Le caratteristiche e la durata di vita dei diversi fari dell'auto

Conoscere la durata dei diversi fari dell’auto permette di prevedere quando sostituire questo accessorio. Ciò offre al conducente maggiore sicurezza, soprattutto quando circola di notte. Tenga presente che la durata non è la stessa per tutti i tipi di lampadine. Varia in base alla tecnologia, alle condizioni, alla frequenza e alla durata di utilizzo, nonché alla qualità di fabbricazione. Dovrà quindi scegliere la tecnologia della lampadina più adatta tra i numerosi modelli alogeni, allo xeno o LED. Ecco cosa deve sapere.

Le lampadine alogene

I fari alogeni sono lampadine a incandescenza vecchio stile. Si tratta del modello più antico e più diffuso. Funzionano come quelle utilizzate all’interno delle abitazioni, grazie a un filamento che produce luce.

La lampadina alogena è composta da una capsula di vetro. Al suo interno, un gas chiamato «alogeno» permette sia di aumentare la temperatura interna sia di ottenere un legame chimico con il tungsteno per produrre una luce più brillante. Al centro della lampadina si trova un filamento di tungsteno rettilineo, composto da diverse spire sovrapposte, con lunghezza e diametro prestabiliti in base alla durata e alla potenza della lampadina: 35w, 55w, 60w, 65w, 100w, ecc. Quando è sotto tensione, il filamento a spirale oppone una forte resistenza alla corrente elettrica, provocando il suo riscaldamento e la sua fusione. I vapori di tungsteno, combinati con il gas alogeno, creano così una luce molto potente.

La normale lampadina a incandescenza è una tecnologia destinata a scomparire dall’industria automobilistica. Infatti, il filamento produce circa il 90 % di calore disperso e solo il 10 % di luce. La tecnologia alogena subisce una notevole perdita energetica dovuta alle onde elettromagnetiche rosse e infrarosse. Questo fenomeno è all’origine del suo elevato consumo elettrico e della sua breve durata. Queste tradizionali lampadine a filamento hanno una durata che varia da 200 a 600 ore. Tenga presente che le lampadine alogene sono anche molto fragili e non resistono bene agli urti e alle vibrazioni.

Le lampadine allo xeno

Tra i diversi fari dell’auto, le lampadine allo xeno sono utilizzate soprattutto sui veicoli di alta gamma. A differenza delle lampadine alogene, le lampadine allo xeno non hanno un filamento a incandescenza. Utilizzano gas xeno al posto di un gas alogeno, come lo iodio o il bromo. Lo xeno è un gas molto raro sulla Terra, appartenente alla famiglia dei gas nobili e inerte nella maggior parte delle reazioni chimiche.

La lampadina allo xeno, o lampadina a scarica, ha un funzionamento complesso e non può funzionare senza un modulo di gestione elettronica chiamato «ballast». Dotato di un sistema di sicurezza, svolge il ruolo di «starter» amplificatore e di regolatore elettronico. All’accensione della lampadina, il ballast genera una scarica elettrica di circa 25 000 volt e la applica tra i due elettrodi. Si forma un arco elettrico che incendia il gas xeno racchiuso nella piccola bolla di vetro, conferendogli quella particolare tonalità di luce leggermente bluastra. Per mantenere l’arco elettrico alla potenza prestabilita, viene mantenuta una corrente di 85V. È quindi possibile regolare la potenza per ottenere una luce più o meno bianca, con una leggera tonalità bluastra o persino violacea, a seconda della potenza della corrente applicata.

Questo spiega la colorazione naturale dei fari allo xeno, poiché emettono una luce blu, a differenza delle lampadine alogene, che emettono una luce piuttosto gialla. Per queste ultime, il colore di illuminazione bianco-bluastro si ottiene grazie a un filtro colorato incorporato in fabbrica intorno alla lampadina.

In sintesi, le lampadine allo xeno sono una tecnologia complessa, ma ai loro tempi hanno rappresentato una vera rivoluzione, sia in termini di rendimento energetico e potenza, sia di colore dell’illuminazione. La loro tonalità si avvicina alla luce del giorno, a differenza di quella della lampadina alogena. La lampadina allo xeno non perde energia per riscaldare un filamento di tungsteno: crea soltanto un arco elettrico per incendiare il gas xeno, richiedendo così un consumo elettrico inferiore. I fari allo xeno durano quindi più a lungo delle lampadine al tungsteno-alogene: circa 1 000 à 2 500 ore per lo xeno, contro appena 200 à 600 ore per una lampadina alogena.

La principale qualità dello xeno è la sua intensità luminosa, con i suoi 3 000 lumen e un consumo elettrico minimo di 35 W, contro appena 1 500 lumen con una lampadina alogena e un consumo di 55 watt. La tecnologia allo xeno offre al conducente una visibilità migliore e un fascio luminoso più chiaro. Tenga presente che i fari allo xeno hanno sì un buon rendimento energetico, ma subiscono notevoli perdite elettromagnetiche, in particolare nel violetto e nell’ultravioletto.

