LED - semplicemente semplice - Know-how per la tecnologia-LED in Teoria e Pratica

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LED - semplicemente semplice - Know-how per la tecnologia-LED in Teoria e Pratica
LED – semplicemente semplice

Know-how per la tecnologia-LED in
Teoria e Pratica
LED - semplicemente semplice - Know-how per la tecnologia-LED in Teoria e Pratica
Indice

    Capitoli                                                               pagina

    1.0        Introduzione                                                    3
    1.1        Cos’è un LED?                                                   3
    1.2        Perché i LED?                                                   3

    2.0        Tecnologia LED                                                  4
    2.1        Produzione                                                      4
    2.2        Funzionamento del LED                                           5
    2.3        Tipi di LED                                                     5
    2.4        Tipi di struttura di LED                                        6
    2.5        Vantaggi della tecnologia LED                                   7
    2.6        Caratteristiche di qualità                                      8
    2.7        Tecnica convenzionale o LED?                                   15

    3.0        Applicazione LED                                               16
    3.1        Dove è opportuno utilizzare i LED?                             16
    3.2        Calcolo del potenziale di risparmio                            17
               energetico dell’illuminazione
    3.3        Lampadine LED                                                  18
    3.4        Lampade LED                                                    18
    3.5        Lampade comandate da tensione / Lampadine                      19
    3.6        Lampade comandate da corrente / Lampadine                      19
    3.7        Lampade da 230 V AC / Lampadine                                20
    3.8        Esempio di progetto relativo al tema                           21

    4.0        Progettazione LED e installazione                              24
    4.1        Dal convenzionale al LED, domande sul cambio di lampadine      24
    4.2        Progettazione di un impianto LED                               24
    4.3        Regolazione di LED                                             24
    4.4        Installazione e montaggio di lampade LED                       27
    4.5        Elettro-Materiale SA ed Elevite                                28

    5.0        Nuove tecnologie                                               30
    5.1        Panoramica sugli OLED                                          30
    5.2        Tecnologia LCC                                                 32

    6.0        FAQ                                                            34

    7.0        Glossario                                                      38

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1.0 Introduzione

Le persone hanno bisogno della luce per vivere. La luce scandisce il nostro tempo e
controlla il nostro ritmo sonno-veglia. Accanto alla luce solare, anche la luce artificiale
ha un ruolo fondamentale poiché trascorriamo gran parte del nostro tempo in ambienti
chiusi. La notte, in particolare, abbiamo bisogno di luce per sicurezza e orientamento,
lavoro e piacere. La luce artificiale ci affianca al chiuso e all’aperto, nella sfera privata e
professionale. La luce crea atmosfere e influisce sulla nostra sensazione di benessere.
Di giorno e di notte.

Questo opuscolo vi offre un’ampia competenza specifica per quanto riguarda tecnica,
applicazione e possibilità d’impiego di lampade e lampadine LED. Per essere prepara-
ti al futuro!

1.1 Cos’è un LED?

LED, diodo a emissione luminosa, indica un semiconduttore elettronico. Il diodo emette luce
quando è percorso da corrente nel senso di conduzione. Al contrario delle lampadine convenzio-
nali, i LED sono componenti elettronici, minuscoli chip elettronici composti da cristalli semicon-        Q
duttori. I LED non hanno bisogno di alcun filtro di colore, la loro luce viene creata direttamente
da diversi colori mediante materiali semiconduttori differenti. L’illuminazione con sostanze inor-
ganiche è stata scoperta già nel 1907, l’anno di nascita del LED prodotto a livello industriale è il
1962. I LED bianchi arrivano a metà degli anni ’90. Negli ultimi anni il grado di efficacia dei LED
è raddoppiato ogni due anni. Oggi i LED vengono impiegati in svariate applicazioni. Si sono af-
fermati come sorgente luminosa economica che si distingue per numerosi vantaggi. Alla base
vi sono buona qualità, installazione e messa in funzione corrette e la vostra competenza tecni-
ca per stabilire in quali casi è opportuno utilizzare i LED.

1.2 Perché i LED?

Oggi i LED sono sorgenti luminose economiche per l’illuminazione di rilievo e generale. Ove
opportuno possono sostituire le lampadine convenzionali consentendo maggiore flessibilità e
minor consumo di corrente. L’energia richiede risorse. L’impiego di lampadine e lampade LED
è indicato in numerose applicazioni al fine di ridurre i costi dovuti ai prezzi dell’elettricità in au-
mento e di impiegare l’energia a disposizione in modo oculato.

I LED sono piccoli, flessibili e regolabili. Hanno una durata notevole e si distinguono per un’e-
levata qualità della luce. I LED possono essere utilizzati all’interno e all’esterno, emettono luce
bianca e colorata e preservano gli oggetti sensibili. Con un impiego sistematico della tecno-
logia LED e l’utilizzo di sistemi intelligenti di controllo della luce si può risparmiare circa il 70 %
dell’energia per l’illuminazione. La svolta verso la tecnica LED rappresenta il maggior cambia-
mento nell’illuminotecnica da decenni.

                                                                                                              3
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2.0 Tecnologia LED

                                              2.1 Produzione

                                              I LED sono costituiti da cristalli semiconduttori. Mentre nelle lampadine convenzionali la luce è
                                              prodotta da un filamento incandescente o un gas, i LED sono minuscoli chip elettronici com-
                                              posti da speciali cristalli semiconduttori. Con la tecnologia LED siamo entrati nell’era dell’op-
                                              toelettronica.

                                              La materia prima per i LED sono i cristalli semiconduttori che vengono assemblati in un foglio,
 Produzione                                   il cosiddetto wafer, e successivamente tagliati in chip. I diodi luminosi sono costituiti da un se-
 Tempi di lavorazione brevi e quantitati-     miconduttore substrato a polarità negativa con un surplus di elettroni. Su tale substrato si ap-
 vi elevati contraddistinguono gli impianti   plica un sottilissimo strato semiconduttore a polarità positiva con elettroni mancanti, ovvero
 di produzione moderni per materiali di       «lacune». In presenza di tensione gli elettroni in eccesso e le «lacune» si avvicinano tra loro e si
 giunzione dei semiconduttori. Da un wa-      ricombinano nella cosiddetta zona di svuotamento. L’energia rilasciata viene convertita in luce
 fer si ricavano centinaia di chip per LED.   e calore nel cristallo semiconduttore.

                                              Malgrado gli impianti di ultima generazione, non tutte le zone del wafer presentano le stesse
                                              caratteristiche illuminotecniche di flusso luminoso e punto di colore. Pertanto la selezione, il
                                              cosiddetto binning, in seguito al taglio del wafer nei singoli chip LED è particolarmente impor-
                                              tante. Per poter garantire una qualità della luce costante con lo stesso livello di luminosità e co-
                                              lore unitario della luce occorre fare la cernita dei LED di un lotto, che vengono suddivisi in co-
                                              siddetti bin (inglese per contenitore). Questo processo di binning è particolarmente importante
                                              per i LED bianchi. Maggiori informazioni al riguardo sono contenute nel capitolo «Caratteristi-
                                              che di qualità» a pagina 8.

                                              Per semplificare la realizzazione del contatto elettrico e proteggere il LED dagli influssi ambien-
                                              tali, il diodo viene colato in una lente in silicone che, allo stesso tempo, migliora l’irradiazione
                                              della luce.

                                              Struttura di un modulo LED

                                                 Modulo

                                                                                                                      Lente

                                                                                                                      ponte di collegamento

                                                                              Chip                                    Colla conduttiva
                                                                                                                      o saldatura
                                                                      Supporto / involucro

                                                                      Piastra conduttrice                             Giunto saldato
                                                                                                                      (ad es. alla piastra
                                                                                                                      conduttrice)

                                              Il piccolo chip per LED che emette luce è collocato su un grande elemento termoconduttore
                                              per la gestione termica ottimale. La lente effettua la deviazione primaria della luce.

