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Solid state lighting: LED

LED è l’acronimo di Light - Emitting - Diode ovvero un

semiconduttore che emette luce quando è percorso

da corrente elettrica.

Principio di funzionamento: se in certi materiali

cristallini di elevata purezza, vengono introdotti

atomi estranei nella struttura cristallina, si realizza

eccesso o una deficienza (lacune) di elettroni.

L’eccesso di elettroni crea una polarità negativa (N-)

mentre la carenza crea una polarità positiva (P-) 30

Solid state lighting: LED

Accostando tra loro due frammenti del medesimo

materiale di cui di tipo “N” (che rilascia elettroni) e

uno di tipo “P” (che accetta elettroni), si genera un

passaggio di elettroni fra le due parti (diodo) fino a

che sarà raggiunto l’equilibrio di cariche.

Collegando i due componenti del diodo ai poli di

una batteria è possibile generare un flusso continuo

di elettroni da “N” a “P”. Ogni volta che un atomo

completa una lacuna con un elettrone rilascia

energia sotto forma di radiazione. 31

Solid state lighting: LED

Composti chimici usati nella costruzione di LED

Diagrammi energetici per LED con spettri a banda stretta e per LED a luce

bianca Tipologie di LED: - THT LED

- SMT LED

- Power LED 32

Solid state lighting: LED

THT LED

(Through Hole Tecnology)

Sono caratterizzati dalla piccola

capsula che ingloba i chip fungendo

da lente. Il formato più comune è

radiale da 5 mm. Il chip è appoggiato

su un riflettore collegato al catodo. 33

Solid state lighting: LED

SMT LED

(Surface Mount

Technology)

Il chip è posto in una cavità

riempita di resina

epossidica per proteggerlo

e riflettere l’emissione

luminosa. Vengono utilizzati

per realizzare strisce

luminose e moduli lineari. 34

Solid state lighting: LED

Power LED

Ultima generazione

di LED. Diodo di

potenza uguale o

superiore a 1W. Il

flusso luminoso

oscilla solitamente

tra i 50 e i 300 lm

in funzione della

potenza assorbita. 35

Solid state lighting: LED

Dissipatori termici per Power LED 36

Solid state lighting: LED

Riduzione del flusso luminoso, in percentuale, in funzione della temperatura

di giunzione dei Power LED

Decadimento delle ore di funzionamento rispetto alla temperatura di

giunzione 37

Solid state lighting: LED

Nella maggior parte dei casi i Power LED sono alimentati in

bassissima tensione e a corrente continua. Esiste, tuttavia, un

modello funzionante a 230 V (o 110 V) in corrente alternata

(50 o 60 Hz) che incorpora, alla base del chip, un dispositivo

miniaturizzato di trasformazione e conversione dell’energia

elettrica. 38

Solid state lighting: LED Ottica ibrida:

riflettore cavo in

polimero e lente

nella parte

superiore

Esempi di lenti. 39

LED Bianco

Esistono differenti metodi per ottenere luce eterocromatica

bianca:

1_ Per sintesi additiva di tre colori primari (sistema RGB,

red/green/blue) con l’eventuale aggiunta di luce bianca

ottenuta con la modalità 2.

E’ possibile montare affiancati tre lLED con le stesse ottiche,

oppure un solo MULTI LED composto da tre chip sotto una

solo ottica.

2_ Per sintesi additiva di colori complementari (blue/yellow)

( utilizzo di sostanze a base di fosforo nel rivestimento

protettivo del chip).

3_ Per trasformazione di radiazione ultravioletta in

radiazione visibile (utilizzo di fosfori).

4_ Per sintesi additiva di tre colori (sistema AWB, amber/

white / blue)

Flusso luminoso e potenza assorbita di LED Rebel e K2 della Luxeon a luce

bianca 40

LED Bianco

Diagramma energetico con tre curve relative a LED eterocromatica a

differenti temperature correlate di colore 41

LED Bianco

Incremento del flusso luminoso, in percentuale, in funzione della

corrente di pilotaggio.

