Come Dimmerare I Faretti LED: I Vari Metodi

1) I Sistemi Per Il Dimmeraggio Dei LED

La regolazione della luminosità dei LED, nota come “dimmeraggio”, rappresenta oggi una tecnologia largamente diffusa non solo nell’illuminazione domestica, ma anche in ambiti professionali, industriali e artistici. Dimmerare significa variare intenzionalmente l’intensità luminosa emessa da un LED, partendo dallo 0% fino al 100% del suo valore nominale, per ottenere una luce più morbida, per risparmiare energia, o per creare scenari luminosi personalizzati.

I principali metodi con cui questo controllo viene effettuato sono:

1. Regolazione della corrente diretta: modificando direttamente il valore della corrente che attraversa il LED;
2. Modulazione della larghezza d’impulso (PWM): il metodo più usato, che alterna accensioni e spegnimenti rapidissimi per creare una luce percepita come continua;
3. Controlli digitali a tensione variabile: utilizzati in sistemi domotici e in ambienti professionali;
4. Tecnologie a TRIAC o FET, basate sulla regolazione del segnale in alternata, più adatte ad altri tipi di carichi ma talvolta usate anche con LED compatibili.

Il metodo PWM è oggi quello più diffuso e raccomandato per il dimmeraggio dei LED, grazie alla sua efficienza, affidabilità e versatilità. Utilizzando un PWM ben progettato, è possibile evitare sfarfallii visibili e ottenere una regolazione della luce uniforme e stabile anche a bassi livelli di intensità. Le frequenze PWM usate possono andare da poche centinaia di Hz a decine di kHz. Frequenze elevate (oltre 5 kHz) sono consigliate soprattutto in ambienti video, dove il flicker sarebbe altrimenti visibile tramite fotocamere o telecamere.

Un aspetto spesso trascurato ma rilevante riguarda lo spostamento spettrale della luce durante il dimmeraggio. I LED a colori (rosso, giallo, blu) o i LED RGB che generano luce bianca mediante miscelazione cromatica possono subire alterazioni nella resa cromatica (CRI) quando dimmerati. Questo effetto, meno marcato nei LED a fosfori bianchi, va tenuto in considerazione in applicazioni dove la fedeltà del colore è importante, come nei musei, studi fotografici o locali commerciali.

 

2) Il Dimmeraggio Resistivo Dei LED: Non Usarlo!

Il dimmeraggio resistivo è un metodo arcaico, nato per regolare la luminosità delle lampade a incandescenza e delle alogene, ma non adatto ai LED moderni. Questo sistema funziona inserendo una resistenza in serie alla lampada, che sottrae una parte della tensione destinata al carico. La luce emessa si riduce proporzionalmente alla caduta di tensione, ma a scapito dell’efficienza energetica.

Con le lampade a incandescenza, la resistenza si comporta in modo lineare e prevedibile, trasformando l’energia elettrica in calore. Tuttavia, i LED sono dispositivi elettronici non lineari e molto più sensibili alle variazioni di tensione e corrente. Inserire una resistenza tra la fonte e il LED non riduce efficacemente la luminosità, ma crea fluttuazioni instabili che possono manifestarsi sotto forma di tremolii o lampeggiamenti.

Anche da un punto di vista circuitale, il dimmer resistivo genera problemi: se posizionato tra la tensione di rete (230 V) e un trasformatore per LED a bassa tensione (12-48 V), può causare surriscaldamento e guasti del trasformatore. Se collocato dopo il trasformatore, tra quest’ultimo e il LED, il risultato è solitamente una luce instabile e un’usura prematura del modulo LED.

Oltre all’inefficienza energetica e all’instabilità operativa, il dimmer resistivo non offre alcuna possibilità di controllo intelligente o integrazione con sistemi domotici. Per questo motivo, oggi viene praticamente considerato obsoleto per tutte le applicazioni a LED, e ne è sconsigliato l’uso anche in impianti temporanei o sperimentali.

 

3) Il Dimmeraggio Dei LED Con La Tecnologia PWM

La modulazione della larghezza d’impulso (PWM, Pulse-Width Modulation) è la soluzione di riferimento per il controllo della luminosità nei LED. Si basa su un principio semplice ma efficace: invece di ridurre la tensione o la corrente in modo continuo, la fonte di alimentazione “accende” e “spegne” il LED centinaia o migliaia di volte al secondo. Il rapporto tra il tempo in cui il LED è acceso (duty cycle) e il tempo totale del ciclo determina la luminosità percepita.

Ad esempio, se un ciclo dura 1 millisecondo e il LED è acceso per 0,5 ms e spento per 0,5 ms, il duty cycle è del 50% e il LED emetterà il 50% della sua luminosità. Se invece il LED è acceso per 0,1 ms e spento per 0,9 ms, il duty cycle sarà del 10% e l’intensità luminosa sarà sensibilmente inferiore.

