LAMPADA LED INTELLYLIGHT

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1 SEDE LEGALE: Sarzana - (SP) - Via Terzi Arnaldo, Partita I.V.A./C.F.: FILIALI: Torino - Via S. Antonino, Tel Fax Genova Voltri -Via Lemerle, Tel Fax SEDE OPERATIVA ED AMMINISTRATIVA: Napoli - Via E.Nicolardi P.co Arcadia, Tel Fax info@selfsime.it Roma - Via dei Rocciatori, Tel Fax Piacenza -Strada dell Orsina, Tel Fax Messina -Via San Sebastiano, 6/8 is Tel Fax LAMPADA LED INTELLYLIGHT PATENT PENDING LA LAMPADA INTELLYLIGHT, TRATTANDOSI DI UNA FONTE LUMINOSA AL PARI DELLE TRADI- ZIONALI LAMPADE AD INCANDESCENZA, NON ALTERA I MODELLI DI LANTERNE SEMAFORICHE DOTATE DI ATTACCO E27, DEPOSITATE ED OMOLOGATE PRESSO IL MINISTERO DEI TRASPORTI. Con l entrata in vigore del protocollo di Kyoto tutti i paesi aderenti, tra cui l Italia, sono chiamati a ridurre drasticamente le emissioni di gas inquinanti nell atmosfera. Questo obiettivo può essere raggiunto con l utilizzo di materiali innovativi che permettano una significativa riduzione dei consumi energetici rispetto ai materiali attualmente utilizzati. Attualmente gli impianti semaforici stradali utilizzano nella quasi totalità dei casi lampade con l obsoleta tecnologia a filamento incandescente. Le lampade ad incandescenza sfruttano una tecnologia ormai superata ed inefficiente. La luce è generata dal passaggio di una elevata corrente in un filo metallico di lega al tungsteno, che diventa incandescente ed emette luce in ogni direzione. Il difetto di questo sistema di illuminazione è che solo il 15% della corrente elettrica viene convertito in energia luminosa, il restante 85% viene dissipato in calore. Per ottenere luce colorata dalla luce bianca (tipicamente emessa dalle lampade ad incandescenza) è necessario filtrarla con una lente che lasci passare solo il colore che vogliamo ottenere. Quindi solo una piccola parte dell'energia luminosa emessa dalla lampada viene vista dall'osservatore. La restante parte viene trattenuta dal filtro e si trasforma in calore. Si possono quindi elencare alcuni dei principali fattori che portano alla conclusione che le lampade ad incandescenza sono altamente inefficienti: una significativa quantità di calore generato, che non è utile ai fini dell illuminazione; gran parte della luce bianca prodotta viene persa per passare attraverso i filtri colorati; assorbimento energetico che va dai 70W ai 150W. Come illustra il disegno, filtrando la luce bianca per ottenere un colore specifico, l'intensità di luce residua dipende dal colore. Per il blu, la tramissione di luce è di circa lo 0,4%, per il verde circa 1% e per il rosso circa 1,5%. 1

2 Tecnologia LED L alternativa per la creazione di lampade innovative è offerta dalla tecnologia LED (Light Emitting Diodes), che nel corso di questi ultimi anni ha preso sempre di più il sopravvento rispetto alle tradizionali fonti di illuminazione. I LED, o diodi ad emissione di luce, sono più che semplici piccole lampadine: sono la rivoluzione nel campo dell'illuminazione e consentono di utilizzare la luce come non l'avevamo mai utilizzata prima. I LED sono costruiti utilizzando semiconduttori in grado di convertire direttamente la corrente elettrica in luce. Sono grandi solamente pochi millimetri per cui offrono sostanziali vantaggi costruttivi rappresentando in molte applicazioni una valida alternativa alle tradizionali sorgenti luminose. Dal 1970 ad oggi, anno in cui si sono avute le prime concrete applicazioni industriali, si sono compiuti decisivi progressi qualitativi in termini di gamma e di efficienza luminosa. Specialmente negli ultimi 5 anni circa sono stati introdotti LED a luce bianca e a luce blu, senza dimenticare le versioni di colore rosso, verde,ambra ed arancione. Il LED è composto da strati diversi di materiali semiconduttori che opportunamente polarizzati emettono una luce monocromatica a differenza di una lampada ad incandescenza che emana uno spettro continuo di luce. Il colore della luce del LED dipende ovviamente dal materiale utilizzato, mentre l'efficienza viaggia di pari passo con l'evolversi delle tecnologie di produzione. Una diretta conseguenza della monocromaticità dei LED è che praticamente tutta l energia elettrica utilizzata per accenderlo viene effettivamente utilizzata per produrre luce. Una delle caratteristiche peculiari dei LED riguarda la loro durata, enormemente più elevata rispetto a quella delle lampade ad incandescenza e che può raggiungere anche le ore. Considerando che ore corrispondono a più di 11 anni (24 ore su 24, 7 giorni su 7), si può immediatamente comprendere quale sia il divario con le lampade ad incandescenza, che cessano di funzionare in media dopo sole 1000 ore di funzionamento. Dal momento che eseguire test precisi sulla vita dei LED è particolarmente complicato, i ricercatori hanno definito dei test convenzionali per stimarne la vita, basandoli su cicli relativamente brevi. 2