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Strato precaricato
  positivamente

  Area di passaggio

  Strato
  precaricato
  negativamente

2.2 Funzionamento del LED

Quando il semiconduttore è attraversato da corrente, inizia a illuminarsi, «emette» luce. Nell’il-
luminotecnica questo processo viene chiamato «elettroluminescenza». Poca energia è già suf-
ficiente per attivare l’illuminazione. L’energia rilasciata viene convertita in radiazione nel cristallo
semiconduttore. Riflettori e lenti deviano la luce.

I LED funzionano con tensione continua, hanno bisogno di un convertitore come trasformatore
di tensione. Al contrario delle lampadine a incandescenza, che emettono uno spettro lumino-
so continuo, un LED emette luce di un colore specifico. Il colore della luce dipende dal mate-
riale semiconduttore utilizzato. Si utilizzano prevalentemente due sistemi di materiali (AllnGaP e
InGaN) per produrre LED a elevata luminosità di tutti i colori dal blu al rosso e anche in bianco
mediante conversione di luminescenza (vedi a pagina 8). Per far funzionare il diodo nel senso
di conduzione sono necessarie tensioni diverse.

2.3 Tipi di LED

I LED high-power, chiamati anche LED ad alto rendimento, forniscono la massima luminosi-
tà. Il LED high-power più piccolo è poco più grande della testa di un fiammifero, pur fornendo
un’efficienza di 100 lumen per Watt (lm/W).

I LED low-power, risalgono all’era iniziale della tecnologia LED. Sono grandi da tre a cinque
millimetri e hanno un angolo di irradiazione che va da 15 a 30 gradi. La marcia trionfale dei
LED è iniziata con il LED cablato da 5 mm; oggi i LED low-power vengono impiegati soprattut-
to nell’illuminazione segnaletica. Funzionano con correnti che vanno da 20 fino a un massimo
di 100 milliampere (mA).

I modelli Superflux, chiamati anche Spider o Piranha, offrono un flusso luminoso utile più inten-
so. In genere funzionano con 70 mA e hanno 4 pin. Questi LED possono accogliere nell’involucro
anche più chip comandabili separatamente. L’angolo di irradiazione va da 90 a 130 gradi. I LED
Superflux vengono spesso impiegati nell’industria automobilistica.

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2.4 Tipi di struttura di LED

              I LED cablati (LED radiali) risalgono ancora agli albori della tecnologia LED. Il chip LED che si
              trova all’interno è incapsulato da un cappuccio di plastica che lo protegge da eventuali danni.
              A causa del loro flusso luminoso utile generalmente ridotto, questi LED low-power vengono uti-
              lizzati prevalentemente per segnali semplici.

LED cablati   I LED COB (= Chip on Board) vengono impiegati per moduli LED particolarmente potenti e com-
              patti. In questa struttura i chip LED «nudi», non incapsulati, vengono incollati direttamente sulla
              piastra conduttrice e i contatti vengono realizzati tramite i cosiddetti «fili bond». Una lente epos-
              sidica incollata, chiamata «bolla», definisce il fascio luminoso che può essere stretto o ampio.

              I LED SMD (= Surface Mounted Devices) sono prodotti standard estremamente piccoli per la
              produzione industriale. Vengono incollati direttamente sulla piastra conduttrice e i contatti ven-
              gono realizzati nel bagno di saldatura. Anch’essi sono già incapsulati come i LED cablati. I LED
              SMD sono la struttura maggiormente impiegata in moduli o lampade. Le strutture SMD vengo-
              no dotate sia di LED low-power, sia di LED high-power. Consentono la produzione industriale
              di moduli potenti, piatti e sottili.

              LED ad alto rendimento
LED COB

                  Involucro                                        Chip LED
                  Collega-          Chip           Involucro
                  mento                                                                             +

                                                                     Strato cristallo
                                                            Strato drogato di tipo P
                                                                        Strato attivo
                                                                   (produzione luce)

                                                           Strato drogato di tipo N
LED SMD
                     Piastrina
                     con anima      Dissipatore     Piazzola
                                    di calore                                    —
                     metallica                      di saldatura

                 Sezione                                        Sezione

              I diodi luminosi sono utilizzabili per l’illuminazione solo quando formano un modulo sulle piastre
              conduttrici. Il modulo può essere costituito da LED singoli o da più diodi. La piastra conduttrice,
              chiamata anche piastrina, garantisce alimentazione elettrica, dispersione del calore e comando.

              I moduli vengono prodotti in modo standardizzato o adeguati alle diverse esigenze dei clienti.
              Esistono moduli LED lineari, flessibili e piatti.

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Moduli LED lineari

I moduli LED lineari sono particolarmente indicati per gli effetti a illuminazione radente «wall
washing» e l’illuminazione architettonica. Sottolineano il profilo di facciate e volte e si inserisco-
no nei canali d’uscita più sottili. Consentono di realizzare anche lunghe linee luminose in modo
semplice e perfetto.

I moduli LED flessibili percorrono curve e bordi con particolare semplicità. Vengono utilizzati
per illuminare, o retroilluminare, superfici curve, ad esempio scritte o corrimani.

I moduli LED piatti sono generalmente disponibili sotto forma di pannelli LED pronti all’uso
con superfici diffuse in vetro o plastica. Vengono impiegati ad esempio come piastrelle lumino-
se o soffitti luminosi completi. Con il comando corrispondente si possono realizzare lampade
o display di grandi dimensioni.

2.5 Vantaggi della tecnologia LED                                                                        Moduli LED flessibili

Oggi i LED rendono possibili soluzioni inimmaginabili fino a ieri, per l’interno o l’esterno, per l’il-
luminazione decorativa o funzionale. Il principio di creazione della luce completamente nuovo
fa sì che il LED si differenzi dalle altre sorgenti luminose in numerosi punti.

I vantaggi in sintesi.
        	Durata estremamente lunga e manutenzione pressoché nulla: i LED contenuti in lam-
          pade e moduli hanno una durata di circa 50’000 ore e oltre.
          I LED emettono una luce orientata pressoché puntiforme. Come ottica primaria, le len-
          ti consentono una deviazione della luce pressoché senza perdite.
          I LED producono naturalmente luce colorata che può essere convertita in luce bian-
          ca. La resa del colore è di Ra > 80 fino a Ra > 90.
          I LED hanno un’efficienza elevata: l’efficienza luminosa delle lampade LED può già es-
          sere superiore a 100 lm/W.
          I LED sono piccoli e consentono di realizzare lampade dalla struttura compatta con
          profondità d’installazione minima.                                                              Moduli LED piatti
          La luce LED è priva di radiazione IR e UV diretta e preserva gli oggetti delicati.              Quelle: Osram
          I LED sono resistenti a urti e vibrazioni. Ciò rappresenta un vantaggio in particolare
          nelle applicazioni industriali, nell’illuminazione stradale e negli apparecchi mobili.
          LED forniscono subito una luce senza sfarfallio, sono regolabili in continuo e attivabili
          a piacimento.
          La temperatura di colore delle lampade LED può essere modificata con speciali cen-
          traline. Ciò fornisce un notevole margine di libertà creativa.
          I LED sono privi di mercurio e vanno smaltiti come rifiuti elettrici.
          I LED funzionano perfettamente in presenza di basse temperature ambiente.

                                                                                                                                  7
LED - semplicemente semplice - Know-how per la tecnologia-LED in Teoria e Pratica
2.6 Caratteristiche di qualità

    I LED non sono tutti uguali, per confrontare la qualità delle lampade e lampadine LED ci si avvale
    delle indicazioni in materia di gestione termica, condizioni di esercizio, binning e resa del colore.

    Temperatura di colore e resa del colore
    La luce dei LED è naturalmente colorata, essi producono una radiazione a banda stretta (mo-
    nocromatica). Il materiale semiconduttore utilizzato determina la lunghezza d’onda e quindi il
    colore della luce: rossa, verde, gialla o blu. Per produrre la luce bianca, la radiazione monocro-
    matica viene convertita con una sostanza luminescente (fosforizzazione) oppure mediante mi-
    scelazione additiva dei tre colori primari secondo il principio RGB.

