Come vi dicevo, da tempo ho tralasciato di scirvere sull’argomento, uno po’ perché l’amico Matteo Seraceni di Arching ha già scritto numerose pagine in merito( guardate qua e qua), dando di fatto un panorama molto completo e oggettivo sull’argomento, ma soprattutto perché ero (sono) un po’ stufo di continuare a leggere notizie mendaci o commenti  campanilistici rilasciati da persone vicine ad aziende che per prime si sono buttate in questa nuovo mercato, investendo un mucchio di capitale  che,  a conti fatti,   non  dev’essere stato investito poi molto bene, visti i risultati: strade male illuminate e diodi che muoiono prematuramente. Altro che le centomila ore che qualche costruttore continua a dichiarare come vita media dei LED.

Il problema? Come al solito una deprimente situazione di assenza totale di una normativa specifica sui LED alla quale, come vi dicevo anche la scorsa volta, si sta cercando in modo molto fermo di porre rimedio. Questo è l’argomento di cui si dibatte in maniere prevalente durante le varie tavole rotonde sui LED e di cui si è  discusso durante lo scorso Lighting Innovation al Politecnico di Milano: METTERE DELLE REGOLE AL MERCATO DEI LED.
Perché l’utente finale sarà pure ignorante, ma non è stupido e al terzo impianto stradale mal realizzato non mancherà di domandarsi: ma questo LED è davvero quello che mi hanno promesso? Ovvero ma perché devo investire soldi in questa tecnologia se poi non funziona?
Il problema sarà fare capire che il problema non è dei  LED, ma dei ciarlatani che l’hanno mal impiegato.

Per fortuna le cose stanno cambiando, e in questo senso una grande mano ce la darà la novella normativa sui LED. Grande passo in avanti in ambito prettamente stradale è  la scheda di “valutazione” sui LED che AIDI ha da poco rilasciato:

Il risultato del nostro studio è contenuto nella scheda LED che tende a standardizzare le informazioni tecniche che, a nostro avviso, ogni costruttore dovrebbe fornire per consentire all’utente di valutare compiutamente la qualità del prodotto offerto.
Leggendo la scheda e soprattutto le note esplicative, abbiamo cercato di costruire un primo passo su un cammino di chiarezza.

Non ci resta che dare un’occhiata a questa scheda di valutazione che vi allego anche qua in versione integrale e alla quale vi rimando per una lettura completa.

Ecco cosa contiene la scheda:

C’è da dire infine che negli ultimi anni molte aziende si sono mosse in modo più consapevole, è per questo che oggi si iniziano a trovare sul mercato prodotti a LED veramente ben realizzati, e chi ha fatto un giro al Light and Building scorso non potrà che confermare questa mia affermazione. Speriamo sia l’inizio di una nuova era per l’illuminazione stradale a LED.

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Ed è proprio dall’esigenza di fare chiarezza, che nascono le nuove normative che regolamentano e regolamenteranno il mondo della luce allo stato solido: oggi vi parlerò della nuova normativa UNI11356 2010, pubblicata lo scorso aprile e intitolata Caratterizzazione fotometrica degli apparecchi di illuminazione a LED che (finalmente) stabilisce i principi generali per la misurazione dei parametri fotometrici caratteristici degli apparecchi di illuminazione utilizzanti tecnologia a LED e dei moduli LED.

Questa, ricordando l’importanza della standardizzazione, è la  premessa che ci fa la normativa:

La disponibilità di dati fotometrici affidabili e accurati riferiti agli apparecchi di illuminazione a LED è un requisito di base per qualsiasi progettista illuminotecnico ai fini della progettazione di un buon impianto di illuminazione. Questi dati devono essere ottenuti attraverso misurazioni degli apparecchi di illuminazione eseguite in condizioni note e specificate, in modo da garantire la riproducibilità delle stesse in laboratori differenti, entro i limiti dell’incertezza di misura dichiarata. L’affidabilità dei dati dipende, tra l’altro, da qualifiche ben definite riguardanti la gestione, l’organizzazione e la riferibilità metrologica del laboratorio e delle competenze del personale.

E dunque una serie di definizioni, regole e principi da seguire a prova di  incomprensione che stabiliscono tutte le modalità da seguire per effettuare le prove di misurazione fotometrica: dalla condizioni ambientali della stanza di misurazione all’alimentazione elettrica da  applicare alla sorgente, alle caratteristiche del campione di misura. Insomma nulla è dato al caso.

Ma vediamo più nel dettaglio cosa ci dice la UNI11356, ovviamente per qualsiasi approfondimento vi rimando ad una lettura completa della norma che ovviamente potete acquistare sul sito di UNI STORE.

