Lampadine a LED.

Cenni storici

Normalmente si fa risalire l’invenzione del LED a Nick Holonyak che nel 1962 realizza il primo LED rosso per la General Elettric.

In realtà le basi teoriche del LED risalgono ai primi del ‘900 con i primi studi realizzati da Henry Joseph Round pubblicati nel 1907.

Nei primi anni ‘90 Isamu Akasaki, Hiroshi Amano e Shuji Nakamura riescono ad ottenere il primo led a luce blu, aggiudicandosi per questo il Premio Nobel per la fisica nel 2014.

Questo passo fu fondamentale in quanto combinando i LED blu con quelli a luce rossa e verde già esistenti, si riusciva finalmente di ottenere una emissione luminosa bianca.

Da allora si è percorsa molta strada che ha consentito ai led di allargare il proprio campo applicativo da quello della segnalazione  a quello dell’illuminazione.

 

Tipologie

In ambito domestico esistono 2 possibilità di utilizzare la luce a LED e sono:

• le lampadine che possono essere montate direttamente sui preesistenti apparecchi di illuminazione
• gli apparecchi di illuminazione completi che nascono con integrato e insostituibile il LED.

in questo articolo ci occuperemo solo delle lampadine.

 

Definizioni

Prima di analizzare pregi e/o difetti definiamo alcuni parametri.

Se, come in questo caso, non stiamo progettando un sistema di illuminazione da zero ma solo rinnovando le fonti illuminanti presenti in casa prenderemo in considerazione almeno 7 fattori essenziali.

• La potenza elettrica impegnata misurata in watt [W] che ci definisce in maniera inequivocabile il consumo di energia elettrica.
• Il flusso luminoso misurato in lumen [lm] ovvero la quantità di radiazione luminosa erogata.
• La resa cromatica [Ra] ovvero la capacità di vedere i diversi colori. Il valore 100 indica la massima fedeltà di visione.
• La temperatura di colore, ovvero la tonalità della luce che si misura in gradi kelvin [K].

Per dare un’idea di quello di cui stiamo parlando ci riferiamo alle definizioni del CIE Commission Internationale de l’Éclairage che è l’autorità internazionale sulla luce, l’illuminazione, il colore e gli spazi colore, che individua tre modelli A; B; e C.

Modello A pari a 2850 K “normale lampada ad incandescenza”

Modello B pari a 4870K “colore della luce naturale del mezzogiorno nel centro Europa in primavera”

Modello C pari a 6770 K “colore della luce del mezzogiorno con cielo coperto nel centro Europa in primavera”

• Il costo energetico, ovvero il rendimento della lampada. Per capire quanto è più o meno vantaggioso energeticamente e anche economicamente un sistema di illuminazione più che un valore di potenza [W] che ci indica solo quanto consumo, dovrò tenere in considerazione quanto consumo a parità di luce emessa cioè il rapporto lm/W.
• Il tipo di attacco. Per semplicità ne prendiamo in esame solo i 2 tipi più comuni: a vite piccolo E14 e a vite grande E 27.
• La durata dichiarata in ore di vita [h].

Caratteristiche:

	Potenza [W]	Flusso massimo [lm]	Rendimento [lm/W]	Resa cromatica [Ra]	Temperatura colore[K]	Ore vita [h]	Attacco
Incandescenza alogena 116W	116,00	2135,00	18,41	100,00	2800,00	2000,00	E27
Incandescenza alogena 46W	46,00	700,00	15,22	100,00	2700,00	2000,00	E14
fluorescente compatta 30W 825 – 840	30,00	1910,00	63,67	>80	2500 – 4000	10000,00	E27
fluorescente compatta 15W 825	15,00	900,00	60,00	>80	2500,00	8000,00	E14
LED 12W	12,00	810,00	67,50	80,00	2700,00	30000,00	E27
LED 4W	4,00	250,00	62,50	80,00	2700,00	25000,00	E14

Dati estratti da catalogo Osram 2014

La tabella soprastante è evidentemente un esempio, in quanto i tipi e i modelli di lampade in commercio sono numerosissimi ma contempla i limiti massimi di alcuni dei valori presi in considerazione.

Le caratteristiche che ho analizzato nella tabella sono comunque descritte sulle confezione delle lampadine ad eccezione del rendimento, che si può comunque velocemente calcolare dividendo il valore del flusso riportato in lumen per la potenza impegnata riportata in watt e della resa cromatica che purtroppo spesso non è citata.

 

Pregi e difetti

Per definire vantaggi e svantaggi di questo sistema di illuminazione ho confrontato le caratteristiche di 2 lampade a LED con 2 lampade alogene e 2 fluorescenti compatte ovvero le 3 tecnologie principali che ho a disposizione, in ambito domestico, che possano essere montate su attacchi a vite.

La scelta del tipo di lampade da confrontare è caduta su quelle che potevano garantirmi il maggior flusso luminoso per i 2 tipi di attacchi.

Alla luce di quanto analizzato non si può dichiarare quale sia il sistema di illuminazione migliore in assoluto ma bisogna studiarlo in relazione allo spazio in cui si trova, all’uso che facciamo di questo spazio, alle sue dimensioni, all’età di chi lo frequenta, alle capacità visive, ai nostri gusti ecc….

Per esempio in una camera da letto cercherò di mettere una luce calda di buona qualità, in un corridoio la qualità della luce può essere meno importante e prediligerò il risparmio energetico in un ambiente di difficile accesso valuterò l’installazione di lampade a LED dalla vita molto più lunga.

Importante è anche porre molta attenzione all’illuminamento ovvero alla quantità di radiazione luminosa che desideriamo ottenere su una determinata superficie o in un spazio definito.

Quasi tutti gli ambienti domestici sono sotto illuminati e spesso attratti dal legittimo desiderio di ridurre sprechi e consumi modifichiamo un’illuminazione già scarsa con una ancora più inefficiente con il risultato di rendere gli ambienti meno accoglienti, aumentare la probabilità di infortuni riducendo comunque quella che è la nostra capacità produttiva e il nostro benessere.

Teniamo sempre anche presenti i costi di acquisto e i tempi di ammortamento in quanto ad oggi una lampada alogena costa molto meno di una fluorescente compatta o di una a LED.

Si noti che al contrario di quanto comunemente si crede la lampadina a LED ha rendimenti poco superiori rispetto alle fluorescenti compatte, analoghi valori di resa cromatica massima e un flusso massimo disponibile più basso. Molto interessante invece la vita nominale dei LED stimata 15 volte più lunga di quella di un’alogena e 3 volte di quella di una fluorescente compatta.

 

Tabella riassuntiva delle 3 principali tecnologie di illuminazione a confronto
	rendimento	Flusso massimo	Resa cromatica	Vita stimata
LED	ottimo	scarso	mediocre	eccezionale
Fluorescente compatta	ottimo (ma leggermente inferiore al LED)	ottimo	mediocre	buona
Alogena	scarso	ottimo	ottima	scarsa

 

Tutto quanto sopra riportato vale solo per le lampadine a LED in quanto per i corpi illuminanti con LED integrati il discorso è totalmente diverso e merita uno studio a parte.