    Luce LED bianca mediante conversione di luminescenza
    Il procedimento attualmente migliore utilizza il principio della conversione di luminescenza e vie-
    ne impiegato anche per le lampade fluorescenti. Con questo metodo, sopra un chip LED blu
    viene vaporizzato un sottilissimo strato luminescente di fosforo che converte una parte della
    luce blu in luce bianca grazie al fosforo giallo.

    La luce led bianca viene generalmente prodotta in base al principio della conversione
    di luminescenza:

                   Luce bianca                                             Strato di conversione
           Strato luminescente
                                                                           Luce blu
                     Chip LED

      Sopra un chip LED blu viene applicato uno strato sottilissimo di fosforo giallo che trasfor-
      ma la luce blu in bianca.

    Concentrazione e composizione chimica della sostanza luminescente devono essere calibrate
    con la massima precisione per ottenere il colore della luce desiderata. La temperatura di colo-
    re fornisce l’indicazione se un LED emette una luce calda o fredda. In generale vige la regola:
    maggiore è la temperatura di colore, tanto più fredda è la luce. Una temperatura di colore da
    2’700 a 3’000 Kelvin (K) contraddistingue una luce bianca calda, oltre 3’300 K il colore del-
    la luce è bianco neutro, a partire da 5’300 K la luce è bianca diurna. 2’700 K corrisponde alla
    consueta luce della lampadina a incandescenza.

8
LED - semplicemente semplice - Know-how per la tecnologia-LED in Teoria e Pratica
Spettro del LED

          1

         0,8

         0,6
  Watt

         0,4

         0,2

          0
               380      430       480        530       530        630       680        730
                                             Nanometro

Con il procedimento di luminescenza si può determinare il colore della luce con precisione, la
sua omogeneità è assicurata mediante binning. Ulteriori vantaggi di questo metodo sono i flus-
si luminosi relativamente elevati e la buona resa del colore fino a Ra 90.

La resa del colore della luce bianca calda (da 2’700 a 3’300 K) è spesso migliore di quella dei
LED bianco neutro o diurno, ma in genere l’efficienza dei chip LED bianco caldo è purtroppo
minore. Al contrario, i LED con colori della luce più freddi sono in genere più efficienti, ma han-
no anche una resa del colore un po’ inferiore. Una buona soluzione è data dalla miscelazione
di luce LED bianca di colori della luce diversi, che garantisce un’eccellente resa del colore con
efficienza elevata.

Luce LED bianca mediante miscelazione dei colori RGB (miscelazione additiva dei colori)
Un’altra possibilità di produrre luce LED bianca è la miscelazione di luce colorata di diversa lun-
ghezza d’onda. Questa miscelazione additiva dei colori rosso, verde e blu (RGB) può produrre
milioni di tonalità e anche la luce bianca. Le soluzioni RGB sono particolarmente indicate per le
applicazioni con illuminazione cromodinamica, ad es. per l’allestimento di facciate.

Per ottenere la luce bianca con la miscelazione dei colori RGB occorre controllare esattamen-
te i LED colorati. In tal caso la resa del colore della luce bianca da Ra 70 fino a 80 è inferiore ri-
spetto a quella ottenuta con il procedimento di luminescenza.

I sistemi di illuminazione dinamici, in cui la luce cambia intensità e temperatura di colore, sup-
portano il nostro ritmo biologico. Lampade e sistemi di controllo intelligenti consentono di cam-
biare il colore da bianco caldo a bianco freddo seguendo il modello della luce diurna. Que-
sta tecnologia è utile ad esempio nell’illuminazione dell’ufficio o nelle scuole perché atmosfere
luminose alternanti influiscono in modo positivo sul benessere e sull’efficienza delle persone.

Per queste applicazioni le nuove tecnologie combinano chip colorati e LED bianchi, creando
così una luce bianca dinamica variabile con una buona resa del colore. Il controllo è affidato a
una gestione elettronica della luce.

                                                                                                         9
LED - semplicemente semplice - Know-how per la tecnologia-LED in Teoria e Pratica
Binning
                                       La qualità dei LED viene definita, tra l’altro, mediante il cosiddetto Binning. Nella produzione in-
                                       dustriale di chip LED si verificano continuamente scostamenti all’interno di diversi lotti di pro-
                                       duzione. Le caratteristiche illuminotecniche possono variare in colore e luminosità. Per poter
                                       garantire una qualità della luce costante con lo stesso livello di luminosità e colore unitario della
                                       luce, occorre fare la cernita dei LED di un lotto. Questi vengono suddivisi in cosiddetti bin (in-
                                       glese per contenitore). Il processo di binning è particolarmente importante per i LED bianchi.

                                       Criteri di selezione importanti in fase di Binning:
                                                  flusso luminoso (lm)
                                                  temperatura di colore (Kelvin)
                                                  punto di colore
                                                  tensione diretta (Volt)

                                       Classificazione secondo ANSI e MacAdams
                                       Oggi i LED vengono classificati in base allo standard ANSI (ANSI = American National Stan-
                                       dards Institute) che definisce gli scostamenti di crominanza con l’ausilio delle ellissi di Mac­
                                       Adams. Le indicazioni dell’ellisse di MacAdams forniscono un punto di riferimento all’utente in
                                       merito all’entità della diversificazione dei singoli moduli LED ad es. per quanto riguarda la per-
                                       cezione del colore. Ciò è molto importante per un aspetto uniforme.

                                       Nella teoria si parla di un MacAdams non appena è riconoscibile una differenza visiva per quan-
     Fonte: Foto von Tyler Nienhouse   to riguarda la percezione del colore. Poiché questa condizione di laboratorio non si verifica in
                                       normali applicazioni di illuminazione, ad es. tramite riflessioni di superfici colorate, già 3 ellissi
                                       di MacAdams sono considerate molto pregiate.

                                                                                                 2700 K

                                                                                   3000 K

                                                                   3500 K

                                                    4000 K

                                       Ellissi di MacAdams

10
La corrente costante protegge i LED
Condizioni di esercizio ottimali sono importanti per la lunga durata dei LED. Tra queste rientra
la regolazione precisa della corrente costante. I diodi hanno una curva caratteristica corrente-
tensione con crescita esponenziale. Già piccole variazioni di tensione possono distruggere il
chip LED, pertanto i LED non dovrebbero essere mai collegati direttamente a una sorgente di
tensione, bensì tramite il cosiddetto convertitore.

Efficienza
L’efficienza viene indicata in lumen per Watt (lm/W) e indica il rapporto tra il flusso luminoso del-
la lampada e la potenza alimentata.

La quantità di energia effettivamente risparmiata da un impianto di illuminazione a LED, tutta-
via, non dipende solo dall’efficienza luminosa dei diodi utilizzati, bensì sono determinanti i se-
guenti fattori:
          l’interazione con le ottiche e gli apparecchi di esercizio,
          la deviazione della luce nella lampada,
          le condizioni ambientali.