Qua di seguito vi riporto gli articoli a mio avviso più interessanti:

Finalmente viene fatta chiarezza sulle condizioni al contorno di misurazione…

Temperatura ambiente

La temperatura ambiente Ta deve essere uguale a (25 ± 1) °C per tutta la durata della misurazione della sorgente luminosa. La temperatura ambiente deve essere misurata a una distanza orizzontale non maggiore di 1,5 m rispetto alla superficie dell’apparecchio di illuminazione a LED acceso.

La misurazione della temperatura non deve essere influenzata dalla radiazione diretta della sorgente in prova e da ogni altra fonte di calore.

Movimento dell’aria

Il movimento dell’aria in prossimità dell’apparecchio di illuminazione a LED sottoposto a prova non deve essere maggiore di 0,2 m/s.

Alimentazione elettrica

La tensione ai morsetti di alimentazione dell’apparecchio di illuminazione a LED deve essere regolata e mantenuta a un valore costante, applicando una tolleranza del ±0,2% se alimentato in corrente alternata e ±0,1% se alimentato in corrente continua.

…e sulle condizioni della sorgente e come devono essere eseguite le misure…

Stabilizzazione della sorgente luminosa

Prima di essere sottoposti a misurazione i prodotti devono aver raggiunto l’equilibrio termico. Il prodotto è considerato stabile, quando dopo 3 letture fotometriche e della potenza elettrica, eseguite in 30 min e a distanza di 15 min, non si verificano variazioni maggiori dello 1%.

Misurazione assoluta della ripartizione dell’intensità luminosa

Le intensità luminose emesse dalla sorgente luminosa in varie direzioni sono misurate con un goniofotometro; le misurazioni devono essere effettuate con passo angolare massimo di 2° per gli angoli gamma e 10° per i piani C.

Misurazione del flusso luminoso

Il flusso luminoso della sorgente può essere anche ottenuto con metodo di integrazione dell’intensità luminosa misurata dal goniofotometro ed è espresso in lumen. Le misurazioni devono essere effettuate con passo angolare massimo di 2° per gli angoli gamma e 10° per i piani C.

…la misurazione dell’efficienza luminosa è estesa non solo alla sorgente, ma al modulo LED e all’apparecchio di illuminazione  …

Determinazione dell’efficienza luminosa

Il flusso luminoso e la potenza elettrica devono essere misurati contemporaneamente. L’efficienza luminosa del modulo LED è data dal rapporto tra il flusso luminoso emesso dallo stesso e la potenza elettrica misurata, esclusa la potenza dissipata dall’apparecchiatura ausiliaria. L’efficienza luminosa riferita al sistema è data dal rapporto tra il flusso luminoso emesso dal(dai) modulo(i) LED ad esso associato e la potenza elettrica misurata a monte del sistema ovvero comprensiva del modulo LED completo del suo dispositivo elettronico di alimentazione. Nel caso di misurazione della potenza in condizioni di alimentazione “ad impulsi di ampiezza” della sorgente a LED, la strumentazione deve essere tarata per le particolari condizioni di utilizzo.

Infine la normativa definisce le modalità con cui dovrà essere definito  il “rapporto di prova” , ossia il documento che dimostra l’avvenuta esecuzione della misurazione, i cui dovranno essere contenuti tutti i dati relativi alle condizioni ambientali di misura, tipo di strumentazione utilizzata, tipo di prodotto, ecc..

Dunque, in conclusione, una normativa semplice, a detta di molti un po’ troppo stringata, ma che a mio avviso va a posizionare un tassello importantissimo nel panorama normativo che regolamenterà la tecnologia LED e che, speriamo, riuscirà a mettere il dovuto ordine in un mercato martoriato da anni di deregulation.

Voi cosa ne dite?

Ciao e a presto

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Ora dimenticate il LED, pensate ad un computer: un computer è un sistema che incorpora al suo interno diversi diodi, sistemi di raffreddamento, sistemi di alimentazione, sistemi ausiliari per l’audio, il volume, la masterizzazione, ecc…, uno schermo, il tutto racchiuso dentro un involucro. Quando acquistiamo un computer, appare del tutto naturale prevedere che dopo qualche anno “inevitabilmente” si rompa qualcosa: la scheda video, il masterizzatore, l’alimentatore; non solo quindi il microprocessore.

Quando invece acquistiamo un apparecchio a LED ci propongono invece una prospettiva completamente diversa: quindici, anzi venti anni di funzionamento continuo, senza alcun guasto ed alcuna manutenzione. Lasciando per ora sospeso il confronto, penso sia doveroso capire innanzitutto come un LED non renda necessariamente indistruttibile tutto ciò che gli sta attorno (dall’alimentatore al palo che lo sorregge).
Pertanto i costi di manutenzione dovuti al sistema impiantistico (pali, linee, cabine, ecc.) rimarranno purtroppo immutati, qualsiasi sia la natura del corpo illuminante installato. Inoltre la durata e l’efficienza di un apparecchio dovrà essere valutata considerando tutto ciò che sta al suo interno (e quindi non basarsi solo sulla sorgente luminosa). Fatta questa introduzione, per capire di come si possa valutare la durata di una sorgente LED e delle altri parti che lo compongono, occorre parlare di quello che i tecnici chiamano “failure rate” di un prodotto elettronico.

