Classificazione delle sorgenti luminose: lampade ad induzione-LED-fibre ottiche

Le lampade ad induzione costituiscono, per quanto riguarda le sorgenti di illuminazione, una brillante innovazione tecnologica di recente applicazione. Il loro principio di funzionamento è simile a quello delle altre tipologie di lampade a scarica, ma con la sostanziale differenza che l\'innesco e la scarica non avviene più per un fenomeno elettrico ma per un fenomeno elettromagnetico. Sono essenzialmente costituite da un\'ampolla di vetro cosparsa internamente di polveri fluorescenti e caricata con vapori di mercurio. Un particolare avvolgimento situato al suo interno, che svolge la funzione di un\'antenna, è collegato ad un generatore elettronico ad alta frequenza (2.65 MHz) esterno alla lampada. Tale avvolgimento crea un campo magnetico che da origine a correnti indotte all\'interno dell\'ampolla. La scarica viene prodotta sfruttando il campo magnetico oscillante ad elevata frequenza che induce un campo elettrico secondario. Il campo elettrico ionizza il gas attivando il fenomeno della scarica che, a differenza delle altre lampade, in questo

caso non necessita di elettrodi. La scarica favorisce l\'emissione di radiazione ultravioletta che, interagendo con le polveri fluorescenti di cui è cosparso l\'interno del bulbo, genera radiazioni visibili. Sono lampade che presentano un\'efficienza complessiva pari alle lampade al sodio ad alta pressione con una buona efficienza luminosa, intorno a 65 -70 lm/W, resa dei colori Ra pari a 80-85 e temperature di colore 3000 K e 4000 K. La principale caratteristica di queste lampade consiste però nella durata di vita media che, proprio per l\'assenza di parti deteriorabili quali filamenti o elettrodi, permette di superare le 60000 ore. Il funzionamento ad alta frequenza garantisce un\'accensione immediata, senza sfarfallio ed effetti stroboscopici . Possono funzionare in qualsiasi posizione e forniscono un flusso luminoso costante che non dipende dalle variazioni della tensione di rete.

Nei LED (fig. 31), acronimo di Light Emitting Diode , la luce è generata degli elettroni che si muovono all\'interno di particolari materiali, caratterizzati da valori di resistività intermedia fra i conduttori e gli isolanti, detti semiconduttori. I diodi ad emissione luminosa sono costituiti da diversi strati di materiale semiconduttore, come ad esempio l\' arseniuro di gallio, e sfruttano l\'attitudine di questi materiali a diffondere luce a partire dalla ricombinazione di coppie elettrone lacuna, processo per cui un elettrone si sposta dalla banda di conduzione alla banda di valenza. L\' elettrone passando dalla banda di conduzione a quella di valenza libera energia che nel diodo LED si rivela sotto forma di radiazione visibile. Molteplici sono le possibili applicazioni dei diodi LED (telecomandi a infrarossi, lampade spia, retroilluminazione di display LCD, cartelloni a messaggio variabile, semafori, fanali automobili, ecc..) che da qualche anno sono entrati prepotentemente anche nel settore illuminotecnico e sono diventati, in alcuni casi, una seria alternative alle lampade convenzionali. Numerosi sono i vantaggi rispetto alle sorgenti luminose tradizionali:

• dimensioni ridotte;
• estrema robustezza;
• bassa dissipazione di calore;
• regolabilità in modo continuo;
• elevato rendimento;
• luce priva di componenti IR e UV;
• alimentazione a bassissima tensione (normalmente tra i 3 e i 24 V dc);
• accensione a freddo (fino a -40°C );
• insensibilità a umidità, urti e vibrazioni;
• flessibilità di installazione ed intercambiabilità con le lampade tradizionali;
• durata di funzionamento assenza di costi di manutenzione (LED ad alta emissione arrivano a circa 50.000 ore).

Un LED emette luce praticamente monocromatica di un colore che dipende dal materiale utilizzato. Sono disponibili nei tradizionali colori rosso, giallo e verde, utilizzati normalmente nella segnaletica, ma anche a luce blu e ora anche a luce bianca. Per ottenere luce bianca si sfruttano le emissioni dei diodi a luce blu che vengono fatte interagire con un particolare materiale fluorescente che fornisce come risposta un\'emissione secondaria gialla. Con una equilibrata concentrazione di polvere fluorescente, la luce primaria blu si fonde con quella secondaria gialla restituendo una distribuzione spettrale che viene percepita dall\'occhio umano come un colore bianco.

Combinando opportunamente LED bianchi si possono ottenere moduli con la stessa tonalità di luce delle lampade fluorescenti con indice di resa cromatica Ra superiori a 80 ed un\'efficienza luminosa che può arrivare a superare i 20 lm/W. Sono solitamente presenti sul mercato con attacchi di tipo E14 e GU10 che ne permettono l\'intercambiabilità con le lampade convenzionali e l\'utilizzo nella maggior parte degli apparecchi di illuminazione .

La tecnica d\'illuminazione a fibre ottiche permette di adottare soluzioni architettoniche e funzionali che non sempre sono praticabili con gli usuali sistemi di illuminazione.

I componenti fondamentali di un sistema d\'illuminazione a fibre ottiche sono l\'illuminatore, il connettore ottico, il cavo di fibra ottica, gli accessori terminali. L\'illuminatore ha il compito di iniettare all\'interno del canale ottico la luce ben focalizzata prodotta dalla lampada che è installata al suo interno. Il connettore ottico raccoglie tutte le fibre, le collega con l\'illuminatore fino al punto di massima focale, permettendo alla luce di transitare in modo ottimale all\'interno dei cavi fino a raggiungere il punto di consegna. L\'accessorio terminale (focalizzatori, concentratori e faretti orientabili, ecc.) ha il compito, se presente, di modificare la luce in uscita dalla fibra ottica e di adattarla per ottenere particolari effetti luminosi. Numerosi sono i vantaggi che tale tecnica presenta. La sorgente di luce è separata dal sistema di illuminazione e può essere collocata in ambiente diverso e sicuro rispetto al locale illuminato. Il locale deve essere ubicato in zona facilmente accessibile per consentire le operazioni di ordinaria manutenzione che consistono nella pulizia periodica dell\'illuminatore e nella sostituzione della lampada, facilmente reperibile sul mercato fra le lampade normalmente in commercio, quando raggiunge la fine della sua vita di funzionamento. I cavi a fibre ottiche presentano buona resistenza meccanica e sono sicuri per quanto concerne il pericolo di elettrocuzione e d\'incendio.

Possono essere impiegati sia all\'interno sia all\'esterno e si prestano ottimamente per illuminazioni artistiche e d\'accento perché permettono di ottenere effetti luminosi di grande impatto visivo impossibili da ottenere con altri sistemi. Si possono seguire percorsi sinuosi e può essere installata anche nei piccoli interstizi consentendo grande flessibilità nell\'esecuzione di figure e applicazioni altrimenti difficilmente realizzabili. Può essere utilizzata in sicurezza in tutti quegli ambienti dove si fa largo uso di liquidi o materiali infiammabili ad esempio in impianti luce nelle piscine, saune, ecc.. Impiegando appositi filtri si possono bloccare le radiazioni infrarosse e i raggi ultravioletti. Con la fibra ottica non c\'è trasporto di calore e quindi risulta particolarmente adatta per l\'illuminazione di espositori con prodotti deperibili al calore, come ad esempio alcuni tipi di alimenti.

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