La casistica delle varie Sorgenti luminose

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Illuminazione pubblica
di Nicoletta Gentile

Le  sorgenti  luminose  utilizzate  negli  impianti  di  illuminazione  stradale  e  per  aree  esterne devono possedere in maniera imprescindibile le principali caratteristiche, quali:

- elevata efficienza luminosa;

- elevata affidabilità;

- lunga durata di funzionamento;

- compatibilità  ambientale  (collegata  principalmente  al  problema  della  presenza  di sostanze nocive e dello smaltimento delle sorgenti esauste).

Inoltre  nel caso  di  applicazioni  legate  all’ambiente urbano divengono  prioritarie anche  altre tematiche (v. Appendice I) relative a:

- tonalità della luce (temperatura di colore);

- indice di resa cromatica.

Nell’ambito  di  una  classificazione  delle  sorgenti  luminose  basata  sul  modo  con  cui  la  luce viene generata, si può affermare che, ad oggi, la vasta famiglia delle lampade a scarica nei gas ad  alta  densità,  è  quella  che  maggiormente  risponde  alle  esigenze  dell’illuminazione  per esterni.  

Con  riferimento  alle  principali  caratteristiche  in  precedenza  richiamate  si  può  enunciare quanto segue:

-Efficienza luminosa. L’efficienza luminosa delle lampade a scarica è decisamente più elevata  di  quella  delle  lampade  ad  incandescenza,  che  restano  perciò  escluse dall’illuminazione pubblica, salvo in casi particolari di illuminazione di opere d’arte.  

-Vita  utile.  Il  periodo  di  accensione  dell’illuminazione  pubblica è  valutato  pari a  circa 4.200 ore all’anno, mentre per le gallerie, illuminate anche di giorno, si sale all’intero periodo  annuo,  pari  a  8.760  ore.  Anche  per  questo  motivo  è  quindi  sconsigliato l’impiego  di  lampade  ad  incandescenza,  la  cui  vita  è  valutabile  nell’intorno  di  2.000 ore. Alcuni tipi di lampade in atmosfera di xeno e sottoalimentate hanno una vita utile  di oltre 20.000 ore, ma possono essere usate solo per l’illuminazione di monumenti a causa della ridotta efficienza luminosa.  

-Resa  dei  colori.  La  possibilità  di  percepire  i  colori  assicura  un  maggior  livello  di sicurezza.  È  quindi  sconsigliabile  l’impiego  di  lampade  a  vapore  di  sodio  a  bassa pressione, che emettono luce praticamente monocromatica.  

-Parzializzazione. Deve essere possibile parzializzare gli impianti di illuminazione, nelle ore di minor traffico ed in ogni caso nelle gallerie e nei sottopassi.  La  scelta  delle  sorgenti  luminose  per  l’illuminazione  pubblica  è  indirizzata  pertanto sull’impiego delle sole lampade a scarica. Occorre  però  ricordare  che  mentre  è  sufficiente  collegare  alla  rete  le  lampade  ad incandescenza per  farle funzionare,  le lampade a  scarica necessitano  di un reattore  in  serie alla  linea  per  stabilizzare  la  scarica.  Inoltre,  è  necessario  un  dispositivo  di  accensione  per l’innesco  della  scarica.  Reattore  ed  accenditore  costituiscono  i  così  detti  “ausiliari  elettrici” che devono sempre essere presenti con le lampade a scarica.  

Le lampade a scarica, sinteticamente descritte nel seguito, si dividono in lampade a bassa e ad alta  pressione.  Da  notare  che  queste  ultime  richiedono  un  periodo  di  riscaldamento  di qualche minuto  e non possono  essere  riaccese  immediatamente dopo  essere  state  spente, salvo  l’impiego  di  accenditori  particolari,  in  quanto  l’innesco  della  scarica  è  più  difficile  in presenza di pressioni elevate.  

-Tubi  fluorescenti .  La  scarica  elettrica  avviene  in  un  tubo  di  vetro,  con lunghezze  da  0,6  m  ad  oltre  2  m,  contenente  una  goccia  di  mercurio  e  un  gas, normalmente neon, per avviare la scarica. La scarica avviene a bassa pressione e porta all’emissione  soprattutto  di  radiazione  ultravioletta.  Questa  viene  convertita  in radiazione  visibile  tramite  un  rivestimento  di  opportuni  materiali  fluorescenti all’interno del  tubo  di  vetro.  Il  tipo  di  rivestimento  influenza  l’efficienza  luminosa,  il colore della luce e l’indice di resa dei colori: si va da 80 a 100 lm/W, con indici di resa dei  colori  che  possono  superare  95.  Il  vantaggio  dei  tubi  fluorescenti  è  la  bassa sopraelevazione  di  temperatura,  la  riaccensione  immediata  dopo  spegnimento  e l’ampia  possibilità  di  parzializzazione  tramite  reattori  elettronici,  gestibili  anche  con calcolatore, che permettono di operare con flussi luminosi pari anche solo all’1% del valore nominale. Esistono però numerosi svantaggi per le loro applicazioni in impianti stradali,  salvo  nel  caso  in  cui  si  privilegi  la  possibilità  di  riaccensione  immediata  per motivi di sicurezza: le grandi dimensioni, che rendono difficile costruire apparecchi di illuminazione  che  emettano  la  luce  in  direzioni  preferenziali,  e  l’influenza  della temperatura  dell’ambiente.  Questi  tubi  sono  infatti  realizzati  soprattutto  per l’illuminazione interna e sono quindi ottimizzati per una temperatura ambientale di 25 °C:  la  loro  efficienza  luminosa  decresce  rapidamente  a  temperature  più  alte  e  più basse. Inoltre, possono avere difficoltà di innesco della scarica con basse temperature esterne, superabili però con l’impiego di reattori elettronici.  