1. Il “failure rate” (lett. “tasso di rottura”)

Gli specialisti dei test di affidabilità dei prodotti elettronici spesso descrivono il comportamento di una popolazione di prodotti attraverso una curva “bathtub” (lett. vasca da bagno), che definisce tre periodi:

• un periodo di mortalità infantile del prodotto (che si verifica nei primi mesi di funzionamento, con un tasso di rottura che diminuisce con l’andare del tempo, perchè la maggior parte dei guasti si ha quasi immediatamente all’accensione),
• un periodo di vita normale (conosciuto anche come “vita utile”, con un tasso di mortalità costante e relativamente basso, in cui i guasti sono dovuti principalmente a cause accidentali ed esterne)
• ed un periodo di fine vita (in cui il tasso di rottura aumenta esponenzialmente: questo vuol dire che raggiunto il periodo di fine vita, il prodotto non avrà una vita tanto più lunga di quella indicata).

Questo significa che anche i LED D, in quanto prodotto elettronico, avranno una mortalità infantile abbastanza alta (che si verifica nei pprimi mesi e che di solito viene eliminata, facenndo prove preventive sui diodi, chiamate “burn-in“) e una a mortalità durante la normale vita molto bassa (che i produttori accreditano attorno allo 0,2% ogni 1000 ore); per un LED non viene calcolata unna fine-vita in base alla percentuale di rottura, ma in base a al decadimento del flusso luminoso.
Generalmente viene definito fine vita di un LED allorché il flusso luminoso di un LED è pari al 70% di quello iniziale (indicato con L70); per qquestioni di calcolo illuminotecnico, però, diversi produttori fanno riferimento anche a mantenimenti p più alti (L80 e L90).
La curva sopra indica semplicemente una tendenza generale dei prodotti elettronici; per una definizione dell’affidabilità puntuale invece viene comunemente usata per i prodotti elettronici una curva Weibull, parametrizzata in base a test sperimentali condotti su una popolazione abbastanza a ampia. Senza entrare troppo nel dettaglio, possiamo definire una curva di sopravvivenza dei LED (cioè la percentuale di LED che rimangono “accesi” dopo un certo periodo di tempo) secondo lo schema sottostante (i numeri sono indicativi e non si riferiscono volutamente ad alcun modello in particolare).

Dal grafico si vede che dopo un periodo di mortalità infantile, in cui si ha un calo abbastanza brusco, si passa ad una curva che ha una pendenza costante e che dura per un periodo abbastanza lungo, salvo poi “crollare” di nuovo arrivati a fine vita (qui supposta attorno alle 120000 ore). Questa curva è influenzata in maniera molto forte dalla corrente con cui vengono alimentati i LED (maggiore è la corrente, minore è la durata), dalla temperatura di giunzione a cui lavorano (maggiore è la temperatura, minore è la durata) e dagli “sforzi” cui i LED sono sottoposti durante la loro vita (cali bruschi di alimentazione o sovraccarichi ad esempio possono compromettere il loro funzionamento). In questo caso il grafico considera un funzionamento in condizioni “ottimali”. Ovviamente la vita “utile” di un LED è inferiore a quella “reale”, se così si può chiamare, in quanto il flusso luminoso emesso si esaurisce molto prima della sua fine vita; supponendo quindi un “burn-in” iniziale del diodo ed un funzionamento a temperatura e corrente costante e controllata, durante la vita “utile” i diodi LED presentano una mortalità pressoché costante. Come detto in precedenza, lo 0,2% di rotture ogni 1000 ore indicano una rottura attesa pari al massimo al 10% a 50000 ore di funzionamento (che vengono considerate la durata “standard” di vita di un diodo LED).

Per quanto riguarda invece gli alimentatori elettronici (l’altra componente elettronica presente all’interno di un corpo illuminante a LED), è possibile fare un paragone stretto con la curva di mortalità presentata; in questo caso però non c’è un limite dovuto ad eventuali diminuzioni delle prestazioni. La “vita utile” di un alimentatore è considerata fino a quando non si ha il brusco calo a “fine vita” (senza cioè considerare una fine vita forzata e precedente a quella reale). Gli alimentatori presenti sul mercato hanno – al contrario dei diodi LED – un range molto ampio di vita nominale e tassi di rottura: si va da una vita di 30000 ore con una rottura del 15% (cioè, prima del “crollo” dovuto alla fine vita, che si verifica a 30000 ore, si saranno comunque rotti il 15% degli alimentatori) fino ad una vita di 60000 ore con una rottura del 5%. Come affermato in precedenza, l’attenzione della maggior parte dei produttori viene posta unicamente sulle sorgenti luminose e quindi purtroppo ci troviamo spesso con alimentatori poco affidabili.

