PROJECT ENERLIN
EIE-05-0176
R EPORT ON
CFL Q UALITY T ESTING
P ROCEDURE
ENEA
TER ENESIST
G.P.Bottani, S.Fumagalli, G.Leonardi, V.Longoni, V.Tarantini
Tests on Compact Fluorescent Lamps
EnERLIn project
Ispra, 31st December 2008
ENEA TER ENESIST - Test on Compact Fluorescent Lamps. EnERLIn project
Indice
Indice.................................................................................................................. I
Indice delle tabelle e figure ............................................................................... I
Introduzione....................................................................................................... 1
Definizione delle prove........................................................................................ 2
Scopo.............................................................................................................. 2
Riferimenti normativi e non ............................................................................. 2
Quali lampade?............................................................................................ 2
Quali condizioni ambiente e di funzionamento? ............................................ 3
Come si svolge la prova? .............................................................................. 3
Valutazione dei risultati di prova ..................................................................... 5
Metodologia e standard a confronto ................................................................. 5
Precisazioni e possibili evoluzioni delle prove ................................................... 5
Gli oggetti delle prove: infrastrutture, strumentazione, lampade ......................... 7
Infrastrutture.................................................................................................. 8
Strumentazione............................................................................................... 8
Il parco lampade per i test ............................................................................... 8
Stato di avanzamento al 31 dicembre 2008....................................................... 10
Risultati ........................................................................................................... 11
Test Gruppo 5_10_25. Ambiente: 25°C, cicli 5 min ON, 10 min OFF .............. 11
Durata in funzione dei cicli ........................................................................ 11
Caratteristiche illuminotecniche................................................................. 12
Decadimento dell'emissione luminosa ..................................................... 13
Coordinate cromatiche ............................................................................ 15
Test 1_3_25. Ambiente: 25°C, cicli 1 min ON, 3 min OFF............................... 18
Durata in funzione dei cicli ........................................................................ 18
Confronto test gruppo 5_10_25 e 1_3_25 ....................................................... 19
Altre rilevazioni ............................................................................................. 20
Rampa di emissione luminosa .................................................................... 20
Test Gruppo 1_3_25. Un ciclo ON-OFF all'infrarosso .................................. 21
Analisi della potenza ................................................................................. 23
Conclusioni e idee per il futuro......................................................................... 24
Indice delle tabelle e figure
Tabella 1. Definizione dei gruppi di test .............................................................. 4
Figura 1. Il percorso delle lampade in prova nei laboratori .................................. 7
Figura 2. I laboratori ENEA TERENESIST di Ispra .............................................. 8
Tabella 2. Strumentazione .................................................................................. 8
Tabella 3. Le lampade in prova ........................................................................... 9
Tabella 4. Le prove al 31 dicembre 2008 ........................................................... 10
Tabella 5. Test 5_10_25. Sequenza failures lampade ......................................... 11
Tabella 6. Test 5_10_25. Analisi failures ........................................................... 12
Tabella 7. Test 5_10_25. Emissione luminosa normalizzata delle lampade ........ 13
Tabella 8. Lampade funzionanti ai cicli di riferimento ....................................... 14
Ispra, 31st December 2008. page I of 28
ENEA TER ENESIST - Test on Compact Fluorescent Lamps. EnERLIn project
Figura 3. Andamento emissione luminosa normalizzata.................................... 14
Tabella 9. Parametri di decadimento emissione luminosa ................................. 14
Figura 4, Figura 5, Figura 6, Figura 7, Figura 8, Figura 9: Coordinate cromatiche
per Brand .................................................................................................. 16
Tabella 10. Test 1_3_25. Sequenza failures delle lampade................................. 18
Tabella 11. Test 1_3_25. Analisi failures ........................................................... 19
Figura 10. Failures in funzione dei cicli. Test a confronto ................................. 20
Figura 11. Failures in funzione del tempo di ON. Test a confronto .................... 20
Figura 12. Rampa di emissione luminosa ......................................................... 21
Figura 13. Test 1_3_25. Ciclo ON OFF all'infrarosso ......................................... 22
Tabella 12. Parametri elettrici di lampade a campione ...................................... 23
Ispra, 31st December 2008. page II of 28
ENEA TER ENESIST - Test on Compact Fluorescent Lamps. EnERLIn project
Introduzione
L'ENEA partecipa al progetto europeo EnERLIn (www.enerlin.enea.it), per la
diffusione delle lampade fluorescenti compatte (CFL)1. In particolare "the Project
will develop and validate robust scenarios for CFL promotional campaigns in
European, national and regional levels. At the same time the project is aiming at
promoting a quality charter to all the stakeholders in order to be able to assure
that the CFLs that are marketed and promoted can really deliver savings which
last overtime and meet the customer expectations of high quality lighting."
Si è quindi pensato di effettuare una serie di prove su CFL del mercato, utili per il
progetto. Tali prove si sono svolte presso i laboratori di ENEA TER ENESIST,
Ispra.
1
In particolare il termine CFL nel presente rapporto si riferisce alle lampade fluorescenti compatte con alimentatore
incorporato.
Ispra, 31st December 2008. page 1 of 28
ENEA TER ENESIST - Test on Compact Fluorescent Lamps. EnERLIn project
Definizione delle prove
Scopo
Determinare la "sopravvivenza" delle CFL in determinate condizioni ambiente e
sottoposte a determinati cicli di accensione / spegnimento.
