Qualità led: come testarla in un modulo o in una strip led prima dell’installazione

L'approccio che adotteremo sarà sia teorico che pratico: partiremo dalla comprensione delle caratteristiche fisiche ed elettriche dei led, per poi passare alle metodologie di verifica concrete. Secondo recenti studi di settore, oltre il 35% dei prodotti led presenti sul mercato non rispetta completamente le specifiche dichiarate dal produttore, con scostamenti che possono arrivare fino al -40% sul flusso luminoso promesso o al +30% sul consumo energetico. Queste discrepanze non sono solo un problema economico, ma possono compromettere il risultato illuminotecnico finale, specialmente in applicazioni professionali dove l'uniformità della luce e la resa cromatica sono parametri critici.

Cercheremo in maniera approfondita di rispondere a tutte le domande più frequenti che gli utenti ci pongono quando devono valutare la qualità di un prodotto led ossia: come riconoscere la qualità dei led?, come capire se i led sono buoni?, quali sono i led più luminosi?, cosa è meglio tra led e Qled? (con la dovuta precisazione che il confronto è improprio, essendo tecnologie diverse). Non ci limiteremo a risposte superficiali, ma entreremo nel dettaglio tecnico di ogni aspetto, fornendo tabelle comparative, dati statistici aggiornati e procedure step-by-step replicabili da chiunque disponga della giusta strumentazione e di una buona dose di pazienza.

Qualità led: da cosa è definita?

Prima di affrontare le procedure di test per la qualità led, è indispensabile costruire una solida base teorica comprendendo quali sono i parametri oggettivi che determinano la qualità di un diodo emissivo di luce (led). Questi parametri non sono trascurabili: sono grandezze fisiche misurabili con precisione, regolate da standard internazionali (come quelli definiti dalla Commissione Internazionale per l'Illuminazione - CIE, o dall'Underwriters Laboratories - UL) e rappresentano la vera "carta d'identità" tecnica di qualsiasi prodotto a LED. La confusione nel mercato nasce spesso dalla mancanza di trasparenza nella comunicazione di questi dati da parte di alcuni produttori, o dalla loro interpretazione errata da parte dei consumatori.

Flusso luminoso (lumen) ed efficacia luminosa (lumen/watt)

Il flusso luminoso, misurato in lumen (lm), rappresenta la quantità totale di luce emessa da una sorgente in tutte le direzioni. È il parametro che più direttamente risponde alla domanda "quanto è luminoso questo LED?". Tuttavia, considerare solo i lumen è fuorviante. La vera misura dell'efficienza di un led è l'efficacia luminosa, espressa in lumen per watt (lm/W), che indica quanta luce si ottiene per ogni unità di energia elettrica consumata. Una qualità led alta determinerà un'efficacia elevata, tipicamente superiore a 120 lm/W per i prodotti di fascia consumer e oltre 180 lm/W per i chip di ultima generazione utilizzati in applicazioni professionali. Durante i test, è fondamentale verificare che il rapporto lumen/watt dichiarato sia rispettato nella realtà operativa, considerando che l'efficacia diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione.

Temperatura di colore (CCT) e Indice di Resa Cromatica (CRI/Ra)

La temperatura di colore correlata (CCT), misurata in Kelvin (K), definisce la tonalità della luce emessa, dal caldo (2700K-3000K) al freddo (5000K-6500K). Un led di qualità manterrà la CCT dichiarata in modo stabile lungo tutto il suo ciclo di vita e non mostrerà variazioni significative tra un campione e l'altro dello stesso lotto di produzione (uniformità di binning). L'Indice di Resa Cromatica (CRI o Ra) è un numero compreso tra 0 e 100 che indica quanto naturalmente e fedelmente i colori degli oggetti illuminati vengono riprodotti rispetto ad una sorgente di riferimento ideale. Per applicazioni residenziali e commerciali, un CRI ≥ 80 è considerato accettabile, mentre per negozi di abbigliamento, musei o studi fotografici è richiesto un CRI ≥ 90 (spesso indicato come "CRI90+" o "High CRI"). Una qualità led bassa spesso sacrifica il CRI per aumentare l'efficienza luminosa, producendo una luce "piatta" e innaturale.

