Lampade a LED ed efficienza luminosa. Lezioni d'autore di Claudio Cigognetti

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1 Lampade a LED ed efficienza luminosa Lezioni d'autore di Claudio Cigognetti

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3 IL NOBEL DELLA FISICA 2014 AL LASER BLU (I) Nel 2014 il premio Nobel per la fisica è stato assegnato a tre ricercatori giapponesi (Isamu Akasaki, Hiroshi Amano e Shuji Nakamura) che hanno contribuito alla creazione di diodi capaci di emettere luce blu. Un passo essenziale per le nuove tecnologie di illuminazione che sta rapidamente rendendo obsolete le lampade fluorescenti (contenenti mercurio) e gli schermi a cristalli liquidi; nonché impulso alla realizzazione di laser di luce a elevata frequenza.

4 IL NOBEL DELLA FISICA 2014 AL LASER BLU (II) Durante l annuncio del conferimento del premio, l idea del salto nell efficacia dei nuovi sistemi è stata affermata con un immagine rappresentante l evoluzione storica delle fonti di illuminazione domestiche

5 IL NOBEL DELLA FISICA 2014 AL LASER BLU (III) Il massimo di 300 lumen a watt, attribuito a un sistema di LED che emette luce bianca, si deve a un azienda che ha prodotto nel 2014 un innovativo prototipo di LED con un valore di 303 lm/w. Nonostante però i grandissimi progressi delle nuove tecnologie, siamo ancora oggi lontanissimi da lampade commerciali con una simile efficienza con spettro molto vicino a quello solare.

6 IL NOBEL DELLA FISICA 2014 AL LASER BLU (IV) La produzione di luce bianca da ottenuta per mezzo di un LED (Light Emitting Diode) è infatti una realtà recente iniziata dopo l invenzione di LED blu. Il LED blu è rimasto per decenni il tassello mancante per la realizzazione della luce bianca per mezzo di diodi: per questo la sua invenzione ha giustificato che nel 2014 ai tre ricercatori giapponesi autori della ricerca venisse conferito il premio Nobel per la fisica.

7 IL PROGRESSO NELL EFFICIENZA LUMINOSA Se si analizza l efficienza delle lampadine negli ultimi cento anni si nota l aumento rapidissimo che contraddistingue le lampade a LED. Va detto che nei LED l incremento dell efficienza che in genere va a scapito dell indice di resa cromatica.

8 CONFRONTO TRA LE CARATTERISTICHE DELLE VARIE LAMPADE

9 VALUTARE L EFFICIENZA LUMINOSA (I) La misura dell efficienza si può suddividere in varie questioni. Una lampada ideale dovrebbe trasformare tutta l energia elettrica in luce (fotoni con frequenza nell intervallo del visibile) bianca confrontabile con quella solare (indice di resa cromatica uguale a 100). Il valore limite dell efficienza luminosa, almeno per una luce monocromatica, della curva di visibilità diurna è 683 lumen a watt. Nel caso di una sorgente d luce bianca, l efficienza luminosa è semplicemente il rapporto tra il flusso luminoso e la potenza elettrica.

10 VALUTARE L EFFICIENZA LUMINOSA (II) Una lampadina a LED di luce bianca di recente produzione ha riportato sulla confezione il valore della potenza elettrica assorbita (in watt) e del flusso luminoso (in lumen) emesso. Così per lampade LED non particolarmente costose il flusso luminoso può essere 806 lm e la potenza si aggira intorno ai 10 W. L efficienza luminosa è allora 80,6 lm/w. Si pensi che l efficienza di una candela è solo 0,3 lm/w, quella di un alogena 24 lm/w, mentre quella di una compatta fluorescente è di 60 lm/w.

11 VALUTARE L EFFICIENZA LUMINOSA (III) Come visto in precedenza, i prototipi di lampade LED (con resa cromatica non ottimale) hanno raggiunto i 300 lm/w. Esso rimane comunque lontanissimo dalle caratteristiche dei prodotti commerciali che, ripetiamolo, con una resa cromatica non ottimale, si avvicinano a 100 lm/w. Dunque i margini di miglioramento per l efficienza delle sorgenti artificiali di illuminazione sono assai ampi e l obiettivo di una luce bianca simile a quella solare con uno spettro ristretto all intervallo del visibile è ancora lontano da una soluzione ottimale.

12 VALUTARE L EFFICIENZA LUMINOSA (IV) In figura, l andamento dell efficienza luminosa delle lampade negli ultimi cento anni

13 FINE

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