Illuminazione

In breve: dopo un secolo di lampade ad incadescenza nuove tecnologie le stanno sostituendo. I led sembra che debbano vincere la sfida di una luce potente, economica, a basso consumo ed a basso impatto ambientale. Bisogna però tenere presente le molte caratteristiche di una lampada moderna per scegliere la lampada che fa al caso nostro

Lampade per illuminazione

Questo tipo di apparecchi elettrici, le lampadine, hanno subito negli ultimi anni diversi drastici cambiamenti. Per un secolo la lampadina di Edison ha illuminato il mondo con il suo filamento al tungsteno incandescente, mentre neon ed alogene avevano una diffusione marginale.

Oggi la tecnologia con gas fluorescenti (neon ecc.), le lampade alogene e soprattutto i led stanno rapidamente soppiantando la lampada a filamento. Vadiamo quali sono le caratteristiche di una lampada per l'illuminazione.

Tensione: la tensione prevista per il funzionamento misurata in Volt. Esistono lampadine a 230V, a 12V ed altri voltaggi. Mentre le lampade a filamento potevano essere costruite per funzionare con qualsiasi voltaggio, le nuove tecnologie hanno dei voltaggi obbligati e quindi in alcuni casi hanno bisogno di circuiti adattatori per funzionare a tensioni diverse. I gas fluorescenti ad esempio hanno bisogno di alto voltaggio, superiore a 230V, mentre la luce alogena funziona a basso voltaggio, tipicamente a 12V (quelle più potenti anche a 230V). I singoli led invece hanno un voltaggio di circa 2 volts, ma spesso sono collegati in serie o a matrice su una piastrina per comportarsi come un unico led di voltaggio maggiore.

Potenza assorbita: alla tensione prevista la lampada fa passare una certa corrente, da cui si deduce la potenza assorbita in Watt. Con le nuove tecnologie i watt non sono più un indicatore affidabile della quantità di luce erogata, ma rimangono un indicatore di quanto la lampada consuma.

Flusso luminoso misurato in Lumen (lm): questa è la misura della luce effettivamente erogata. Per avere un'idea di quanto sia la luce di 1 lumen diamo alcuni valori per le vecchie lampadine a filamento, dove i watt determinavano grosso modo i lumen. Con 100W si ottenevano circa 1400 lumen, buoni per illuminare bene una stanza, mentre 25W di una luce da comodino erano 350 lumen. Il valore percepito della luce comunque può essere diverso a seconda della temperatura di colore (vedi sotto): una luce molto bianca a parità di lumen sembra più luminosa di una luce calda.

Efficienza misurata in lumen su watt (lm/W). Il rapporto tra la flusso luminoso ed assorbimento in Watt indica l'efficienza della lampada. Per le varie tecnologie di lampadine si hanno i seguenti valori:
- lampada ad incadescenza 10-20 lm/W
- lampada alogena 12-20 lm/W
- lampada fluorescente 50-110 lm/W
- lampada led luce bianca fredda 120 lm/W
- lampada led luce bianca calda 80 lm/W
Per i continui progressi nella tecnologia dei led la loro efficienza è destinata a crescere.

Temperatura di colore misurata in gradi Kelvin (K). E' una misura del colore della luce erogata, dal bianco caldo delle lampade a filamento (WW, warm white, circa 3000K), al bianco neutro (NW neutral white, circa 3500K), fino al bianco freddo (CW cool white, circa 5500K) dei flash, di alcuni neon e led. La luce del giorno ha 6500K, ma per l'illuminazione 3000K-4000K sono i valori più usati. Notare che si dice bianco freddo ma corrisponde alla temperatura maggiore.

Indice di resa cromatica CRI (color rendering index) misurato in percentuale. Indica quanto i colori degli oggetti illuminati vengono percepiti in maniera corretta, cioè come con la luce naturale del giorno. Quindi 100% è una resa perfetta, mentre valori sopra l'80% sono accettabili per normali ambienti abitabili. Valori inferiori possono essere usati per illuminazione stradale, particolari ambienti di lavoro ecc. La resa cromatica dipende dalle componenti della luce emessa dalla lampada. La luce del giorno ha tutte le componenti di colore (arcobaleno) e quindi permette di distinguere bene i vari colori. Invece alcune illuminazioni stradali hanno solo alcuni colori, rendendo difficile distinguere gli altri.

Codice di colore. Questo codice riassume le due caratteristiche precedenti, cioè indice di resa cromatica e temperatura di colore. Il codice ha 3 cifre: la 1° cifra da 1 a 9, indica l'indice di resa cromatica da 10% a 90%; la 2° e 3° cifra indicano le prime due cifre della temperatura di colore. Esempio: codice di colore 830 = CRI 80% temperatura di colore 3000K.