-Lampade  a  vapore  di  mercurio  ad  alta  pressione.  Storicamente,  sono  le prime  lampade  a  scarica  con  dimensioni  ridotte  e  per  questo motivo  hanno  avuto larga  diffusione.  Come  per  i  tubi  fluorescenti,  anche  in  questo  caso  il  bulbo fluorescente deve essere rivestito internamente con materiali fluorescenti. L’efficienza luminosa  non  è  esaltante  (60 lm/W)  e  l’indice  di  resa  dei  colori  altrettanto.

Data  la  bassa  efficienza,  queste  lampade consumano  molta più  energia  rispetto  alle  lampade ad alogenuri metallici o a vapori di sodio ad alta pressione. Queste lampade sono utilizzate principalmente nell’illuminazione stradale e degli ambienti industriali.

-Lampade  a  vapore  di  sodio  a  bassa  pressione .  Costruttivamente,  sono analoghe ai tubi fluorescenti, salvo che non necessitano di rivestimento fluorescente in quanto la scarica nel vapore di sodio porta all’emissione di luce gialla praticamente monocromatica.  L’efficienza  luminosa  è  elevata,  fino  a  180  lm/W,  ma  le  grandi dimensioni  (fino  a  oltre  un  metro),  l’impossibilità  di  parzializzazione  e  soprattutto l’indice  di  resa  dei  colori  nulla  (si  vede  solo  giallo)  ne  fanno  una  lampada  non consigliabile per l’illuminazione stradale.  

-Lampade  a  vapore  di  sodio  ad  alta  pressione.  Sono  lampade  che raggiungono  elevate  efficienze  (130  lm/W)  e  vite  utili  (anche  oltre  20.000  ore),  a condizione però di evitare sbalzi di tensione oltre il 5%. A seconda del tipo di lampada, l’indice  di  resa  dei  colori  varia  da  20  a  60  ed  anche  a  85,  scendendo  però  con l’efficienza fino a 5o,60 lm/W. Le dimensioni limitate e la possibilità di parzializzazione ne hanno fatto la lampada ideale per l’illuminazione stradale.  

-Lampade  a  vapori  di  ioduri  metallici  ad  alta  pressione.  Emettono  luce bianca con una buona resa dei colori, anche oltre 90, con un’efficienza luminosa di 80,90 lm/W. Rispetto alle lampade a vapore di sodio ad alta pressione presentano inoltre una vita più ridotta (6.000,8.000 ore) e sono difficili da parzializzare. Per questi motivi il loro impiego nell’illuminazione pubblica è di solito limitato ai monumenti.

-Lampade  ad  induzione.  La  luce  viene  emessa  per  ionizzazione  di  vari  gas contenuti  in un’ampolla che lavora  in campi elettromagnetici  elevati  nello spettro  di frequenza relativo alle microonde. La vita utile è alta, anche 60.000 ore, ma l’efficienza luminosa  è  60,70  lm/W  ed  inoltre  la  vita  utile  del  magnetron  che  le  alimenta  è inferiore a quella delle lampade. Se si aggiunge il costo elevato, non sembrano utili per l’illuminazione pubblica.  

-Lampade  LED.  sono  presenti  sul  mercato  da  alcuni  anni  e  presentano fortissimi  elementi  innovativi  di  interesse.  Il  colore  della  luce  utilizzata  per l’illuminazione pubblica e stradale è bianco, simile all’emissione dei tubi fluorescenti, con  differenti  tonalità.  L’efficienza  luminosa,  inizialmente  bassa,  è  andata  via  via incrementando  e  attualmente  ha  superato  i  100  lm/W,  con  ulteriore  prospettiva  di crescita. La vita utile è elevata (superiore a 60.000 ore). I costi, ancora elevati, dopo la fase  di  assestamento  tecnologico  dovrebbero  scendere  ulteriormente.  Presentando questi  elevati  valori  di  vita  media  probabilmente  possono  essere  installati  in apparecchi di illuminazione “a perdere”.

All’interno  di  ognuna  di  queste  tipologie  di  lampade,  oltre  ai  modelli  standard,  vi  possono essere  anche molte  sotto categorie, con  particolari  caratteristiche, e con  prestazioni molto spinte sotto certi aspetti rispetto ad altre. È questo ad esempio il caso delle lampade a vapori di sodio ad alta pressione, che esistono in più versioni di volta in volta mirate all’esigenza di carattere prevalente:

- con efficienza maggiorata;

- a resa cromatica migliorata;

- con un contenuto nullo di mercurio;

- con vita media aumentata.

fonte: "LGIlluminazione". Il Documento è stato prodotto da RSE SpA grazie al finanziamento del Fondo di Ricerca per il Sistema Elettrico nell'ambito dell'Accordo di programma tra RSE SpA ed il Ministero dello Sviluppo Economico