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Laura Bellia » 7.Le sorgenti di luce artificiale: le lampade


Le sorgenti artificiali

Le sorgenti primarie di luce artificiale, dette lampade, sono alimentate da energia elettrica e generalmente inserite in dispositivi realizzati con materiali riflettenti e/o rifrangenti atti ad effettuare il controllo in intensità (attenuazione) e direzionalità del flusso luminoso da esse emessa. L’insieme della lampada e del dispositivo di controllo è detto apparecchio illuminante.

Lampada fluorescente lineare

Lampada fluorescente lineare

Apparecchio illuminante

Apparecchio illuminante


Tipologie di lampade


Parametri caratteristici delle lampade

  • Tensione di alimentazione: indica la tensione, in Volt, di alimentazione elettrica.
  • Potenza elettrica: rappresenta, in watt, la potenza necessaria al funzionamento della lampada.
  • Flusso luminoso: rappresenta la quantità di luce emessa dalla lampada ed è espressa in lumen.
  • Efficienza luminosa η: è espressa dal rapporto tra il flusso luminoso emesso dalla lampada e a potenza elettrica necessaria al funzionamento della stessa [lm/W].
Lampada fluorescente lineare TL 36

Lampada fluorescente lineare TL 36


Efficienza luminosa di alcuni tipi di lampade


Parametri caratteristici delle lampade


La tonalità di colore


Il diagramma di Kruithof


Parametri caratteristici delle lampade


Parametri caratteristici delle lampade

  • Forma e dimensione
  • Tipo di attacco
  • Durata
  • Condizioni operative
  • Protezione contro i radio-disturbi
  • Tempi di accensione e riaccensione dopo lo spegnimento
Diversi tipi di attacco

Diversi tipi di attacco


Le lampade ad incandescenza

L’elemento incandescente è un sottilissimo filamento, nella maggior parte dei casi metallico, solitamente tungsteno, contenuto in un’ampolla (bulbo), attraversato da corrente elettrica, continua o alternata, che ne provoca, per effetto Joule, il surriscaldamento fino a circa 2800 K e la conseguente emissione di radiazioni visibili.
Efficienza luminosa 10 – 25 lm / W
Temperatura di colore: 2800 – 3000 K
Ra = 100
Vita media 1000 h

Lampade ad incandescenza

Lampade ad incandescenza

Spettro di emissione di un corpo nero a varie temperature

Spettro di emissione di un corpo nero a varie temperature


Le lampade ad incandescenza alogene

Lampade ad alogeni: sono costituite da un sottile tubo di quarzo a riempimento di iodio, o di altri alogeni, contenente un filamento di tungsteno a spirale rettilinea. Il tungsteno, sublimato dal filamento, reagisce con l’alogeno dando luogo ad un particolare ciclo che evita l’annerimento del tubo.
Efficienza luminosa 16– 30 lm / W
Temperatura di colore: 2900 – 3500 K
Ra = 100
Vita media 2000 h

Schema di funzionamento della lampada alogena

Schema di funzionamento della lampada alogena


Le lampade ad incandescenza alogene


Le lampade fluorescenti

Appartengono alla famiglia delle lampade a scarica. L’emissione del vapore di mercurio a bassa pressione è costituita prevalentemente da radiazioni UV: i fosfori convertono le UV in radiazioni visibili.
Efficienza luminosa 45-100 lm / W
Temperatura di colore: dipende dai fosfori
Ra = 60-95
Vita media 5000-10000 h

Schema di lampada fluorescente

Schema di lampada fluorescente


Le lampade fluorescenti: diversi spretti di emissione


Lampade a vapori di alogenuri

Lampade a vapori di alogenuri: sono costruttivamente simili a quelle al mercurio ma si distinguono da queste soprattutto per la composizione chimica delle sostanze gassose che riempiono il tubo di scarica. I composti usati, denominati alogenuri (o ioduri perché generalmente si sceglie lo iodio tra gli alogeni), sono formati da elementi non metalli (fluoro, cromo, bromo, iodio) detti alogeni, e da elementi metalli (sodio, tallio, indio).

