Venerdì, 27 febbraio 2015 SORGENTI LUMINOSE. prof. ing. Maurizio Fauri

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1 Venerdì, 27 febbraio 2015 SORGENTI LUMINOSE

2 Sorgenti luminose SORGENTE LUMINOSA fonte in grado di emettere radiazioni elettromagnetiche percepibili dall occhio umano (luce) per proprietà o reazioni chimiche o fisiche L LE ERE DELLA LUCE Luce dalla combustione di solidi o liquidi Luce dalla combustione di gas Luce dal calore: incandescenza Luce dalla ionizzazione: scarica in gas.tutte le tecnologie sono ancora attive!... Luce dalla MATERIA drogata dall uomo. IL LED (diodo emettitore di luce)

3 Energia luminosa V(λ) POTENZA LUMINOSA POTENZA RADIANTE lunghezza d onda (nm) SPETTRO DI EMISSIONE Potenza irradiata per singola lunghezza d onda. FLUSSO LUMINOSO Φ Potenza irradiata riferita alla sensibilità spettrale relativa dell occhio umano [lm]. EFFICIENZA LUMINOSA rapporto tra flusso luminoso emesso e potenza elettrica assorbita [lm / W].

4 Temperatura di colore Corpo Nero Radiatore che assorbe completamente la radiazione incidente, lo spettro della radiazione emessa dipende solo dalla sua temperatura (legge di Plank)

5 Temperatura di colore AUMENTO TEMPERATURA AUMENTO EN. RADIANTE aumento temperatura CORPO NERO => AUMENTO TEMPERATURA => VARIAZIONE DI SPETTRO => VARIAZIONE TONALITÀ DI BIANCO

6 Temperatura di colore È la temperatura di un radiatore plankiano la cui radiazione ha la stessa cromaticità dello stimolo dato. (CIE International Lighting Vocabolary CIE pubbl (1987)) Sorgente analizzata e corpo nero hanno la stessa apparenza per un osservatore umano, ma possono avere distribuzione spettrale diversa (nemmeno simile).

7 Temperatura di colore calda neutra fredda T < 3300 K 3300 T 5300 K T> 5300 K

8 Temperatura di colore Temperatura di colore correlata "la temperatura (T) di un radiatore plankiano il cui colore percepito assomiglia più da vicino a quello dello stimolo dato alla stessa luminosità e in condizioni visive specificate". Nel diagramma CIE Lxy identifica la temperatura del corpo nero le cui coordinate cromatiche sono più vicine a quelle della sorgente analizzata

9 Temperatura di colore aumenta Tc

10 Durata di vita Perdita delle prestazioni fotometriche per invecchiamento delle componenti. DURATA DI VITA MEDIA numero di ore di funzionamento dopo il quale, in un determinato lotto di lampade sottoposte a specifiche condizioni di prova, il 50% di esse ha cessato di funzionare. DURATA DI VITA UTILE numero medio di ore di funzionamento dopo il quale il flusso luminoso emesso da una lampada si riduce all 80% rispetto alle condizioni iniziali. DURATA DI VITA MEDIA ECONOMICA numero di ore di funzionamento dopo il quale il flusso luminoso emesso complessivamente da un determinato lotto di lampade sotto specifiche condizioni di prova è ridotto all 80% delle condizioni nominali.

11 Durata di vita

12 Riepilogo caratteristiche Parametri di valutazione per la scelta delle sorgenti luminose: Potenza Assorbita; Flusso Luminoso; Efficienza Luminosa; Spettro d Emissione; Temperatura di Colore; Indice di Resa Cromatica; Durata di Vita; Collegamento alla Rete Elettrica; Tempo di Accensione; Tempo di Riaccensione; Influenza della Temperatura Ambiente; Variazioni con la Tensione di Alimentazione; Costo globale del ciclo di vita (smaltimento). LEGENDA: efficienza energetica comfort visivo funzionalità

13 Tipologie di sorgenti SORGENTE LUMINOSA SORGENTE ALLO STATO SOLIDO AD INDUZIONE LED

14 Lampade ad incandescenza ed alogene Emissione per effetto termico (legge di Ohm) +Tonalità calda (Tc = 2800K 3000 K) +Spettro continuo +Ottima resa cromatica +Regolabilità di flusso emesso +Direttamente collegabili alla rete di alimentazione +Non sensibili alla temperatura ambiente +Basso costo di produzione V(λ) aumenta tensione

