Illuminazione LED

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Nelle normali abitazioni la spesa di energia elettrica per l'illuminazione rappresenta circa il 10-20% della bolletta, mentre negli ambienti commerciali ed industriali (uffici, negozi, alberghi, aziende, ecc.) questa percentuale è di solito molto più significativa.
ll 1° settembre 2012 è entrato in vigore, in tutta Europa, il divieto di vendita delle lampadine ad incandescenza (o lampadine incandescenti), anche per le ultime tipologie di lampadine rimaste in circolazione sul mercato.
La scomparsa dal mercato delle lampadine ad incandescenza, tecnologia praticamente rimasta immutata da quando Thomas Edison la inventò nel 1878, infatti, è l’applicazione di una Direttiva europea del 2009, che aveva messo al bando i modelli tradizionali al fine di ridurre consumi elettrici e rifiuti.
L'obiettivo di questa direttiva non è solo limitare le emissioni di CO2, ma anche ridurre i rifiuti generati da questo tipo di lampadine. Tutte le varie tipologie di lampadine a basso consumo, infatti, oltre a favorire il risparmio energetico, hanno una durata maggiore di quelle ad incandescenza riducendo, di conseguenza, la produzione di questa tipologia di rifiuti: si consuma meno elettricità e si producono meno rifiuti.
Quindi, da oggi nelle case degli italiani (e di altri 450 milioni di cittadini europei) le lampadine tradizionali devono lasciare il posto a quelle alogene, LED e a tutte le lampadine a basso consumo energetico (CFL e altre). L’applicazione definitiva della Direttiva europea dovrebbe portare, entro il 2020, ad un risparmio energetico equivalente al consumo di 11 milioni di famiglie all'anno, e ad una riduzione annua delle emissioni di CO2 di 15 milioni di tonnellate, secondo i dati forniti dalla stessa Commissione Europea.

Facciamo ora un breve confronto tra le varie tipologie di lampadine a basso consumo:

 

Lampadine Alogene

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Al gas contenuto nel bulbo viene aggiunto iodio, kripton e, a volte, xeno per permettere il riscaldamento del filamento fino a oltre 3000 K, in modo da aumentare l'efficienza luminosa e spostare verso l'alto la temperatura di colore. ll rendimento luminoso di una lampada alogena, grazie alla luce più bianca rispetto ad una lampadina ad incandescenza tradizionale, è del 50% superiore mentre la vita utile varia da 2.000 a 6.000 ore (contro le 1.500 ore di una lampada tradizionale ad incandescenza). Essendo basate sullo stesso principio delle comuni lampade ad incandescenza, le lampade alogene sono spesso progettate con l'obiettivo di poter essere usate come sorgente luminosa ad intensità variabile, e pertanto sono la scelta naturale per i punti luce controllati da un varialuce o dimmer.

I limiti di questi dispositivi sono riconducibili all'emissione di raggi ultravioletti, dannosi per l'occhio umano e capaci di provocare cancro della pelle e causa di sbiadimento degli oggetti illuminati. Il fenomeno è in parte dovuto all'uso del quarzo al posto del vetro per la costruzione del bulbo. La schermatura di queste radiazioni avviene ponendo davanti alla lampada una lastra di vetro, che ne riduce il passaggio del solo 15% e che serve anche come protezione in caso di esplosione accidentale dell'ampolla. L’altro limite di questa tecnologia è il modesto risparmio energetico rispetto a quello delle altre a disposizione (CFL e LED).