3 Diversamente dalle sorgenti di luce tradizionali il LED non "brucia" ma nel tempo riduce l'intensità della luce emessa. Sebbene non esista ancora uno standard industriale che definisca la vita del LED, i produttori più importanti fissano il termine della vita quando il LED raggiunge l'80% della emissione di luce iniziale. Nell illuminazione a LED la luce viene generata elettronicamente e non si ha bisogno, come nel caso delle lampade ad incandescenza, di accenditori o riscaldatori, anche se questi elementi nelle moderne lampade risultano ormai integrati nella lampadina stessa. Questa caratteristica permette di avere un accensione istantanea e raggiungere immediatamente il massimo flusso luminoso. I LED hanno inoltre il vantaggio di possedere consumi elettrici ridotti, con un efficienza luminosa, espressa dal rapporto lumen/watt, fino a due volte superiore alle lampade ad incandescenza, ma in futuro potranno essere messi in commercio LED con efficienze anche sei volte maggiori; l'efficienza luminosa di un LED varia dal 5% per il colore blu fino ad oltre il 20% per il colore rosso ed una emissione variabile tra 25 e 60 lumen/watt mentre una lampada ad incandescenza ha una efficienza di circa il 4% ed un emissione tra i 25 e 35 lumen per Watt; una lampada fluorescente ha un efficienza di circa l'8% ed una emissione di circa 60 lumen/watt. I LED sono estremamente duraturi e virtualmente indistruttibili in quanto realizzati a "stato solido", cioè sono un componente elettronico compatto, senza alcuna filamento metallico o parte in vetro che possa rompersi. Oltre alla caratteristica di robustezza ed efficienza nell'emettere luce, i LED sono dispositivi a basso voltaggio e si prestano ottimamente all'abbinamento ai sistemi ad energia solare. Rispetto alle lampadine tradizionali, i LED offrono quindi numerosi vantaggi la cui importanza dipende dall'applicazione specifica. Eccoli di seguito riepilogati : i LED hanno durata di funzionamento fino a ore i LED consentono ridotti consumi di energia; i LED consentono ridottissimi costi di manutenzione; i LED hanno efficienza in costante aumento ed al momento superiore alle lampade ad incandescenza ed alogene; i LED non emettono radiazioni UV e quindi non scoloriscono gli oggetti illuminati; i LED si accendono istantaneamente; i LED possono presentare una variazione dell intensità luminosa senza alterazione del colore (sono dimmerabili); i LED si accendono anche a bassissime temperature (-40 C); i LED sono caratterizzati da un elevata resistenza meccanica ed alle vibrazioni; i LED sono alimentabili in bassissima tensione di sicurezza in corrente continua con distanze anche elevatissime dagli alimentatori (più di 40 metri). Lampada a LED IntellyLight La Self Sime Italia s.r.l. da anni impegnata nel settore dell ITS (Intelligent Transportation Systems) ha compreso quanto il costante sviluppo tecnologico dell illuminazione a LED potesse essere sfruttato nel mondo della segnalazione stradale. E stata così creata e brevettata IntellyLight, una lampadina semaforica a LED in grado di sostituire completamente le obsolete lampadine ad incandescenza. Anche se la tecnologia LED risale alla metà del secolo scorso, solo nell ultimo decennio sono stati superati impedimenti tecnologici ed abbattuti costi di produzione in seguito ai quali è stato possibile introdurre sul mercato i cosiddetti LED ad alta luminosità, ovvero sorgenti di energia estremamente più luminose rispetto ai led caratteristici delle componenti elettroniche. La Self Sime Italia s.r.l. ha scelto di utilizzare led di potenza da 1 W con corrente di 350 ma.; si tratta di sorgenti di ultima generazione che assicurano flussi luminosi maggiori rispetto alla tecnologia precedente e che, unite ad una opportuna dissipazione, permettono di ottenere un prodotto performante con risultati ben al di sopra dei limiti previsti dal Codice della Strada. Questi risultati sono dimostrati dalle prove di laboratorio svolte presso la facoltà di Ingegneria dell Università degli Studi di Genova seguendo le direttive elencate nella normativa UNI EN Seguendo sempre le indicazioni dettate dalla UNI EN 12368, sono state eseguite prove in camera climatica ed in particolare: Caldo secco - Dry Heat (CEI EN Test Bb) Freddo - Cold (CEI EN ) Caldo umido,ciclico - Damp heat, cyclic (CEI EN Test Db) Un esempio dei risultati illuminotecnici ottenuti dai test di laboratorio sono visibili nell immagine seguente: 3