Attacco identificato da una sigla. Si tratta del tipo di connessione all'impianto elettrico, e vi sono innumerevoli tipi. Nelle case prevalgono gli attacchi a vite, quello più grande è detto E27 (E viene da Edison che lo ha inventato, 27 sono i mm di diametro, (vedi fig. 6.1), quello più piccolo E14 (o mignon). Diversi attacchi sono utilizzati per tubi neon, ed anche nelle auto vi sono innumerevoli tipi. E' importante rispettare il tipo di attacco per mantenere la compatibilità con l'impianto. Ad esempio un tubo fluorescente con un attacco a 2 pin utilizza uno starter e un reattore convenzionale, mentre un attacco a 4 pin funziona con un reattore elettronico e senza starter.

Vita media della lampada misurata in ore. Molti costruttori dichiarano il numero di ore previsto di durata della lampada, ipotizzando cicli di accensione giornalieri.

Angolo di illuminazione, misurato in gradi. Mentre le lampadine a filamento diffondevano luce in tutte le direzioni, limitate solo dalla base di attacco, le lampadine led sono costruite su una basetta piana e quindi diffondono la luce solo su una semi-sfera, cioè con un angolo di 180°. Questo vuol dire che se mettete nel lampadario una lampadina a filamento la luce scende verso la stanza ma colpisce anche il soffitto mandando una piacevole luce riflessa. Invece con una lampada led dovete attendervi di avere la luce solo verso il basso oppure verso il soffitto. Naturalmente ci sono dei metodi costruttivi per risolvere il problema come montare internamente al bulbo più led orientati diversamente (fig. 6.6), oppure coprire i led con un globo traslucido che diffonda la luce con un angolo maggiore di 180°, ad esempio 240° (fig. 6.2). Recentemente sono entrate in commercio delle lampade con un filamento costituito da led, che quindi eguagliano le vecchie lampadine con un angolo di circa 330°.

Occorre fare alcune considerazioni sulle grandezze appena elencate.

Nelle vecchie lampade a filamento gran parte della potenza assobita (watt) veniva trasformata in calore e non in luce (lumen), infatti le lampadine scottavano. Nelle nuove tecnologie l'efficienza è maggiore, ma in alcuni casi parte della potenza viene assorbita dal circuito di controllo che si scalda.

Tipi di lampade in camper:
- lampade ad incadescenza: le normali lampadine con filamento al tungsteno, ancora usate sia per le luci interne del camper, sia per fari, luci di posizione, ed illuminazione esterna. Hanno consumi abbastanza elevati, poco adatti ad un camper, e quindi stanno cadendo in disuso (fig. 6.1).
- lampade ad arco: usate in alcuni casi come fari, chiamati fari allo Xeno. Sono potenti, fanno una luce tendente all'azzurro. Hanno bisogno di tensioni elevate (25.000 V) e quindi necessitano di circuiti di trasformazione e controllo.
- lampade alogene: con filamento immerso in gas di iodio, usate per fari ma anche per illuminazione interna. Nelle case spesso sono usati come faretti spot. Sono di poco più efficienti di quelle ad incandescenza. Alcune hanno un bulbo di quarzo che fa passare radiazioni ultraviolette dannose per la vista, quindi vanno accese solo quando sono nel loro alloggiamento, protette da un vetro (che non ` trasparente all'ultravioletto). Inoltre con i grassi il quarzo si danneggia e si annerisce e quindi non va toccato con le dita (fig. 6.5).
- lampade a fluorescenza: sono tubi con gas o rivestimenti che divengono luminosi al passaggio di corrente, comunemente detti neon. Nei camper vi possono essere tubi curvi nelle plafoniere (circoline) o tubi diritti. Dato che queste lampade necessitano di alti voltaggi c'è sempre un circuito che trasforma i 12V (o i 230V), e che spesso causa problemi dato che la corrente del camper subisce forti variazioni. A seconda del circuito queste lampade possono richiedere diverso tempo per raggiungere la piena luminosità (fig. 6.4).
- diodi led: ormai molto usati nei camper per il loro basso consumo. Si montano in striscia sotto i pensili oppure come plafoniere che contegono una piastrina con led a matrice. Vi sono led compatibili con le principali lampadine da auto. Sono ormai anche usati per quasi tutte le torce portatili. Usati all'esterno per luci decorative e per le luci di segnalazione non sono ancora abbastanza luminosi per essere montati come fari. Anche se un singolo led funziona a 2V, per un funzionamento ottimale anche i led hanno bisogno di un circuito regolatore (fig. 6.3 e 6.6).

