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Profili Led

I Profili LED sono prodotti in materiale plastico quale Policarbonato e Metacrilato ( PMMA ).
I materiali per la produzione di profili e diffusori per strisce LED sono stabilizzati ai raggi UV e sono forniti con superficie trasparente, opale o satinata.

Il LED (Light Emitting Diode) è un dispositivo, denominato diodo, semiconduttore che genera luce al passaggio di cariche elettriche attraverso una giunzione in silicio opportunamente drogata

Il colore della luce dei LED é classificato in warm white (temperatura di colore da 3.000 a 4.000 K) e cool white (temperatura di colore da 5.000 a 8000 K).

La maggior parte dei LED bianchi emette una luce con una temperatura di colore di 5500 K, più "fredda" di quella delle lampade a incandescenza ed ha un CRI (Colour Rendering Index) cioè indice di resa del colore di 60-70, sia a 3200 K che a 5500 K. I "cool white" emettono una luce con temperatura di colore tipica di 5500K ed hanno un CRI pari ad 80, valore molto vicino a quello delle sorgenti luminose ad incandescenza, offrendo quindi un rendering colorimetrico eccellente.

I Led emettono luce che non scalda grazie al fatto che si tratta di luce pura senza raggi UV e Infrarossi. Questa caratteristica lo rende funzionale per tutte quelle situazioni in cui il calore generato dalle lampade rappresenta un problema per il condizionamento dei locali. 

I migliori LED di potenza hanno una durata di 100.000 ore 

La durata di vita dei LED è assicurata da un corretta progettazione termica dell'apparecchio illuminante che non deve mai raggiungere temperature particolarmente elevate.

Non è vero che i LED emettono solo di colore bianco freddo ma è vero che quelli a luce fredda sono più luminosi. I LED a luce fredda emettono flussi da circa 80 Lumen mentre quelli a luce calda da 70. Si tratta di flussi decisamente importanti.

       COLORE

LUNGHEZZA D'ONDA (nm)

Flusso (lm)

Rosso

 

620-635

52

Verde

 

520-535

67

Blue

 

465-475

36

Ambra

 

585-595

67

  

 

INFORMAZIONI TECNICHE

 

 

  • CRI
  • Lux & Lumen
  • Il flusso luminoso
  • Tonalità della luce
  • I Colori
  • Efficienza luminosa
  • Calcolo degli illuminamenti
  • Illuminotecnica
  • Percezione luminosa
  • Le fotometrie
  • Inquinamento luminoso

 

 

CRI

Uno dei fattori che limitano l'impiego dei LED bianchi nelle applicazioni luminose domestiche e' il colore che vira troppo verso il blu emettendo una luce che e' definita "bianco Lunare" che e' effettivamente un po' spettrale.

Le maggiori industrie nel settore studiano da anni soluzioni per mitigare questo effetto ma l'ostacolo principale e' rappresentato dal maggiore costo nei provcessi di fabbricazione, cosa che limita l'impiego dei LED bianchi a luce calda.

Un ulteriore beneficio di questa nuova tecnologia riguarda le prestazioni , ovvero lefficienza luminosa, che nei test di laboratorio e' arrivata a 300 l/W.

Tipicamente i LED hanno un indice cromatico molto inferiore a quello delle lampade ad incandescenza (CRI ovvero la capacita di una sorgente luminosa di rendere i colori degli oggetti il piu' vicino possibile a quando esposti alla luce del sole CRI=100), il nuovo procedimento invece porta l'indice per i LED ad 80 , posizionandoli oltre al livello delle migliori fluorescenti ma pur sempre al di sotto di quelle ad incandescenza.

Il nuovo procedimento consiste nel depositare dei nanocristalli di diverse dimensioni, selenurio di Cadmio su un LED blu , circondato da un layer di solfato di zinco.
I cristalli assorbono parte della radizaione blu ed emettono luce nello spettro del rosso e del verde, e la luce emessa risulta di un confortevole bianco caldo. Variando la miscela di nano cristalli e' possibile variare la temepratura del colore.
Anche i LED commerciali bianchi sfruttano un LED blu ma la deposizione di fosfori, anziche' di nanocristalli, fa emettere entro lo spettro del giallo e la luce risultante risulta tipicamente bluastra.

