CASASSA MONT FRANCESCO

Impiego nell'illuminazione

I LED sono sempre più utilizzati in ambito illuminotecnico in sostituzione di alcune sorgenti di luce tradizionali. Il loro utilizzo nell'illuminazione domestica, quindi in sostituzione di lampade ad incandescenza, alogene o fluorescenti compatte (comunemente chiamate a risparmio energetico), è oggi possibile con notevoli risultati raggiunti grazie alle tecniche innovative sviluppate nel campo. Attraverso i nuovi studi, infatti, l'efficienza luminosa quantità di luce/consumo (lm/W) è stato calcolato di un minimo di 3 a 1. Fondamentalmente, il limite dei LED per questo tipo di applicazione è la quantità di luce emessa (flusso luminoso espresso in lumen), che nei modelli di ultima generazione per uso professionale si attesta intorno ai 120 lm, ma che nei modelli più economici raggiunge solo i 20 lumen. Una lampada ad incandescenza da 60 W emette un flusso luminoso di circa 550 lumen, in merito a questa tipologia di lampada, una normativa della Comunità Europea ne prevede nell'arco di 7 anni, a partire dal 1-9-2009 il divieto di vendita in tutti i paesi della comunità, graduandone annualmente il divieto in base alla potenza in watt.

Il loro utilizzo diventa invece molto più interessante in ambito professionale, dove l'efficienza luminosa pari a 40-60 lm/W li rende una sorgente appetibile. Come termine di paragone basti pensare che una lampada ad incandescenza ha un'efficienza luminosa di circa 20 lm/W, mentre una lampada ad alogeni di 25 lm/W ed una fluorescente lineare fino a 104 lm/W. Altro loro limite nell'illuminazione funzionale è che le loro caratteristiche di emissione e durata sono fortemente condizionate dalle caratteristiche di alimentazione e dissipazione. Diventa dunque difficile individuare rapporti diretti tra le varie grandezze, tra le quali entra in gioco anche un ulteriore parametro, ovvero l'angolo di emissione del fascio di luce, che può variare in un intervallo compreso tra circa 4 gradi e oltre 120.

Led ad alta luminosità in tecnologia SMT

Dal punto di vista applicativo i LED sono ad oggi molto utilizzati quando l'impianto di illuminazione deve avere le seguenti caratteristiche:

• miniaturizzazione
• colori saturi
• effetti dinamici (variazione di colore RGB)
• lunga durata e robustezza
• valorizzazione di forme e volumi

Concludendo, i vantaggi dei LED dal punto di vista illuminotecnico sono:

• durata di funzionamento (i LED ad alta emissione arrivano a circa 50.000 ore)
• assenza di costi di manutenzione
• elevato rendimento (se paragonato a lampade ad incandescenza e alogene)
• luce pulita perché priva di componenti IR e UV
• facilità di realizzazione di ottiche efficienti in plastica
• flessibilità di installazione del punto luce
• colori saturi
• possibilità di un forte effetto spot (sorgente quasi puntiforme)
• funzionamento in sicurezza perché a bassissima tensione (normalmente tra i 3 e i 24 Vdc)
• accensione a freddo (fino a -40 °C) senza problemi
• insensibilità a umidità e vibrazioni
• assenza di mercurio
• durata non influenzata dal numero di accensioni/spegnimenti

Il lumen (simbolo: lm) è l'unità di misura del flusso luminoso.

Il lumen è il flusso luminoso emesso nell'angolo solido unitario da una sorgente puntiforme posta al centro di una sfera di raggio unitario di intensità luminosa pari ad 1 cd. Molti pensano che una lampada di potenza più elevata produrrà sempre una quantità di luce maggiore di quella prodotta da una di potenza inferiore. In questo modo si confonde II flusso luminoso, che si misura in lumen, con la quantità di elettricità utilizzata da una lampada, che si misura in watt. In effetti, una lampada fluorescente compatta da 20 W può produrre la stessa quantità di luce utile di una lampada ad incandescenza da 100 W (e risparmiare cosi una grande quantità di energia elettrodi L'unico modo preciso d esprimere l'efficienza energetica dì una sorgente luminosa è il rapporto tra il numero di lumen prodotti per ciascun watt consumato. Nel mondo moderno, sempre più attento ai consumi energetici, la caratteristica lm/w (lumen per watt) è una di quelle più critiche.

Differenza tra lux e lumen

Lux e lumen sono due diverse misure del flusso luminoso, ma mentre il lumen è una misura assoluta della "quantità di luce", il lux è una misura relativa ad un'area. Così 1 lumen su un'area di 1 m² corrisponde ad 1 lux, mentre lo stesso lumen concentrato in 1 cm² corrisponde a 10 000 lux.

I vantaggi dei LED rispetto all’illuminazione con lampade al sodio

Risparmio energetico:

• a parità di illuminazione , con la tecnologia LED si ha un risparmio energetico dal 50 al 80%.

Qualità della luce:

• La luce emessa dalle lampade al sodio e’ gialla, non corrispondente al picco della sensibilità dell’ occhio umano: i colori non sono riprodotti fedelmente ed e’ quindi necessaria più luce per garantire una visione sicura.