In base a quanto detto fino ad ora è possibile quindi calcolare, nel migliore dei casi, che durante le 50000 ore attese di funzionamento degli apparecchi, andrà cambiato 1 LED su 10 ed 1 alimentatore su 20. Non credo che questa possa essere definita “manutenzione nulla”. A questo punto ritorniamo al paragone iniziale: così come un computer (o qualsivoglia altro sistema elettronico) un apparecchio illuminante a LED è soggetto a guasti indipendentemente dalle sue condizioni di utilizzo.

2. La garanzia

Una volta compreso il meccanismo di rottura è facile anche capire le condizioni di garanzia che alcuni produttori mettono sui propri prodotti: quando si afferma che la garanzia sui LED è di 5 anni a meno di rotture inferiori allo 0,2% ogni 1000 ore, significa che il produttore ci sta garantendo la “normale” rottura attesa. Tutto ciò che riguarda i guasti accidentali, le sovra o sotto-alimentazioni che possono danneggiare il sistema, gli errori costruttivi (dovuti magari alla saldatura sbagliata dei diodi sulla piastra), ecc. e che rendono la percentuale più alta dello 0,2%, non sono sottoposti a garanzia. Inoltre, una volta compreso il meccanismo di “vita utile” è facile anche considerare quanto denaro occorre per l’eventuale manutenzione dell’apparecchio (calcolata come percentuale del costo iniziale rispetto alle percentuali di rottura) e quindi verificare se tutte le eventuali “estensioni di garanzia” proposte dai produttori possano essere convenienti o meno.

3. Il calcolo illuminotecnico

Fino ad ora abbiamo parlato di quella che può essere l’incidenza economica del “failure rate” delle sorgenti luminose a LED e degli alimentatori elettronica, ma questo fattore ha un’altra ricaduta ben più importante e riguarda le sue prestazioni illuminotecniche. Secondo le norme di “buona tecnica”, ribadite dal CIE 154:2003, nel calcolo illuminotecnico va considerato un “fattore di manutenzione” che indica il deprezzamento del flusso emesso a causa di diversi fattori; questo per considerare il flusso emesso nella peggior condizione possibile prima di una eventuale manutenzione (da qui il nome). Per gli apparecchi con sorgenti al sodio alta pressione si considera un MF=0,80 per un cambio programmato triennale (ma anche quadriennale) e pulizia del corpo effettuata in corrispondenza di questo cambio. Come ho scritto anche sul mio blog, il fatto che 10% delle sorgenti che compongono un LED non arrivano a fine vita incide notevolmente sul fattore di manutenzione. Possiamo infatti considerare un LLMF=0,80 derivato da un fine vita L80 per le sorgenti LED (cioè una riduzione del 20% del flusso iniziale a fine vita). Per la natura stessa degli apparecchi illuminanti prodotti fino ad ora, non è possibile considerare una manutenzione programmata (o comunque un cambio dell’apparecchio allo spegnimento di un solo diodo luminoso) e pertanto va considerato un LSF=0,90 (cioè una percentuale di rottura del 10% a fine vita delle sorgenti presenti all’interno). Considerando inoltre una pulizia con cadenza quadriennale (ma sono alquanto dubbioso che possa venire fatta su di un apparecchio che viene garantito come funzionante per 50000 ore), abbiamo un LMF=0,90 (secondo le tabelle indicate dal CIE 154:2003). Questo porta ad un coefficiente di MF=LLMFxLMFxLSF=0,65: alla faccia di chi propone un MF=0,90 o addirittura MF=1,0!

Questo significa che le prestazioni di un apparecchio LED vadano notevolmente ridimensionate e non esprimano appieno la realtà dei fatti. Purtroppo il caso del “tubo tucker” ci insegna invece come la percezione del risparmio alle volte risulti molto più importante del risparmio effettivo.

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Stavo leggendo proprio stamattina una notizia che mi ha fatto letteralmente sgranare gli occhi e mi son detto “questa la devo proprio raccontare”. “Passata la barriera dei 200 lm/w”  cioè, mi spiego meglio, la Cree nota azienda produttrice di LED, con sede a Durham (Nord Carolina, USA) è riuscita a nell’intento di portare l’efficienza luminosa del diodo a 200 lm/w o meglio di far emettere da un singolo led di potenza bianco, con temperatura di colore 4579 K, alimentato  a 350mA un flusso luminoso  di ben 208lm!

Per ora, come si legge nell’articolo, è solo un test di laboratorio in camera a temperatura controllata, ma pensate un po’ a quale potrebbe essere il futuro dell’illuminazione , quando effettivamente sarà alla portata di tutti una sorgente in grado di emettere una simile quantità di luce per ogni watt assorbito… beh impressionante se paragonato con la misera efficienza luminosa dell’incandescenza.

