Quali problemi elettrici causerà il basso fattore di potenza (PF) delle plafoniere a LED

Concetto di fattore di potenza (PF).

Il fattore di potenza misura il rapporto tra la potenza effettiva e la potenza apparente in un circuito. Come carico elettronico, il fattore di potenza di Plafoniere a LED riflette direttamente l’efficienza dell’utilizzo dell’energia. Idealmente, un fattore di potenza vicino a 1 indica che la corrente e la tensione in ingresso sono in stretta sincronia di fase, utilizzando completamente l'energia. Un fattore di potenza basso indica una grande differenza di fase tra la corrente e la tensione, con conseguente grande quantità di potenza reattiva, che spreca energia e degrada le prestazioni elettriche.

Impatto sui carichi di rete

Le plafoniere LED a basso fattore di potenza aumentano la quota di potenza reattiva nella rete. La potenza reattiva non svolge lavoro vero e proprio, ma aumenta la corrente di rete, aumentando le perdite di linea. Questo aumento di corrente provoca un aumento del riscaldamento nelle linee di distribuzione e il funzionamento a lungo termine può ridurre la durata della rete e delle apparecchiature di distribuzione. L'uso su larga scala di lampade a basso PF può causare fluttuazioni di tensione locali, influenzando il normale funzionamento di altre apparecchiature sensibili.

Problemi di misurazione dell'energia e fatturazione dell'elettricità

Le lampade a basso fattore di potenza aumentano la potenza apparente, ma la potenza attiva effettiva consumata potrebbe non essere sufficiente a compensare l’aumento dei costi dell’elettricità. Negli ambienti industriali e commerciali, un basso fattore di potenza (PF) può comportare penalità sulla potenza reattiva addebitate dalle società elettriche, aumentando i costi operativi. Sebbene l’impatto diretto sulle bollette elettriche negli ambienti residenziali sia minimo, l’impiego su larga scala di lampade a basso PF può comunque avere un impatto sulla stabilità complessiva della rete.

Impatto sui driver LED

Un basso fattore di potenza fa sì che il driver sopporti correnti di picco più elevate, aumentando lo stress termico sui componenti. Ciò aumenta il carico su condensatori elettrolitici, induttori ed elementi di commutazione a semiconduttore, accelerando l'invecchiamento e il degrado del flusso luminoso. Il funzionamento a lungo termine a basso PF può ridurre l'efficienza del driver, provocando sfarfallio, anomalie del driver o protezione dal surriscaldamento, incidendo sull'esperienza dell'utente e sulla durata della lampada.

Impatto sulla compatibilità elettromagnetica

Le plafoniere LED a basso fattore di potenza sono spesso associate a correnti armoniche elevate. Le correnti armoniche possono interferire con il normale funzionamento delle apparecchiature circostanti, influenzando i sistemi di comunicazione e gli strumenti di precisione. Le armoniche di ordine elevato possono anche causare il surriscaldamento dei trasformatori di potenza e dei cavi, aumentando il rischio di guasti. Le interferenze elettromagnetiche sono particolarmente evidenti negli edifici per uffici e negli ambienti domestici intelligenti e richiedono il controllo attraverso circuiti di filtraggio adeguatamente progettati.

Problemi di affidabilità del sistema

Il funzionamento a lungo termine delle lampade a basso PF aumenta il carico sul sistema di distribuzione, sottoponendo a ulteriore stress i quadri, i cavi e i fusibili. La probabilità di intervento dell'interruttore aumenta, riducendo l'affidabilità dell'alimentazione. Condizioni localizzate di basso fattore di potenza (PF) possono causare ritardi o malfunzionamenti nei sistemi di controllo dell'illuminazione, riducendo la stabilità complessiva del sistema di illuminazione intelligente e l'esperienza dell'utente.

Risparmio energetico e impatti ambientali

Un basso fattore di potenza riduce direttamente l'efficienza energetica, impedendo il pieno utilizzo della potenza di illuminazione effettiva. Ciò aumenta le perdite di trasmissione della rete, generando più emissioni di calore e carbonio per unità di consumo di energia elettrica. Migliorare il PF può effettivamente far risparmiare energia e ridurre l’impatto ambientale. I moderni progetti di lampade da soffitto a LED si concentrano sempre più sulle tecnologie di correzione del fattore di potenza (PFC), comprese soluzioni di correzione PF passive e attive, per ottenere una maggiore efficienza energetica.

Metodi tecnici per migliorare il fattore di potenza

La correzione passiva del fattore di potenza utilizza un induttore e un condensatore di filtro ed è adatta per lampade a bassa e media potenza. Le lampade ad alta potenza utilizzano spesso la correzione attiva del fattore di potenza (PFC), che utilizza circuiti elettronici per regolare la forma d'onda della corrente in ingresso in tempo reale per sincronizzarla con la tensione. L'efficace design PF riduce il carico reattivo della rete, prolunga la vita del driver, riduce al minimo le interferenze elettromagnetiche e migliora l'affidabilità complessiva della lampada e l'efficienza energetica.