4 Caratteristica peculiare di IntellyLight è quella di essere perfettamente intercambiabile con le lampadine ad incandescenza, grazie all attacco E27 ed alle dimensioni ridotte che consentono di non alterare in nessun modo quella che è la tradizionale struttura semaforica. Pertanto l installazione si riduce alla sola sostituzione della lampada ad incandescenza ovvero non è necessaria l installazione di lanterne ad hoc, l aggiunta di componenti all interno del modulo semaforico (riduttori di tensione) e non è necessaria la sostituzione di componenti quali parabola o portalampada,ecc. in quanto la lampada a LED IntellyLight è compatibile con tutti i tipi di lanterne presenti sul mercato. Si otterrebbe in questo caso un notevole vantaggio sia in caso di manutenzione di impianti con lampade IntellyLight sia in caso di sostituzione di impianti tradizionali; in quest ultimo caso sarebbero necessari pochi minuti per poter trasformare un impianto con lampadine ad incandescenza in un moderno impianto a LED senza considerare l aggravio economico derivante dalla sostituzione dell intera lanterna. La lampada a LED IntellyLight è stata inoltre progettata in maniera tale da poter funzionare anche a basse tensioni di corrente fino a 41V. La lampada a LED della Self Sime Italia s.r.l. consente il controllo degli allarmi per lampada bruciata (o parzialmente bruciata) con normali sistemi di controllo in tensione; non necessita infatti dei più costosi sistemi di controllo in corrente in quanto l elettronica integrata nel corpo lampada garantisce il distacco del carico della stessa esattamente come accade con la rottura del filamento in una lampada ad incandescenza. Questo vantaggio non preclude che il controllo degli allarmi venga garantito anche con i sistemi di controllo in corrente. Un ulteriore punto a favore della lampada a LED IntellyLight è la possibilità di poter effettuare una riparazione in casi di guasto su ogni singola componente evitando un ulteriore aggravio di costi. Dal punto di vista ottico, IntellyLight è stata studiata per sfruttare pienamente le caratteristiche di riflessione delle parabole presenti all interno delle lanterne con il risultato di un fascio luminoso omogeneo. Le lampadine normalmente utilizzate sugli impianti semaforici assorbono 70W per i moduli di diametro 200mm e 100W per quelli da 300mm; IntellyLight col suo unico modello da 10W è in grado di sostituire entrambi i modelli di lampada ad incandescenza. Per comprendere quale possa essere il risparmio energetico in seguito all utilizzo della lampada IntellyLight è possibile visualizzare il grafico seguente per il quale è stata fatta l ipotesi di un funzionamento continuo della lampadina 24 ore su 24. 4