 

 

Lampadine fluorescenti compatte CFL (Compact Fluorescent Lamp)

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Le lampadine fluorescenti compatte CFL, altrimenti dette lampadine "a risparmio energetico" o "a basso consumo” non sono altro che l’evoluzione e la miniaturizzazione delle vecchie e largamente note lampade dette “al neon” o “tubi al neon”; la tecnologia è la stessa, cioè quella largamente in uso in tutto il Mondo da diversi decenni.
Sono costituite da un tubo di vetro, che può essere lineare, circolare o variamente sagomato, al cui interno è dapprima praticato il vuoto, poi introdotto un gas nobile (argon,xeno, neon, o kripton) a bassa pressione e una piccola quantità di mercurio liquido, che in parte evapora mescolandosi al gas nobile. La superficie interna del tubo è rivestita di un materiale fluorescente, dall'aspetto di una polvere bianca. Ai due estremi del tubo sono presenti due elettrodi. Gli elettroni in movimento tra i due elettrodi eccitano gli atomi di mercurio contenuti nel gas, sollecitandoli a emettere radiazione ultravioletta. Il materiale fluorescente di cui è ricoperto il tubo, investito da tali radiazioni, emette a sua volta luce visibile. Poiché la luce visibile ha una lunghezza d'onda maggiore rispetto alla luce ultravioletta, la nuova onda può trasportare solo una parte dell'energia che le è stata ceduta dall'onda ultravioletta (a maggior lunghezza d'onda è associata minore quantità di energia). Così la trasformazione prodotta dal materiale fluorescente comporta una inevitabile perdita di energia, sotto forma di calore, che determina il riscaldamento del tubo. Una differente composizione del materiale fluorescente permette di produrre unaluce più calda oppure più fredda.
Gli elettrodi di un tubo fluorescente, a differenza di una lampadina ad incandescenza non possono essere collegati direttamente alla rete elettrica, perché per la sua caratteristica tensione-corrente la lampadina deve essere alimentata in limitazione di corrente. Per questo motivo si pone in serie alla lampadina un dispositivo in grado di limitare la corrente, chiamata comunemente reattore-trasformatore, che permette, in aggiunta, di generare una sovratensione che agevola l'innesco. Questi componenti, necessari perl’accensione, nelle lampade CFL sono integrati nel loro corpo. Le lampade fluorescenti hanno una vita media maggiore rispetto a quelle ad incandescenza, ma la loro durata può essere fortemente influenzata dal numero di accensioni e spegnimenti. Ognuna di queste operazioni, infatti, riduce la vita della lampada, a causa dell’usura subita dagli elettrodiper il maggior numero di preriscaldamenti richiesti. Il valore fornito dalle aziende produttrici è generalmente calcolato con cicli di accensione di 8 ore consecutive e va dalle 15.000 ore delle lampade tubolari alle 6.000 ore delle lampade compatte CFL (contro le 1.500 ore di una lampada tradizionale ad incandescenza). A differenza delle lampade ad incandescenza, queste lampade perdono leggermente in quantità di flusso luminoso emesso nel corso del tempo. Inoltre questa tipologia di lampade compattepossono impiegare generalmente anche qualche minuto per arrivare al massimo di emissione possibile dopo l’accensione. Infine con questa tipologia di lampade non è possibile l’utilizzo del varialuce o dimmer e il loro costo è di solito molto più elevatorispetto a quello delle lampadine tradizionali ad incandescenza/alogene.
Considerato quindi che sono sconsigliate frequenti accensioni e che serve fino a qualche minuto per la completa accensione, queste lampade vengono di solito impiegate nei casi dov’è prevista una prolungata ed ininterrotta accensione (uffici, giardini, negozi, ecc.). Il risparmio energetico di questa tipologia di lampada confrontato con i consumi delle lampadine ad incandescenza si aggira intorno all’80%.

Per i materiali contenuti al loro interno e la tecnica costruttiva le lampade CFL sono potenzialmente molto inquinanti e vanno smaltite seguendo una specifica e costosa procedura.