Vantaggi del PWM:

• Altissima efficienza: il transistor lavora in regime di commutazione (on/off), riducendo le perdite;
• Assenza di variazioni cromatiche: il LED funziona sempre alla sua tensione nominale;
• Facilità di controllo: può essere gestito tramite microcontrollori, dimmer a manopola, segnali 0-10 V, segnali digitali o via DMX.

Svantaggi del PWM:

• Se la frequenza è troppo bassa (es. 100-300 Hz), si può generare flicker visibile, soprattutto a bassi livelli di dimmeraggio (<10%);
• Alcuni driver economici possono introdurre disturbi elettromagnetici;
• L’occhio umano potrebbe percepire lo sfarfallio in certe condizioni, anche se non immediatamente visibile.

Per applicazioni professionali o di alta qualità (come teatri, studi televisivi, ospedali), è buona pratica usare frequenze PWM superiori a 10 kHz, spesso fino a 25 kHz, per garantire l’assenza totale di flicker e compatibilità con le apparecchiature di ripresa.

 

4) Il Dimmeraggio Dei LED Con Un TRIAC

I dimmer a TRIAC (Triodo per Corrente Alternata) sono largamente utilizzati da decenni per il controllo dell’illuminazione in corrente alternata, soprattutto con lampade a incandescenza e alogene. Il funzionamento si basa sul taglio di fase del segnale sinusoidale: il TRIAC inizia a condurre solo dopo una certa frazione del semiperiodo della corrente alternata, modificando così l’energia fornita al carico.

Con i LED, tuttavia, il funzionamento dei dimmer a TRIAC diventa più complicato. I LED non funzionano direttamente in corrente alternata ma sono alimentati tramite driver elettronici. Perciò, un dimmer a TRIAC funziona correttamente solo se il driver LED è “TRIAC-compatible”, cioè progettato per accettare segnali di fase tagliata.

Sebbene il dimmer TRIAC possa operare a frequenze elevate e quindi eliminare il flicker visibile, esso può:

• Accorciare la durata di vita dei LED non compatibili;
• Produrre rumori o vibrazioni nei driver di bassa qualità;
• Generare distorsioni armoniche e disturbi sulla rete elettrica;
• Impedire un dimmeraggio uniforme a bassi livelli di luminosità.

Per rendere il dimmer TRIAC efficace con i LED, si utilizza spesso un’interfaccia analogica a 0-10 V che controlla l’intensità luminosa del driver o del modulo. In questo modo, un semplice potenziometro o un dimmer compatibile può inviare un segnale proporzionale: a 10 V la luce è al 100%, a 5 V al 50%, a 1 V al 10%.

In conclusione, il dimmeraggio tramite TRIAC può funzionare bene, ma solo con apparecchi LED progettati per supportarlo. In ogni altro caso, è preferibile utilizzare soluzioni PWM o sistemi digitali evoluti.

 

5) I Faretti LED

I faretti LED rappresentano oggi una delle soluzioni più diffuse per l’illuminazione direzionale, grazie alla loro elevata efficienza luminosa, lunga durata e compatibilità con gli attacchi esistenti. Sono comunemente utilizzati per l’illuminazione di interni, vetrine, opere d’arte, cucine e bagni, dove la luce puntuale e concentrata è preferita.

I principali formati di attacco sono:

• GU10 (alimentazione a 230 V), tipico nei faretti da incasso a tensione di rete;
• 3 (alimentazione a 12 V), più adatto ad ambienti umidi o impianti a bassa tensione.

Un tipico faretto LED da 5-7 W è in grado di sostituire un alogeno da 35-50 W, garantendo un risparmio energetico di oltre il 70%, e una durata superiore a 30.000 o persino 50.000 ore. La resa luminosa media di un faretto LED di qualità è di circa 90-120 lumen/W, con modelli professionali che superano i 150 lumen/W.

I LED producono luce in diverse tonalità:

• Bianco caldo (2700-3000 K): simile all’alogeno, per ambienti accoglienti;
• Bianco neutro (4000-4500 K): ideale per cucine, uffici e aree di lavoro;
• Bianco freddo (5500-6000 K): usato in ambiti tecnici o in illuminazione esterna.

Il fascio luminoso può variare:

• Stretto (15°-25°): per effetti spot o illuminazione puntuale;
• Medio (36°-45°): per uso generale;
• Ampio (>60°): per illuminazione diffusa.

Per quanto riguarda la compatibilità con i dimmer, è importante acquistare faretti LED dimmerabili, ovvero progettati per essere regolati senza rischio di malfunzionamenti. Alcuni prodotti economici, seppur etichettati come dimmerabili, possono mostrare flicker, rumore o instabilità. I migliori faretti sono dotati di driver interni che accettano segnali PWM o 0-10 V, o che sono compatibili con dimmer TRIAC, a seconda dell’applicazione.

In fase di installazione, se i faretti LED a 12 V sostituiscono vecchi faretti alogeni, è fondamentale verificare la compatibilità del trasformatore esistente: i vecchi trasformatori ferromagnetici spesso non sono adatti e vanno sostituiti con alimentatori switching specifici per LED.