Quindi finalmente il cerchio si chiude, è effettivamente giunto il momento di dire   addio alla cara vecchia incandescenza, il cui declino è stato comunque decretato? Ma nemmeno per idea! Io continuo a rimanere del parere che eliminare completamente dal mercato una sorgente che rimane comunque inarrivabile per caratteristiche tecnologiche è stato un grave errore. Quello che mi ha lasciato un po’ di amaro in bocca è stata in particolar modo tutta la campagna ipocrita sotto la bandiera dell’eco-compatibilità e dell’abbattimento dei livelli di CO₂ che, a quanto pare, non è il principale fautore di tutti i mali del nostro clima. Vi rimando ad un ottimo articolo su Le Scienze di questo mese in cui si dibatte appunto sul problema dell’effetto serra e del riscaldamente globale.
Ma insomma possibile che il vecchio e il nuovo non possa coesistere, così come è sempre stato?
E’ vero, la povera incandescenza ha il grosso limite dell’efficienza luminosa (10lm/w) ma, ne stavo discutendo proprio l’altro giorno con un amico, peccato che ad oggi l’incandescenza rimane la sola sorgente che può funzionare senza trasformatori di corrente o ausiliari preposti all’accensione, ne consegue una ridottissima emissione elettromagnetica che la rende unica in applicazioni in cui anche la minima interferenza di campo potrebbe  inficiare il risultato finale del lavoro.
Per non parlare poi della caratteristica emissione spettrale continua  e della resa cromatica, che  la rende altrettanto unica e che  oggi le nuove tecnologie tentano con estrema difficoltà di eguagliare.
Altra parentesi andrebbe poi aperta sull’importante questione normativa che dovrebbe regolare  il mondo del LED, ancora molto “work in progress”, ma necessaria a dare un ordine ad una situazione già abbastanza caotica.

Si sta lavorando sia negli USA, sia in Europa presso i laboratori CIE (Commission Internationale de l’Eclaraige) IEC (Commission Electrotechnique Internationale) per definire quelli che saranno i nuovi sistemi di riferimento del modo LED e standardizzazione della componentistica, dal nuovo spazio cromatico alla scottante questione della resa del colore ( l’attuale normativa è ormai obsoleta ed inadeguata a descrivere le proprietà di resa del colore di una sorgente moderna), fino ad arrivare all’altrettanto importante questione della sicurezza  foto-biologica, cioè dell’impatto che questa sorgente ha sull’uomo.

Qua sotto un paio di tabelle tratte da led magazine di Febbraio in cui sono indicate le principali procedure volte alla regolamentazione  e standardizzazione dei LED:

Quindi ci troviamo di fronte ad una situazione di mercato abbastanza complessa: da una parte l’azienda produttrice che continua ad immettere nel circuito prodotti sempre più performanti, dall’altra le aziende che producono corpi illuminanti che non sanno come comportarsi nei confronti di una tecnologia che evolve così rapidamente e delle garanzie che possono offrire. Ovviamente viene coinvolto come al solito in questo marasma  l’utente finale che si sente riempire la testa con bellissimi discorsi di eco compatibilità ed investimenti a lungo termine, ma  il fatto è che nessuno sa ancora bene cosa fare in caso di rottura del prodotto. Cambio lampada? Ma nemmeno per sogno!

Voi cosa ne dite?

PS
Sicuramente alcuni di voi, a causa di un mio errore, avranno letto l’articolo via feed in versione bozza, o meglio non esattamente nella versione finale, comunque i concetti rimangono questi…. mi raccomando dunque commentate numerosi…

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E’ incredibile fin dove ci si può spingere: dovete sapere infatti che l’Università del Connecticut (USA) ha trovato il modo di migliorare le prestazioni dell’emissione luminosa del LED aggiungendo DNA all’interno del materiale  preposto alla conversione della luce in UV in luce visibile.

Il gruppo di ricerca americano, guidato dal prof Gregory Sotzing,  ha dunque aggiunto alla spirale di DNA (di salmone) del materiale fluorescente, successivamente incorporato all’interno di nano fibre, ottenendo in questo modo un materiale impiegabile nello sviluppo di un nuovo tipo di LED organici.

Il vantaggio dell’utilizzo del polimero di DNA risiede proprio nell’elevata resistenza di quest’ultimo: “il DNA è un polimero molto resistente, è  in grado di resistere ben 50 volte più a lungo dei polimeri normalmente impiegati” spiega il dr Sotzing.

La tecnologia impiegata consente di regolare il colore della luce emessa grazie all’utilizzo di due layer sovrapposti, non in contatto tra loro, ma separati dall’enorme distanza di 2-10nm. In questo modo quando il diodo emette UV, il primo layer converte la luce invisibile ad alta frequenza in luce blu, successivamente il secondo leyer, posizionato alla giusta distanza dal primo, sarà in grado di convertire la luce blu in arancio.