Durata
Le lampade LED e i moduli LED hanno in genere una durata di 50’000 ore e oltre. Nel raffron-
to, una lampadina alogena a incandescenza funziona in media 2’000 ore, una lampada fluore-
scente sul reattore elettronico circa 20’000 ore. In pratica ciò significa che una lampada LED in
funzione 250 giorni lavorativi all’anno per undici ore al giorno dura circa 18 anni. Ciò consente
di risparmiare sui costi per la manutenzione e la sostituzione di lampadine. Le lampadine LED, i
cosiddetti retrofit, hanno una durata minore a causa della loro struttura piuttosto sfavorevole per
i diodi. Ciononostante sono anch’esse un’ottima scelta con una durata media di circa 25’000
ore. Diversamente dalle lampadine convenzionali, i LED hanno raramente un’avaria, invece la
loro luminosità diminuisce lentamente, tra l’altro perché il cristallo semiconduttore presenta un
numero sempre maggiore di impurità. Questo deterioramento, chiamato anche degradazione,
è influenzato dai seguenti fattori:
          temperatura di esercizio
          temperatura ambiente
          alimentazione a corrente costante
          tipo di semiconduttore
          opacamento delle ottiche

Temperatura e gestione termica
La temperatura influisce sull’efficienza delle lampade e lampadine LED. Come tutte le sorgen-
ti luminose, anche i LED producono calore. A differenza delle sorgenti luminose convenzionali,
il calore viene rilasciato verso il retro. Una sottrazione di calore ottimale, la cosiddetta gestio-
ne termica, costituisce il fondamento per indicazioni affidabili relative a durata ed efficienza lu-
minosa. Il calore viene evacuato attraverso la piastrina e l’involucro della lampada (raffredda-
mento passivo). Un collegamento fisso di ampie dimensioni tra piastra conduttrice e involucro
favorisce la dispersione del calore. In alcuni modelli di lampada le alette di raffreddamento in-
grandiscono la superficie abbassando così la temperatura, in altri tipi di strutture si utilizzano
aria o acqua per il raffreddamento attivo. Il collegamento termico tra la piastrina e il dissipato-
re di calore è determinante per una gestione termica funzionante. Su tale base si possono di-
stinguere le lampade di qualità dai prodotti economici. Tener conto anche delle indicazioni del
produttore in merito ai valori soglia di temperatura consentiti per il funzionamento del converti-
tore, al fine di garantire un funzionamento ottimale.

                                                                                                        11
Comportamento termico dei LED
     La qualità di un modulo LED è determinata anche dalla frequenza d’incidenza dei guasti e dalla
     riduzione del flusso luminoso nell’arco della sua durata. Un LED è costituito da due componen-
     ti di base, il LED «Dice» (chip) e lo strato di fosforo. Entrambi sono molto sensibili alla tempera-
     tura. Quanto più elevata, è la temperatura, minore è l’efficienza e di conseguenza aumentano
     le variazioni di colore.

     Nell’arco della propria durata i moduli LED perdono luminosità a causa di alterazioni chimiche e
     fisiche. Questo processo (degradazione) è indicato con L ed è generalmente pari al 30 %. Dopo
     50’000 ore resta pertanto il 70 % del flusso luminoso iniziale (L70). Alla grandezza L è diretta-
     mente correlata la grandezza B, che indica la percentuale dei moduli che può risultare inferiore
     al valore L. L’indicazione comune è B50. Pertanto, dopo 50’000 ore il 50 % dei moduli può ri-
     sultare inferiore al valore L70. Dal termine della durata L70 fino all’effettiva inutilizzabilità del LED
     possono trascorrere ancora diverse decine di migliaia di ore di funzionamento.

     L’incidenza dei guasti consueta per i moduli LED è pari allo 0,2 % per ogni 1’000 ore, ciò signi-
     fica che dopo 50’000 ore può smettere di funzionare fino al 10 % dei moduli. L’incidenza dei
     guasti è indicata con C. Mettendo in relazione le grandezze C e B si ottiene F, che tiene conto
     degli effetti del deterioramento e dell’avaria totale di un modulo LED.

     L’esempio che segue illustra gli effetti della temperatura sulla durata e sul flusso lumi-
     noso di un LED (faretto da 2000 lm):

     SLE G4 15 mm 2000 lm 8x0 ADVANCED
      Modalità  Temperatu-    L90 / F10 L90 / F50          L80 / F10     L80 / F50    L70 / F10    L70 / F50
      operativa ra tp
                     65 ºC        55’000 h   > 60’000 h   > 60’000 h   > 60’000 h    > 60’000 h   > 60’000 h
     HE              75 ºC        41’000 h   > 60’000 h   > 60’000 h   > 60’000 h    > 60’000 h   > 60’000 h
                     85 ºC        31’000 h     47’000 h   > 60’000 h   > 60’000 h    > 60’000 h   > 60’000 h
                     65 ºC        49’000 h   > 60’000 h   > 60’000 h   > 60’000 h    > 60’000 h   > 60’000 h
      NM             75 ºC        36’000 h     54’000 h   > 60’000 h   > 60’000 h    > 60’000 h   > 60’000 h
                     85 ºC        27’000 h     41’000 h     58’000 h   > 60’000 h    > 60’000 h   > 60’000 h
                     65 ºC        40’000 h   ≥ 60’000 h   > 60’000 h   > 60’000 h    > 60’000 h   > 60’000 h
      HO             75 ºC        30’000 h     44’000 h   > 60’000 h   > 60’000 h    > 60’000 h   > 60’000 h
                     85 ºC        22’000 h     33’000 h     47’000 h   > 60’000 h    > 60’000 h   > 60’000 h

     HE = High Efficiency; NM = Nominal;
     HO = High Output, analogamente alle denominazioni dei tubi fluorescenti;
     Modalità operativa = alimentazione del LED (influisce su flusso luminoso e degradazione;
     Temperatura Tp = punto di temperatura sulla piastrina

     In sintesi ciò significa
              L70 / B50: 30 % di riduzione del flusso luminoso / 50 % dei LED possono risultare infe-
              riori a L70
              L70 / C10: 30 % di riduzione del flusso luminoso / 10 % d’incidenza dei guasti
              L70 / F10: 30 % di riduzione del flusso luminoso / 10 % dei LED inferiori a L70 o in avaria

     Nell’impiego di lampade LED occorre fare attenzione alle indicazioni del produttore in merito a
     riduzione del flusso luminoso e incidenza dei guasti, perché un LED di qualità migliore consen-
     te di ridurre al minimo reclami ed effetti di luce sgradevoli.

12
Il flusso luminoso espresso in lumen (lm) dipende dall’intensità della corrente nell’apparecchio
di esercizio (driver). Le correnti comuni dei driver sono 350 / 500 / 700 / 1050 mA. Maggiore è
la corrente del driver, più intenso è il flusso luminoso. Il flusso luminoso dipende anche dal co-
lore della luce. Più «fredda» è la luce (alta temperatura di colore ad es. 6’500 K), maggiore è il
flusso luminoso.

La chiave per la qualità della luce
Il codice fotometrico definisce la qualità della luce delle lampade LED. Le sei cifre definiscono
resa del colore, temperatura di colore, ellissi di MacAdams all’inizio e trascorso il 25 % della du-
rata di funzionamento e flusso luminoso trascorso il 25 % della durata di funzionamento. Le el-
lissi di MacAdams servono a determinare le variazioni cromatiche visive. Fino a tre MacAdams
le tolleranze di colore sono in pratica impercettibili. Alla presenza di variazioni maggiori, le dif-
ferenze di colore diventano visibili e possono accentuarsi ulteriormente nell’arco della durata.

Chiavi del codice fotometrico, ad es. 830 / 349

                                    1a cifra            2a + 3a cifra     4a cifra        5a cifra                  6a cifra

                                                                                                          Flusso luminoso trascorso il
                                                                                                          25 % della durata di funzio-
                                                                                         MacAdams           namento (max. 6’000 h)
               Code                         CRI
                                                                                         trascorso il
                                                        Temperatura di                                                      Flusso
                                                                         MacAdams         25% della          Code
                                                          colore in                                                       luminoso
                                                                          all’inizio    durata di fun-
                                                         Kelvin x 100
                                                                                         zionamento
               7                            67 – 76                                    (max. 6’000 h)        7           ≥ 70 %
               8                            77 – 86                                                          8           ≥ 80 %
               9                            87 – ≥ 90                                                        9           ≥ 90 %

                                  100
                                                                                                          L90 a 60’000 h
  Flusso luminoso relativo in %

                                   90
                                                                                         L80 a 50’000 h
                                   80
                                   70                                                   L70 a 50’000 h

                                   50

                                   0
                                        0         10’000      20’000       30’000      40’000            50’000         60’000
                                                                Durata di funzionamento in ore
       Rappresentazione semplificata

Rappresentazione schematica dell’andamento del flusso luminoso nella durata di funzionamento
Fonte: Guida ZVEI «Planungssicherheit in der LED-Beleuchtung» (Sicurezza di progettazione
nell’illuminazione LED)

                                                                                                                                         13
Lista di controllo per la scelta delle lampade
                                             Per la scelta di lampade e lampadine fare attenzione ai parametri riportati di seguito:

                                                    	Potenza nominale delle lampade P in Watt
                                                   	Questo valore è utilizzato per la progettazione dell’assorbimento di energia e comprende
                                                      l’assorbimento di corrente di tutti i componenti incorporati nella lampada e necessari
                                                      per il suo funzionamento (incluso l’apparecchio di esercizio).