 

TONALITA' DELLA LUCE

Il colore dominante della luce emessa e' detta tonalita' della luce.
Se il colore dominante della luce tende al rosso si dice che la luce emessa ha una tonalita' calda (Warm); se il colore dominante della luce tende al blu si dice che la luce emessa ha una tonalita' fredda (Cool).

Normalmente si definisce la tonalita' della luce come temperatura di colore che viene espressa in Gradi Kelvin (sulle lampadine e sulle confezioni e' rappresentato da un numero subito seguito dalla lettera K).

Bassi valori della temperatura di colore corrispondono a tonalita' calde (Warm).
Alti valori della temperatura di colore corrispondono a tonalita' fredde (Cool).

Ad esempio una luce bianca calda (Warm) per interni si aggira tra i 3.000° K e i 3.500° K;
una luce bianca fredda (Cool) per grandi magazzini si aggira dai 4.000° K in su;
la luce diurna del sole (Sunlight) supera i 5.000° K.


CALCOLO DEGLI ILLUMINAMENTI

Calcolo degli illuminamenti col metodo CIE

La formula per il calcolo del numero degli apparecchi necessari in un impianto è:

Dove:
Emed = illuminamento medio richiesto in lux
Cm = coefficiente di manutenzione
F = flusso delle lampade, in lumen, per ogni apparecchio
Cu = coefficiente di utilizzazione che si ricava dalla tabella sotto in corrispondenza delle caratteristiche di riflessione delle superfici del locale e dell'indice del locale (K)

Il coefficiente K del locale è dato da

Dove:
a = larghezza del locale
b = lunghezza del locale
h = altezza di installazione degli apparecchi
hu= distanza degli apparecchi dal piano utile

 

Coefficienti di utilizzazione (x1000)

RIFLESSIONI DEL LOCALE

(soffitto, fregio, pareti,piano di lavoro)

K

8773

7773

7771

7553

7551

7731

5551

0,6

428

424

398

364

351

324

349

0,8

489

483

449

423

405

380

403

1,00

536

528

487

470

448

424

444

1,25

577

567

519

513

484

463

479

1,50

606

594

540

544

509

490

503

2,00

647

633

568

589

545

530

538

2,50

673

656

585

618

565

553

557

3,00

690

672

595

638

578

568

570

4,00

709

689

605

660

592

584

583

5,00

721

699

611

674

599

593

589

10,00

746

721

621

705

615

610

603

20,00

760

733

627

724

624

621

611

 

Esempio

1- Locale: a= 8m b= 4m h= 3m
hlav = 0,85 Emed = 350 lux
2- Coefficienti di riflessione del locale:
soffitto= 0,7 fregio = 0,5
pareti = 0,5 piano di lavoro = 0,3
(la colonna della tabella relativa all'apparecchio è quella identificata dal numero 7553)
3- Apparecchio scelto ERRE DARK 60° 2x36w
4- Si calcola il coefficiente K del locale:
5- Il numero di apparecchi risulta:


Calcolo degli illuminamenti col Metodo "Punto-Punto"
Il metodo utilizzato per il calcolo degli illuminamenti sul piano orizzontale in un determinato punto è quello comunemente denominato "punto-punto" la cui formula è:

Ep = illuminamento orizzontale nel punto P (lux)

Ip= intensità in candele nella direzione del punto in esame

= angolo compreso tra la verticale dell'apparecchio e il punto in esame

h = distanza tra la sorgente luminosa ed il piano su cui si calcola l'illuminamento.

 

LUX & LUMEN

Differenza tra Lux e Lumen

Lux e lumen sono due diverse misure del flusso luminoso:  mentre il lumen è una misura assoluta della "quantità di luce", il lux è una misura relativa ad un'area.

Così 1 lumen su un'area di 1 m2 corrisponde ad 1 lux, mentre lo stesso lumen concentrato in 1 cm2 corrisponde a 10.000 lux.