Variando le percentuali di materiale costitutivo dei due strati emissivi, gli scienziati sono in grado di controllare, in modo estremamente semplice, la qualità della luce emessa: ad esempio variando la percentuale di DNA da 1.33% a 10% è possibile cambiare la luce da bianco caldo a freddo.

Altro vantaggio di questa nuovo materiale è, oltre ad una maggior longevità,  anche una miglior efficienza della conversione della luce che avviene nei substrati fluorescenti, grazie proprio all’impiego delle microfibre di DNA.

Per realizzare le microfibre gli scienziati hanno realizzato una soluzione di DNA di salmone, successivamente miscelato con due tipi di coloranti fluorescenti . La soluzione DNA+fluorescenti viene successivamente pompato lentamente attraverso minuscole testine, nel momento in cui il liquido asciuga formano delle nano fibre che vengono depositate su un piano di vetro, a formare una sorta d i tappeto, che  successivamente viene depositato direttamente sul diodo  UV, trasformandolo in  LED a luce bianca.

Beh che dire, interessante no? Certo è che non è state ancora annunciate ufficialmente nel dettaglio  le caratteristiche  di questo DNA-LED (ad esempio l’efficienza luminosa), ma non ho dubbi, visto la velocità con cui si  muove la ricerca sui LED, che tra poco ne sapremo di più.

Ciao e a presto!

Via technologyreview

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Non dimentichiamoci una cosa però, che ad avere l’ultima parola sui led è, ancora una volta, il costruttore di corpi illuminanti: è lui che ha il potere di scegliere, ovviamente a discapito del prezzo, la qualità del chip che viene montato e soprattutto in che modo viene assemblato.

Un assemblaggio errato può vanificare tutti i parametri qualitativi e quantitativi che i vari produttori di LED cercano con tanto affanno di pubblicizzare, in particolare il calore prodotto durante il funzionamento del chip, se dissipato in maniera non corretta, comporta uno stravolgimento completo di tutti questi bei parametri (Efficienza, vita media, emissione spettrale, ecc).

Per capire meglio in che modo la temperatura di funzionamento va ad inficiare sul corretto funzionamento del chip vi riporterò qua sotto alcuni grafici esplicativi che si riferiscono nella fattispecie al LED della Philips Luxeon Rebel InGaN (Indium Gallium Nitride) normalmente utilizzato per la produzione dei led Blu, Verdi, Ciano  e Bianchi. Nel caso di altre aziende produttrici, anche se i parametri presi in esame portano alla medesima  dimostrazione, consiglio di consultare i relativi datasheet.

Giusto per conoscenza qua sotto è rappresentato un Rebel preposto alla produzione di luce bianca: un catodo e un anodo alla quale è poi connessa l’alimentazione principale, un substrato ceramico-metallico necessario all’estrazione del calore dalla zona attiva del LED (il chip), nella parte superiore trovate il Chip vero e proprio, affiancato da un chip secondario che protegge il chip primario dalle cariche elettrostatiche, il tutto coperto dal uno strato di materiale fosforescente in grado di convertire le radiazioni emesse dal chip in luce bianca, della qualità che più ci aggrada (bianco caldo, neutro o freddo). Tutto questo sistema è poi coperto da una lente di materiale siliconico.

Molti di voi già sanno che più aumento la corrente di funzionamento (espressa in Ampere) del led, più ottengo un aumento del flusso emesso dal LED.

Ne deriva un aumento della potenza assorbita (W) e quindi maggior calore prodotto durante il funzionamento (temperatura di giunzione), che incide in maniera diretta sia sul flusso emesso, sia sulla vita media garantita dal costruttore.
Qua sotto a sinistra il grafico che mette in relazione la corrente (A) con la tensione (V) di funzionamento, come potrete notare ad un aumento di corrente corrisponde un aumento non lineare di tensione.
A destra il grafico invece  che ci dice come il flusso luminoso emesso sia estremamente influenzato dalla temperatura di funzionamento (°C).

Osserviamo grazie al grafico qua sotto come si comporta il nostro LED in termini di vita media garantita al variare della temperatura e ovviamente della corrente di funzionamento.
Il grafico qua sotto definisce le aspettative di vita del nostro Rebel, con un intervallo di confidenza di 90%, ovvero esistono il 90% percento di probabilità che il campione preso in esame rappresenti la globalità del parco led e che quindi  la curva ne rappresenti il reale comportamento.
Le curve di mortalità del LED non indicano la rottura “catastrofica” (cioè fisica) del chip, ma definiscono la percentuale di flusso rimanente (Lyy) di una data percentuale di elementi presi come campione (Bxx).
In particolare il grafico qua sotto è espresso secondo un’aspettativa di vita (B50,L70) ovvero il 50% dei campioni ha un flusso emesso del 70% rispetto a quello emesso inizialmente. Se fosse (B10, L70) verrebbe considerata un’aspettativa di diminuzione del 30% di flusso su il 10% della popolazione di LED.

