Grazie alle nuove tecnologie e a un’ottimale gestione della luce, è possibile risparmiare fino al 50% dell’elettricità utilizzata per l’illuminazione.
Con l’avvento della tecnologia a LED, il settore dell’illuminotecnica sta vivendo una vera e propria rivoluzione, con sviluppi che si susseguono a ritmi vertiginosi, impensabili solo qualche anno fa.
Il potenziale di risparmio dei LED non smette, infatti, di sorprendere, mentre la loro diffusione interessa ormai ogni ambiente dell’attività dell’uomo: dall’illuminazione delle case e degli ambienti commerciali, agli uffici, all’industria e agli spazi esterni.
Considerando anche i progressi dei sistemi intelligenti per la gestione e la regolazione della luce, con cui è possibile ottenere ulteriori riduzioni dei consumi, si può ben prevedere un risparmio che potrebbe raggiungere il 50% dell’elettricità oggi utilizzata per l’illuminazione, senza comprometterne le funzionalità.
L’illuminazione è, infatti, responsabile della maggior parte delle nostre percezioni sensoriali e la sua qualità riveste un ruolo importante nella qualità della nostra vita.
Disporre di una buona e, al contempo, efficiente illuminazione non è più una contraddizione e le ultime generazioni di lampade e apparecchi d’illuminazione a LED sono oggi in grado di fornire un livello e una qualità della luce pari alle tradizionali sorgenti luminose.
Ma lo sviluppo della tecnologia a LED è ben lontano dall’essere ultimato. Con gli OLED (LED organici) in pochi anni dovrebbe essere possibile disporre di sorgenti realizzate con materiali sottili, flessibili e di ampia superficie, ottenendo soluzioni anche spettacolari, come pareti e soffitti luminosi.
Sensazione visiva
Oltre il 90% delle nostre percezioni si realizzano attraverso l’occhio e per riconoscere ciò che ci circonda abbiamo bisogno della luce, una gamma di radiazioni elettromagnetiche paragonabili alle onde radio, ma con una frequenza molto maggiore, che stimolano la retina, producendo la sensazione visiva.
Le radiazioni con lunghezza d’onda compresa indicativamente nell’intervallo tra 380 nm e 760 nm costituiscono il cosiddetto campo del visibile.
Le capacità di vedere e percepire dell’occhio umano sono impressionanti: attraverso il bulbo oculare, molto più piccolo di un buon obiettivo fotografico, e grazie anche all’elaborazione del cervello, può creare immagini la cui qualità è di molto superiore a quella delle migliori fotocamere.
L’elevata flessibilità dell’occhio umano è significativa anche per il risparmio energetico nell’illuminazione: se, ad esempio, in un ambiente sono installati troppi apparecchi d’illuminazione o la luce è troppo forte, l’occhio semplicemente vi si adatta; ma il consumo di elettricità a 1.000 lux è il doppio di quello a 500 lux. Un corretto dimensionamento dell’illuminazione permette, quindi, di risparmiare molta energia.
Sorgenti luminose
Le sorgenti luminose elettriche possono essere classificate in base a tre grandi categorie:
- lampade a incandescenza e alogene;
- lampade a scarica;
- diodi luminosi.
Nelle lampade a incandescenza e alogene, la luce è generata riscaldando un filamento di tungsteno inserito in un’ampolla di vetro, all’interno della quale viene fatto il vuoto. Il passaggio della corrente nel filamento ne provoca il surriscaldamento ad una temperatura tale da emettere luce. Le lampade alogene sono una variante ottimizzata in cui nel bulbo sono introdotti composti alogeni (iodio, kripton, xeno), che consentono una rigenerazione del filamento di tungsteno.
Solo una limitata percentuale dell’elettricità fornita (dal 3 al 7%) viene trasformata in luce, mentre la rimanente produce solo calore residuo. Essendo il principio della lampada a incandescenza simile a quello del sole o del fuoco, la qualità della luce prodotta viene percepita come molto piacevole.
In Europa, la vendita delle classiche lampade a incandescenza è ormai vietata, mentre per le alogene è ancora consentito l’utilizzo fino al 2018.
Nella categoria delle lampade a scarica, la fonte luminosa più diffusa è il tubo fluorescente, conosciuto comunemente come “tubo al neon”, anche se normalmente non contiene questo gas, ma altri tipi di gas nobile, vapori di mercurio e un materiale fluorescente, che trasforma le radiazioni ultraviolette del mercurio da invisibili a visibili.
Lo sviluppo tecnologico ha portato alla realizzazione di tubi fluorescenti di dimensioni sempre più ridotte, favorendo l’introduzione sul mercato di lampade compatte, conosciute come “lampade a risparmio energetico”.
Nelle lampade a scarica, infatti, viene trasformata in luce il 25% circa dell’elettricità consumata.
I diodi luminosi, o LED (Light Emitting Diode), sono componenti elettronici allo stato solido in grado di emettere luce. Il principio di funzionamento è simile a quello di una cella fotovoltaica, ma con un processo inverso. Mentre in una cella la luce incidente su un semiconduttore di silicio viene trasformata in corrente, i LED producono luce quando viene fornita elettricità al semiconduttore.
Le origini dello sviluppo dei LED risale agli anni ’60. A quel tempo, queste piccole lampadine rosse non erano particolarmente efficienti e vennero utilizzate, tra le altre cose, per i primi display. Solo dopo decenni di sviluppo tecnologico si è riusciti a produrre anche altri colori: LED gialli, poi verdi e, infine, blu; con l’arrivo, negli anni ’90, di questi ultimi è stato finalmente possibile produrre anche luce bianca, anche se inizialmente di scarsa qualità. Nello spettro dei colori dei LED misti mancavano, infatti, molte tonalità di colore intermedie.
Invece di produrre luce bianca mescolando i colori di base, si è iniziato allora a convertire la luce blu dei LED in luce bianca rivestendola con fosforo, una tecnologia che negli anni successivi è stata costantemente migliorata. La continua ricerca ha, inoltre, reso possibile estrarre una maggiore quantità di luce dai LED.
Il rendimento dei LED è di gran lunga superiore a quello di una lampada a incandescenza, con circa il 30% dell’energia elettrica fornita che viene trasformata in luce.
I vantaggi dei LED
Oltre all’efficienza energetica, i LED presentano altre caratteristiche distintive:
- il fascio luminoso dei LED è praticamente privo di luce ultravioletta e di radiazioni infrarosse, che possono creare problemi agli oggetti illuminati. Per questo hanno trovato fin dall’inizio applicazione in ambito museale;
- i LED hanno una lunga durata di vita che può superare facilmente le 50.000 ore. In confronto ad altre sorgenti luminose, i LED si guastano molto raramente: con il prolungarsi del periodo di utilizzo, si riduce leggermente solo il flusso luminoso;
- le ridotte dimensioni dei LED consentono di realizzare apparecchi che possono essere installati anche in spazi ristretti, portando la luce in molti luoghi dove prima non era possibile e adattandoli facilmente a qualsiasi esigenza progettuale;
- la luce può essere direzionata in modo molto preciso, aspetto ad esempio molto utile nell’illuminazione stradale, per evitare la dispersione di luce;
- i LED sono elementi semiconduttori che si prestano alla regolazione e ai comandi in modo molto efficiente;
- l’assenza di sostanze chimiche pericolose (come, ad esempio, il mercurio) ne consentono lo smaltimento indifferenziato.