Variazione della caduta di tensione, dei flussi, delle potenze e delle

efficienze, in funzione delle correnti di pilotaggio 42

I tre metodi per ottenere luce bianca dai LED: tre diodi RGB, diodo a

emissione ultravioletta e tre fosfori RGB, LED blu e fosforo giallo. 43

prof. Chiara AGHEMO: “Apparecchi e tecniche di illuminazione di spazi esterni”

LED Bianco da 53 a 61 lm

Ra = 93

TTC da 3000 K a 6500 K

da 70 lm/W a 88 lm/W

da 50000 a 60000 ore

Immediato 44

APPARECCHI DI ILLUMINAZIONE

FUNZIONI

• Modifica della distribuzione fotometrica delle

sorgenti

• Alimentazione della sorgente

• Protezione della sorgente

• Protezione degli utilizzatori da contatti accidentali

CLASSIFICAZIONE DEGLI APPARECCHI

In base a:

• ripartizione del flusso luminoso

• modalità di controllo e distribuzione del flusso 45

prof. Chiara AGHEMO: “Apparecchi e tecniche di illuminazione di spazi esterni”

APPARECCHI DI ILLUMINAZIONE

MODALITA’ DI CONTROLLO E DISTRIBUZIONE DEL FLUSSO

Elementi di controllo utilizzati per diffondere, concentrare,

sagomare, colorare, schermare e convogliare la luce

RIFRATTORI

RIFLETTORI

DIFFUSORI LENTI

SCHERMI FILTRI 46

prof. Chiara AGHEMO: “Apparecchi e tecniche di illuminazione di spazi esterni”

RIFLETTORI

La distribuzione del flusso luminoso emesso dalla sorgente avviene tramite superfici speculari

(alluminio anodizzato, vetro metallizzato) che permettono di riflettere la luce con un’apertura del

fascio luminoso più o meno ampio. Vengono impiegati per l’illuminazione stradale.

180°

150° 300 cd/klm

120° 150 cd/klm

90° 60° 30° 0° 47

prof. Chiara AGHEMO: “Apparecchi e tecniche di illuminazione di spazi esterni”

RIFLETTORI

Il flusso totale uscente dall’apparecchio è la somma di quello prodotto direttamente dalla sorgente e di

quello riflesso dalla parabola. Effetto dello spostamento della sorgente puntiforme col

medesimo riflettore

Riflettore parabolico Riflettore sferico Riflettore lisci e sfaccettati

allungato parabolico 48

prof. Chiara AGHEMO: “Apparecchi e tecniche di illuminazione di spazi esterni”

PROIETTORI

Simili ai riflettori, sono caratterizzati da ottiche che permettono la concentrazione del flusso luminoso su

superfici delimitate (fascio stretto). Vengono impiegati per l’illuminazione monumentale e sportiva.

180°

150° 300 cd/klm

120° 150 cd/klm

9

0° 6

0° 3

0° 0° 49

prof. Chiara AGHEMO: “Apparecchi e tecniche di illuminazione di spazi esterni”

RIFRATTORI

La distribuzione del flusso luminoso emesso dalla sorgente avviene tramite superfici trasparenti

prismatiche (vetro o plastica) sfruttando il principio della rifrazione. Vengono impiegati per l’illuminazione

stradale. 180°

150° 300 cd/klm

120° 150 cd/klm

coppa prismatica 90° 60° 30° 0° 50

prof. Chiara AGHEMO: “Apparecchi e tecniche di illuminazione di spazi esterni”

RIFRATTORI Proiettore compatto Schréder

Focal.

Attraverso 4 vetri

rifrattori è possibile

ottenere un flusso

luminoso a sezione

oblunga o quadrata. 51

prof. Chiara AGHEMO: “Apparecchi e tecniche di illuminazione di spazi esterni”

DIFFUSORI

La distribuzione del flusso luminoso emesso dalla sorgente avviene tramite superfici diffondenti (vetro o

plastica opalini). La diffusione del flusso luminoso comporta una riduzione della luminanza della sorgente ma

anche un minore rendimento luminoso dell’apparecchio. Vengono impiegati per l’illuminazione di aree

verdi. 180°

150°

120°

90° 25 cd/klm

60° 50 cd/klm

30° 0° 52

prof. Chiara AGHEMO: “Apparecchi e tecniche di illuminazione di spazi esterni”

SCHERMI

Es Baluard, Palma de Mallorca, Spagna

Dispersione del flusso CARATTERISTICHE PRINCIPALI

verso l’alto < 5% L’apparecchio Nuvola fornisce luce indiretta con

illuminazione uniforme, riducendo il pericolo di

abbagliamento sul piano stradale.