Quando si parla di sorgenti luminose, per quantificare la luce emessa comunemente si ricorre ai watt; in realtà la potenza elettrica, appunto espressa come wattaggio (W), indica la quantità di energia assorbita dalla sorgente luminosa e non la luce resa. Il parametro che indica la quantità di luce emessa da una sorgente è il flusso luminoso, misurato in lumen (Lm). La relazione che lega la potenza assorbita dalla sorgente con la luce emessa è il rendimento luminoso che viene espresso in lumen per Watt: questo valore indica l'efficienza luminosa cioè quanta luce viene emessa per unità di potenza dalla sorgente luminosa. Il flusso luminoso non offre però un'indicazione corretta della luce percepita dalla vista: per questo si deve utilizzare l'illuminamento cioè la concentrazione della luce emessa, misurata in lux, su una determinata superficie: il valore di illuminamento oltre che dalla sorgente luminosa dipende da come la luce viene diffusa e quindi nel caso del LED dalla lente.

 

COLORI

Temperatura di colore e' un termine usato in illuminotecnica per quantificare la tonalita' della luce.

Una temperatura bassa (intorno ai 2000° K) corrisponde ad un colore giallo-arancio.
Scendendo si passa al rosso ed all'infrarosso, non piu' visibile.
Salendo di temperatura la luce si fa prima piu' bianca, quindi azzurra, violetta ed ultravioletta.

E' da sottolineare che quando comunemente si dice che una luce e' calda, in realta' questa corrisponde ad una temperatura di colore bassa e quindi emessa in realta' da un corpo piu' freddo, viceversa un temperatura maggiore produce una luce definita comunemente fredda e quindi emessa in realta' da un corpo piu' caldo.

Qui di seguito sono riportate le temperature di colore di alcune sorgenti di luce comuni.
Luce solare a mezzogiorno: 5.400 K
Luce del cielo: da 10.000 a 18.000 K
Lampada Photoflood da 500 W per uso fotografico: 3.400 K
Lampada da 100 W per uso generale: 2.900 K
Lampada da 40 W per uso generale: 2.650 K

Vediamo ora nel pratico quello che possiamo incontrare scritto sulle confezioni delle lampadine relativamente alla tonalita' dei colori della luce emessa.
Qui di seguito si riporta lo schema dei termini italiano-inglesi, dei gradi Kelvin corrispondenti e dei relativi colori della luce emessa:

La luce calda (Warm) va da 0° K ai 3.500° K con una luce emessa di un colore che spazia dal rossiccio, al giallo-arancio al bianco (red-yellow/orangish-white color appearance) a seconda che i gradi Kelvin siano rispettivamente piu' vicini allo zero o ai 3.500° K.
In questa fascia le gradazioni tipiche che si trovano sono:
3.000° K la vera luce calda e bianco caldo (Warm e Warm White) equivalente alla luce delle normali lampade ad incandescenza ma di solito di colore leggermente piu' tendente ad un arancio (orange) o rosa-arancio (pink-orange) e meno al giallo (yellow) proprio delle stesse lampade ad incandescenza.
3.500° K un colore piu' bianco ma ancora caldo (a whiter warm color) a meta' strada nella gamma dei bianchi (che occupano una posizione tra i 3.000° K e i 4.100° K).

La luce neutra (Neutral) va dai 3.500° K ai 4.000° K con una luce emessa di un colore tendente al bianco (white color appearance).

La luce fredda (Cool) va dai 3.600° K ai 6.500° K con una luce emmessa di un colore tendente al bluastro-bianco (bluish-white color appearance).
In questa fascia le gradazioni tipiche che si trovano sono:
4.100° K piano bianco e bianco freddo (Plain White e Cool White). In pratica il colore medio della luce del sole (average sunlight).
5.000° K ghiaccio freddo puro bianco (Icy Cold pure white). Un colore come la luce del sole tropicale a mezzogiorno (noontime tropical sunlight); qualche volta leggermente bluastro (slightly bluish).
6.500° K bianco bluastro e luce del giorno (Bluish White e Daylight).

 

ILLUMINOTECNICA

L'illuminotecnica è la scienza della illuminazione, ovvero la disciplina tecnico/scientifica che si occupa dell'illuminazione di spazi ed ambienti, sia interni che esterni, sia sfruttando la luce solare che la luce artificiale.