                                                       lusso luminoso nominale delle lampade v (in lm)
                                                      F
                                                      Il flusso luminoso nominale di una lampada indica tutta la potenza di radiazione che
                                                      emette in tutte le direzioni nel campo visibile. Si riferisce sempre al valore del flusso
                                                      luminoso indicato per la lampada nuova, che viene emesso dalle sorgenti luminose a
                                                      semiconduttori presenti nella lampada in determinate condizioni d’esercizio. Per il valore
                                                      del flusso luminoso indicato per l’intera lampada, viene presupposta una temperatura
                                                      ambiente di 25 °C, laddove non vengano fornite informazioni diverse.

                                                    	Efficienza luminosa delle lampade v (in lm/W)
                                                   	L’efficienza luminosa delle lampade è descritta come il quoziente tra il flusso luminoso
                                                     emanato e la potenza elettrica assorbita.

                                                      istribuzione dell’intensità luminosa delle lampade
                                                     D
                                                   	La distribuzione spaziale dell’intensità luminosa di una sorgente luminosa è descritta
                                                     per mezzo di curve di distribuzione dell’intensità luminosa. Le sezioni create dall’asse
                                                     verticale rappresentano le curve di distribuzione dell’intensità luminosa (LVK) nei piani
                                                     C e sono documentate in coordinate polari, dove i valori dell’intensità luminosa della
                                                     lampada sono rappresentati in condizioni d’esercizio standardizzate. Tali valori sono
                                                     indicati con l’unità candela (cd).

                                                      ualità del colore
                                                     Q
                                                   	La qualità del colore della luce bianca è contrassegnata con le seguenti caratteristiche:
                                                     colore della luce, descritto con la temperatura di colore più simile T in Kelvin (K), resa
                                                     del colore, descritta con l’indice di resa del colore Ra, tolleranza del punto di colore,
                                                     descritta con le ellissi di MacAdams e il binning.

                                                    	Temperatura ambiente nominale
                                                   	La temperatura ambiente influisce sul funzionamento di una lampada e lampadina.
                                                      Tale valore fissa la massima temperatura ambiente nominale in cui la lampada può
                                                      funzionare nel rispetto di tutti i parametri rilevanti ai fini della sicurezza. Alla presenza
                                                      di un valore ta = 25 °C non occorre alcuna indicazione sulla lampada, i valori che si
                                                      discostanovanno contrassegnati.

                                                     Criteri di durata per lampade/lampadine LED
                                                    	− Durata nominale Lx
            Lampade LED                             		in cui il flusso luminoso si riduce a una percentuale x del flusso luminoso originario
                                                        nell’arco di un periodo di tempo definito in precedenza.

Degradazione del        Avaria totale
                                                    	 − Riduzione del flusso luminoso By
 flusso luminoso           (L0Bz)                   		Indicazione della percentuale delle lampade/lampadine LED che al termine della du-
      (L xBy)                                            rata definita scendono al di sotto del flusso luminoso auspicato (vedi x di Lx); criterio
                                                         secondo ZVEI (Federazione Centrale dell’Industria Elettrotecnica ed Elettronica): B50

     Criteri di durata delle lampade LED.            − Avarie totali Cz
     Fonte: Guida ZVEI «Planungssicherheit          		Percentuale di lampade/lampadine LED che hanno smesso completamente di fun-
     in der LED-Beleuchtung» (Sicurezza di             zionare prima di raggiungere il termine della durata nominale Lx.
     progettazione nell’illuminazione LED)

  14
Nuova                     Graduale L x By            Improvvisa L0 Cz

                                         oppure
           Lampada LED          Degradazione del flusso         Avaria totale
           100 %                luminoso lampada LED            lampada LED

Rappresentazione della situazione di errore di una lampada (nuova, degradazione
e avaria totale), fonte: Guida ZVEI «Planungssicherheit in der LED-Beleuchtung» (Si-
curezza di progettazione nell’illuminazione LED)

2.7 Tecnica convenzionale o LED?

L’efficienza luminosa in lumen/Watt serve da parametro per raffrontare l’efficienza di lampadi-
ne e lampade. In tal senso occorre distinguere tra valori puri della lampada e valori finali della
luce. Ottiche, filtri, riflettori ecc. influiscono sull’efficienza luminosa, pertanto è importante con-
frontare tra loro i dati corretti.

Nell’illuminazione professionale si raffrontano i gradi di efficacia delle luci (prestazione del si-
stema). Grazie alla loro diffusione puntiforme della luce, le lampade LED raggiungono in gene-
re gradi di efficacia più elevati rispetto alle lampade convenzionali.

Raffronto dell’efficienza delle lampadine

 Lampada alogena a basso voltaggio, QT 12, 75 W                 20 lm/W
 Lampada fluorescente compatta TC-D, 18 W, 840                   67 lm/W
 Lampada fluorescente compatta TC-L, 55 W, 840                   87 lm/W
 Lampada fluorescente T16 35 W, 840 (a 35 °C)                  103 lm/W
 Lampada alogena a vapore metallico HIT 35 W, 930              104 lm/W
 LED Retrofit 5 W                                          circa 50 lm/W
 Modulo LED                                                circa 99 lm/W

Raffronto dell’efficienza delle lampade (funzionamento con reattore elettronico)

 Downlight con TC-DEL 18 W, 840                              39 lm/W       grado di efficacia 66 %
 Lampada da incasso a soffitto TC-L, 55 W, 840               62 lm/W       grado di efficacia 79 %
 Lampada da incasso a soffitto con T16, 35 W, 840            67 lm/W       grado di efficacia 72 %
 Downlight con LED 25 W, 940                                105 lm/W       grado di efficacia 97 %
 Lampada da incasso a soffitto con LED 44 W, 840             85 lm/W       grado di efficacia 100 %

Il raffronto mostra che l’efficienza delle lampade LED è maggiore di quella delle lampade con-
venzionali, in virtù del loro grado di efficacia superiore.

Le lampadine LED presentano in genere luminanze maggiori rispetto alle lampade fluorescenti.
Alla sostituzione di una lampadina occorre verificare abbagliamento ed effetto luce.

                                                                                                          15
3.0 Applicazione LED

     3.1 Dove è opportuno utilizzare i LED?

     Oggi l’impiego di lampadine e lampade LED è utile in numerose applicazioni. Nonostante l’eu-
     foria per i LED spesso predominante, la tecnica convenzionale ha ancora la sua ragion d’esi-
     stere in tanti casi. Non solo, in alcune applicazioni l’impiego di LED è antieconomico perché
     determina costi troppo elevati.

     Le lampade fluorescenti e le lampade alogene a vapore metallico rientrano tra le lampade più
     efficienti oltre ai LED. In virtù della sua forma tubolare, la lampada fluorescente è predestinata
     all’illuminazione generale diffusa e uniforme. La lampada alogena a vapore metallico continua a
     essere molto richiesta come sorgente luminosa diretta perché la sua luce è molto brillante. D’altra
     parte non è regolabile e impiega un po’ di tempo a sviluppare il suo flusso luminoso utile pieno.

     Verificate esattamente le esigenze dei vostri clienti per trovare il sistema di luci giusto per qua-
     lità ed efficienza ottimali.