Comunque per chiarire meglio le cose consiglio di dare un’occhiata al sito di Future Electronic, che mette a disposizione alcune Tools interessanti: LED Reliability tool e Usable Light Tool che si possono utilizzare in modo gratuito previa registrazione.

Quindi mi raccomando, se disegnate prodotti, o se semplicemente state comperando un bello ed innovativo stradale LED  tenete ben presente quanto detto sopra, cioè che la temperatura di funzionamento del Chip, se mal dissipata,  può inficiare in modo molto significativo sia sul flusso emesso, sia sul colore della luce, sia sulla vita media del LED.

A presto!

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“Da un pò di tempo di mi sono appassionato ai temi della luce e dei led in particolare, mi sapete dire perchè quelli di Cielobuio sono così negativi nei confronti dei LED?

Come sapete sulla rete le notizie corrono veloci, questo “decalogo” sui LED  lo potete trovare qua :”I vantaggi della tecnologia LED rispetto all’illuminazione con lampade al sodio ” (grazie Fabio per la segnalazione).
Devo essere sincero, non sempre mi son trovato d’accordo con le politiche di Cielobuio sull’utilizzo dell’illuminazione, soprattutto in ambito cittadino o monumentale, ma magari di questo parlerò un’altra volta. C’è da dire però che questa volta mi sono meravigliato proprio per l’adeguatezza delle affermazioni fatte.
Spesso si dimentica che esistono delle norme ben chiare ed articolate, che dovrebbero essere sempre preposte alla progettazione in ambito stradale e nella fattispecie la UNI11248 . Troppo spesso ci si dimentica di queste norme, soprattutto quando si parla di LED, vi ricordo infatti che illuminare una strada significa rispettare dei parametri molto chiari in merito sia alla quantità, ma anche alla qualità della luce, cioè in che modo questa si distribuisce sulla carreggiata. Per quanto riguarda la percezione della luce in visione fotopica e mesopica vi segnalo un articolo molto chiaro che trovate sul blog arching.wordpress.com.
In questi ultimi due anni se ne sono viste delle belle, soprattutto nel mercato del LED applicato all’illuminazione dove, sulle ali della novità, sono stati messi in commercio delle “cose” che certo non si possono chiamare apparecchi di illuminazione e  che come risultato finale hanno realizzazioni fatte non certo a regola d’arte, di cui, giusto per fare nomi e cognomi, quella di Torraca ne è un bellissimo esempio.

Per fortuna la ricerca applicata ai led si muove molto velocemente e devo dire che ad oggi si iniziano a trovare dei prodotti che fanno intravedere enormi potenzialità in applicazioni stradali. Per progettare un apparecchio stradale a led sono necessari degli accorgimenti molto più raffinati di quelli normalmente utilizzati fino ad oggi nella progettazione degli apparecchi tradizionali, non per ultima la dissipazione del calore generato, elemento fondamentale perché il diodo possa esprimere il massimo, sia dal punto di vista dell’emissione luminosa, sia per quanto riguarda la tanto decantata vita media di 50mila ore.
Quindi quando il prossimo venditore di apparecchi a led per illuminazione stradale verrà a proporvi qualcosa che verosimilmente possa risolvere ogni vostro problema, non dimenticatevi di chiedergli le curve di fotometriche di distribuzione del flusso luminoso, in modo che possiate verificare di vostra mano, o con l’aiuto di qualcun altro, l’efficacia di quello che vi sta proponendo.
Ciao e a presto

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La Philips infatti, forte dell’acquisto di ColorKinetics nel 2007 per la modica cifra di 791 milioni di dollari, è diventata proprietaria di circa 1000 brevetti relativi allo sviluppo della tecnologia LED , nell’accezione più ampia del termine.
Quindi l’azienda olandese dall’alto del suo trono, a partire dal giugno 2008, ha introdotto una programma  di licens patent rivolta  alle  sorgenti tradizionali e, novità delle novità,  estesa alla tecnologia LED. In sostanza viene imposto l’obbligo a tutti coloro che utlizzano led sia per corpi illuminanti, sia per insegne luminose  a pagare le royalties sui brevetti di proprietà Philips.

I livelli di costo previsti in caso di utlizzo di tecnologia led non Philips (es Cree) sono 3:

• 3% sul prezzo netto di vendita per apparecchi con sorgenti led di colore bianco
• 4% sul prezzo netto di vendita per apparecchi con sorgenti led di colore bianco regolabile
• 5% sul prezzo netto di vendita per i sistemi a LED cambiacolore.

Ovviamente il pagamento della quota parte non dovuto se la tecnologia LED è Philips, cioè se io costruttore decido di utilizzare Lumileds per i miei bei prodotti non devo pagare nulla (e ci mancava altro).

Nell’ottobre del 2008 è stato sottoscritto un accordo tra Osram e Philips (nemiche giurate da sempre) che estende  l’esenzione di pagamento delle royalties anche alla tecnologia dell’azienda tedesca.