L'illuminotecnica ha una forte natura interdisciplinare, poiché si occupa di:

  • Teoria della luce: intensità, spettro, temperatura di colore, diffusione, riflessione, radiometria, fotometria ecc
  • Fisiologia e psicologia della visione: percezione luminosa dell'occhio umano, ergonomia dell'illuminazione, comfort visivo
  • Architettura e design: scelta della luce adatta per interni o esterni, edifici, monumenti, piazze, giardini, musei
  • Bioarchitettura: massimo sfruttamento della luce solare anche al fine di limitare le emissioni di gas serra
  • Elettrotecnica: impiego dell'elettricità nell'illuminazione, tipi di lampadine, impiantistica
  • Regolamentazione: sicurezza (illuminazione di emergenza), risparmio energetico, inquinamento luminoso

 

Normativa illuminotecnica

In Italia l'illuminotecnica non è governata da alcuna legge dello stato, cosa che avviene in altri paesi europei, come la Francia, dove bisogna presentare un calcolo illuminotecnico per vedersi approvare delle licenze edilizie. Può tuttavia esistere in alcuni casi la normativa regionale sull'argomento: per esempio in Emilia-Romagna è in vigore la Legge Regionale n.19 del 29/09/2003, la Direttiva Regionale n.2263 del 29/12/2005 e la circolare esplicativa n.14096 del 12/10/2006. A partire dall'Ottobre 2004 in Italia è stata recepita la Norma Europea EN 12464 che ha introdotto interessanti novità per quanto riguarda l'utilizzo della luce artificiale negli ambienti interni. Si fa particolare riferimento al valore di illuminamento medio "mantenuto", alla limitazione dell'abbagliamento diretto generato dai corpi illuminanti ed alla resa cromatica della lampade. In precedenza si prevedeva un valore medio per l'illuminazione generale di un ambiente, ora si fa distinzione fra la task-area dove avviene il compito visivo e le zone circostanti. Tramite apposite tabelle fornite dai produttori o con l'uso dei software di calcolo si deve verificare l'indice di abbagliamento diretto UGR, questo valore tiene conto dell'abbagliamento diretto prodotto dagli apparecchi all'interno del campo visivo e della luminanza dello sfondo rispetto all'osservatore. Per la prima volta vengono indicati gli indici di resa cromatica per le lampadine, questo si traduce in una scelta più responsabile delle sorgenti luminose disponibili sul mercato. In precedenza veniva utilizzata la normativa UNI 10380, che stabiliva alcuni parametri da rispettare per avere degli ambienti confortevoli dal punto di vista dell'illuminazione naturale e artificiale. Tale normativa era richiesta da enti privati o enti statali in sede di gare di progettazione di illuminazione, anche se, come detto, non era adottata ufficialmente dallo stato italiano. La UNI 10380 stabiliva quale deve essere l'intervallo di lux entro cui bisogna stare per garantire un confort visivo adeguato alla mansione o attività che si svolge in un dato locale. Non solo: indicava anche quale doveva essere il limite del livello di abbagliamento massimo accettabile dagli apparecchi illuminanti e quale doveva essere la temperatura di colore delle lampade utilizzate. Per gli ambienti esterni la nuova Norma Europea CEN 13201 è in corso di traduzione.

 

Il calcolo illuminotecnico

Eseguire calcoli illuminotecnici a mano è di fatto improponibile: la luce che raggiunge una superficie, infatti, non dipende solamente dalla lampada che è posta al di sopra di essa, ma è la sommatoria di tutti i fotoni che vengono emessi da tutti i corpi illuminanti e poi riflessi da tutti i materiali che si trovano all'interno di un ambiente. Per calcolare correttamente il valore di illuminamento di una superficie, dunque, bisogna conoscere come è fatto l'ambiente, di che materiale e di che colore sono fatte le pareti, i mobili, il soffitto e il pavimento. Esiste, infatti, la possibilità di illuminare un ambiente esclusivamente con luce indiretta, ovvero con luce proiettata solo sul soffitto o sulle pareti che poi, riflessa, ricade sulla nostra superficie di calcolo: questo tipo di calcolo a mano è troppo impreciso per essere accettabile in sede di progettazione. Esistono dei software di calcolo che permettono di studiare il comportamento della luce simulando, nella realtà virtuale, tutte le superfici con la loro capacità di riflettere la luce e, soprattutto, la caratteristica di emissione delle lampade prescelte. Esistono diversi programmi, anche distribuiti gratuitamente, che permettono di effettuare questo calcolo in modo rapido ed efficace:

  • Relux software gratuito che può importare superfici anche dal formato dxf
  • Dialux software anch'esso gratuito che permette di installare plug-in prodotti direttamente dalle case che producono lampade - utilizza pov-ray come motore di rendering. Permette di calcolare l'illuminamento delle superfici mostrando anche il grafico delle stesse con le curve isolux.
  • 3D Studio Max e 3D Studio Viz software a pagamento di modellazione solida e rendering fotorealistico; implementano nel potente motore di rendering la capacità di simulare le lampade reali e di calcolarne gli effetti sulle superfici. Alcuni produttori di lampade offrono di scaricare le loro lampade come oggetti 3d da importare direttamente nel software come oggetti singoli. Lo sviluppo di questi programmi ha bloccato l'evoluzione di Lightscape, un software dedicato esclusivamente al calcolo illuminotecnico.
  • WYSIWYG software ovviamente a pagamento, che permette di progettare un impianto luci per qualsiasi tipo di evento, inoltre è possibile ottenere un rendering fotorealistico del progetto costruito riportando le vere caratteristiche della luce e delle lampade utilizzate. software perfetto per i Light Designer.


Per scambiare le informazioni sulle lampade si fa riferimento ad uno standard internazionale, supervisionato dall'IESNA (The Illuminating Engineering Society of North America), secondo cui i dati relativi alla quantità di luce emessa in diverse direzioni sono racchiusi in un codice alfanumerico di un file con estensione .IES, leggibile attraverso i programmi citati. Tale file, applicato ad una lampada virtuale nel software, permette di simulare l'illuminazione prodotta dall'apparecchio e valutarne obiettivamente ed efficacemente la compatibilità con le esigenze di progetto. È inoltre molto diffuso il formato Eulumdat, ogni file .LDT racchiude la curva di distribuzione della luce e le dimensioni del solido rappresentante il corpo illuminante. Considerata la semplicità e la minima dimensione dei file Eulumdat, all'interno dei programmi di calcolo i corpi illuminanti possono avere solo l'aspetto di un parallelepipedo o di un cilindro, comunque ai soli fini della verifica illuminotecnica un corpo semplice permette di risparmiare molto tempo.

 

INQUINAMENTO LUMINOSO

L'espressione "inquinamento luminoso" indica la dispersione verso l'alto della luce artificiale, che con la crescita delle zone urbane e industriali è diventato un fenomeno sempre più diffuso. La causa principale è da ricercare nell'impiego di apparecchi non schermati che dirigono parte del flusso luminoso direttamente verso il cielo. Negli ultimi anni quindi sono state messe a punto norme e regolamenti che hanno l'obiettivo di limitare questo fenomeno di dispersione, nell'illuminazione pubblica e, più in generale, in tutte le luci utilizzate in esterno.

Criteri generali per ridurre l'inquinamento luminoso

  • Utilizzo preferenziale di lampade al sodio
  • Per l'illuminazione stradale usare i livelli minimi consigliati dalla norma UNI 10439
  • Evitare l'impiego di apparecchi che abbiano un rendimento superiore del 3%
  • Usare proiettori solo in caso di necessità ed in ogni caso con una inclinazione non < 60°
  • Utilizzare sistemi automatici in grado di ridurre il flusso luminoso del 50%

 

IL FLUSSO LUMINOSO

Il flusso luminoso esprime la quantità totale di energia luminosa emessa da una sorgente in un intervallo di tempo. Il flusso non dà alcuna informazione sulla qualità della luce, né sulla sua distribuzione nello spazio.Se immaginiamo di fare un paragone fra la luce e l'acqua, una sorgente luminosa può essere paragonata ad un rubinetto aperto, e il flusso luminoso esprime la quantità di litri che fuoriescono dal rubinetto in un secondo. Il flusso viene indicato con la lettera greca (Phi) e si misura in lumen (abbreviazione: lm). Il flusso è una grandezza molto utile per descrivere e confrontare le lampade tradizionali ed i nuovi sistemi di illuminazione a stato solido LED.