Fig 6.1

Due lampade ad incandescenza E27, nella foto di sinistra è ben visibile il filo di tungsteno contenuto nel bulbo di vetro sotto vuoto. In quella di destra invece il bulbo ha una forma particolare ed è in parte rivestito di vernice riflettente per emettere un fascio di luce direzionale (faretto).
A sinistra sul vetro è inciso 220V 200W, è una vecchia lampadina e non riporta altre indicazioni, neanche i lumen.
A destra si vede l'attacco a vite E27 mentre le carateristiche sono SPOT (faretto) 230V 60W 30° (l'angolo di luce del faretto)

Fig 6.2

Questa è l'etichetta di un neon a circolina, che accoppiato ad un circuito regolatore può funzionare sia in camper a 12V che a casa con 230V. Alcune caratteristiche:
11000 hours = 11 years (2.7 h/day): indica la durata di 11.000 ore che vengono tradotte in 11 anni usando la lampada per 2,7 ore al giorno.
GR10q = tipo di attacco, è quello che si vede sporgere dalla confezione nella parte centrale, a 4 poli
Dimmable = dimmable o dimmerabile indica la possibilità di regolazione, cioè la possibilità di regolare l'intensità luminosa con un interruttore progressivo (dimmer).
16W 1080 lm = potenza 16 watt, luminosità 1080 lumen.
180mA = la corrente, che essendo alternata non rispetta la formula W = V x I
Hg < 2.5mg = nella costruzione di tubi fluorescenti si usa il mercurio, che è altamente tossico. Qui si dichiara che nel tubo ci sono meno di 2 milligrammi e mezzo di mercurio.
Cool white 840/4000K: temperatura di colore 4000K, bianco freddo. Il codice 840 è usato nelle lampade fluorescenti e corrisponde a trifosforo 4000K.
CRI 82: indice di resa cromatica 82%.

Fig 6.3

Una lampada led con attacco E27 e le molte informazioni riportate sulla sua scatola.
La lampada ha un involucro opalino fatto in modo che, illuminato dai led interni, riesca a diffondere luce anche sull'altro lato (angolo 240°)
L'arcobaleno colorato è un'etichetta europea per il risparmio energetico comune a molti elettrodomestici. La classe A++ è la più alta e quindi questa lampada è conforme ai più alti standard di risparmio energetico, in un anno si presume sia accesa 1000h con un consumo di 15kWh
Il riquadro sotto riporta le caratteristiche tecniche: watt, lumen, volt, ore di vita, Hertz, Kelvin (colore), Cri (resa cromatica).
Nella seconda colonna dall'alto abbiamo le misure della lampadina, l'angolo di illuminazione, l'accensione è immediata (raggiunge in 0 sec il 100%), resiste mediamente a 30.000 accensioni e spegnimenti.
Nelle icone in basso vengono ripetute alcune caratteristiche, in più si dichiara che non contiene mercurio (tossico), che non emette raggi ultravioletti (dannosi per l'uomo e sbiadiscono i colori), che non è dimmerabile cioè non può essere comandata con un interruttore progressivo (dimmer)

Fig 6.4

Una lampada fluorescente con attacco E27 e le informazioni riportate sulla sua scatola.
La lampada ha un tubo florescente ripiegato in modo da avere una forma simile alle lampadine a filamento. Occorre fare attenzione al fatto che non sempre lo spazio disponibile permette di sostituire una lampada ad incandescenza con una a risparmio energetico di questo tipo.
Anche qui l'arcobaleno colorato è l'etichetta europea per il risparmio energetico, la classe A è la prima ma esistono anche A+, A++ ed A+++.
Sotto sono riportate le caratteristiche tecniche: watt, lumen, milliampere, volt, Hertz, attacco.
Anche questa lampada non è regolabile e l'ultima icona avverte che non va impugnata dalla parte del tubo di vetro.

Fig 6.5

Una lampada alogena da 42W con attacco E27, si nota il bulbo in quarzo all'interno di quello in vetro che scherma i raggi UV.

Fig 6.6

I led stanno sostituendo anche i tubi al neon, in questo caso una fila di led è inserita in un tubo di vetro avvolto a spirale, sul tipo delle lampade fluorescenti. Questa disposizione permette alla lampada con attacco E27 di avere un angolo di illuminazione più ampio. Questa lampada è da 8 W, 720 lumen 6500K (luce bianca fredda).

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