In particolare l’ccordo è rivolto all’utilizzo di “componenti significativi” Osram , cioè Modulo Osram, Alimentatore Osram, Sistema di controllo Osram, non è incluso nell’accordo  l’utilizzo di led singoli. Quindi i corpi illuminanti con led di tecnologia tedesca sono soggetti al pagamento di Royalties.

A mio parere una politica al limite della decenza che in sostanza dovrebbe garantire  a Philips prima di tutto e Osram poi di mantenere inalterata l’egemonia sulla produzione delle sorgenti luminose, estendendola anche al mondo del LED. E quindi mettere al sicuro il controllo di tutta la fetta di mercato riguardante il LED che, previsioni alla mano, sarà una fetta via via sempre più grande, visto che  il futuro dell’illuminazione sarà allo stato solido (SSL).
Voi cosa ne dite, riusciranno veramente  i due giganti europei ad imporre questa politica a tutte le aziende mondiali produttrici di LED? Io spero di no!

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Dovete sapere che però qualcosa si sta muovendo, il solito US-DOE (U.S. Department of Energy) sta infatti appoggiando una campagna per l’inserimento di un’etichetta di qualità per i prodotti a LED che, un po’ come succede per il cibo, dia informazioni sulla qualità del  del materiale che stiamo per acquistare.

La Lighting Facts Label darà dunque indicazione sulla qualità del prodotto finale, e contiene al suo interno informazioni relative a:

• Emissione luminosa: espressa in Lumen
• Assorbimento energetico: espresso in Watt misurato a monte degli ausiliari utilizzati.
• Efficacia del prodotto: espresso dal rapporto tra Lumen emessi e Watt assorbiti, misurati in accordo con quanto definito dal  IESNA standard, LM-79-2008 “Approved Method for the Electrical and Photometric Testing of Solid-State Lighting Devices”. Considerando parametri  importanti quali l’emissione e dissipazione del calore, l’ottica utilizzata,  il sistema elettrico adottato. Elementi che vanno ad incidere in modo diretto sulla performance dei LED.
• Qualità della luce: espressa  come indice di Resa Cromatica (Ra), misurata come da prassi per le sorgenti tradizionali.
• Colore della luce: esprime la temperatura correlata di colore (Kelvin) definita secondo ANSI C78-377-2008 “Specification for the Chromaticity of Solid-State Lighting Products”.

Ecco qua un esempio di come è costituita la L.F. label

Bhe speriamo che non troppo tardi questa prassi riesca ad arrivare anche da noi qua in Italia

voi cosa ne dite? Ciao e a presto

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L’installazione site specific pensata dallo Studio Ferrara Palladino di Milano si inserisce in un più ampio processo di recupero e ridefinizione della Bovisa, storico quartiere industriale milanese, portato avanti dalla società  EuroMilano. Il progetto di ampliamento del polo universitario del Politecnico di Milano, destinato ad essere propulsore dello sviluppo urbano dell’area, e a far nascere intorno a sé una nuova città della scienza, non prevede alcuna recinzione a protezione delle aree, bensì un sistema di spazi verdi, piazze, percorsi pedonali e tramviari che apriranno la zona alla città, integrandola con i quartieri circostanti.

All’interno di questo piano, gli alberini artificiali offrono una soluzione funzionale sia di giorno che di notte. Durante il giorno si propongono quali giocosi elementi di arredo urbano che bene si accordano allo spirito universitario ed al luogo che li ospita mentre al calare della sera compongono l’ambiente luminoso fornendo una risposta adeguata alle tematiche di risparmio energetico e di ricerca sulle nuove sorgenti luminose attraverso l’uso di led. Questi, sono attentamente distribuititi su ogni ramo in modo da fornire la giusta quantità di luce all’ambiente.

Gli alberi, rigorosamente verniciat in RAL 3010, “rosso Triennale” , si presentano in quattro fogge differenti, ad uno o più rami che si attestano sul fusto con varie inclinazioni, disposti in modo non regolare  tra i moderni edifici della Facoltà di Ingegneria, definiscono una vera e propria moderna foresta tecnologica.
Ogni ramo porta 3 corpi illuminanti IP67, orientabili con sistema cardanico, ognuno equipaggiato con 15 LED potenza 1W, temperatura di colore 6000K. Per garantire la migliore uniformità possibile sulla pavimentazione sono state impiegate aperture di fascio differenti: 32° e 90°.

I proiettori posizionati alla quota di 5,5 mt dal piano di calpestio sono alimentati a 350 mA mentre quelli che si trovano a quota 4,5 mt sono sotto alimentati per garantire l’uniformità dei valori d’illuminamento a terra.

Per chi fosse interessato questo prodotto, presentato al salone del Mobile 2009, si chiama BoTree (bovisa-tree) ed è prodotto da FontanaArte.
Da andare a vedere!

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