È il periodo più bello dell’anno. Questo è il momento di tirare fuori quelle luci colorate di Natale che sono state riposte, probabilmente a prendere polvere. Ancora una volta quelle luci troveranno la loro strada sugli alberi di Natale per ravvivare le feste. Si tratta di luci per scopi principalmente decorativi. Possono anche essere difficili da risolvere quando si inserisce la spina nella presa e ci si rende conto che le luci non si accendono.
Illuminazione
Ci sono diversi tipi di luci, quindi trovare dove sta il problema dipende davvero dal tipo che avete. La configurazione di base del sistema di illuminazione è un singolo cablaggio di luci configurate in un circuito in serie. Questo è il più semplice ma anche il più fragile. Le luci sono cablate in serie dalla prima all’ultima luce. Il percorso della corrente elettrica scorre attraverso il circuito dalla sorgente e indietro intorno a un unico filo. Le luci forniscono una resistenza quando viene applicata una tensione che fa passare la corrente ad ogni lampadina. La corrente eccita il filamento all’interno della lampadina che rilascia fotoni che producono la luce.
Il prossimo tipo di configurazione sono luci configurate in un circuito parallelo. Ogni luce ha il proprio percorso dalla fonte di alimentazione. Invece di un singolo filo, ci sono molti fili che collegano le luci alla fonte di alimentazione. Alcune configurazioni combinano diversi circuiti paralleli insieme per ridurre la complessità dei fili. Quando viene applicata la tensione, la corrente scorre direttamente ad ogni lampadina dalla fonte.
La fonte di elettricità per le luci di Natale è una presa AC di base. Basta inserirla in una presa e si ottiene l’energia dalla fonte 110-140VAC o 210-240VAC (a seconda delle specifiche AC del paese). Ci sono anche fonti di alimentazione di tipo DC disponibili per alcuni tipi, utilizzando una batteria come fonte di alimentazione o un trasformatore step down con un raddrizzatore. Le luci di Natale alimentate in DC utilizzano una tensione inferiore per il funzionamento. Alcuni di questi tipi sono adatti all’uso esterno. Il tipo di luci dovrebbe essere indicato dal produttore.
È anche possibile acquistare luci di Natale in segmenti che possono essere collegati tra loro per creare una stringa più lunga di luci. Il numero di segmenti che puoi collegare dipende da ciò che il produttore dichiara nelle informazioni sul prodotto, quindi assicurati che non vada oltre o potrebbe portare al malfunzionamento del prodotto o peggio. Con le luci a stringa, il cablaggio collega diverse serie di luci in parallelo. Questo le rende sia in serie che in parallelo. Questo è il modo migliore per riempire un grande albero di Natale di luci.
Analisi del circuito
Le tue tipiche luci in serie sono come qualsiasi circuito elettrico. Consuma energia, con cadute di tensione che si verificano ad ogni luce e che creano anche un livello di resistenza. Le luci contengono filamenti come il tungsteno che sono resistenze naturali alla corrente elettrica. La resistenza che si crea è ciò che causa la generazione di calore e l’emissione di luce.
Assumendo un circuito di 3 luci che hanno una resistenza di 8 Ohm ciascuna. Applichiamo una tensione di 120V. La formula di base per risolvere la quantità di corrente che scorre nel circuito è:
V = IRV = Voltage
I = Current
R = Resistance
La somma di tutte le resistenze è 24 Ohm.
Possiamo quindi risolvere la quantità di corrente I che scorre nel circuito.
I = 120V / 24 Ohms = 5A
Abbiamo una corrente totale di 5 ampere, che è costante attraverso il circuito in serie. Si può anche calcolare la caduta di tensione ad ogni luce. In base alla formula è di 40V ciascuno (totale di 120V).