Riferimenti normativi e non
Esistono standard di prova applicabili alle CFL, usati comunemente dai
produttori del mercato europeo. In questo progetto si vogliono ottenere
informazioni aggiuntive, che possano essere più rappresentative delle prestazioni
delle CFL in reali condizioni di utilizzo.
Quindi la metodologia di prova è stata definita da ENEA TER ENESIST partendo
da alcuni riferimenti base:
 standard nazionali / europei, in particolare CEI EN 60969 "Lampade con
alimentatore incorporato per illuminazione generale. Prescrizioni di
prestazione"
 European Quality Charter for CFL2, un set di criteri volontari stabiliti dalla
Commissione Europea in collaborazione con un organizzazioni pubbliche e
private, sviluppato per offrire uno 'standard' di alta qualità da usarsi in
campagne propozionali e di acquisti: si vuole aumentare la conoscenza e la
fiducia dei consumatori nelle CFL sulla base di certi livelli di qualità e
prestazioni raggiunte dalle CFL
 Specifiche dalla progressiva implementazione della Direttiva 2005/32/EC3,
in particolare specifiche per lampade per illuminazione generale ad uso
domestico, incluse le CFL, per le quali viene proposto un requisito di
funzionalità legato a cicli di accensione-spegnimento diversi dallo standard
e diversi dal Quality Charter4. Nel seguito, il temine "Ecodesign" sarà usato
per indicare il riferimento alla Direttiva e misure di attuazione.
Quali lampade?
 potenza tipica del mercato (15 - 21 W)
2
per dettagli vedi http://energyefficiency.jrc.cec.eu.int/CFL/index.htm
del Parlamento europeo e del Consiglio, del 6 luglio 2005, relativa all'istituzione di un quadro per l'elaborazione di
specifiche per la progettazione ecocompatibile dei prodotti che consumano energia.
4
Tale misura è stata elaborata durante lo svolgimento del progetto EnERLIN - indipendentemente da esso - ed è stata
votata dall'Ecodesign Regulatory Committee l'8 dicembre 2008. ENEA TER ENESIST fa parte del supporto tecnico per
l'Italia in tale Comitato.
3
Ispra, 31st December 2008. page 2 of 28
ENEA TER ENESIST - Test on Compact Fluorescent Lamps. EnERLIn project





attacco E27
lampade di forma e prestazioni "medie" (no professionali)
fascia di prezzo media o medio-bassa
lampade provenienti da diversi produttori (fino a 6)
5 esemplari uguali per ogni produttore per ogni singola condizione
ambiente di prova
Quali condizioni ambiente e di funzionamento?
 più temperature ambiente, definite e ciascuna stabile entro un range
prefissato
 umidità relativa definita e stabile entro un range prefissato
 aria "ferma" (velocità dell'aria inferiore a un limite definito)
 tensione di alimentazione stabilizzata (230 V)
 cicli di ON-OFF più "stressanti" che quelli standard
o secondo Quality Charter
o secondo proposte di Ecodesign
 lampade su portalampada (non in apparecchio)
Come si svolge la prova?
 Inizio prova, per tutte le lampade:
 invecchiamento iniziale di 100 ore + stabilizzazione (standard)
 lampade in posizione verticale con l'attacco in basso
 mappatura di illuminamento su un piano di lavoro a distanza definita e
misura delle coordinate cromatiche5
 lampada sospesa con l'attacco in alto
 inizio misura dopo almeno 15 minuti dall'accensione
 distanza lampada - sensore = 1.5 m
 Per tutte le lampade, prove in camera climatica:
 per ogni temperatura, un gruppo di 5 lampade per ogni produttore
 lampade in posizione verticale con l'attacco in basso
 tutte le lampade in prova contemporaneamente
 ogni gruppo di lampade viene usato solo per una temperatura
 durante la prova viene monitorata la temperatura e umidità relativa
ambiente
 in corrispondenza di determinati cicli di riferimento, mappatura di
illluminamento su un piano di lavoro a distanza definita e misura delle
coordinate cromatiche6
 criterio di valutazione per il superamento della prova diverso secondo il
gruppo di test
 numero di cicli di ON-OFF:
5
6
le misure fotometriche non in tutti i gruppi di test. Vedi tabella 1
le misure fotometriche non in tutti i gruppi di test. Vedi tabella 1
Ispra, 31st December 2008. page 3 of 28
ENEA TER ENESIST - Test on Compact Fluorescent Lamps. EnERLIn project


10000 per tutte le lampade, indipendentemente dalla vita media
caratteristica7
secondo la seguente tabella:
Gruppo Temperatura
di test
ambiente
5_10_25
5_10_40
25°C
40°C
0°C
10°C
1_3_25
25°C
Ciclo
ONOFF
Simulazione
di
5
minuti
ON, 10
minuti
OFF
ambiente
domestico,
lampada
nuda o in
apparecchio
aperto
pari alla vita
mappatura
media
illuminamento e
caratteristica in misura coordinate
ore (e.g. per
cromatiche a 0,
lampada a
1000, 2500, 5000
10000 ore,
e 7500, 10000
10000 cicli)
cicli
5
minuti
ON, 10
minuti
OFF
ambiente
domestico,
lampada
nuda o in
apparecchio
chiuso
pari alla vita
mappatura
media
illuminamento e
caratteristica in
misura coordinate
ore (e.g. per
cromatiche a 0,
lampada a
2500, 5000,
10000 ore,
10000 cicli
10000 cicli)
8 ore
lampada in
ON, 8
esterno,
ore
inverno, notte
OFF
5
minuti
ON, 10
minuti
OFF
ambiente
domestico,
lampada
nuda
Criterio per
superamento
del test
Note
Ipotesi iniziali, da definire in
seguito, in base ai risultati delle
prove già eseguite
pari a metà
1
della vita media
secondo le
caratteristica in
minuto
proposte di
ON, 3
ore (e.g. per
Ecodesign, no
minuti
lampada a
misure parametri
OFF
10000 ore,
illuminotecnici
5000 cicli)
Tabella 1. Definizione dei gruppi di test
ambiente
domestico,
lampada
nuda o in
apparecchio
aperto
 Per le lampade ancora funzionanti a fine prova8:
7
la "vita media caratteristica",o "vita media al 50% dei guasti", rated average life o rated life to 50% failures, dichiarata
dal costruttore o venditore responsabile della durata, rappresenta il periodo alla fine del quale il 50% di un grande
campione di lampade raggiunge la fine della vita individuale (ovvero smette di funzionare o non rispetta più criteri di
durata normativi).
