Sua maestà il Led

Sono i protagonisti della “rivoluzione” dell’illuminotecnica, nonostante abbiano ormai una storia lunga 50 anni. Parliamo dei Led (Light emitting diode), che da una decina di anni stanno rivoluzionando il mondo dell’illuminazione in maniera più profonda e incisiva rispetto a ciò che è successo negli ultimi venti anni, come per esempio con le lampadine a catodo freddo (Lfc). Il perché è presto detto.

I Led rappresentano un vero e proprio salto tecnologico di rottura rispetto a tutti i precedenti sistemi d’illuminazione, sia per le loro caratteristiche fisiche, sia per le loro potenzialità. E a ciò bisogna aggiungere il fatto che per la loro realizzazione si impiegano meno risorse rispetto ai precedenti sistemi d’illuminazione e l’utilizzo è fortemente meno energivoro.

Viste queste premesse, appare plausibile l’ipotesi di sviluppo di mercato che ha fatto McKinsey & Company all’interno del rapporto pubblicato nel luglio 2011 “Lighting the way: perspectives on the global lighting market”, che vede al 2016 la quota di mercato di questa tecnologia arrivare al 43%, mentre oggi è al 7%. Nel frattempo i costi, sia di produzione, sia al consumo, stanno diminuendo, e anche se ci sono dei casi negativi di bassa qualità, la penetrazione sul mercato dei Led e il loro utilizzo sta rafforzando la fiducia di progettisti e consumatori in questa tecnologia.

A ciò bisogna aggiungere il fatto che l’Lca (Life cicle assestment) dei Led è di circa cinque volte maggiore delle migliori lampade in commercio: non contengono sostanze nocive, come il mercurio, il piombo o il cadmio, per la salute, emettono luce solo all’interno dello spettro visibile e quelli Rgb sono in grado di variare la colorazione della luce emessa. Inoltre, le ridotte dimensioni e la flessibilità nell’utilizzo li rendono ideali per essere inseriti all’origine in molti prodotti, come gli arredi, i veicoli e l’elettronica di consumo.

Insomma i Led sembrano essere la vera killer application dell’illuminotecnica. E le potenze crescono. A oggi la potenza massima di un singolo dispositivo a Led è di un kWatt, mentre per ciò che riguarda l’emissione luminosa alla fine del 2012 il produttore Cree ha annunciato il raggiungimento dei 200 lumen per Watt con un dispositivo quadrato di sette millimetri di lato. Un risultato non da poco se si pensa che i sistemi Led comunemente in commercio hanno una resa compresa tra i 60 e i 150 lumen per Watt e che alcuni analisti nel 2010 davano quest’obiettivo come raggiungibile intorno al 2020.

Criticità sotto la luce

Non si tratta, però, di una tecnologia priva di punti critici che sono stati, oltretutto, il classico “tallone d’Achille” dei primi prodotti inseriti in commercio. La prima criticità riguarda lo smaltimento corretto del calore che, anche se è inferiore a quello prodotto dalle lampade tradizionali, c’è e può avere effetti molto negativi sulla vita complessiva dei dispositivi, visto che si concentra su piccole dimensioni e può danneggiare i supporti plastici, le lenti primarie (quelle integrate con i Led), i materiali metallici per la conduzione elettrica e anche ridurre il flusso luminoso. Per ovviare a ciò è necessario che il Led sia progettato in maniera accurata in tutti i suoi componenti e che sia adeguato anche il dispositivo nel quale il Led è inserito, come faretti, scatole stagne e supporti di ogni altro tipo.

La seconda criticità è quella relativa alla qualità dell’alimentazione elettrica, che non può essere lasciata al caso e deve essere stabilizzata se si vuole ottenere il massimo, sia in termini di durata del Led, sia in termini di qualità del flusso luminoso. Bisogna tenere bene a mente, infatti, che il Led è composto da un chip di materiale semiconduttore con una zona di giunzione di piccole dimensioni e che come tale è estremamente sensibile alle variazioni e alla qualità dell’elettricità.

Un’inversione accidentale della polarità di pochi secondi, per esempio, può danneggiare permanentemente i Led, così come una tensione maggiore di quella di lavoro è in grado di ridurne la vita a poche ore. Appare chiaro, quindi, che l’utilizzo dei Led impone una maggiore cura sul fronte della progettazione e dell’installazione del sistema illuminante, anche perché cambiano una serie di specifiche e priorità che erano consolidate nel campo illuminotecnico da decenni.

Per quanto riguarda la durata della vita dei Led, la maggior parte dei costruttori indicano le 100mila ore, oltre undici anni di accensione continua, con una riduzione del flusso del 50%, ma si tratta, vista la giovane età della tecnologia e dei prodotti commercializzati, di estrapolazioni, oltretutto realizzate secondo le condizioni ottimali teoriche di funzionamento, che secondo alcuni tecnici devono essere viste al ribasso. In condizioni reali e ottimali di lavoro i dispositivi Led dovrebbero durare tra le 50 e le 60mila ore, 5,7-6,8 anni di accensione continua con un calo del flusso luminoso del 30%, mentre non ha alcuna influenza sulla loro durata il numero dei cicli d’accensione e spegnimento, al contrario delle lampade Lfc.

Led ovunque

Per quanto riguarda la tipologia dei prodotti che utilizzano i Led, bisogna dire che da un lato i produttori si stanno dedicando sempre di più al segmento della sostituzione e dall’altro alla creazione di inedite tipologie di prodotti. Nel primo caso troviamo lampade che sul fronte delle caratteristiche fisiche assomigliano alle precedenti a filamento, ma che contengono i Led.

Si tratta di prodotti alimentati a corrente alternata e che contengono al loro interno i componenti, spesso integrati nello stesso supporto dei Led, funzionali alla conversione da corrente alternata a continua e all’abbassamento/stabilizzazione della tensione elettrica. Alcuni produttori stanno realizzando anche delle “lampadine” a Led per la sostituzione di quelle vecchie nel settore automobilistico, montando i Led su un supporto cilindrico in maniera che diffondano il flusso luminoso nella parabola del faro alla stessa maniera delle alogene.

I nuovi prodotti, invece, sono rappresentati da moduli, strisce o griglie, che consentono posizionamenti e installazioni inedite, mentre si stanno affacciando i cosiddetti Power Led, che sono caratterizzati da grandi potenze ed elevati flussi luminosi che arrivano anche a 2.000 lumen in un unico dispositivo. E la rincorsa a occupare spazi che appartengono ad altre tipologie di lampade non sembra arrestarsi, visto che tutte le aziende produttrici a livello mondiale stanno facendo investimenti rilevanti, sia sui diodi, sia sulle componenti di contorno.

Si tratta di una tendenza che potrebbe mandare in pensione anticipatamente anche tecnologie che si sono affermate di recente come le Lfc. E il prossimo passo potrebbe essere l’ibridazione dei Led con l’aggiunta all’interno dei sistemi di dispositivi elettronici tra i più diversi, come quelli per le telecomunicazioni, il controllo ambientale e la sicurezza. Non è fantascienza, infatti, pensare a un sistema illuminante nel quale è integrata, per esempio, una telecamera che invia immagini tramite il Wi-Fi.

“Sfoglia Tekneco #13″