15 Lampade ad incandescenza ed alogene - Bassa efficienza luminosa (13 lm/w) - Variazione della Tc con la tensione di alimentazione - Vita media breve ( ore) - Alto calore emesso - Sensibilità agli sbalzi di tensione - Necessità di schermatura V(λ) aumenta tensione

16 Lampade fluorescenti lineari e compatte V(λ) vapori di mercurio a bassa pressione aumenta tensione radiazioni visibili radiazioni ultraviolette elettrodo atomi di mercurio elettroni

17 Lampade fluorescenti lineari e compatte Reattore Starter

18 Pressione del gas : 0,5 Pa Lampade al sodio a bassa pressione + Alta efficienza luminosa (200 lm/w) + Vita media lunga ( ore) - Resa cromatica = 0 (luce pressoché monocromatica gialla, Tc=1700 K) - Ingombro non trascurabile - Limitato controllo ottico - tempo di accensione 10 minuti

19 Pressione del gas : 40 kpa +Alta efficienza luminosa (120 lm/w) +Vita media lunga ( ore) - Resa cromatica = 60 (luce gialla, Tc=2000 K) - Minore ingombro (migliore controllo ottico) sodio altissima pressione (95 kpa) Resa cromatica = 80 (a luce bianca) Efficienza luminosa (40 70 lm/w) Lampade al sodio ad alta pressione

20 Pressione del gas : >10 kpa Vita media ( ore) Lampade al mercurio ad alta pressione - Bassa efficienza luminosa (35-50 lm/w) - Resa cromatica bassa = 50 (luce verde) sostituite con lampade al sodio ad alta pressione mantenute solo per la manutenzione di impianti esistenti

21 Lampade agli alogenuri Aggiunta di additivi nel tubo a scarica per produrre radiazioni luminose di lunghezza d onda tale da integrare lo spettro di emissione del mercurio. +Varietà di temperatura di colore (generalmente elevata) +Buona resa cromatica +Alta efficienza luminosa (70 80 lm/w) +Vita media elevata (6000 ore) +Basso contenuto di IR +Flussi luminosi elevati

22 Lampade ad induzione + Vita media elevata ( ore) + Assenza di componenti deteriorabili (es. catodi) + Buona efficienza luminosa ( lm/w) + Luminanza controllata - Necessità di apparecchiature ausiliarie (generatore a radiofrequenza) - Sorgente estesa, scarsa direzionalità della luce - Limitato controllo ottico - Costi elevati

23 LED Light Emitted Diode aumenta corrente

24 LED Light Emitted Diode + Luce bianca priva di UV e IR + Colori saturi + Alta efficienza luminosa ( lm/w) + Vita media elevata (50000 ore) + Funzionamento ad alte frequenze + Regolabili in corrente e frequenza - Bassi valori di flusso emesso - Necessità di accorpare più unità - Necessità di componenti ausiliari - Emissione dipendente dalla temperatura TIPOLOGIE DI SORGENTI A LED Super Bright Led 0,1W Power Led 1W 3 W White Led Multigiunzione 20 W OLED

25 LED Light Emitted Diode WHITE LED TRADIZIONALI Alimentazione in corrente costante: White Super Bright Led 0,1W-30mA White Power Led 1W - 350mA White Power Led 2W - 700mA White Power Led 3W - 1A (tensione diretta giunzione Uf = 3,6 4 V)

26 LED Light Emitted Diode WHITE LED MULTIGIUNZIONE: alto flusso unitario fino a 2000 lm (pari a 25 W FL) Alimentazione in corrente costante o in tensione costante nel caso abbiano integrata una resistenza limitatrice. Tensione di lavoro in varie taglie, fino a 230 V.

