Guida alla scelta delle sorgenti luminose nell'illuminazione pubblica

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led
di Dario Rossi

La valutazione per la scelta di ogni singola potenza disponibile è resa necessaria dal fatto che le prestazioni delle lampade, all’interno della stessa famiglia, possono variare di molto da una taglia all’altra, specialmente per quanto riguarda l’efficienza.

Per  ognuna  delle  potenze  commerciali  disponibili  sul  mercato,  di  ciascuna  famiglia  di lampade, è necessario verificare ciascuna delle seguenti informazioni:

1. Flusso  luminoso  emesso:  è  dato  dalla  parte  di  radiazioni,  pesate  con  la  visibilità dell’occhio umano, prodotte da una sorgente luminosa nell’unità di tempo. L’unità di misura è il lumen (lm).

2. Attacco:  è  la  parte  di  lampada  che,  inserita  nel portalampada,  la  pone  in  contatto funzionale  con  i  punti terminali  dell’alimentazione  elettrica.  Gli  attacchi  sono classificati  da  una  convenzione  internazionale  e  s’identificano con  delle  sigle composte da due gruppi distinti di lettere e numeri separati da una barra o trattino. La  prima  lettera  maiuscola,  seguita  a  volte  da  una  lettera  minuscola,  indica  la   tipologia di attacco (a vite o Edison, a spina, a baionetta, eccetera). Seguono una o più cifre  che  indicano  in  millimetri  una  lunghezza  trasversale  (ad  esempio  il  diametro degli attacchi a vite). Se dopo le cifre vi è anche una lettera minuscola, questa indica il tipo  di  contatto  elettrico.  Nel  secondo  gruppo  vi  sono  solo  numeri  ed  indicano rispettivamente la misura in millimetri della lunghezza longitudinale dell’attacco e del diametro esterno di elementi di connessione tra attacco e bulbo, se presenti.

3.  Efficienza  luminosa: è  definita  come  il  rapporto  tra  il  flusso  luminoso  emesso dalla sorgente e la potenza elettrica da essa assorbita. L’unità di misura è il lumen per watt (lm/W). È uno dei parametri più importanti per  la stima del consumo energetico, in quanto  nelle  lampade,  anche  in  quelle  più  efficienti,  l’energia elettrica assorbita si trasforma in parte in forme di energia diverse dalla luce visibile, come le radiazioni UV ed il calore. Si deve inoltre precisare che l’efficienza luminosa varia anche in relazione alla curva di sensibilità spettrale dell’occhio umano, anche all’interno dello spettro nel visibile.  Infatti  le  lampade  con  maggiore  efficienza  emettono  energia  radiante  a lunghezze  d’onda  vicine  alla  maggior  sensibilità  (m)  dell’occhio  ovvero  m=555nm nella visione fotopica.

4.  Indice  di  resa  dei  colori  (CRI  o  Ra):  quantifica  la  capacità  di  una  sorgente  di  fare percepire i colori degli oggetti illuminati, la quantificazione avviene per confronto con una sorgente di riferimento e valuta l’alterazione, o meno, del colore delle superfici illuminate  percepito  nelle  due  condizioni. Diversamente  da  quanto  avviene  con lampade  ad incandescenza,  con  le  lampade  a  scarica  si  possono  verificare delle significative  distorsioni cromatiche.  Il  valore massimo dell’indice  di  resa cromatica è 100 e si verifica quando non vi è differenza di percezione del colore sotto la sorgente analizzata con la sorgente di riferimento.

5.  Temperatura  di  colore:  è  il  parametro  che  descrive  il  colore apparente  della  luce emessa  da  una  sorgente  luminosa.  La temperatura  del  colore  è  definita  come  “la temperatura  di  un corpo  nero  (o  Planckiano)  che  emette  luce  avente  la  stessa cromaticità  della  luce  emessa  dalla  sorgente  sotto  analisi”.  Questo  parametro  dà informazioni  precise  sulla  distribuzione  spettrale  dell’energia  luminosa  solo  per  le sorgenti di tipo termico, mentre per le altre sorgenti luminose si parla di temperatura isoprossimale  di  colore  (o  correlata).  La  temperatura  isoprossimale  di  colore  viene definita come “la temperatura del corpo nero il cui colore percepito più si avvicina a quello della sorgente osservata”. Tale temperatura si esprime in gradi Kelvin (K).

6.  Vita media:  definita come  “il numero  di ore  di  funzionamento dopo  il  quale  il 50% delle  lampade  di  un  congruo  e rappresentativo  lotto,  funzionante  in  condizioni stabilite, si spegne”. Il test include sempre un ciclo di accensioni che varia in funzione del  tipo  di  lampada.  La  vita media  viene comunemente  chiamata  anche  vita  utile e solitamente viene misurata in numero di ore (h). Vi sono molti fattori che influenzano la  vita  operativa  di  una  lampada  e  sono  legati  alle  condizioni  sfavorevoli  di funzionamento,  come  la  temperatura  ambiente,  il  numero  e  la  frequenza  di accensioni e, in caso di lampade a scarica, le sollecitazioni meccaniche.