Tensione di esercizio, corrente e fattore di potenza

I LED sono dispositivi a corrente costante. La loro corrente di esercizio nominale (tipicamente 350mA, 700mA, o 1050mA per i power LED) è un parametro critico: superarla anche di poco accelera il degrado del chip in modo esponenziale (fenomeno dell'overdrive). Un driver con buona qualità led regolerà con precisione questa corrente. La tensione di giunzione (Vf) varia invece con la temperatura e tra un chip e l'altro. Il fattore di potenza (PF) misura quanto efficacemente la potenza viene prelevata dalla rete. Un PF basso (es. 0.5) indica che per fornire una certa potenza attiva al LED, la corrente assorbita dalla rete è più alta del necessario, causando perdite sulle linee di distribuzione. Per installazioni di una certa entità, normative come la CEI EN 61000-3-2 impongono un PF > 0.9.

La tabella sopra fornisce una prima panoramica comparativa immediata. Nei prossimi capitoli analizzeremo nel dettaglio come misurare ciascuno di questi parametri in modo pratico.

Strumenti necessari per il testing della qualità led

Per valutare la qualità led una volta conosciuti i parametri fondamentali che la caratterizzano, è necessario disporre di una serie di strumenti di misura. La buona notizia è che non serve un laboratorio da migliaia di euro: con un investimento contenuto e sapendo cosa guardare, è possibile eseguire test molto significativi. Descriveremo qui gli strumenti essenziali, suddivisi per livello di approfondimento e budget.

Strumenti di base (livello entry)

Per un primo check di integrità e funzionamento, questi strumenti sono sufficienti:

• multimetro digitale (con funzioni voltmetro, amperometro, ohmmetro): fondamentale per misurare tensioni, correnti e resistenze. Per misurare la corrente assorbita da una strip LED, deve essere collegato in serie. Per misurare la tensione, in parallelo. Verificare che le letture siano stabili e corrispondano ai valori nominali;
• luxmetro: misura l'illuminamento (lux) su una superficie. Non misura il flusso totale (lumen), ma è utilissimo per confronti relativi (es.: stessa distanza, stessa alimentazione, quale strip produce più lux?) e per verificare l'uniformità lungo una strip;
• Alimentatore DC variabile e stabilizzato: permette di alimentare il LED a tensioni e correnti precise, simulando diverse condizioni di funzionamento e testando la stabilità.;
• Termometro a infrarossi (pirometro): per misurare la temperatura superficiale dei componenti (PCB, chip LED, driver) durante il funzionamento. Il surriscaldamento è il principale nemico della vita del LED.

Strumenti professionali (livello advanced)

Per analisi approfondite e dati certificabili:

• sfera integratrice (Ulricht Sphere) + spettroradiometro: è lo standard industriale per misurare con precisione il flusso luminoso totale (lumen), il CRI, la CCT e la distribuzione spettrale. L'oggetto da testare viene posto al centro della sfera, che integra la luce emessa in tutte le direzioni. Lo spettroradiometro analizza la luce campionata;
• analizzatore di potenza (power analyzer): misura con precisione la potenza attiva (W), apparente (VA), reattiva (VAR), il fattore di potenza (PF) e la distorsione armonica totale (THD) assorbiti dall'apparato LED+driver. Strumento indispensabile per valutare l'efficienza reale e la compatibilità elettromagnetica e la qualità led;
• oscilloscopio digitale: visualizza la forma d'onda della tensione e della corrente. Permette di identificare problemi come ripple eccessivo sull'uscita DC del driver, o forme d'onda distorte in ingresso. Utile anche per misurare la frequenza di switching delle PWM dimmerabili;
• camera termica: fornisce una mappa termografica dettagliata, evidenziando punti critici di surriscaldamento (hot-spot) che un termometro IR puntuale potrebbe non rilevare.

La scelta degli strumenti dipende dagli obiettivi. Per un hobbista che acquista strip LED per la casa, un multimetro e un luxmetro possono bastare. Per un installatore professionista o un buyer aziendale, l'investimento in strumentazione più avanzata si ripaga rapidamente evitando prodotti scadenti.