5 Modello IntellyLight ILR IntellyLight ILG IntellyLight ILV Colore Rosso Giallo Verde Lunghezza d onda 625 nm 590 nm 505 nm Intensità luminosa Classe A2/1 (W) Classe A2/1 (W) Classe A2/1 (W) Alimentazione Vac Vac Vac Durata media stimata 10 anni 10 anni 10 anni Temperatura operativa 40 C +100 C 40 C +100 C 40 C +100 C Numero di LED Norme di riferimento EN EN EN EMC In accordo con EN50293 In accordo con EN50293 In accordo con EN50293 L Università degli Studi di Trento ha inoltre condotto una prova sperimentale utile a quantificare il risparmio energetico che è possibile ottenere con l utilizzo di lampade a LED; l esperimento ha stabilito che le lampade semaforiche a LED assorbono l 82% in meno rispetto alle tradizionali lampade ad incandescenza. Nella tabella che segue è illustrato come il consumo è ripartito nelle ore della giornata su un incrocio semaforico. Ore Energia (Wh) 7:00 23: :00 7: :00 24: Cambiare le tradizionali lampade ad incandescenza con le innovative lampade a led IntellyLight richiede un intervento economico che può essere facilmente ammortizzato in poco tempo, considerando che sarà il risparmio energetico ottenuto a ripagare l investimento. Provando a fare qualche calcolo, ipotizzando di prendere come riferimento una singola lanterna che avrà una lampada costantemente accesa, si può concludere: Lanterna 200mm ad incandescenza Lanterna 300mm ad Lanterna 200mm e incandescenza 300mm a led Consumo energia 70 W 100 W 10 W Consumo energia elettrica annuo 613,2 KWh/anno 876 KWh/anno 87,6 KWh/anno Costo energia elettrica 0,13 /KWh 0,13 /KWh 0,13 /KWh Costo energia elettrica annuo 79,72 113,88 11,38 Risparmio energetico annuo ottenibile con lampada 68,34 102,5 - IntellyLight 5

6 Casi concreti Per far comprendere concretamente quale sia il vantaggio economico ed ambientale che è possibile ottenere con l utilizzo delle lampade a LED IntellyLight analizziamo alcuni casi concreti: supponiamo a questo punto di avere un comune impianto semaforico da 18 lanterne da 200mm con lampade ad incandescenza e di volerle sostituire con lampade a LED IntellyLight. La potenza di assorbimento dell impianto con lampade ad incandescenza sarebbe di 1260 W/h (70Wx18 lanterne) che all anno diventerebbe di KWh. Il costo annuo per consumo di energia dell impianto sarebbe allora pari a 1.104,00. Con l utilizzo delle lampade a LED IntellyLight, il consumo annuo sarebbe di 1892,16 KWh con una spesa pari 187,38. Le spese dovute al consumo di energia si ridurrebbero così ad 1/7 senza considerare il caso in cui l impianto sia composto da un modulo rosso da 300mm che normalmente utilizza lampadine ad incandescenza da 100W; in questo caso ed ancor di più in quello con lanterne con moduli da 300mm, il risparmio di energia e quindi di denaro sarebbe maggiore. Il risparmio economico legato al consumo, nel caso specifico delle lampade a LED della Self Sime Italia s.r.l., non è il solo elemento da considerare: infatti con le normali lampade a LED, per il controllo degli allarmi per lampade bruciate, sarebbe necessario installare delle schede di controllo in corrente il cui costo ammonta, per l intero impianto da 18 lanterne, a circa 2.000,00 che invece sarebbero risparmiate. L'IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) ha sviluppato, un sistema di fattori di equivalenza, per "pesare" le varie sostanze sulla base di un'unità di riferimento (kg CO2 / kg di sostanza) in funzione della loro "efficienza" come gas serra: con questo metodo è possibile calcolare quello che in termini scientifici si chiama "Potenziale di Riscaldamento Globale" o "Global Warming Potential - GWP", che rappresenta l'effetto totale determinato dalle sostanze indagate. Questa procedura è stata sviluppata da esperti del settore ed è ormai universalmente accettata. (Heijungs, 1992; Hauschild and Wenzel, 1998): ebbene 1KWh prodotto con combustibili di varia natura equivale a circa 530g di CO2. Il risparmio in termini di CO2 all anno è quindi di oltre 5 Teq (Tonnellate equivalenti) per un solo impianto semaforico da 18 lanterne! Analizzando i casi due centri abitati di differente tipologia come Padova e Roma. Utilizzando le lampade a LED IntellyLight si otterrebbero i seguenti risultati: 6

7 Oltre ai fattori economici bisogna evidenziare quali siano i vantaggi in termini di impatto ambientale: una città come Roma potrebbe avere un risparmio di emissioni in termini di CO2 pari a 7800 T eq!! 7