco di controllo connettore + distribuzione:

• Specificare connettori adatti al palco (PowerCON, pin da palco o IEC con bloccaggio) in base alle proprie esigenze. Insistere sull'uso di connettori con bloccaggio per le esibizioni in tournée, per evitare disconnessioni accidentali.
• Richiedere al produttore le dimensioni dei cavi consigliate e un calcolo esplicito della caduta di tensione per eventuali lunghe tratte previste.

Bonus: segnali d'allarme da evitare in materia di approvvigionamento

• Nessuna potenza di ingresso pubblicata (W): se una scheda tecnica elenca solo i watt dei chip LED, richiedere la potenza di ingresso completa dell'apparecchio.
• Nessun dato di spunto o di fattore di potenza del driver: entrambi sono essenziali per una corretta progettazione della distribuzione.
• Nessun dato sui test termici (riferimenti Tc o LM-80/TM-21): un importante campanello d'allarme per le affermazioni sulla durata a vita.
• Nessun rumore della ventola o MTBF della ventola quando vengono utilizzate, inaccettabile per lavori di trasmissione/teatro.

Vantaggio LiteLEES : perché scegliere gli apparecchi LiteLEES per installazioni sensibili all'alimentazione e al raffreddamento

I prodotti LiteLEES sono progettati per installazioni fisse e itineranti con dati elettrici e termici chiari e pubblicati (potenza in ingresso, PF, specifiche di spunto, punto di misurazione Tc e riferimenti LM-80/TM-21). LiteLEES offre sia modelli passivi con dissipatore di calore ad alta superficie che teste di fascio compatte con ventola assistita, moduli ventola riparabili e prese d'aria filtrate per ambienti polverosi. Per installazioni esterne/su palchi, LiteLEES offre modelli IP sigillati con curve di derating specificate dal produttore per condizioni ambientali e solari comuni, oltre a limitatori di spunto e moduli di sequenziamento di potenza accessori per semplificare la progettazione della distribuzione. Questa combinazione di prestazioni termiche testate, specifiche elettriche chiare e design riparabile sul campo riduce i rischi durante l'approvvigionamento e la messa in servizio in loco.

Lista di controllo rapida per gli acquisti (una pagina)

• Ottieni per iscritto la potenza in ingresso completa (apparecchio), PF, spunto (A e ms) ed efficienza del driver.
• Ottenere report LM-80 e proiezioni di mantenimento del flusso luminoso TM-21 per i LED utilizzati.
• Richiedere il punto di prova Tc (caso) e la temperatura ambiente massima consigliata; richiedere le curve di derating se si prevede una temperatura ambiente >30–35°C.
• Eseguire semplici calcoli matematici sui circuiti con la regola dell'80% e verificare il coordinamento della corrente di spunto all'accensione.
• Calcolare il calore (W → BTU/ora) e il CFM richiesto per rack/case utilizzando la formula CFM; predisporre ventole o soffianti di conseguenza.
• Specificare i connettori, la sezione del cavo e la caduta di tensione massima (≤3%).

Eseguire questi controlli durante le richieste di preventivo e i sopralluoghi in loco eviterà la maggior parte delle sorprese sul campo relative alle luci a LED. Se il tuo team lo desidera, LiteLEES può fornire un foglio di lavoro specifico per alimentazione e raffreddamento del tuo impianto e mostrare confronti affiancati tra i dispositivi in ​​base alla potenza e al tipo di raffreddamento.

Riferimenti(fonti utilizzate per raccomandazioni tecniche e norme comuni del settore):

• Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) — Panoramica del programma di illuminazione a stato solido e tendenze sull'efficacia dei LED. Consultato il 01/06/2024. https://www.energy.gov/eere/ssl/solid-state-lighting
• Illuminating Engineering Society (IES) — Linee guida LM-80 e TM-21 per i test di mantenimento del flusso luminoso dei LED. Consultato il 01/06/2024. https://www.ies.org/standards/
• National Fire Protection Association (NFPA) — Linee guida NEC per carichi continui all'80% (NFPA 70). Consultato il 01/06/2024. https://www.nfpa.org/
• Mean Well e altri produttori di driver LED: note sull'efficienza tipica dei driver, PF e corrente di spunto (pagine tecniche del produttore). Consultato il 01/06/2024. https://www.meanwell.com
• Neutrik — connettori di alimentazione di livello stage-grade e guida alle specifiche. Consultato il 01/06/2024. https://www.neutrik.com
• Fondamenti ASHRAE (formula di base del flusso d'aria HVAC e conversione BTU ↔ W) - utilizzati per la formula flusso d'aria/CFM. Consultato il 01/06/2024. https://www.ashrae.org
• Programma di standard tecnologici PLASA: risorse tecniche per la tecnologia del turismo e dell'intrattenimento. Consultato il 01/06/2024. https://tsp.plasa.org