Procedura di test passo-passo per qualità led di moduli e strip

Descriviamo ora una procedura sistematica applicabile sia a un modulo led (come un panel o un downlight) che a una strip led. La procedura è modulare: potete eseguire tutti i test per qualità led o solo quelli ritenuti più critici per la vostra applicazione. L'ambiente ideale è un locale buio o semi-buio, a temperatura controllata (circa 25°C), per evitare influenze dalla luce ambientale.

Fase 1: ispezione visiva e costruttiva

Prima ancora di accenderlo, un prodotto led rivela molti indizi sulla sua qualità.

• PCB (Printed Circuit Board): per le strip, il PCB dovrebbe essere spesso almeno 2 oz (70μm) di rame per una buona dissipazione. PCB sottili (1 oz o 35μm) si surriscaldano rapidamente. Il colore è indicativo: rame spesso ha un colore rossastro intenso. Verificare la larghezza delle piste che portano corrente.
• Componenti SMD (led e resistenze): i chip led devono essere saldati in modo uniforme, allineati, senza ponticelli di stagno. I chip stessi, osservati con una lente, non devono presentare inclusioni o difetti nell'involucro di fosforo. Le resistenze di limitazione (per le strip a 12/24V) devono essere presenti e sufficientemente grandi (1206 o 0805) per dissipare calore.
• Driver/alimentatore (se incluso): aprire il compartimento (se possibile e in sicurezza). Il trasformatore o l'induttore dovrebbero essere di dimensioni generose, non minuscole con la presenza di un fusibile di protezione.
• Dissipazione: i moduli devono avere un dissipatore in alluminio di massa adeguata. Le strip ad alta potenza (es.: >14W/m) dovrebbero essere montate su un profilo in alluminio, che fa anche da dissipatore.

Fase 2: test elettrici a freddo e ad accensione

Collegare il led alla sua alimentazione nominale attraverso il multimetro impostato come amperometro in serie in modo tale da avere ulteriori importanti parametri per la determinazione della qualità led.

• Corrente di spunto (inrush current): alcuni driver economici hanno una limitazione insufficiente della corrente di accensione, che stressa i chip led. Un oscilloscopio con sensore di corrente è ideale per vederla.
• Corrente di esercizio: misurare la corrente assorbita dopo qualche minuto di stabilizzazione. Confrontarla con il dato dichiarato. Una corrente più alta del previsto può indicare un'efficienza inferiore o un driver mal progettato.
• Tensione di lavoro: misurare la tensione ai capi del modulo/strip. Per le strip a 12V, se misurate molto meno (es.: 10.5V) all'estremità opposta all'alimentazione, indica una caduta di tensione eccessiva dovuta a piste troppo sottili.
• Potenza assorbita: usare un wattmetro (o un multimetro per V e A, poi calcolare P=V*I per DC). Un prodotto di qualità avrà una potenza assorbita molto vicina a quella dichiarata (±5%).

Fase 3: test fotometrici e termici

Accendere il led e lasciarlo in funzione per almeno 30-60 minuti per raggiungere l'equilibrio termico ("steady state"). Le misurazioni fatte a freddo per conoscere la qualità led non sono significative.

• Misura dell'illuminamento (lux): posizionare il luxmetro a una distanza fissa e ripetibile (es.: 1 metro) perpendicolarmente alla sorgente. Registrare il valore. Ripetere la misura ogni 10 minuti per vedere se cala a causa del surriscaldamento (dimming termico).
• Misura della temperatura: con il termometro IR, misurare la temperatura nel punto più caldo del PCB (sul retro, vicino ai chip) e sulla superficie dei chip stessi (se accessibili). La temperatura di giunzione (Tj) non è misurabile direttamente, ma si può stimare. Una Tj che supera i 105°C riduce drasticamente la vita utile. Per una strip di qualità, la temperatura del PCB dopo un'ora non dovrebbe superare i 45-50°C sopra l'ambiente, se montata correttamente.
• Test di uniformità (per strip): spostare il luxmetro lungo l'asse della strip accesa. In una strip di qualità, il valore di lux misurato a distanza costante dovrebbe essere uniforme (variazione < ±10%). Cali improvvisi indicano cattive saldature, resistenze difettose o piste danneggiate.
• Test cromatici (se si ha uno spettrometro): misurare CCT e CRI una volta a regime termico. Verificare che la CCT sia quella attesa e che il CRI sia almeno 80+.