8
non in tutti i gruppi di test. Vedi tabella 1
Ispra, 31st December 2008. page 4 of 28
ENEA TER ENESIST - Test on Compact Fluorescent Lamps. EnERLIn project
 mappatura di illuminamento sullo stesso piano di lavoro e misura delle
coordinate cromatiche
Valutazione dei risultati di prova
Per ogni temperatura viene data una valutazione separata. Il criterio generale per
il superamento della prova è:
 Almento il 50% delle lampade è ancora funzionante a fine sequenza di cicli
richiesta
 La sequenza richiesta è quella indicata nella tabella 1
Metodologia e standard a confronto
Il metodo di prova adotta molte definizioni e parti di procedura dagli standard, ma
alcuni punti di differenza devono essere ricordati, per poter valutare
correttamente i risultati. Qui i principali argomenti (lo standard di riferimento è
CEI EN609699):
 Dimensione del campione. Per le prove di durata e di mantenimento del
flusso luminoso, sono da utilizzarsi almeno 20 lampade.
 Durata. La vita media caratteristica viene misurata con 8 cicli di
accensione e spegnimento in 24 ore, dove lo spegnimento deve essere
compreso tra 10 e 15 minuti e l'accensione non deve essere inferiore a 10
minuti
 Mantenimento del flusso luminoso. Si valuta su 2000 ore di
funzionamento, secondo i cicli standard e comprendendo anche le 100 ore
di invecchiamento iniziale
 Posizione delle lampade. A parte quelle identificate dal produttore come
"VPC", le lampade devono essere provate in posizione verticale con l'attacco
in alto
 Condizioni particolari per le prove del tempo di innesco, avvio a regime e
stabilizzazione
 Condizioni ambiente: la temperatura deve essere compresa tra +15°C e
+40°C10 (condizioni allo studio)
Precisazioni e possibili evoluzioni delle prove
Il metodo di prova non è stato validato a priori, né sono state trovate informazioni
utili in letteratura.
In fase di definizione prove, sono state identificate due situazioni estreme:
9
versione consolidata di EN 60969:1993, 60969/A1:1993, 60969/A2:2000
nel nostro caso, la temperatura è controllata in camera climatica e temperature diverse corrispondono a gruppi di
prova diversi
10
Ispra, 31st December 2008. page 5 of 28
ENEA TER ENESIST - Test on Compact Fluorescent Lamps. EnERLIn project
 nelle condizioni meno gravose, nessuna lampada riesce a superare il test
 nelle condizioni più gravose, tutte le lampade superano il test
Per questi casi, si è pensato, in base alla situazione specifica, di modificare i
criteri di giudizio o le sequenze di cicli. In tal caso una ricaduta delle prove sarà
un dato per modificare il Quality Charter Europeo.
Ad esempio:
 se nessuna lampada supera il test a 25°C, saranno allungate le durate dei
cicli di ON-OFF
 se tutte le lampade superano il test a una certa temperatura ambiente, il test
può proseguire (per un tempo ragionevole) finché il 50% delle lampade
smettono di funzionare
Ispra, 31st December 2008. page 6 of 28
ENEA TER ENESIST - Test on Compact Fluorescent Lamps. EnERLIn project
Gli oggetti delle prove: infrastrutture, strumentazione, lampade
Figura 1. Il percorso delle lampade in prova nei laboratori
Ispra, 31st December 2008. page 7 of 28
ENEA TER ENESIST - Test on Compact Fluorescent Lamps. EnERLIn project
Infrastrutture
Sono state utilizzate infrastrutture e strumentazione dei laboratori di ENEA TER
ENESIST di Ispra.
Figura 2. I laboratori ENEA TERENESIST di Ispra
Laboratorio ICELAB11.