Efficienza Luminosa (lumen/watt)

- Lampada incandescenza 13.8 Lm/W
- Lampada alogena a bassa tensione 23.0 Lm/W
- LED CREE XR-E (produzione 2006) da 67 Lm/W a 104 Lm/W
- Lampada a fluorescenza compatta 60.0 Lm/W
- Lampada a fluorescenza T8 93.0 Lm/W
- Lampada a luminescenza ad alta intensità (HID) 107 Lm/W

Ad esempio, il rendimento luminoso di una lampadina alogena è di 14 lumen per ogni watt, quindi una lampadina alogena da 25 W produrrà un flusso luminoso di 14 x 25 = 350 lumen; i LED di potenza Xr-E attualmente in produzione hanno un rendimento luminoso di circa 74 lumen per ogni W, quindi un modulo da 3 LED da 1 W produrrà un flusso luminoso di 74 x 3 = 222 lumen a 350mA se li alimentiamo a 700mA il flusso luminoso complessivo sarà di 355 Lumen. Il Lumen indica la quantità di luce emessa ma è il lux ad indicare la quantità di luce percepita. Si tratta dell'unità di misura che indica la quantità di luce per unità di superficie.

 

EFFICIENZA LUMINOSA

  • Filamento 14 lmwatt
  • Alogene 22 lmwatt con durata maggiore circa 3000 ore
  • Fluorescenti (tipo neon) rend 90 lmwatt durata circa 8000 ore
  • Alogenuri  parametri simili alle fluorescenti
  • Alogenuri vapori di sodio. Per contro hanno luce giallastra rend 180 lmwatt e durata 10000 ore

Tecnologia LED

I nostri dipositivi illuminanti, di recente sviluppo, sono costituiti da uno o, piu' spesso, diversi diodi LED (Light Emitting Diode) alimentati da un apposito circuito elettronico. Hanno la caratteristica di emettere una luce bianchissima e con scarsa produzione di calore.
Sono fonti di luce piu' piccole, di ottimo rendimento, con una durata di funzionamento da 10.000 a 100.000 ore in funzione del tipo di LED e dei colori, eliminando quindi l'esigenza di frequenti sostituzioni delle lampade. Bassissimo consumo energetico, possibilita' di svariati colori, nessuna emissione UV, possibile utilizzo del dimmer, accensione immediata, controllo preciso del fascio e minimo abbagliamento; sono lampade poco ingombranti, facili da installare, leggere, che richiedono poca manutenzione e aprono nuovi orizzonti ai progettisti della luce.
Hanno anche la caratteristica, a fine vita, di esaurirsi lentamente piuttosto che bruciare istantaneamente.
Lo svantaggio principale e' l'elevato costo.

Questa tecnologia e' applicata ad apparecchi d'illuminazione e decorazione a incasso a pavimento-parete-soffitto per interni ed esterni; linee luminose per interni, tubi, cambia-colore, ogni sorta di composizione luminosa per dare sfogo alla creativita' e creare effetti scenografici. Tramite particolari dispositivi e' possibile cambiare colori in modo uniforme o a tratti, miscelare i colori per ottenere nuove nouances, regolare la velocita' di cambio-colori, creare effetti di movimento.

 

CONTROLLO DEL FLUSSO LUMINOSO INDIRETTO E CLASSIFICAZIONE ILLUMINOTECNICA DEL TERRITORIO

Prevedere il controllo del flusso luminoso indiretto, limitandolo al minimo previsto e richiesto dalle norme tecniche e di sicurezza, è una precisa scelta del legislatore, perché l'obiettivo è di fare in modo che il progettista adotti tra i principi ispiratori della progettazione la necessità di evitare situazioni di sovra illuminazione, che produrrebbe inutili sprechi energetici e darebbe luogo a scelte poco efficienti.

 
 

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