Luci ad incandescenza vs. LED
Le vecchie luci di Natale usavano piccole lampadine ad incandescenza che sono cablate in un circuito in serie che sono anche chiamate luci di stringa. Forniscono un bel bagliore caldo e possono anche lampeggiare o usare altri effetti. Il problema era quando una lampadina si spegne, può influenzare tutte le altre luci rompendo il circuito. Queste erano buone per l’uso singolo, e spesso finivano nel cestino della spazzatura perché non erano robuste e affidabili. Più tardi, i produttori trovarono un modo per cablare le lampadine in modo da poter bypassare un elemento difettoso lungo il percorso del filo usando degli shunt. Questo significa che una lampadina difettosa non influenzerà le altre lampadine. Ha anche permesso di sostituire la lampadina. Luci di Natale più robuste e durature che utilizzano configurazioni di circuiti paralleli con lampadine a incandescenza diventeranno popolari in seguito.
Le luci LED (Light Emitting Diodes) sono arrivate e hanno cambiato il mercato. Erano più efficienti, affidabili e, cosa più importante per i consumatori, di prezzo inferiore. Nel complesso erano più economiche e di lunga durata. Non erano così fragili da maneggiare e possono essere utilizzati al posto delle luci a incandescenza. La cosa migliore del LED è che non usa filamenti che possono bruciarsi come nelle lampadine a incandescenza. Le luci del LED provengono da semiconduttori nel diodo, molto simile a quello usato nei display elettronici. Questo rende il LED una forma di fonte di luce elettronica. Generano meno calore, quindi sono più efficienti.
Quando si confrontano le lampadine a incandescenza con quelle a LED, ci sono notevoli differenze. Le tradizionali luci di Natale a incandescenza sono più luminose perché assorbono più energia per l’illuminazione. Questo li rende leggermente più costosi sia nel costo iniziale che nell’uso, poiché attira più elettricità per funzionare. LED può non essere così luminoso individualmente, ma quando si dispone di centinaia o migliaia di luci LED fa la differenza. Possono essere disponibili in diversi stili e forme poiché possono essere piegati a differenza del vetro delle lampadine. I LED consumano anche l’80% in meno di energia in media e durano più a lungo della tipica lampadina a incandescenza. Quando si tratta di sguardi e sensazioni, ci sono quelli che ancora preferiscono le tradizionali lampadine a incandescenza a causa di come sono stati associati con le vacanze di Natale. Il loro caldo bagliore e la loro luminosità danno anche uno stato d’animo gioioso che molti apprezzano.
Sicurezza
Le luci di Natale che usano lampadine a incandescenza possono causare incendi. Il problema è che quando i fili si surriscaldano, il calore che provocano potrebbe intaccare i materiali infiammabili. Alcune luci di Natale sono anche cablate in modo improprio, il che può far sì che i filamenti non solo si brucino, ma causino incendi. Quando scorre troppa corrente, il calore nei fili potrebbe causare la combustione di materiali infiammabili. Anche una stringa improvvisata di luci di Natale può causare questi problemi.
Molte luci di Natale di tipo più recente contengono fusibili. I fusibili prevengono i danni dovuti a un corto circuito, in cui quantità pericolose di corrente possono traboccare attraverso i fili. Questo può accadere quando ci sono fili nudi o esposti che entrano in contatto con oggetti metallici o altri conduttori elettrici. Con i fusibili, il circuito si interrompe quando rileva queste condizioni, tagliando la fornitura di corrente nel circuito. Se non ci fosse un fusibile, l’elettricità potrebbe fluire nei materiali circostanti che potrebbero condurre. Questo potrebbe portare alla folgorazione o a gravi ustioni. Tieni sempre le luci in buone condizioni e controlla che i fili non siano esposti.
Tieni il cotone e altri materiali infiammabili al sicuro lontano dai fili esposti. Le lampadine difettose possono anche esplodere o andare in corto circuito, causando incendi quando le scintille entrano in contatto con materiali infiammabili. Le luci a LED sono in realtà più sicure perché non consumano tanta potenza che potrebbe generare un calore eccessivo, ma assicurati sempre che non stiano esponendo alcun filo.