Camera climatica CC1:
 temperatura ambiente: range +10ºC ÷+48ºC
 umidità relativa: range +30% ÷ +90%
Camera climatica CC2:
 temperatura ambiente: range 0ºC ÷+70ºC
 umidità relativa: range +30% ÷ +90%
Laboratorio illuminotecnico CORVO
 cella di prova (dimensioni 4.5m x 4.5m x 3.2m) dotata di movimentazione
elettromeccanica del sensore di misura sugli assi x-y
 banco di misura di grandezze elettriche
 strumentazione portatile per monitoraggi in campo
Strumentazione
Osservabile
Strumento
Illuminamento
Luxmetro LMT B360E
Mis. Coordinate di colore Minolta CL-100
Potenza elettrica
Umidità relativa
Igrometro capacitivo SIAP UM9730
Temperatura ambiente
Termoresistenze Pt100
Acquisitore dati
HP 34970A
Parametri elettrici
xxx - MAP1000
Emissione infrarossa
Termocamera FLIR PM695
Tabella 2. Strumentazione
Il parco lampade per i test
All'inizio dell'attività sono stati presi contatti con numerosi produttori di lampade
avviando una collaborazione con diversi soggetti (quattro): costoro hanno messo
a disposizione gratuitamente set di CFL, tratte dalla loro normale produzione,
11
il laboratorio ICELAB è dedicato normalmente alle prove energetico-ambientali su elettrodomestici del freddo
Ispra, 31st December 2008. page 8 of 28
ENEA TER ENESIST - Test on Compact Fluorescent Lamps. EnERLIn project
con caratteristiche indicate da ENEA12. Si è convenuto che i risultati dei test per
il progetto e per ogni diffusione a livello pubblico saranno a livello anomimo,
mentre ogni produttore che ha collaborato al progetto riceverà in dettaglio i dati
sui propri prodotti.
Altri set di lampade (due) sono stati reperiti da ENEA TER ENESIST sul mercato. I
dati relativi a tali prodotti rimarranno a livello anonimo in ogni caso.
Nel seguito le varie "marche" saranno dunque identificate con un carattere
alfabetico, senza maggiore dettaglio. L'identificazione sarà la stessa per tutte le
prove. Per mantenere l'anonimato sui Brand, nel presente rapporto sono fornite
solo le indicazioni di durata, omettendo quindi potenza, flusso luminoso e altre
informazioni dalla cui combinazione sarebbe facile risalire al produttore.
Id brand Rated life [h]
A
8000
B
10000
C
8000
D
6000
E
10000
F
8000
Tabella 3. Le lampade in prova
Tutte le lampade in prova sono di classe di efficienza energetica A13.
Ogni set di lampade è composto da esemplari dello stesso modello (quindi tutte le
lampade dello stesso Brand sono considerate uguali tra loro)14.
12
vedi sopra per i dettagli
secondo Direttiva 98/11/CE
14
ogni lampada è stata comunque identificata singolarmente per seguirne le modifiche funzionali durante i test
13
Ispra, 31st December 2008. page 9 of 28
ENEA TER ENESIST - Test on Compact Fluorescent Lamps. EnERLIn project
Stato di avanzamento al 31 dicembre 2008
La sequenza dei gruppi di test è stata modificata, durante lo svolgimento del
progetto, in base all'evoluzione del quadro politico europeo, in particolare con la
progressiva implementazione della direttiva Ecodesign.
Questo ha in pratica comportato, dopo la fine dei test del gruppo 5_10_25 (a 25°C
ambiente15) e nel corso dei test del gruppo 5_10_40 (a 40°C ambiente), la
necessità di sospendere la programmazione iniziale (5 min ON, 10 min OFF) per
"esplorare" sperimentalmente le nuove proposte di cicli veloci a 25°C16. Sono state
quindi eseguiti17 i Test del gruppo 1_3_25.
Quindi, al 31 dicembre 2008, data di fine attività del progetto EnERLIn, lo stato
di avanzamento delle prove è:
Gruppo Test Temperatura Ciclo
Note
5_10_25
25°C
5 minuti ON, 10 minuti OFF completato
1_3_25
25°C
1 minuto ON, 3 minuti OFF completato
5_10_40
40°C
5 minuti ON, 10 minuti OFF in corso
altri gruppi da definire e da effettuare
Tabella 4. Le prove al 31 dicembre 2008
Le prove proseguiranno nel 2009 quando:
 saranno completati i cicli a 40°C
 saranno estese le sequenze di cicli già effettuate (quindi 5_10_25, 1_3_25,
5_10_409, in modo da avere informazioni ulteriori sulle lampade con vita
dichiarata più lunga (10000 ore)
 sarà decisa la procedura per le prove rimanenti e saranno eseguiti i test
corrispondenti
15
cicli più strettamente legati al Quality Charter
ENEA TERENESIST è direttamente coinvolta come supporto tecnico per il Ministero delle Attività Produttive, che
rappresenta l'Italia in sede di Regulatory Committee. Il meeting per il voto sulla misura di Ecodesign sulle lampade per
uso domestico si è tenuto l'8 dicembre 2008.
17
per avere risultati in tempo utile prima del Meeting dell'8 dicembre 2008, i controlli di tipo fotometrico sono stati
omessi. Vedi anche tabella di definizone dei gruppi di test.
16
Ispra, 31st December 2008. page 10 of 28
ENEA TER ENESIST - Test on Compact Fluorescent Lamps. EnERLIn project
Risultati
I risultati sono presentati separatamente per ogni gruppo di test. Ogni Brand è
analizzato individualmente.
Test Gruppo 5_10_25. Ambiente: 25°C, cicli 5 min ON, 10 min OFF
Sono state provate 30 lampade18:
 5 per ogni produttore
 6 produttori
Sono state monitorate le caratteristiche illuminotecniche delle lampade.
Durata in funzione dei cicli
La seguente tabella presenta la sequenza di "failures" delle lampade, dove
"failure" significa che la lampada non si accende più.