Fase 4: test di durata accelerato (burn-in test)

Il test più rivelatore per la qualità led è quello della stabilità nel tempo. Lasciare il LED acceso ininterrottamente per 24-72 ore in un ambiente con buona ventilazione ma senza correnti forzate anomale.

Monitoraggio

Registrare la potenza assorbita e il valore di lux all'inizio, dopo 1 ora, 6 ore, 24 ore, ecc.

Cosa osservare

• Un calo progressivo e moderato del flusso luminoso (es.: -5% dopo 24h) è normale (assestamento iniziale).
• Un calo drastico (>15%) o un guasto completo indica componenti di scarsa qualità, soprattutto condensatori nel driver che si degradano con il calore.
• Variazioni significative della CCT (spostamento verso il blu o il giallo) indicano un degrado precoce del fosforo o uno stress termico eccessivo sul chip.

Un prodotto che supera brillantemente un test di burn-in di 72 ore ha ottime probabilità di rispettare la vita utile dichiarata (es.: L70 > 50.000 ore) ed accedere ai prodotti che presentano una reale qualità led in termini di ROI.

Analisi dei dati per definire la qualità led 

Una volta raccolti i dati, saperli interpretare per determinare la reale qualità led è cruciale. Non tutti gli scostamenti sono critici. Forniamo una guida all'interpretazione.

Tolleranze accettabili vs. campanelli d'allarme

Secondo gli standard di settore (es.: ANSI C78.377, IEC/PAS 62717), alcune tolleranze sono fisiologiche:

• - Flusso luminoso: ±10% rispetto al dichiarato è generalmente accettabile per prodotti commerciali. Oltre il -15% è motivo di reclamo.
• - CCT: lo standard ANSI definisce dei "bin" (fasce) di CCT. Un prodotto dovrebbe rientrare nel bin dichiarato. Una variazione di ±200K è spesso tollerata, oltre diventa percettibile.
• - CRI: il valore dichiarato è un minimo. Misurare 1-2 punti in meno può essere accettabile, ma di più no.
• - Consumo: una potenza assorbita superiore del 10% a quella dichiarata indica minore efficienza e genera costi energetici maggiori.

Correlazione tra parametri: l'equilibrio della qualità

La vera qualità led è un equilibrio. Un prodotto che dichiara un'efficacia luminosa stratosferica (es.: 200 lm/W) ma ha un CRI di 70 sta sacrificando la resa cromatica per i lumen. Un driver con PF 0.95 e THD < 10% costa di più, ma è più efficiente e "pulito" per la rete. Il prezzo non è sempre indicativo, ma un prodotto estremamente economico difficilmente può offrire componenti di prima scelta, un buon binning dei chip lede circuiti di protezione completi. I vostri test dovrebbero confermare che il prodotto offre il miglior compromesso per la vostra applicazione specifica.

Qualità led: investire un pò di tempo per installare il prodotto corretto.

Testare la qualità led prima dell'installazione è un investimento in termini di tempo e (modesta) strumentazione che ripaga ampiamente in affidabilità, risparmio energetico, qualità della luce e, in ultima analisi, soddisfazione finale. Le domande iniziali trovano qui la loro risposta pratica...

• Come riconoscere la qualità dei LED? Misurandone i parametri fondamentali.
• Quali sono i LED più luminosi? Quelli con la più alta efficacia luminosa (lm/W) a parità di CRI elevato.
• Come capire se i LED sono buoni? Sottoponendoli a un test di burn-in e monitorando la stabilità di flusso e colore.

La raccomandazione finale di Ledpoint è di non fermarsi alle specifiche di catalogo. Troverete infatti sempre le schede tecniche dettagliate (datasheet) dei led a corredo della scheda prodotto.  Solo in questo modo potrete essere certi di investire in un'illuminazione led che non solo brilla all'accensione, ma continuerà a farlo in modo efficiente e piacevole per migliaia di ore.

Per approfondimenti su specifiche tipologie di prodotti (striscia led alta qualità, moduli led di qualità, qualità led COB) naturalmente tutto lo staff tecnico e commerciale resta a vostra completa disposizione, ed è sempre possibile contattarci.