Lampade ad alogenuri

Lampade ad alogenuri

Schema di lampada ad alogenuri

Schema di lampada ad alogenuri


Lampade a vapori di alogenuri


Lampade a vapori di mercurio ad alta pressione

Sono costituite da un tubo di quarzo contenente vapore di mercurio (Hg) ad alta pressione, nel quale il passaggio di corrente stabilisce un arco tra due elettrodi, che determina l’emissione di energia luminosa.
I principali pregi delle lampade a mercurio sono la forte efficienza e la lunga durata; perciò esse sono impiegate per economicità di esercizio quando la resa del colore non ha importanza primaria.

Schema di lampada a vapori di mercurio ad alta pressione

Schema di lampada a vapori di mercurio ad alta pressione

Spettro di emissione

Spettro di emissione


Lampade a vapori di sodio

Le lampade a vapori di sodio a bassa pressione emettono luce monocromatica gialla alla lunghezza d’onda caratteristica di emissione del sodio (589 nm). L’efficienza luminosa è molto elevata, ma la pessima resa cromatica ne limita l’impiego. Nella lampade a vapori di sodio ad alta pressione lo spettro di emissione comprende più frequenze e la resa cromatica è migliore anche se non ottima.

Illuminazione stradale con lampade a vapori di sodio

Illuminazione stradale con lampade a vapori di sodio

Spettro di emissione di lampada a vapori di sodio ad alta pressione

Spettro di emissione di lampada a vapori di sodio ad alta pressione


Confronto tra sorgenti per uso residenziale (fonte ENEA)


Risparmio conseguibile con utilizzo di 2000 h/anno per un periodo di 5 anni (fonte ENEA)


Equivalenza tra lampade a fluorescenza compatte e lampade ad incandescenza


Sostituzione lampade ad incandescenza


Lampade per uso terziario e commerciale (fonte ENEA)


I LED

I LED sono costituiti da diodi a giunzione p-n , formati da un sottile strato di semiconduttore drogato. Se sottoposti ad una tensione , rilasciano energia sotto forma di fotoni. Sono tipicamente formati da composti di gallio o silicio: arseniuro di gallio, fosfuro di gallio, fosfuro arseniuro di gallio, carburo di silicio, nitruro di gallio ed indio. In base alla loro composizione emettono luce di una particolare lunghezza d’onda. I primi led emettevano luce rossa , successivamente gialla e verde. Da quando furono realizzati led blu (anni’90) è possibile ottenere tutte le combinazioni cromatiche.

LED rossi e gialli

LED rossi e gialli

Struttura di un LED

Struttura di un LED


I LED

Pregi:

  • Elevata affidabilità
  • Lunga durata
  • Elevata efficienza
  • Basso consumo

Applicazioni: segnaletica, retroilluminazione di display, cartelloni, illuminazione.
Per quanto riguarda l’illuminazione costituiscono sicuramente una promessa per il futuro, ma sono ancora in fase di evoluzione.

Applicazione dei LED per fari di automobile

Applicazione dei LED per fari di automobile

LED per la segnaletica stradale

LED per la segnaletica stradale


I LED

La loro applicazione è consigliata per la segnaletica stradale, per l’illuminazione decorativa, quando sono richiesti effetti cromatici dinamici e nella valorizzazione di forme e volumi, date le loro piccole dimensioni e la possibilità di controllo ottimale del flusso luminoso.

Illuminazione decorativa ed artistica

Illuminazione decorativa ed artistica

Illuminazione stradale

Illuminazione stradale


Gli OLED

Un display OLED è composto da vari strati sovrapposti.
I costi sono ancora elevati e la durata è limitata. A causa della natura monopolare degli strati di materiale organico, i display OLED conducono corrente solo in una direzione, comportandosi in modo analogo a un diodo: di qui il nome di O-LED. Le applicazioni nel settore dell’illuminazione sono promettenti, ma non ancora competitive. Gli strati sono flessibili e la tensione di alimentazione è bassa.

Struttura dell’OLED

Struttura dell'OLED

Apparecchi illuminanti con tecnologia OLED (Osram)

Apparecchi illuminanti con tecnologia OLED (Osram)


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