     L’impiego di LED è indicato nelle applicazioni più disparate.
              Nell’illuminazione di negozi: in questi casi i LED convincono per la loro ottima resa
              del colore, i colori dei materiali sono inalterati. Poiché nelle lampade LED il calore vie-
              ne rilasciato verso il retro, diminuisce la temperatura sulla merce, con un conseguen-
              te influsso positivo sulla climatizzazione e sul benessere dei clienti. La luce dei LED
              non ha alcuna percentuale di UV, pertanto la merce non sbiadisce.

               Nell’illuminazione di musei: Le potenze ridotte delle lampade LED e la percentuale
               a infrarossi minima consentono di ridurre i danni alle opere d’arte.

               In ufficio e a scuola: grazie a ottiche adeguate, la sorgente luminosa puntiforme può
               produrre una luce estesa senza riflesso. Anche in questo caso efficienza elevata, lun-
               ga durata e ottima resa del colore rappresentano un vantaggio.

               Nell’illuminazione all’aperto le luci LED sono indicate per risaltare le facciate e per
               l’illuminazione pubblicitaria. Nei luoghi difficilmente accessibili si distinguono per un
               onere di manutenzione minimo. Inoltre, le temperature fredde influiscono in modo po-
               sitivo sulla loro durata.

               Per l’illuminazione colorata: ovunque la luce colorata deve essere prodotta in modo
               efficiente, il LED è in netto vantaggio. Non richiede infatti alcun filtro di colore che di-
               minuisce il flusso luminoso e compromette l’efficienza.

               L’illuminazione di emergenza è un settore di utilizzo classico per le luci LED. Grazie
               all’avvio immediato e alla luce senza sfarfallio con consumo energetico minimo sono
               predestinate a questo impiego. Lo stesso vale per il funzionamento sui rilevatori di mo-
               vimento.

     L’impiego di Luci LED nell’industria, per l’illuminazione stradale e di centri sportivi, deve essere ve-
     rificata di caso in caso. Per i punti luce ad altezze elevate, costi ed efficienza delle soluzioni LED
     devono essere confrontati con le tecniche convenzionali. Per fornire un’argomentazione compe-
     tente consigliamo di effettuare i calcoli di redditività che vengono offerti da numerosi produttori e
     progettisti dell’illuminazione. Solo dopo una verifica precisa di tutti i fattori d’influenza si può espri-
     mere un’affermazione affidabile. Oltre ai costi d’investimento per un impianto di illuminazione, an-
     drebbero valutati anche il consumo energetico nell’arco della durata, nonché i costi per la manu-
     tenzione e il personale.

16
3.2 Calcolo del potenziale di risparmio energetico dell’illuminazione

Immobile / cliente: Elettro-Materiale SA
Data: 07.10.2013
Espositore: M. Muster

 Costi di corrente kWh                                                                      0.15    CHF / kWh
 Durata di funzionamento al giorno/in h                                                       10    ore
 Giorni alla settimana                                                                         5    giorni
 Giorni al mese                                                                               22    giorni
 Ore di esercizio all’anno                                                                2’640     ore / anno

 Costi di manutenzione / sostituzione                                                     90.—      CHF / ora
 Tempi di manutenzione / sostituzione                                                        5      minuti / lampadina

                                                                                Lampadine           Lampadine
                                                                                esistenti;          nuove;
                                                                                Tipo: alogene       Tipo: LED

 Assorbimento di corrente delle lampadine                                       60 Watt             5.5 Watt
 Numero delle lampadine                                                         20 lampadine        20 lampadine
 Costi unitari per le lampadine                                                 8.— CHF             39.50 CHF
 Intervallo di manutenzione per le lampadine                                    3’000 ore           50’000 ore
 (durata delle lampadine)

 Costi di corrente all’anno (CHF / anno)                                        475.20 CHF          43.56 CHF

Calcolo Return On Invest
                                                Lampadine esistenti;                    Lampadine nuove;
                                                Tipo: alogene                           Tipo: LED
                                                                       Totale                                 Totale
 Costi di corrente all’anno                       475.20 CHF      475.20 CHF          43.56 CHF           43.56 CHF
 Costi per le lampade                                             160.— CHF                              790.— CHF
 Ore / anno                                             2’640                              2’640
 Costi unitari                                       8.— CHF                          39.50 CHF
 Quantità                                                  20                                 20
 Nuovi raccordi                                             0                                  0
 Costi di ristrutturazione                           0.— CHF                            0.– CHF
 Manutenzione                                                     132.— CHF                                7.92 CHF
 Lampade di ricambio                        circa 18 lampadine    140.80 CHF    circa 1 lampadina         41.71 CHF
 Totale                                                            908.– CHF                            883.19 CHF

 Risparmi
 Costi di corrente                                 431.64 CHF
 Risparmio sui costi di manutenzione               124.08 CHF
 Totale                                           555.72 CHF

 Investimenti
 Lampade a risparmio energetico                   790.— CHF
 Costi di ristrutturazione                          0.— CHF
 Totale                                           790.— CHF

ROI mesi 17.1                          Utilizzando le nuove lampadine: «LED»

                                                                                                                         17
3.3 Lampadine LED

                                              Le lampadine LED retrofit sostituiscono le lampadine convenzionali senza dover sostituire la
                                              lampada. Sono dotate di portalampada a vite o a innesto. L’apparecchio di esercizio e il dissi-
                                              patore di calore sono integrati nella lampadina.Le lampadine LED sono disponibili in numerose
                                              varianti e colori della luce, si contraddistinguono per efficienza energetica elevata e una buona
                                              resa del colore. A seconda del sistema possono essere anche regolate.

 Nella classica «forma a pera» e con por-     La sostituzione di lampade fluorescenti con LED retrofit va verificata in modo accurato. Illumi-
 talampada a vite E14 o E27 le lampade        namento e uniformità cambiano a causa del flusso luminoso e della geometria di irradiazio-
 LED sostituiscono le tradizionali lampadi-   ne modificati. Un tecnico specializzato dovrebbe verificare se è opportuno sostituire i reattori.
 ne a incandescenza. Con diversi porta-
 lampada a innesto sono un ricambio ef-       Le lampadine LED non ottengono la performance di sistemi LED completi, perché le lampade
 ficiente per lampadine a incandescenza       esistenti non sono ottimizzate per il funzionamento con i LED e la gestione termica necessaria
 e lampadine alogene a incandescenza.         per i retrofit deve essere garantita in uno spazio esiguo all’interno della lampada.

                                              Come alternativa a risparmio energetico sono comunque una buona scelta per la sfera privata
                                              o nei piccoli uffici: una lampadina LED a luce bianca calda da 8 Watt arriva infatti a circa 25’000
                                              ore di esercizio, tre ore di funzionamento al giorno per quasi 25 anni. In tal modo le lampadine
                                              LED surclassano anche la lampada a risparmio energetico.

                                              Le lampadine LED sono disponibili in diverse tonalità di bianco e anche nella variante colorata.

                                              3.4 Lampade LED

                                              Il LED è una sorgente luminosa efficiente sia per l’illuminazione di risalto, sia per l’illuminazione
                                              generale. Nell’illuminazione professionale i LED vengono provvisti di ottiche corrispondenti per
                                              le varie applicazioni. In tal modo la luce puntiforme può essere diffusa senza riflesso. Le lam-
                                              padine LED retrofit intercambiabili vengono utilizzate principalmente nell’illuminazione decora-
                                              tiva, quindi per l’impiego domestico.

