Conoscere l’illuminazione a LED

illuminazione 6Il termine LED è un acronimo che sta per Light Emitting Diodes, cioè “diodi che emettono luce”.

 

 

I LED sono uno speciale tipo di diodi a giunzione p-n, formati da un sottile strato di materiale semiconduttore drogato.

Quando sono sottoposti ad una tensione diretta per ridurre la barriera di potenziale della giunzione, gli elettroni della banda di conduzione del semiconduttore si ricombinano con le lacune della banda di valenza rilasciando energia sufficiente da produrre fotoni.

A causa dello spessore ridotto del chip un ragionevole numero di questi fotoni può abbandonarlo ed essere emesso come luce. I LED sono formati da GaAs (arseniuro di gallio), GaP (fosfuro di gallio), GaAsP (fosfuro arseniuro di gallio), SiC (carburo di silicio) e GaInN (nitruro di gallio e indio).

L’esatta scelta dei semiconduttori determina la lunghezza d’onda dell’emissione di picco dei fotoni, l’efficienza nella conversione elettro-ottica e quindi l’intensità luminosa in uscita.
(fonte: wikipedia)

A parità di luce emessa, i LED permettono di risparmiare fino al 90% di elettricità rispetto a una lampada a incandescenza.

Hanno una durata di vita praticamente imbattibile (30.000-100.000 ore), che è almeno 5-10 volte più lunga rispetto alle più efficienti lampade fluorescenti compatte disponibili sul mercato.

Nei LED l’energia consumata si converte quasi interamente in luce utile, invece di trasformarsi in calore; si consideri che le normali lampadine a incandescenza trasformano solo il 5% dell’energia spesa in luce, mentre il restante 95% viene dissipato sotto forma di calore, anzichè luce.

I LED di ultima generazione raggiungono un’efficienza luminosa anche di 120/140 lumen/watt, mentre per i LED più economici i valori non superano normalmente i 40 lumen/watt.

Tra le tante caratteristiche positive dei LED, vi sono inoltre

  • l’accensione immediata
  • l’assenza di sostanze chimiche pericolose (come ad esempio il mercurio), che ne consentono lo smaltimento indifferenziato.
Tests_Advantage_370v2Vantaggi in sintesi
  • Durata molto elevata
  • Assenza di manutenzione
  • Assenza di sostanze pericolose
  • Accensione a freddo immediata
  • Flessibilità di installazione
  • Possibilità di regolare la potenza
Flusso luminoso

Il flusso luminoso, espresso in lumen (lm), indica la quantità di luce emessa da una sorgente luminosa in un’unità di tempo.
E’ fondamentale per caratterizzare e poter confrontare tra loro le lampade.
Il flusso luminoso di una lampada può andare da poche centinaia di lumen, per le incandescenti di bassa potenza, fino a decine di migliaia di lumen per le lampade a scarica.

Efficienza luminosa

L’efficienza luminosa, espressa in lumen/watt, è il parametro definito dal rapporto tra il flusso luminoso emesso (in lumen) e la potenza elettrica assorbita (in watt).

E’ uno dei parametri più importanti perché si riferisce al rendimento e quindi ai consumi energetici di un lampada, permettendo un confronto tra le diverse tecnologie.

Durata di vita

Ci si riferisce normalmente alla vita media di un lampada, espressa in ore di funzionamento.
I dati fanno riferimento alle ore di funzionamento dopo le quali, in un lotto di lampade e in condizioni di prova standardizzate, il 50% delle lampade smette di funzionare.

Ma si può parlare della durata anche in termini di vita economica: in questo caso ci si riferisce alle ore di funzionamento dopo le quali il livello di illuminamento è sceso complessivamente del 30% (considerando sia il decadimento del flusso luminoso che la percentuale di mortalità).
La curva di mortalità esprime in termini percentuali, la quota delle lampade che cessano di funzionare nel corso del loro utilizzo.

Ai due estremi della “classifica” della durata di vita media abbiamo le lampadine tradizionali a incandescenza (solo 1.000 ore) e i LED (fino a 100.000 ore).

Indice di resa cromatica

Contraddistinto dalle sigle ”IRC” oppure “Ra”, è un indicatore che quantifica, in una scala da 0 a 100, la capacità di una sorgente luminosa di rendere fedelmente i colori reali.
Al crescere dell’IRC, cresce anche la resa cromatica.

Per l’illuminazione di ambienti interni occupati per molte ore al giorno (abitazioni, luoghi di lavoro, ecc.), si consiglia di utilizzare lampade con un indice di resa cromatica non inferiore a 80.

Insieme alla “temperatura di colore”, la resa cromatica è uno dei parametri che più propriamente determinano la qualità della luce emessa da una sorgente luminosa.

temperatura01Temperatura di colore

La temperatura di colore della radiazione di una lampada è la temperatura (in gradi Kelvin), alla quale deve essere portato un “corpo nero” affinché emetta una radiazione di colore uguale.

“In fisica un corpo nero è un oggetto che assorbe tutta la radiazione elettromagnetica incidente (e quindi non ne riflette).
Il corpo nero, per la conservazione dell’energia, irradia tutta la quantita di energia assorbita (coefficiente di emissività uguale a quello di assorbività) e deve il suo nome solo all’assenza di riflessione. Lo spettro (intensità della radiazione emessa ad ogni lunghezza d’onda) di un corpo nero è caratteristico, e dipende unicamente dalla sua temperatura.” (fonte: wikipedia).

A temperature di colore elevate corrispondono tonalità di luce “fredde” e, viceversa, a temperature di colore basse corrispondono tonalità di luce “calde”.
Per questa ragione, i concetti di “temperatura di colore” e di “tonalità di luce” sono strettamente affini.

Le tonalità di luce delle diverse sorgenti luminose artificiali possono essere così schematizzate:

  • Tonalità “calda”: lampade con temperatura di colore inferiore a 3.300 K
  • Tonalità “neutra”: lampade con temperatura di colore compresa tra 3.300 e 5.300 K
  • Tonalità “fredda”: lampade con temperatura di colore superiore a 5.300 K

Le tonalità calde tendono a un colore giallo, le tonalità fredde presentano sfumature azzurre, mentre le tonalità neutre sono tendenti al bianco.
E’ fondamentale ricordare che le tonalità di luce hanno un ruolo determinante nella percezione del comfort ambientale.

Illuminamento

L’illuminamento, espresso in lux (lx), indica la quantità di flusso luminoso che colpisce un’unità di superficie.
Un lux corrisponde a un lumen su un’area di 1 m².

L’illuminamento è un parametro che viene utilizzato nella progettazione degli impianti di illuminazione.
Ad ambienti e ad attività di diverso tipo, corrispondono livelli diversi di illuminamento.

Altri due importanti valori illuminotecnici, che esulano però dalle finalità di questo breve testo, sono:

Intensità luminosa: espressa in candele (cd), indica l’intensità della luce emessa da una sorgente di luce in una specifica direzione.

Luminanza: espressa in candele/m², indica la quantità di luce emessa da una superficie in una certa direzione, in rapporto all’estensione della superficie stessa.

Tratto da: Nextville.it

 

Cristiano Venturi
Product Manager Doctor Green

 

c.venturi@doctorgreen.biz
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Un pensiero su “Conoscere l’illuminazione a LED

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