LED LIGHT

LE LAMPADE LED

Le lampade a led sono moderne lampade a basso consumo basate sui LED, o Light EmittingDiodes, ovvero “diodi a emissione di luce”, dei componenti impiegati da anni nell’elettronica di consumo come segnalatori di stand-by di televisori, videoregistratori, etc. e in numerosi altri elettrodomestici o apparecchiature. Da alcuni anni sono stati realizzati diodi ad alta luminosità o “di potenza” usati inizialmente nei semafori e nelle luci posteriori delle automobili, ma oggi anche per realizzare le lampade più varie, sia a bassa che ad alta tensione, adatte in pratica per qualsiasi applicazione. Le lampade a led trasformano in luce il 93% dell’elettricità consumata mentre solo il 7% viene disperso come calore, per cui consentono di risparmiare – a parità di luce emessa – fino all’80% di energia elettrica rispetto a una normale lampadina a incandescenza. Inoltre, hanno un tempo di vita che può arrivare fino a 100.000 ore, contro le 1.000 di una lampadina ad incandescenza e le 8.000 di una lampadina a fluorescenza.

 

LE DUE PROPRIETÀ PRINCIPALI: LUMINOSITÀ E DURATA

Le lampade a led hanno un’efficienza luminosa elevata (50-60 lm/W), 5 volte maggiore di quelle a incandescenza, cioè emettono molta più luce a parità di potenza assorbita. Tuttavia, il flusso luminoso non fornisce un’indicazione corretta della luce da noi percepita: a tale scopo si deve usare l’illuminamento (misurato in lux), un parametro che misura la concentrazione della luce emessa su una determinata superficie: il valore di illuminamento dipende, oltre che dalla potenza della sorgente luminosa, da come la luce viene diffusa, e poiché i led sono sorgenti direzionali, con essi tale valore è circa doppio. Inoltre i led – e quindi le lampade a led – hanno una durata di vita estremamente lunga, da 50.000 a oltre 100.000 ore (queste ultime corrispondono a 11 anni di utilizzo 24 ore su 24). Sebbene non esista uno standard industriale che definisca la durata di vita dei led, i principali produttori ne fissano il termine quando il led cala di luminosità fino a fornire solo l’80% della luce emessa inizialmente.

ALTRE CARATTERISTICHE DELLE LAMPADE A LED

Le lampade a led hanno bassi costi di manutenzione, in quanto i led sono meccanicamente assai resistenti e le lampade continuano a funzionare anche se qualcuno delle decine di led che le compongono si danneggia, ma diversamente dalle lampade tradizionali il led non “brucia”: riduce solo l’intensità della luce emessa. I led più comuni emettono luce rossa, arancio, verde e blu con colori saturi, e dalla loro combinazione è possibile creare le sfumature di colore volute, ma hanno un indice di resa cromatica non sempre elevato (60-80). Inoltre, i led si accendono immediatamente, non si riscaldano ed hanno dimensioni assai ridotte, che aprono nuovi orizzonti al design. Esistono modelli di lampade a led che possono sostituire direttamente le lampade incandescenti compatte sugli impianti esistenti (avendo attacchi a vite grande, cioè E27, o piccola, cioè E14 o “Mignon”), i neon, e modelli che funzionano a bassissima tensione, da 12V a 48V DC, adatti a sostituire le alogene.

EQUIVALENZA TRA LAMPADE A LED E ALTRI TIPI DI LAMPADE

Non esistono tabelle o figure affidabili per l’equivalenza diretta della potenza in watt fra lampade a led e lampade a incandescenza, alogene, al neon o di altro tipo, in quanto: (A) esistono vari tipi di led e centinaia di produttori di lampade a led, pertanto una tabella valida per un certo led e produttore non può venire generalizzata; (B) la scala di potenza in watt delle lampade a led mal si presta come riferimento in quanto è estremamente “schiacciata”, cioè anche soli 0,5 watt di differenza per una lampada a led significano svariati watt di differenza per una lampadina a incandescenza. Pertanto, per determinare quale lampadina a led scegliere per sostituire una lampadina tradizionale – ad es. una a incandescenza da 100 W – occorre procedere così: (1) leggere su tabelle o figure quanti lumen corrispondono a una incandescente da 100 W ; (2) cercare una lampadina a led che, secondo le specifiche rilasciate dal produttore, abbia un flusso luminoso di 1.600 lumen.

E’ necessario sapere però che i tecnici di settore reputano abbastanza veritiero, il rapporto di 1 a 8 o 1 a 9 (dipende dalla qualità del dispositivo illuminante) per catalogare l’equivalenza di luminosità di una lampadina a LED con quella a incandescenza. Cioè, facendo un esempio, la luminosità di una lampada a LED che consuma 10W è paragonabile ad una lampadina ad incandescenza da 90W.

QUANTO SI RISPARMIA CON LE LAMPADE A LED?

Grazie all’elevato illuminamento caratteristico delle lampade e lampade a led, è possibile sostituire con esse anche le lampade fluorescenti (compatte o al neon) con equivalenti a led che consumano molta meno energia, cioè di potenza (in watt) decisamente inferiore, conseguendo un rilevante risparmio economico. Ad esempio, è possibile sostituire una normale lampada al neon da 40 W (del tipo T8 da 26 mm di diametro e 120 cm di lunghezza) con un “tubo a led” (composto da quasi 300 piccoli led) che consuma non più di 17 W. In tal caso, ipotizzando un costo dell’energia elettrica di 0,15 €/kWh e un uso medio di 6 ore al giorno, il consumo annuo con le due diverse lampade sarebbe, rispettivamente, di 87,6 kWh e di 37,2 kWh. Pertanto, il risparmio annuo nell’usare la lampada a led al posto di quella fluorescente al neon sarebbe di 50,4 kWh, e dunque di 7,5 €. Oltre a ciò, va sottolineata la maggiore durata di vita della lampada a led, più che doppia rispetto a qualsiasi lampada di tipo tradizionale.