Diversi fari dell’auto: le lampadine LED

LED è l’abbreviazione dell’espressione inglese «Light-emitting diode», ovvero «diodo a emissione luminosa» in italiano. Una lampadina LED è un sistema optoelettronico che emette luce quando è attraversato da una corrente elettrica. Converte l’energia elettrica in luce con una radiazione cromatica precisa. A differenza dello xeno e dell’alogeno, tutte le onde magnetiche emesse dal LED si trovano nello spettro visibile all’occhio umano.

Le origini dei fari LED

In origine, i fari con tecnologia LED erano riservati alle auto supersportive e di altissima gamma: Audi, Lexus, ecc. A volte venivano utilizzati solo per le luci diurne, gli indicatori di direzione, le luci di retromarcia e le luci di stop. Tuttavia, dal 2020 vengono utilizzati sempre più spesso sui veicoli cosiddetti «standard». Sempre più veicoli offrono l’opzione full LED, ovvero l’intero sistema di illuminazione dell’auto è a LED. Questo fenomeno è comprensibile, considerando il potenziale della tecnologia LED. Offre uno dei rendimenti luminosi più elevati al mondo, una reattività al millesimo di secondo e un look magnifico. L’unico inconveniente per i costruttori è il costo, superiore a quello di un’auto dotata di lampadine alogene.

Con la diffusione dei LED e i progressi tecnici, le lampadine LED per auto hanno fatto un vero e proprio salto in avanti. Non hanno nulla a che vedere con le prime lampadine LED immesse sul mercato! Ricorda le prime generazioni di LED vendute come ricambi aftermarket. Queste lampadine LED erano dotate di chip COB (Chip on board), che offrivano un elevato rendimento luminoso (100 Lm/W). Tuttavia, non producevano una buona illuminazione stradale con gli anabbaglianti o gli abbaglianti, perché la luce emessa dai chip COB aveva un angolo troppo ampio.

La maggior parte dei LED COB venduti all’epoca faceva passare un vero calvario a chi aveva la sfortuna di incrociare un’auto dotata di questi LED. L’abbagliamento era inevitabile, persino con gli anabbaglianti! La luce era così diffusa e imprecisa che poteva illuminare un’area molto ampia fino alla cima degli alberi, senza però illuminare le zone essenziali. Ne conseguivano una concentrazione molto ridotta della luce diretta verso la strada, una minore visibilità degli ostacoli, una distanza di illuminazione più breve e l’impossibilità di superare la revisione. Questa illuminazione poco soddisfacente ha contribuito notevolmente alla cattiva reputazione dei LED aftermarket agli inizi.

La tecnologia LED oggi

Oggi, tra i diversi fari dell’auto, i fari LED sono di altissima qualità. Sono per lo più dotati di chip CSP High Power di nuova generazione, la maggior parte dei quali supera i 100 Lm/W e raggiunge fino a 180 Lm/W. La tecnologia CSP più performante è di tipo PIG (fosforo nel vetro). È composta da mini-chip LED ultra potenti e precisi, disposti con un legame eutettico su una scheda PCB di altissima qualità. Un angolo luminoso ridotto e perfettamente definito permette di ottenere un’illuminazione molto precisa e una densità ottica ultra elevata. Una vera rivoluzione nel mondo dell’illuminazione automobilistica.

Alcune lampadine LED raggiungono un flusso luminoso molto elevato: fino a 7 500 lumen lordi e 3 900 lumen misurati in condizioni reali, con un consumo elettrico di soli 45 watt, contro i 2 200 lumen effettivi di una lampadina alogena da 100 W, che consuma molto. La potenza luminosa di uno xeno da 35 W si aggira intorno ai 3 000 lumen effettivi, mentre alcuni LED attuali raggiungono circa 5 000 lumen effettivi.

La gestione del calore, una vera sfida

La sfida più grande con le lampadine LED per auto è la gestione del calore. Durante il funzionamento, un chip LED genera molto calore al suo interno. Un fenomeno ben noto, chiamato «effetto Auger», dissipa parte dell’energia sotto forma di calore. Questo fenomeno è ancora più marcato con le lampadine LED ad alta potenza. Per questo motivo, i ricercatori sviluppano in laboratorio numerosi sistemi di raffreddamento integrati nelle lampadine LED.

Esistono due tipi di raffreddamento, a seconda della potenza luminosa della lampadina LED:

• Il raffreddamento passivo, per i LED a bassa potenza. Nella maggior parte dei casi, utilizzano un sistema di raffreddamento composto da numerose alette in alluminio o da trecce di rame realizzate con una maglia molto fine.
• Il raffreddamento attivo, destinato ai LED che erogano una potenza molto elevata, si avvale di ventole abbinate a sistemi «Cooling Tube» a conduzione di liquido superconduttore.

La chiave per massimizzare la durata di un LED è direttamente legata alla sua capacità di dissipare il calore. Un buon raffreddamento aumenta la durata e la potenza luminosa del LED. È importante precisare che le lampadine LED sono le più durevoli. La loro durata varia da 2 000 a 5 000 ore. È sufficiente a coprire l’intera durata di molti veicoli, il che significa che potrebbe non dover mai sostituire le lampadine LED. Richiedono meno energia rispetto ai sistemi convenzionali, il che le rende interessanti da utilizzare.

Alogene, allo xeno o LED: ora conosce tutte le caratteristiche e la durata dei diversi fari dell’auto.