 Risparmiare fino all’80 % di energia         I produttori di lampade differenziano i prodotti per l’illuminazione di risalto, quali fari, downlight
 Sostituendo una lampadina a incande-         da incasso, e i sistemi di luci modulari ad es. per l’illuminazione di scaffalature. Le lampade
 scenza da 60 Watt inefficiente, che or-      per l’illuminazione generale comprendono downlight, faretti da incasso, lampade applicate e a
 mai non può più essere immessa nel           sospensione, piantane e lampade a parete, sistemi a banda luminosa e lampade da esterno.
 mercato, con una lampada LED da 11
 o 12 Watt si risparmia l’80 % di energia     Un settore di utilizzo importante per le lampade LED è l’illuminazione di sicurezza.
 e i costi della corrente corrispondenti.
                                              Le lampade LED si differenziano in base al loro comando. Si può scegliere tra i seguenti sistemi:
                                                      lampade comandate da tensione / Lampadine
                                                      lampade comandate da corrente / Lampadine
                                                      lampade / lampadine ad alto voltaggio

18
3.5 Lampade comandate da tensione / Lampadine

Il numero delle lampade per ogni apparecchio di esercizio varia in funzione della loro potenza
complessiva. In genere sono comandate a 10, 12 o 24 V. Le lampade comandate da tensione
vengono collegate tra loro in parallelo. Queste lampade vengono impiegate prevalentemente
nell’ambito decorativo. Si prega di osservare le indicazioni dei rispettivi produttori in merito alle
lunghezze massime di linea in relazione al diametro del conduttore.

        120 – 240 VAC
    L
    N

                                                      U costante
                        + U in TALEXX converter +                                              +
                        -   U in   LCU …         -                                              -

                                                                                               +

    P = U x I (potenza = tensione x corrente)                                                   -
    U = P/ I                                                           I variabile
    I = P/ U

3.6 Lampade comandate da corrente / Lampadine

Il numero dei LED comandati da corrente per ogni apparecchio di esercizio varia in funzione
della potenza elettrica e della tensione messe a disposizione dall’alimentatore. L’efficienza è
maggiore rispetto ai LED comandati da tensione. In genere funzionano con un alimentatore di
rete a corrente costante da 350 mA, 500 mA o 700 mA ecc. Queste lampade vengono colle-
gate tra loro in serie. Si prega di osservare le indicazioni dei produttori per quanto riguarda la
tensione in uscita onde garantire la protezione delle persone. A seconda del convertitore pos-
sono fuoriuscire tensioni oltre il limite SELV di 60 V.

        120 – 240 VAC
    L
    N

                                                      U variabile
                        + U in TALEXX converter +
                        - U in LCI …             -

                                                                       I costante
    P = U x I (potenza = tensione x corrente)
    U = P/ I
    I = P/ U

                                                                                                        19
3.7 Lampade/lampadine ad alto voltaggio

                                             Queste lampade sono facili da installare e in genere sono regolabili.

                                             SELV
                                             La denominazione SELV significa Safety Extra Low Voltage. Le lampade LED funzionanti a ten-
                                             sione costante sono solitamente nell’intervallo SELV (fanno eccezione le Lampade AC collega-
                                             te direttamente alla rete).

                                             Presupposto fondamentale per la SELV è, oltre al rispetto delle soglie massime di tensione pre-
                                             viste dalla legge, anche un convertitore dotato di separazione galvanica sul lato in ingresso. Il
                                             lato del carico deve essere protetto dalla rete mediante isolamento doppio o rinforzato.

                                             Per SELV vale :
                                             fino a AC 50 V RMS e DC 120 V (nessun contatto)
                                             > limite massimo di SELV

     P
                                             fino a AC 25 V RMS e DC 60 V (contatto possibile)
                                             > ambiente asciutto, senza isolamento o protezione da contatto
     N
                                             fino a AC 12 V RMS e DC 30 V (contatto possibile)
                                             > ambiente umido, al di sotto di questi valori non è necessaria alcuna protezione

         25 W @ 350 mA (2-74 V)   15 x 3.5 V = 52.5 V                                  33.7 V   +    33.7 V     +      33.7 V   +   33.7 V
                                                                          350 mA
                        SELV                                              Non-SELV                         135 V

         25 W @ 350 mA (2-74 V)   20 x 3.5 V = 70 V
                                                                                         1400 mA
                                                                                         4 x 350 mA
                        SELV
                                                                                         SELV
                                    Isolamento / protezione da contatto                                       33.7 V

 Oltre l’intervallo SELV o in presenza di > 60 V DC SELV, il LED deve     Funzionamento di più moduli con un apparecchio di esercizio (SELV)
 essere protetto da qualsiasi contatto.

20
3.8 Progetti

Iniziativa EM ecowin:
nuove lampadine con grande
potenziale di risparmio nel
Kornhauskeller di Berna
La richiesta di efficienza energetica e sostenibilità invade anche il mercato delle installazio-
ni elettriche. Nel settore dell’illuminazione in particolare vi è un notevole potenziale che con-
sente di ridurre i consumi energetici con tecnologie efficienti, risparmiando così sui costi. A
maggio 2014 l’Elettro-Materiale SA ha ideato l’iniziativa EM ecowin. Con incentivi annui pari a
1 milione di franchi svizzeri, l’EM lancia un segnale forte a favore di efficienti misure di rispar-
mio elettrico. L’iniziativa promuove apparecchi e progetti a efficienza energetica.

Il progetto illustrato di seguito mostra che vale la pena riflettere sul consumo energetico. Il
committente riceve una sovvenzione per ogni chilowattora di corrente elettrica risparmiata,
così i piccoli progetti di risanamento si ripagano in poco tempo.

Il Kornhauskeller di Berna ospita ristorante, caffè e bar in un’atmosfera unica. Il sistema d’il-
luminazione è caratterizzato da vistosi lampadari a corona che riproducono l’architettura del
18° secolo. Piantane e illuminazione d’accento sono impiegate per una nuova luce d’atmo-
sfera e per illuminare gli affreschi alle pareti.

Prima della conversione erano utilizzate lampadine a incandescenza e alogene a incande-
scenza, radiatori termici con elevata produzione di calore e ingente consumo energetico.
Il gestore del Kornhauskeller ha optato per una conversione alle lampadine LED. Il bilancio
energetico è sorprendente: dove in precedenza erano consumati 40 W di potenza per ogni
lampadina a incandescenza, oggi bastano 8 W per ogni lampadina LED. Per l’apertura 365

                                                                                                       21
giorni all’anno con 13 ore di funzionamento al giorno, la conversione alla tecnologia LED con-
                          sente di risparmiare circa l’80 % del consumo energetico. Il periodo di recupero, che sen-
                          za il contributo EM ecowin sarebbe stato di appena 4 anni, è stato nettamente ridot-
                          to con la sovvenzione e ha reso la conversione rapidamente redditizia per il gestore.

                          La luce d’atmosfera delle piantane è oggi prodotta con LED retrofit regolabili, che sostituisco-
                          no agevolmente le lampadine a incandescenza con portalampada E27. Il comando è stato
                          conservato poiché i dimmer funzionano perfettamente anche con le nuove lampadine. Anche
                          l’illuminazione d’accento è stata convertita ai LED, perché le lampadine alogene da 120 W
                          hanno danneggiato i preziosi affreschi alle pareti. A intervalli regolari è stato necessario far re-
                          staurare gli affreschi da pittori. Anche per questa conversione è stato possibile continuare a
                          utilizzare i dimmer già impiegati. La temperatura del colore leggermente più fresca delle lam-
                          padine LED è considerata positiva dal gestore e gli ospiti non percepiscono il cambiamento.
                          La soluzione a LED si distingue, oltre che per efficienza elettrica e risparmio sui costi, anche
                          per lunga durata e manutenzione minima.

                          Gli incentivi EM ecowin possono arrivare fino al 50 % dei costi netti del progetto con eleva-
                          ti risparmi corrispondenti. Informazioni dettagliate sono riportate sul sito Web www.elektro-
                          material.ch/ecowin.