27 LED Light Emitted Diode Il problema dei radiatori di raffreddamento della piastra (montaggio!!!) Schema termico equivalente

28 Confronto sorgenti luminose Tipo di sorgente Efficienza luminosa [lm/w] Durata di vita [h] Tempo di accensione / spegnimento Incandescente immediato Alogena Fluorescente Lineare Fluorescente Compatta immediato Induzione immediato agli Alogenuri Metallici Alimentazione Regolazione luminosa tensione di rete tensione di rete Resa cromatica immediato reattore 5 100% immediato reattore 5 100% alimentatore HF Temperatura di colore [K] Applicazioni 0 100% ill. generale 0 100% ill. generale inattuabile min. reattore % a Mercurio min. reattore inattuabile al Sodio min. reattore % al Sodio ad alta pressione al Sodio ad altissima pressione LED min. reattore % min. reattore % immediato alimentatore 0 100% ill. generale ill. generale postazioni di difficile manutenzione strutture commerciali ill. esterna e stradale ill. esterna e stradale ill. esterna e stradale ill. esterna, grandi ambienti ill. generale e decorativa

29 Venerdì, 27 febbraio 2015 APPARECCHI ILLUMINANTI

30 Indice Caratteristiche e prestazioni degli apparecchi di illuminazione Diagrammi polari: rappresentazione grafica delle caratteristiche fotometriche Classificazione delle ottiche (classificazione fotometrica) Curve limite di luminanza Scelta dell apparecchio illuminante Limitazione del flusso luminoso indesiderato verso l alto

31 Componenti elettrici Componenti base di ogni apparecchio di illuminazione che trasformano l energia elettrica in energia luminosa. LAMPADA PORTALAMPADA GRUPPI DI ALIMENTAZIONE

32 Componenti ottici Hanno il compito di convogliare ed indirizzare il flusso luminoso per ottenere la distribuzione desiderata dell energia luminosa nello spazio.

33 Riflettori e proiettori RIFLETTORI servono per orientare la luce secondo direzioni determinate sfruttando la riflessione delle superfici (speculari, diffondenti o miste). PROIETTORI sottocategoria di riflettori in grado di concentrare la luce in direzioni ben definite. Riflettori e proiettori sono posti dietro la sorgente illuminante.

34 Rifrattori RIFRATTORI sfruttano il fenomeno della rifrazione (cambio di direzione della luce nell attraversare 2 mezzi trasparenti con diversa densità ottica). I rifrattori sono posti davanti alla sorgente illuminante.

35 Intensità luminosa SOLIDO FOTOMETRICO Rappresentazione grafica della distribuzione spaziale dell intensità luminosa della sorgente esaminata. CURVE FOTOMETRICHE Curve indicatrici dell emissione luminosa nei diversi piani, rappresentate mediante sistema di coordinate polari o di coordinate cartesiane.

36 Intensità luminosa

37 6 CARATTERISTICHE DEGLI APPARECCHI Grado di protezione GRADO DI PROTEZIONE (IP) codice per identificare la protezione dell apparecchio dai contatti accidentali e dalla penetrazione di polveri od umidità. International Protection IP x y z 1 cifra caratteristica = protezione dalla penetrazione da corpi solidi 0 : non protetto 3 : corpi solidi > 2,5 mm 5 : contro la polvere 6 : totalmente contro la polvere 2 cifra caratteristica = Lettera addizionale = protezione dall accesso a parti pericolose A : con il dorso della mano B : con un dito C : con un attrezzo D : con un filo protezione dalla penetrazione dei liquidi 0 : non protetto 3 : contro la pioggia 5 : contro i getti d acqua 7 : stagno all immersione

38 Grado di protezione Caratteristiche da valutare per la valutazione della sicurezza di un apparecchio e la propria idoneità all installazione nel locale scelto: Protezione contro l intrusione di corpi estranei; Protezione contro l intrusione di liquidi; Protezione contro i contatti diretti o indiretti (scossa elettrica); Protezione contro gli urti; Protezione contro il rischio di incendi; Resistenza alla corrosione.

39 Classe di isolamento CLASSE D ISOLAMENTO classificazione dell apparecchio in rapporto alla possibilità di contatto accidentale diretto con le parti normalmente in tensione o tra queste e la carcassa esterna. CLASSE 0 = apparecchi provvisti del solo isolamento funzionale delle parti attive di alimentazione della lampada. CLASSE 1 = apparecchi con isolamento funzionale e morsetto di terra. CLASSE 2 = apparecchi privi di morsetto di terra, ma dotati di isolamento supplementare per le parti in tensione. CLASSE 3 = apparecchi alimentati a bassissima tensione (< 50V in alternata e 120V in continua) che non costituisce pericolo.