Sequence of lamp failures (number of cycles)
Id brand Rated life [h]
A
B
C
D
E
F
1
2
3
8000
4988
6996
7577
10000
7581
7979
9183
8000
2526
4392
4392
6000
6236
6959
7080
10000
7581
9159
8000
3156
7145
7519
Tabella 5. Test 5_10_25. Sequenza failures
4
5
9251
9534
4891
9905
9806
5124
8134
lampade
Legenda:
sfondo azzurro: la failure è avvenuta dopo un numero di cicli pari alla vita media
caratteristica in ore
sfondo giallo:
non ci sono state altre failures
I numeri in intestazione di colonna indicano il numero complessivo delle failures
(e.g. 3 = 3 lampade failure, 2 lampade funzionanti)
Dividendo il ciclo corrispondente al 50% delle failures per la vita dichiarata, si
ottiene un "parametro di durata". Il parametro è inferiore a 1 nel caso in cui il test
non sia stato superato.
18
esemplari identificati 1-30
Ispra, 31st December 2008. page 11 of 28
ENEA TER ENESIST - Test on Compact Fluorescent Lamps. EnERLIn project
Nella tabella sotto, l'analisi dei dati e il parametro così definito.
Equivalent
hours
with 50%
failures
no
607
no
715
no
366
yes
585
yes
na
no
611
Test 5_10_25. Analisi failures
Cycles
Id Rated life
with 50% failures
brand
[h]
(calculated)
A
B
C
D
E
F
8000
10000
8000
6000
10000
8000
7287
8581
4392
7020
na
7332
Tabella 6.
Test
passed?
Cycles 50%
failures / rated life
0.91
0.86
0.55
1.17
>1
0.92
 I Brand D e E superano il test, in quanto, dopo il numero di cicli pari alle ore
di vita media caratteristica, più del 50% delle lampade sono ancora
funzionanti. Per il Brand D19 risulta parametro di durata =1.17. Per il Brand
E (vita media caratteristica di 10000 ore), il parametro di durata non è
disponibile
 Il parametro per i Brand che non hanno superato il test è molto variabile,
passando da 0.55 (peggiore) a 0.92 (migliore)
 Calcolando il tempo effettivo di accensione delle lampade20 si calcola qual è
la "durata"21 delle lampade sottoposte a cicli
• Tale "durata" è nettamente inferiore alla vita media caratteristica (per il
Brand E l'affermazione non è verificabile in mancanza di parametro di
durata). Questo dato conferma la nota opinione che le lampade CFL non
siano adatte a situazioni di utilizzo con frequenti accensioni e
spegnimenti.
Caratteristiche illuminotecniche
Le caratteristiche illuminotecniche monitorate su tutte le lampade sono state:
 emissione luminosa (mappatura di illuminamento)
 coordinate cromatiche
Altri parametri sono invece stati misurati a campione su alcuni esemplari:
 potenza attiva e reattiva e altri parametri elettrici
 rampa di emissione luminosa dall'accensione alla stabilizzazione e oltre22
 rilevazioni all'infrarosso
19
sono stati effettuati 10000 cicli e la vita dichiarata è di 6000 ore, quindi le lampade sono state sottoposte ad altri 4000
cicli
20
escludendo le 100 ore iniziali di invecchiamento, comprendendo quindi 5 minuti ON per ciclo
21
il termine viene qui usato non nel suo significato normativo
22
misure non secondo lo standard
Ispra, 31st December 2008. page 12 of 28
ENEA TER ENESIST - Test on Compact Fluorescent Lamps. EnERLIn project
E' possibile un parziale approfondimento sperimentale su alcuni di questi
parametri nel proseguimento delle prove nel 2009.
Decadimento dell'emissione luminosa
La seguente tabella evidenzia il decadimento dell'emissione luminosa durante i
cicli.
La misura deriva da mappature di illuminamento, come descritto in precedenza,
effettuate in corrispondenza di cicli di riferimento (1000, 2500, 5000, 7500,
10000).
Per uniformità di lettura, l'emissione iniziale23 misurata per ogni Brand24 è stata
normalizzata a 1.
Le misure di emissione luminosa ai cicli di riferimento sono state a loro volta
normalizzate dividendo per l'emissione iniziale.
Normalized light output at reference cycles
Id brand
A
B
C
D
E
F
Rated life
[h]
8000
10000
8000
6000
10000
8000
0
1000
2500
5000
7500
10000
1.00
1.00
0.92
0.91
0.86
1.00
0.99
0.95
0.91
0.87
0.86
1.00
1.01
0.94
0.91
1.00
0.96
0.89
0.87
0.82
0.76
1.00
0.93
0.86
0.82
0.81
0.79
1.00
0.96
0.89
0.85
0.83
0.77
0h 0m 83h 20m 208h 20m 416h 40m 625h 0m 833h 20m
Equivalent hours ON (100 hours initial ageing excluded)
Tabella 7. Test 5_10_25. Emissione luminosa normalizzata delle lampade
Le misurazioni sono state naturalmente eseguite su esemplari funzionanti. Per
questo motivo il numero di lampade misurate è decrescente al crescere del
numero di cicli, come evidenziato dalla seguente tabella.