                          Nell’ambito dell’iniziativa EM ecowin, l’Elettro-Materiale SA offre consulenze energetiche e di
                          illuminazione e corsi intensivi sul tema dell’efficienza energetica. In Svizzera più un milione di
                          edifici sono stati costruiti oltre 30 anni fa. Nel settore dei risanamenti e delle ristrutturazioni
                          vi è un grande potenziale di risparmio energetico. Cogliete l’opportunità e preparatevi per la
                          consulenza energetica insieme ai vostri collaboratori. Approfittate della nostra offerta di for-
                          mazione per essere il primo interlocutore sul tema dell’efficienza energetica per i vostri clienti!
                          http://www.em-ecowin.ch/elektro/fr/instruction

     Gli incentivi EM ecowin possono arrivare fino al 50 %
     dei costi netti del progetto con elevati risparmi corrispondenti.

22
Elevite: Risanamento dell’illuminazione
presso la Neue Zürcher Zeitung
I redattori della Neue Zürcher Zeitung hanno bisogno soprattutto di una cosa: una buona il-
luminazione nella postazione di lavoro. La precedente illuminazione standard degli uffici non
era corretta per le postazioni di lavoro, pertanto l’editore ha deciso di far riallestire la redazio-
ne. Insieme ai progettisti illuminotecnici di Elevite, è stato elaborato un sistema d’illuminazio-
ne che soddisfa le esigenze di redattori fotografia e giornalisti. Anche le condizioni strutturali
della finitura interna ponevano requisiti elevati al team di progettazione e al Facility Manage-
ment. La nuova soluzione di illuminazione nella sede centrale della Neue Zürcher Zeitung si
basa su lampade LED che forniscono condizioni di luce ottimali per il lavoro alla scrivania e al
monitor. Le lampade a soffitto incorporate a filo e con LED ad alto rendimento si distinguono
per la profondità d’ installazione ridotta e l’emissione di calore minima. Un controllo intelligen-
te della luce consente di comandare le lampade individualmente, creando così una suddivi-
sione dell’ufficio in zone. La luce diurna assicura un’atmosfera luminosa stimolante ed avvin-
cente con un’ottima resa del colore. Grazie all’uniformità elevata dell’illuminazione si evitano
ombre fastidiose e si ha una visuale ottima e confortevole.

«Il nuovo impianto d’illuminazione convince non solo per la qualità della luce e la flessibilità
d’impiego, con la sua efficienza energetica, e grazie all’interessante formazione del prezzo
da parte di Elevite, è vantaggioso anche sul piano dei costi.»

                                             Jürg Textor, direttore del Facility Management NZZ

                                                                                                        23
4.0 Progettazione LED e installazione

                                       4.1 Dal convenzionale al LED, domande sul cambio di lampadine

                                       Il vostro cliente vorrebbe passare alle lampadine LED? In tal caso le domande seguenti aiuta-
                                       no a trovare la lampadina giusta.
                                                  Che tipo di attacco/portalampada esiste?
                                                  Quale colore della luce desidera il cliente? (Kelvin)
                                                  Come deve apparire la diffusione della luce? (Forma della lampadina e tecnologia di
                                                  ottica o riflettore)
                                                  Qual è il grado di resa del colore desiderato? (Indice Ra)
                                                  L’impianto esistente è regolabile?
                                                  Se sì, con quale potenza può funzionare il dimmer? (Potenza minima e massima)
                                                  Se no, deve essere equipaggiato di dimmer successivamente?
                                                  Si desidera avere un dimmer oppure è sufficiente la funzione Double Click (2 livelli di
                                                  luminosità con interruttore della luce tradizionale)?

                                       4.2 Progettazione di un impianto LED

                                       In fase di progettazione di un impianto LED occorre tener conto dei seguenti criteri.
                                                 Definire il colore della luce: si desidera un’applicazione RGB monocromatica o di co-
                                                 lore variabile?
                                                 Definire il tipo di attivazione: come deve essere attivata la luce: on/off, potenziometro,
                                                 SwitchDim, DALI?
                                                 Definire lampade e potenze: che tipo di lampade vengono impiegate? Comandate da
                                                 tensione o comandate da corrente?
                                                 Definire il tipo di comando: da tensione o da corrente?
                                                 Stabilire lunghezze e sezioni di linea: lunghezze di linea tra alimentatore di rete e lam-
                                                 pada, collocazione degli apparecchi di esercizio.
                                                 Fare attenzione all’illuminamento necessario (lux).
                                                 Chiarire che tipo di atmosfera deve essere creata.

                                       4.3 Regolazione di LED

                                       Le lampade LED vengono regolate tramite ingressi di comando separati (ad es. DALI) o con il
                                       metodo della modulazione di larghezza di impulso.

                                                                    Modulazione di larghezza di impulso
     PWM (modulazione di larghezza di impulso)
                                                                    I diodi possono essere regolati in continuo fino allo 0 % del loro flus-
                                                                    so luminoso utile. La qualità – colore della luce, resa del colore, du-
                                                          100 %
                                                                    rata – non viene compromessa.

                                                          90 %
                                                                    Nella modulazione di larghezza di impulso (PWM) la luminosità vie-
                                                                    ne attivata e disattivata in modo digitale con frequenza elevata.
                                                           30 %     L’occhio umano non riesce a percepire quest’alternanza. Con «fasi
                                                                    off» più brevi la luce diventa più chiara, «fasi off» più lunghe riduco-
                                                           10 %     no l’intensità luminosa.

24
Curva caratteristica di regolazione dei LED
Il rapporto tra potenza elettrica e quantità di luce non è perfettamente proporzionale in nessu-
na lampadina, tuttavia la curva caratteristica di regolazione dei LED si avvicina moltissimo alla
curva ideale.

I sistemi di controllo della luce consentono di regolarla in funzione della presenza di persone
o della luce diurna. Con la regolazione in funzione della luce diurna si utilizza il più possibile la
luce diurna incidente, riducendo al minimo la percentuale di luce artificiale. Ciò consente di ri-
sparmiare energia e costi. Anche le soluzioni di illuminazione dinamica, che varia nel corso del-
la giornata, sono programmabili individualmente con sistemi di controllo della luce.

 Quantità di luce
100 %
  90 %
  80 %
                       25 % di corrente                                       Curva di
  70 %                 10 % di luce                                           regolazione ideale
  60 %
                                                                              LED
  50 %
  40 %                                                                        Lampada
                                                                              fluorescente
  30 %                                                                        Lampada a
  20 %                                                 50 % di corrente       incandescenza
  10 %                                                 15 % di luce

   0%       10 % 20 % 30 % 40 % 50 % 60 % 70 % 80 % 90 % 100 %
                                Potenza elettrica

Apparecchi di esercizio e dimmer
Tutti i componenti del sistema LED devono essere perfettamente coordinati tra loro. Solo in tal
caso si può sfruttare il potenziale elevato del LED.

La modalità di lavoro dei moduli LED è influenzata in maniera decisiva dall’alimentazione di cor-
rente e di tensione. Grazie alla definizione esatta dei parametri elettrici, gli apparecchi di eser-
cizio elettronici e i convertitori forniscono efficienza luminosa ottimale, lunga durata e offrono
interfacce per il comando elettronico.

Tipo e applicazione della lampada LED determinano la scelta dell’apparecchio di esercizio. Le
lampade possono essere alimentate direttamente con tensione di rete, oppure funzionano tra-
mite apparecchi di esercizio esterni, ad esempio con tensione bassissima di sicurezza. I mo-
duli LED vengono regolati tramite ingressi di comando separati (come DALI) o con la modula-
zione di larghezza di impulso.

I LED sono affidati a un’alimentazione elettrica uniforme. Già piccole variazioni di tensione pos-
sono infatti determinare un forte aumento dell’intensità di corrente e danneggiare i LED. Gli ap-
parecchi di esercizio trasformano la tensione di rete e come convertitori assicurano un’alimenta-
zione elettrica conforme al tipo, in genere con tensione bassissima di sicurezza. Gli apparecchi
di esercizio offrono interfacce per il comando elettronico con sistemi di gestione della luce. Esi-
stono lampade dotate di apparecchio d’esercizio integrato o lampade con componenti separati.

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