7.  Presenza Hg  e  Pb:  indica  la  presenza,  tra  i  componenti  delle  lampade,  di  sostanze pericolose  e  nocive  per  l’uomo  e  l’ambiente,  quali  mercurio  e  piombo.  In  merito all’impatto  ambientale  delle  lampade,  in  questa  sede  tradotto  con  la  quantità  di  sostanze  nocive  contenute  all’interno  delle  stesse,  sarebbe  interessante  valutare anche l’impatto ambientale ed energetico legato all’intero ciclo di vita delle lampade, dalla produzione fino allo smaltimento delle stesse.

Altri aspetti importanti da valutare nella scelta delle lampade sono legati a:

- gli  assorbimenti  di  potenza  delle  lampade  comprensivi  degli  ausiliari,  quali alimentatore e  accenditore,  per  valutare  l’incidenza  di  tali  accessori  sul  rendimento della lampada (queste  informazioni non vengono  solitamente  fornite  dai costruttori nella documentazione abitualmente accessibile);

- la durata di vita media;  

- gli  spettri  di  emissione  di  ogni  singola  tipologia  di  lampada (in  questo  caso  invece l’informazione viene abitualmente fornita dalle case costruttrici).

Per  avere  un  confronto  tra  le  varie  tipologie  di  lampade  e valutarne  la  potenzialità  ed efficacia  e  quindi  definirne  le  applicazioni  più  adatte,  è  possibile  ricorrere  ad  un  giudizio sintetico sulla base di una indicazione schematica, seppur semplice, di quelli che sono i pregi e i difetti di ciascuna tipologia di lampada, secondo i criteri indicati nella seguente tabella.

Tabella 13  Indicazione di pregi e difetti delle lampade

Chiaramente  l’efficienza  è  il  parametro  fondamentale  per ottenere  l’auspicato  risparmio energetico,  ma  deve  essere possibilmente  allineato  anche  con  gli  altri  parametri:  una sorgente dovrebbe presentare ottima  efficienza,  bassi  costi  di manutenzione,  legati ad una lunga vita media (insieme ad un limitato costo di acquisto) oltre a garantire un basso impatto ambientale, ovvero assenza di sostanze nocive al suo interno. La presenza nelle lampade di importanti quantità  di  tale sostanze, o anche  altre,  le fanno declassare nella valutazione di impatto ecologico. Da  questo  punto  di  vista,  in  questo  momento  la lampada  al  sodio  bassa  pressione,  pur essendo figlia di una tecnologia matura, presenta un ottimo livello di efficienza; inoltre la sua vita  media  è  buona,  anche  se  non  eccezionale. Presenta, però,  due  grossi  handicap:  ha dimensioni  notevoli,  in particolare  rispetto  alle  altre  lampade,  fatto  che  non  permette di ottenere ottiche con prestazioni particolarmente elevate, ma soprattutto è fastidiosamente monocromatica, con un comfort visivo quasi sempre insufficiente.

Le  sorgenti  al  sodio  ad  alta  pressione  hanno  rappresentato l’usuale  e  valida  alternativa, specialmente  nella  versione  Hg free  (anche  se  non  è  la  configurazione  con  il  rendimento migliore)  che  garantisce  ottimi  risultati,  mantenendo  però,  pur  in  maniera  più  accettabile,  una significativa deficienza per quanto riguarda il comfort visivo.

Nelle applicazioni urbane, dove diventa invece fondamentale anche il comfort visivo, l’ideale sarebbe una sorgente che oltre ai requisiti appena esposti, affiancasse anche una buona resa cromatica  e  una  gradevole  temperatura  di  colore.  La soluzione a  tale  problema  viene,  ad esempio,  dalle  recenti  lampade  a ioduri  metallici  miniaturizzate,  che  all’alta  efficienza (supera infatti  quella  del  sodio  alta  pressione)  associano  una  ottima resa  cromatica  e  una calda  e  brillante  temperatura  di  colore. Inoltre  le  ridotte  dimensioni  di  queste  lampade permettono di ottenere ottiche con prestazioni particolarmente buone, che fanno si che tale lampada  rappresenti  l’attuale  soluzione  migliore  per l’illuminazione  pubblica  dal  punto  di vista delle prestazioni. Funzionano con il reattore elettronico e ciò comporta dei limiti nella eventuale  regolazione  durante  le  ore  notturne  centrali, per  permettere  un  ulteriore risparmio energetico quando il traffico stradale è limitato. Le  lampade  ad  induzione,  ad  oggi, non  hanno  avuto  lo  sviluppo  inizialmente  auspicato  in quanto l’efficienza  limitata  e  il  prezzo  eccessivo  non  hanno compensato  i  pregi  legati  alla lunga vita media e all’assenza di disturbi durante il funzionamento.

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