Number of operative lamps at reference cycles
Id brand
A
B
C
D
E
F
Rated life
[h]
8000
10000
8000
6000
10000
8000
0
1000
2500
5000
7500
10000
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
4
5
1
5
5
4
3
5
0
2
5
3
0
1
0
1
3
1
23
dopo le 100 ore di invecchiamento standard
dalla media delle mappature delle n lampade per Brand, dove n significa "le lampade funzionanti al momento della
misura"
24
Ispra, 31st December 2008. page 13 of 28
ENEA TER ENESIST - Test on Compact Fluorescent Lamps. EnERLIn project
Number of operative lamps at reference cycles
Id brand
Rated life
[h]
0
1000
2500
5000
7500
10000
0h 0m 83h 20m 208h 20m 416h 40m 625h 0m 833h 20m
Equivalent hours ON (100 hours initial ageing excluded)
Tabella 8. Lampade funzionanti ai cicli di riferimento
Il decadimento dell'emissione luminosa in tutto il set di lampade è visualizzato
anche in figura, nella quale si è ipotizzato per semplicità un andamento lineare
tra due punti di misura successivi.
Figura 3. Andamento emissione luminosa normalizzata
Sono stati definiti due parametri di decadimento:
 emissione luminosa al ciclo pari alla vita media caratteristica in ore
 emissione luminosa al ciclo corrispondente al 50% di failures
La seguente tabella riporta l'analisi dei dati e i parametri così definiti.
Id
Rated
brand life [h]
A
B
C
D
E
F
8000
10000
8000
6000
10000
8000
Cycle
with 50%
failures
(calculated)
7287
8581
4392
7020
Cycle 50% Light output at cycles
failures / corrisponding to rated
rated life
life (calculated)
0.91
0.86
0.55
1.17
0.86
Light output at
cycle with 50%
failures
(calculated)
0.86
0.87
0.96
0.83
0.85
0.79
7332
0.92
0.82
0.83
Tabella 9. Parametri di decadimento emissione luminosa
Legenda:
Ispra, 31st December 2008. page 14 of 28
ENEA TER ENESIST - Test on Compact Fluorescent Lamps. EnERLIn project
sfondo lilla: le 50% failures si sono verificate dopo la vita media caratteristica
sfondo verde: le 50% failures non si erano verificate alla fine dei 10000 cicli
Non c'è una evidente relazione tra la vita media caratteristica e i parametri di
decadimento, tranne la diminuzione dell'emissione luminosa nel tempo.
 Per il Brand C l'emissione luminosa al ciclo corrispondente al 50% failures è
elevata (0.96), ma tale ciclo è inferiore ai 5000, mentre per gli altri Brand tale
emissione è tra 0.83 e 0.87 ma il ciclo con il 50% di failures è superiore a
7000
 Il Brand D è stato misurato anche a cicli in numero superiore al numero di
ore di vita media caratteristica
 Il Brand E non è stato misurato oltre i 10000 cicli per cui il parametro per il
ciclo con 50% failures non è disponibile
Non è possibile un confronto tra il decadimento misurato "a cicli" e il decadimento
in uno stesso periodo di tempo con accensioni "standard", perché tale tipo di test
non è stato previsto25. Quindi non è possibile trarre conclusioni sul possibile
effetto "accelerante" dei cicli sul decadimento dell'emissione luminosa in termini
quantitativi.
Non sono possibili nemmeno confronti tra il decadimento misurato "a cicli" e il
"mantenimento del flusso luminoso"26 eventualmente dichiarato dal produttore,
in quanto la durata dei gruppi di test è sempre inferiore alle 2000 ore richieste
dallo standard.
Coordinate cromatiche
In corrispondenza di ogni mappatura luminosa, sono state misurate le coordinate
cromatiche di ogni lampada.
Le seguenti figure mostrano le coordinate per le singole lampade di ogni Brand. In
ascissa e in ordinata rispettivamente le coordinate x e y.
 ogni lampada: un cerchio nello stesso colore
 ogni ciclo: una circonferenza nello stesso colore
25
26
tale tipo di confronto può essere una indicazione per il proseguimento delle prove
in senso normativo
Ispra, 31st December 2008. page 15 of 28
ENEA TER ENESIST - Test on Compact Fluorescent Lamps. EnERLIn project
Figura 4, Figura 5, Figura 6, Figura 7, Figura 8, Figura 9: Coordinate cromatiche
per Brand
Ispra, 31st December 2008. page 16 of 28
ENEA TER ENESIST - Test on Compact Fluorescent Lamps. EnERLIn project
Ispra, 31st December 2008. page 17 of 28
ENEA TER ENESIST - Test on Compact Fluorescent Lamps. EnERLIn project
Si notano oscillazioni delle coordinate27, che però non danno origine a una
tendenza marcata.
Conclusione: il test "a cicli" così come definito non è sufficiente a indurre un
"invecchiamento" delle componenti della lampada che determinano le
caratteristiche cromatiche (fosfori...).
Test 1_3_25. Ambiente: 25°C, cicli 1 min ON, 3 min OFF
Sono state provate 30 lampade28:
 5 per ogni produttore
 6 produttori
Le caratteristiche illuminotecniche delle lampade non sono state monitorate.
Durata in funzione dei cicli
La seguente tabella presenta la sequenza di "failures" delle lampade, dove
"failure" significa che la lampada non si accende più.