 

 

Lampadine LED

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Il diodo LED (light emitting diode) è un particolare componente elettronico presente sul mercato e largamente utilizzato da diversi decenni in tutto il Mondo. Alla base del suo funzionamento c’è la tecnologia dei semiconduttori, cioè la stessa alla base del funzionamento del transistor e di molti altri componenti elettronici attualmente utilizzati.
I primi diodi LED erano disponibili solo nel colore rosso; successivamente ne vennero sviluppati alcuni che emettevano luce gialla e verde e vennero realizzati dispositivi che integravano due LED, generalmente uno rosso e uno verde. Negli anni novanta vennero realizzati con efficienza sempre più alta e in una gamma di colori sempre maggiore fino a quando con la realizzazione di LED a luce blu fu possibile realizzare dispositivi che, integrando tre dispositivi (uno rosso, uno verde e uno blu), potevano generare qualsiasi colore, parallelamente, la quantità di luce emessa, ormai competitiva con le comuni lampadine, porta a prevedere nell'arco del tempo, un impiego generalizzato in tutti i campi. I LED infatti sono sempre più utilizzati in ambito illuminotecnico in sostituzione di molte sorgenti di luce tradizionali. Il loro utilizzo nell'illuminazione domestica, quindi in sostituzione di lampadine ad incandescenza, alogene o fluorescenti compatte CFL (comunemente chiamate a risparmio energetico), è oggi possibile con notevoli e migliori risultati, raggiunti grazie alle tecniche innovative sviluppate nel campo.
Le lampade LED offrono oggi risultati largamente migliori rispetto a quelli ottenibili con le altre tecnologie, tanto da rendere il confronto praticamente senza storia poiché latecnologia LED porta con se tutte le caratteristiche positive delle altre senza però averne gli svantaggi; in più l’utilizzo della tecnologia LED per l’illuminazione comporta innumerevoli altri vantaggi assolutamente non ottenibili con nessuna delle altre tecnologie.

Considerato che i prezzi delle nuove lampade LED sono ormai allineati a quelli delle lampade fluorescenti CFL e considerati gli innumerevoli vantaggi (massimo flusso luminoso istantaneo in accensione, possibilità di continue accensioni o spegnimenti, possibilità di utilizzo del varialuce, consumi estemamente ridotti, lunghissima durata, ecc.), la tecnologia  LED è ormai quella largamente preferita sia nelle installazioni domestiche che in quelle commerciali/industriali a tutto discapito delle altre tecnologie ormai da considerarsi obsolete.

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A parità di flusso luminoso emesso, le lampadine LED sono mediamente il 60% più efficienti delle lampade CFL (a risparmio energetico) e mediamente il 90% più efficienti rispetto alle lampadine ad incandescenza
Esempio: la stessa quantità di luce prodotta da una tradizionale lampadina incandescente da 100W è fornita da una lampada fluorescente CFL da 24W o da una lampada LED da 7W

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DIFFERENZE NEI CONSUMI (8 ORE ALGIORNO TUTTI I GIORNI)

 

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CONCLUSIONI

Rispetto alle altre tecnologie, i principali vantaggi delle lampade LED sono:

  • Miniaturizzazione (alta luminosità con poco ingombro)

  • Disponibilità di numerosi modelli per la sostituzione di qualunque vecchia lampada

  • Colori saturi

  • Bassa produzione di calore di scarto anche con risparmio nella climatizzazione estiva

  • Varie temperature di colore della luce bianca (calda, naturale, fredda)

  • Effetti dinamici di colore (variazione di colore RGB)(lampada multicolore)

  • Lunga durata e robustezza (i LED hanno una vita fino a 50.000 ore di funzionamento)

  • Valorizzazione di forme e volumi

  • Assenza di costi di manutenzione

  • Elevatissimo rendimento, soprattutto se paragonate alle lampade alogene o ad incandescenza

  • Luce pulita e sicura perché priva di componenti Infrarosso e Ultravioletto

  • Facilità di realizzazione di ottiche efficienti in plastica

  • Flessibilità di installazione del punto luce

  • Possibilità di un forte effetto spot (sorgente quasi puntiforme)

  • 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

  • Possibilità di utilizzo del varialuce o dimmer

  • Accensione istantanea con il massimo flusso luminoso

  • Prezzi allineati a quelli delle lampade fluorescenti CFL

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