40 Tipologia di apparecchi Armature Stradali Armature Tecniche Armature da Arredo Armature ad ottica aperta (Globo)

41 Armature stradali Involucro - corpo Ottica Coppa chiusure Prismatica Vetro piano assente Sorgenti luminose Scarica Led

42 Armature tecniche Involucro - corpo Ottica Coppa chiusura Prismatica Vetro piano Sorgenti luminose Scarica Led Fluorescente

43 Armature da arredo Involucro - corpo Ottica Presente o no Diffusore Trasparente, opale assente Sorgenti luminose Scarica Led Fluorescente

44 Caratteristiche e prestazioni Foto Disegno

45 Diagrammi polari

46 Caratteristiche e prestazioni Foto Disegno

47 Diagrammi polari

48 Caratteristiche e prestazioni Dati punti luce: Rendimento punto luce: 75,6% Luminaire efficacy: 31,08 lm/w Rendimento efficace: 38,9% Rendimento punto luce: 56,1% Luminaire efficacy: 23,06 lm/w Rendimento efficace: 55,8%

49 Venerdì, 27 febbraio 2015 TELECONTROLLO

50 Smart Grid o Energy Internet È una rete elettrica capace di distribuire energia in modo più efficiente, economico e sicuro rispetto alla rete tradizionale. Grazie all utilizzo di tecniche di monitoraggio, controllo e comunicazione sarà possibile: ottimizzare i consumi aumentare l affidabilità e la sicurezza della rete supportare l integrazione degli auto-produttori (eolico, fotovoltaico, etc... ) fornire agli utenti strumenti per scegliere il livello di servizio tenendo conto dei costi unitamente a nuovi servizi digitali (banda larga, telemedicina, etc...)

51 Illuminazione Pubblica intelligente 1. FORNITURA DI SERVIZI DI PUBBLICA UTILITÀ 2. RISPARMIO ENERGETICO 3. MANUTENZIONE OTTIMIZZATA DEL PARCO LUCI Adottare gli attuali e futuri impianti di IP con questa tecnologia comporta: 1. Renderli ECOLOGICI, INTELLIGENTI ed APERTI AL FUTURO 2. Il sistema destinato ad illuminare crea INFRASTRUTTURA INFORMATICA

52 Eco Smart Grid EcoSmartGrid è la piattaforma tecnologica in grado di fornire servizi ICT integrati su linea elettrica di Pubblica Illuminazione abbattendone drasticamente i costi energetici e di manutenzione. Basa il suo funzionamento sulla tecnologia powerline, l'onda convogliata su cavo elettrico divenuta ormai uno "standard de facto nel settore della gestione dell'energia

53 Powerline khz e MHz EcoSmartGrid è il risultato dell'unione di 2 tecnologie powerline ben distinte progettate per evitare interferenze (innovazione) PLM (powerline modulation) = KHz* Crea l'infrastruttura di comunicazione per il telecontrollo e telegestione puntuale dell'impianto. (on-off-dimming) PLC (powerline communication)= MHz È la famiglia di apparati che abilita i servizi ICT a banda larga sui cavi elettrici (videosorveglianza, free WiFi, e-mobility, luminarie, irrigazione automatizzata, etc...). la rete di comunicazione è affidabile e performante perché lavora in modulazione di frequenza

54 Architettura

55 Servizi ICT (banda larga) Ogni palo è gestibile puntualmente (ON-OFF-DIMMER) e sarà predisposto per fornire: videosorveglianza cittadina e ZTL (zona a traffico limitato); videocontrollo isole ecologiche; monitoraggio inquinamento acustico e ambientale; irrigazione automatica zone verdi; free Wi-Fi e servizi in banda larga; ricarica veicoli elettrici per l'e-mobility; etc.. N.B. Potenzialmente, qualsiasi apparato connesso alla rete elettrica della IP sarà telecontrollabile e telegestibile

56 Controllo impianti sul territorio

57 Impianto intelligente - Aperto Impianto di IP intelligente con la possibilità di usufruire di una rivoluzionaria infrastruttura per servizi a valore aggiunto che rende possibile: il mantenimento in tensione degli impianti (h24) senza necessità di alcun tipo di intervento come scavi, stesura cavi, aggiunta di quadri di distribuzione, ecc... ; supportare l integrazione con un collegamento dati fino a 100 Mbps bidirezionale

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