L’ILLUMINAZIONE A LED

I led emettono luce solo in una gamma di frequenza molto ristretta all’interno della regione luminosa dello spettro, e dunque non emettono né raggi ultravioletti (UV) né radiazione infrarossa, per cui sono ottimi per l’illuminazione nei musei, dove tali radiazioni potrebbero danneggiare con il tempo il materiale esposto. Oltre all’illuminazione degli interni in sostituzione di altri tipi di lampade classiche, i led ad alta luminosità possono essere usati per realizzare delle illuminazioni di tipo “speciale” (comprese le scenografie di spettacoli televisivi, concerti o altri eventi), creando con essi percorsi ad hoc o superfici luminose quasi continue. Un esempio commerciale standard di tale applicazione è rappresentato, per gli interni, dai pannelli a soffitto (da incasso o sospesi), che forniscono un’elevata luminosità accompagnata da un notevole risparmio energetico. Per quanto riguarda l’uso in esterno, i led sono utilizzabili sia per l’illuminazione stradale e dei giardini, sia per la realizzazione di maxi-schermi televisivi.

LA COLORAZIONE

Temperatura di colore è un termine usato in illuminotecnica per quantificare la tonalità della luce, che si misura in gradi kelvin.

Una temperatura bassa (sempre però nell’incandescenza, intorno ai 2000 K) corrisponde ad un colore giallo-arancio. Scendendo si passa al rosso ed all’infrarosso, non più visibile, mentre salendo di temperatura la luce si fa dapprima più bianca, quindi azzurra, violetta ed ultravioletta. Quando comunemente si dice che una luce è calda, in realtà questa corrisponde ad una temperatura di colore bassa, viceversa un temperatura maggiore produce una luce definita comunemente fredda. Tale definizione ha una motivazione puramente psicologica, poiché la nostra mente tende ad associare a colori come il rosso o il giallo-arancio l’idea di caldo ed a colori come il bianco o l’azzurro l’idea di freddo.

Se il colore dominante della luce tende al rosso si dice che la luce emessa ha una tonalita’ calda (Warm).

Se il colore dominante della luce tende al blu si dice che la luce emessa ha una tonalita’ fredda (Cool).

Scendendo si passa al rosso ed all’infrarosso, non piu’ visibile. Salendo di temperatura la luce si fa prima piu’ bianca, quindi azzurra, violetta ed ultravioletta.

Definizione delle temperature di colore maggiormente utilizzate dai LED in illuminotecnica.

bianco caldo tra i 3000 e i 3500 K, bianco neutro tra i 3500 e i 4500 K, bianco freddo tra i 4500 e i 7000 K.

Il grande vantaggio dei LED è la possibilità di avere svariate tonalità, da 2800K a 7000K, quindi in grado di soddisfare qualsiasi esigenza di luce.

 

 LE UNITA’ DI MISURA

LUX

Il lux (simbolo lx) è l’unità di misura per l’illuminamento del Sistema Internazionale. Un lux è pari a un lumen fratto un metro quadrato.

Alcuni dati di illuminamento per dare un’idea di quanto vale un lux:

  • La luce del Sole mediamente varia tra i 32000 lx (32 klx) e i 100000 lx (100 klx);
  • I riflettori degli studi televisivi producono circa 1000 lx (1 klx);
  • In un ufficio luminoso si hanno circa 400 lx;
  • In un ufficio illuminato secondo l’attuale normativa europea (Uni En 12464) vi sono 500 lx
  • La luce della Luna è pari a circa 1 lx;
  • La luce di una stella luminosa è soltanto 0,00005 lx (50 µlx).

LUMEN

Il lumen, in sigla lm, è l’unità di misura del flusso luminoso.

Equivale al flusso luminoso rilevabile in un angolo solido di 1 steradiante (unità di misura per l’ angolo solido, corrispondente tridimensionale del radiante) emesso da una sorgente isotropica (sorgente irradiante a 360°) con intensità luminosa di 1 candela. Ne discende che la stessa sorgente isotropica con intensità luminosa di 1 candela emette un flusso luminoso totale di 4π lumen.

DIFFERENZA TRA LUX E LUMEN

Lux e lumen sono due diverse misure del flusso luminoso, ma mentre il lumen è una misura della “quantità di luce” su una porzione di sfera (incentrata sulla sorgente), il lux è una misura relativa all’area piana tangente la porzione sferica. 1 lumen su un’area di 1 m2 corrisponde ad 1 lux, mentre lo stesso lumen concentrato in 1 cm2 corrisponde a 10000 lux.

ANGOLO LUCE ( angolo di emissione )

Un’altra caratteristica da tenere in considerazione quando si acquista una lampada a led è l’ angolo di emissione che si riferisce a come è diffusa l’emissione luminosa.

Questo angolo viene determinato misurando l’angolo diretto in asse e l’angolo in cui la luminosità si riduce al 50%, e moltiplicando il valore della differenza tra i due angoli x2.

La scelta dell’angolo di emissione luminosa influisce sul risultato dell’intensità luminosa finale. A parità di intensità effettiva del LED, maggiore è l’angolo di emissione e meglio si distribuisce la luce emessa, ma per contro peggiora l’intensità luminosa.

Nei Power LED di frequente si utilizzano delle lenti appositamente progettate con il fine di concentrare il fascio luminoso così da aumentarne considerevolmente l’intensità luminosa.