Sequence of lamp failures (number of cycles)
Id brand Rated life [h]
1
2
3
4
5
A
8000
3672
5767
6475
7457
7457
B
10000
C
8000
2445
2811
2967
3304
7821
D
6000
2445
3884
4030
8218
E
10000
7457
9331
F
8000
41
1490
3304
6475
8890
Tabella 10. Test 1_3_25. Sequenza failures delle lampade
Legenda:
sfondo azzurro: la failure è avvenuta dopo un numero di cicli superiore a metà
della vita media caratteristica in ore
sfondo giallo:
non ci sono state altre failures
I numeri indicano il numero complessivo delle failures (e.g. 3 = 3 lampade failure,
2 lampade funzionanti)
Dividendo il ciclo corrispondente al 50% delle failures per metà della vita media
caratteristica in ore, si ottiene un "parametro di durata". Il parametro è inferiore a
27
le misure sono state prese in modalià manuale, fuori delle camere climatiche. Probabilmente le oscillazioni sono
anche legate a fattori ambientali.
28
esemplari identificati 61-90
Ispra, 31st December 2008. page 18 of 28
ENEA TER ENESIST - Test on Compact Fluorescent Lamps. EnERLIn project
1 nel caso in cui il test non sia stato superato. Invece vale 2 se il 50% failures
avviene a un numero di cicli pari alle ore di vita media caratteristica.
Nella tabella sotto, l'analisi dei dati e il parametro così definito.
Id
Rated life
brand
[h]
A
B
C
D
E
F
8000
10000
8000
6000
10000
8000
Equivalent
hours
Cycles 50% failures /
with 50%
half rated life
failures
6121
102
1.53
na
na
>2
2889
48
0.72
3957
66
1.32
na
na
>2
2397
40
0.60
Tabella 11. Test 1_3_25. Analisi failures
Cycles
with 50% failures
(calculated)
 I Brand A, B, D e E superano il test. Per i Brand B e E, il 50% di failures non
è stato raggiunto dopo 10000 cicli, quindi il parametro di durata è >2 ma non
si possono fare altre valutazioni. I Brand A e D superano il test con parametri
di durata <2
 Per i due Brand che non hanno superato il test (C ed F), il parametro è di
0.72 e 0.72 rispettivamente.
 Calcolando il tempo effettivo di accensione delle lampade29 si calcola qual è
la "durata"30 delle lampade sottoposte a cicli
•
Come già visto nelle prove del gruppo 5_10_25, tale "durata" è
nettamente inferiore alla vita media caratteristica (per B ed E questa
valutazione non è possibile perché il parametro di durata non è
disponibile).
Confronto test gruppo 5_10_25 e 1_3_25
La seguenti figure confrontano l'andamento delle failures durante i cicli, per i due
gruppi di prove31. Il numero di failures è in ordinata, in funzione di due
parametri: il numero di cicli o il tempo effettivo di accensione (ON).Ogni Brand è
rappresentato da un colore, con tratteggio diverso per i diversi gruppi di prove.
29
escludendo le 100 ore iniziali di invecchiamento, comprendendo quindi 1 minuto ON per ciclo
il termine viene qui usato non nel suo significato normativo
31
i dati sono stati congiunti da segmenti, anche se il fenomeno è di tipo discreto, per facilitare la lettura
30
Ispra, 31st December 2008. page 19 of 28
ENEA TER ENESIST - Test on Compact Fluorescent Lamps. EnERLIn project
Figura 10. Failures in funzione dei cicli. Test a confronto
Figura 11. Failures in funzione del tempo di ON. Test a confronto
L'andamento è abbastanza simile per ogni Brand nei due gruppi di test. Si vede
comunque che la durata e la frequenza dei cicli hanno influenza sulle failures: nei
test con cicli veloci le failures avvengono "prima".
Altre rilevazioni
Rampa di emissione luminosa
Su 1 lampada a campione di 3 Brand diversi è stata misurata la rampa di
emissione luminosa dal momento dell'accensione al raggiungimento del regime e
in fase stabile32 e successivamente.
32
rilevazioni dopo le 100 ore di invecchiamento iniziale, dal set di lampade per le prove del gruppo 5_10_25
Ispra, 31st December 2008. page 20 of 28
ENEA TER ENESIST - Test on Compact Fluorescent Lamps. EnERLIn project
Figura 12. Rampa di emissione luminosa
 L'emissione luminosa è ricavata dall'illuminamento normalizzato in un punto
sotto la lampada, a distanza fissa
 La normalizzazione è rispetto al valore stabile, definito come media dei valori
tra il minuto 20 e il minuto 30 dall'accensione
 Le misure sono state prese a intervalli di 30 secondi
Si fa notare che le misure servono a evidenziare il comportamento di una
lampada in un certo momento, ma non sono adatte a valutare parametri
normativi come richiesto ad esempio per i test di accensione o di avviamento a
regime33.
Test Gruppo 1_3_25. Un ciclo ON-OFF all'infrarosso
E' stato filmato un ciclo ON OFF (1 munito ON, 3 minuti OFF) con una
termocamera, su due lampade a campione di Brand diversi, per evidenziare le
variazioni di temperatura superficiale della lampada nel tempo.
Le immagini seguenti, a intervalli di 10 secondi, rappresentano un ciclo per
lampada, partendo dalla fine della fase ON (lampada accesa), attraverso la fase di
OFF e arrivando alla fase ON successiva34.
La lettura di queste immagini deve essere in chiave qualitativa. Non sono state
fatte analisi quantitative del fenomeno, né sono state effettuate correzioni per la
diversa emissività dei materiali superficiali.