• I LED invece, emettono luce bianca fredda, che permette di raggiungere un’illuminazione sicura per gli utenti della strada (abbassa i tempi di reazione all’imprevisto) , con minor consumo di energia. La luce bianca attraversa molto meglio la nebbia, rendendo i veicoli più visibili. Inoltre i LED aumentano anche la qualità delle immagini catturate dalle telecamere di sicurezza.

• L’indice di resa colorimetrica (CRI) indica la fedeltà di riproduzione dei colori: vale 20 per le lampade al sodio e 80 per le lampade LED.

• L’idea di legare la tecnologia LED all’illuminazione stradale deriva anche dalle ultime scoperte scientifiche in campo percettivo: gli studi sulla visibilità con luce bianca si basano sul fatto che a seconda della luminanza utilizziamo o meno tutti gli apparati percettivi del nostro occhio (coni e bastoncelli). I risultati indicano che sono da preferire le sorgenti luminose con spettro prevalente nella banda del blu , come i LED, senza richiedere elevati valori di luminanza. Le lampade al sodio ad alta pressione presentano uno spettro centrato nella banda del rosso, molto al di fuori del picco di sensibilità dell’occhio umano.

• Si può quindi affermare che con le lampade al sodio occorre aumentare la potenza luminosa del 50% per garantire una visione sicura.

Inquinamento luminoso:

• Le lampade al sodio, essendo omnidirezionali, diffondono la luce in tutte le direzioni ed e’ necessario dotare il lampione di parabola per recuperarne metà: l’efficienza luminosa finale e’ il 50% di quella emessa.

• Il LED e’ direzionale per costruzione ed emette un fascio luminoso definito, a 90°, da 90 lumen/watt (alimentazione a 350mA) e quindi riduce al minimo l’inquinamento luminoso. Il LED può essere interfacciato con delle ottiche secondarie per restringere il fascio luminoso.

• In conclusione, la lampada al sodio, per qualità della luce, efficacia della proiezione e inquinamento luminoso, risulta essere inferiore alla lampada LED.

Durata:

• La vita utile dei sistemi a LED e’ stimata in 50.000-100.000 ore (10-20 anni, 12 ore al giorno) contro le 4000-5000 ore (11-14 mesi) delle lampade al sodio ad alta pressione.

• Secondo stime, dopo 50.000-100.000 ore la luminosità dei sistemi a LED scende al 70% rispetto al valore iniziale e questo può essere considerato il termine della vita utile del LED.
• L’indice di caduta del flusso luminoso dei LED e’ nullo dopo 3000 ore di funzionamento, anzi nelle prime 5000 ore aumenta leggermente.
  I fari al sodio, invece, dopo 3000 ore presentano una riduzione del flusso fino al 40%.

Manutenzione:

• i costi di manutenzione degli apparati di illuminazione a LED sono stimati nell’ordine di un decimo rispetto agli impianti al sodio attualmente in uso.

Costi

• i sistemi a LED hanno un costo iniziale maggiore, dal doppio al triplo, rispetto alle soluzioni tradizionali.
• Considerando però la maggiore durata , il risparmio energetico e la manutenzione quasi assente, si ha un risparmio netto dal 50% al 80%.
• Il dipartimento dell’energia degli Stati Uniti d’America stima che sostituendo,negli U.S.A., nei prossimi 20 anni l’attuale illuminazione stradale e urbana con i LED si possa:
  1. diminuire il consumo di energia elettrica del 62%
  2. ridurre le emissioni inquinanti di 250 milioni di tonnellate di anidride carbonica
  3. evitare la costruzione di 153 nuove centrali elettriche
  4. risparmi finanziari per 115 miliardi di dollari di finanziamenti non necessari per la costruzione di centrali elettriche.- Inoltre la produzione di semiconduttori diventa sempre più economica con l’ aumentare dei volumi di produzione e quindi, con il diffondersi della tecnologia LED, i prezzi si abbasseranno.

Illuminazione stradale a LED

Nell’ambito delle iniziative per il risparmio energetico, nel corso del 2007 Autostrade per l’Italia ha avviato la sperimentazione dell’illuminazione stradale con lampade a luce bianca a largo spettro di emissione (LED - Light Emitting Diode).
A seguito del necessario collaudo dei corpi illuminanti in galleria appositamente dedicata alle sperimentazioni, si è proceduto alla installazione del primo impianto a LED in una galleria in esercizio (galleria Crocina - Autostrada A1 km 335 +700 dir. Nord)

Le luci a LED presentano molti vantaggi rispetto alle tradizionali lampade a sodio o a mercurio. In particolare:

• Aumento del confort visivo e della sicurezza;
• Maggior rendimento energetico previsto, con conseguente risparmio indiretto di emissioni di CO2 pari a circa il 40%;
• Uniformità generale di illuminazione;
• Riduzione di costi e tempi di manutenzione in galleria;
• Aumento dell'affidabilità grazie alla durata dei diodi e alla loro solidità meccanica (vita attesa: 10 anni rispetto ai 3 delle lampade attuali).

L'attuale tendenza è quella di un utilizzo intensivo di questa nuova tecnologia che consente un notevole risparmio energetico senza deviare dagli standard di sicurezza richiesti dal quadro normativo. Per questo motivo gli impianti a LED sono già stati testati e applicati ad alcuni svincoli e piste di esazione per ottimizzarne l'illuminazione e migliorare la visibilità.

FONTE  AUTOSTRADE PER L’ITALIA  (http://www.autostrade.it/sostenibilita/LED.html)

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