33
vedi capitoli precedenti
si vede la lampada con il suo portalampada (ceramica), installata sul suo supporto di legno, sulla piattaforma di legno
nero opaco. Si intravede un'altra lampada in lontananza
34
Ispra, 31st December 2008. page 21 of 28
ENEA TER ENESIST - Test on Compact Fluorescent Lamps. EnERLIn project
Le temperature superficiali sono rappresentate da colori in scala, con variazione
lineare nel range di temperatura definito. La scala usata, con range uniforme per
tutta la serie di immagini su una stessa lampada, è la seguente35:
più freddo
più caldo
Figura 13. Test 1_3_25. Ciclo ON OFF all'infrarosso
Brand B
Brand F
35
viene comunemente chiamata "del ferro" perché rappresenta il colore del ferro che si scalda e fonde
Ispra, 31st December 2008. page 22 of 28
ENEA TER ENESIST - Test on Compact Fluorescent Lamps. EnERLIn project
Analisi della potenza
Sono stati misurati i parametri elettrici di 1 lampada a campione per Brand.
La seguente tabella riporta i risultati, normalizzati rispetto alla potenza
caratteristica36.
Id brand
A
B
C
D
E
F
ID lamp
potenza potenza potenza
Cos(φ)
frequenza [Hz] tensione [V]
attiva reattiva apparente
37
38
39
norm. norm.
norm.
A10
1.11
-0.50
1.22
0.91
50
B10
0.88
-0.40
0.96
0.91
50
C10
0.89
-0.36
0.95
0.93
50
D10
1.03
-0.53
1.16
0.89
50
E10
0.90
-0.46
1.01
0.89
50
F10
0.74
-0.27
0.79
0.94
50
Tabella 12. Parametri elettrici di lampade a campione
232
233
232
232
232
232
Si nota che tutte le lampade analizzate hanno un cos(φ) molto buono.
Le potenze misurate sono simili a quelle caratteristiche, tranne per la lampada
F10 dove il misurato è solo il 74% del dichiarato.
36
cioè quella dichiarata dal produttore - rated power. La normalizzazione è stata introdotta per conservare l'anonimato
sui Brand
37
W/W
38
VAR / W
39
VA / W
Ispra, 31st December 2008. page 23 of 28
ENEA TER ENESIST - Test on Compact Fluorescent Lamps. EnERLIn project
Conclusioni e idee per il futuro
I test hanno dimostrato un "invecchiamento accelerato" delle lampade, riguardo
alla durata: in pratica i cicli più brevi e/o frequenti rispetto agli standard fanno sì
che le failures delle lampade avvengano entro un tempo molto minore di quanto
dichiarato dai produttori.
I test hanno quindi confermato la nota assunzione che le CFL - almeno quelle
comunemente in uso, non con caratteristiche particolari - non sono adatte a
utilizzo intermittente.
D'altra parte il supermento o no dei test non deve implicare nessun giudizio sulla
veridicità delle dichiarazioni dei produttori, che sono appunto basate su
metodologie di prova differenti.
I test non hanno evidenziato modificazioni sostanziali delle caratteristiche di
colore delle lampade provate rispetto alla situazione iniziale. Questo fatto
evidenzia che i cicli sollecitano soprattutto elementi costitutivi delle lampade
diversi da quelli legati agli aspetti cromatici.
Il campione testato è piccolo (5 esemplari per ogni gruppo di test per ogni diverso
Brand) e i risultati non sono assolutamente generalizzabili. Sono comunque
importanti a livello di studio.
I test, concepiti inzialmente all'interno del progetto EnERLIn, sembrano
avvicinarsi maggiormente a metodi per invecchiamento accelerato delle lampade
che a simulazioni dell'utilizzo finale nelle abitazioni40.
Dalla conclusione del lavoro nascono naturalmente esigenze e idee per sviluppi
futuri dell'attività.
E' certamente previsto il proseguimento delle prove in corso e il completamento
delle stesse ad altre situazioni ambiente.
E' anche previsto un parziale approfondimento di altri aspetti legati alla durata
delle lampade, quali il tempo di innesco, avvio a regime o di stabilizzazione41,
oppure aspetti che possono essere importanti nella gestione dei carichi elettrici42,
come la potenza attiva e reattiva.
Sarebbe interessante estendere lo studio anche ad altre potenze di lampada,
attacchi diversi43 o altre "forme"44 e tentare correlazioni tra le varie tipologie di
prodotti.
40
soprattutto il test secondo Ecodesign con 1 minuto ON, 3 minuti OFF
ci sono limiti fisici per cui massima velocità di "prestazioni" (luce tutta e subito) e massima durata non possono
coesistere.
42
soprattutto in vista di una ampia diffusione delle CFL
43
le lampade in prova erano tutte con attacco E27
44
le lampade in prova erano tutte a tubi "paralleli" tranne un Brand "a spirale"
41
Ispra, 31st December 2008. page 24 of 28
ENEA TER ENESIST - Test on Compact Fluorescent Lamps. EnERLIn project
Sarebbe utile uno studio specifico sulle CFL electrodless, per le loro
caratteristiche partcolari in termini di sensibilità ai cicli, immediatezza di
"prestazioni", durata...
Sarebbe altrettanto interessante definire test analoghi per lampade fluorescenti
compatte senza alimentatore integrato, il che permetterebbe studi separati
sull'unità di alimentazione e sulla componente che emette luce.
Infine, sarebbe molto importante poter effettuare una campagna di monitoraggio
estesa e approfondita delle abitudini dell'utenza in ambito domestico. Questo non
solo a livello conoscitivo, ma anche per migliorare l'informazione verso i cittadini
su come interagire con questi "oggetti" di uso quotidiano dai criteri di scelta al
momento dello smaltimento.
Ispra, 31st December 2008. page 25 of 28