Il sistema è composto da un proiettore Lingotto

montato su un palo al quale viene sovrapposto

uno schermo in tecnopolimero rinforzato, che

svolge sia la funzione di diffusore della luce, sia

quella di evitare la sua dispersione verso l’alto.

Comfort visivo 53

prof. Chiara AGHEMO: “Apparecchi e tecniche di illuminazione di spazi esterni”

FILTRI CARATTERISTICHE PRINCIPALI

Darsena romana – porto antico, Roma, Italia Proiettore per illuminazione di spazi aperti, può essere

utilizzato con filtri colorati per effetti di luce scenografica.

Vano ottico

grande, medio e

piccolo Combina-zione

Filtri colorati accessori 54

prof. Chiara AGHEMO: “Apparecchi e tecniche di illuminazione di spazi esterni”

LENTI

Determinano una rifrazione mediante due superfici curve.

Raggi paralleli rifratti da una lente convessa (sx) e da una

lente concava (dx) Raggi divergenti rifratti da una lente convessa (sx) e da una

lente concava (dx) 55

prof. Chiara AGHEMO: “Apparecchi e tecniche di illuminazione di spazi esterni”

PARAMETRI CARATTERIZZANTI GLI APPARECCHI

INDICATRICE DI EMISSIONE

APERTURA DEL FASCIO LUMINOSO

RENDIMENTO LUMINOSO

GRADO DI PROTEZIONE

CLASSE DI PROTEZIONE ELETTRICA

SICUREZZA TERMICA 56

prof. Chiara AGHEMO: “Apparecchi e tecniche di illuminazione di spazi esterni”

Curva che rappresenta la distribuzione

INDICATRICE DI dell’intensità luminosa di un apparecchio in

EMISSIONE un piano passante per il centro luminoso

COORDINATE POLARI COORDINATE CARTESIANE 57

prof. Chiara AGHEMO: “Apparecchi e tecniche di illuminazione di spazi esterni”

Angolo, in un piano passante per

APERTURA DEL l’asse del fascio, entro il quale l’intensità

FASCIO LUMINOSO ≥

luminosa emessa è al 50% del valore

massimo • Fascio stretto < 20°

• Fascio medio 20° - 40°

• Fascio largo > 40° 58

prof. Chiara AGHEMO: “Apparecchi e tecniche di illuminazione di spazi esterni”

RENDIMENTO Indicatore della resa luminosa dell’apparecchio

LUMINOSO rispetto alla sorgente

Φ

a

η = FLUSSO EMESSO DALL' APPARECCHIO [ ]

= %

a Φ FLUSSO EMESSO DALLA SORGENTE

s

VALORI INDICATIVI 60-90 % 60-75 %

60-70 % 59

prof. Chiara AGHEMO: “Apparecchi e tecniche di illuminazione di spazi esterni”

Protezione che l’apparecchio fornisce alla

GRADO DI sorgente nei confronti di polvere (prima cifra

PROTEZIONE e acqua

da 0 a 6) (seconda cifra da 0 a 8)

IP IP 44

Esempio: protezione

protezione da corpi da acqua

solidi

Seconda cifra Descrizione

Prima cifra Descrizione 0 Non protetto

0 Non protetto 1 Protetto contro caduta verticale

1 Protetto contro corpi di gocce d’acqua

solidi>50mm 2 Protetto contro caduta verticale

2 Protetto contro corpi di gocce d’acqua con inclinazione <15°

solidi>12mm 3 Protetto contro la pioggia

3 Protetto contro corpi 4 Protetto contro spruzzi d’acqua

solidi>2.5mm 5 Protetto contro getti d’acqua

4 Protetto contro corpi 6 Protetto contro ondate

solidi>1mm 7 Protetto contro immersione

5 Protetto contro la polvere 8 Protetto contro sommersione

6 Totalmente protetto 60

prof. Chiara AGHEMO: “Apparecchi e tecniche di illuminazione di spazi esterni”

Protezione che l’apparecchio fornisce

CLASSE DI PROTEZIONE in rapporto al contatto accidentale con

ELETTRICA parti normalmente in tensione Norma

EN 60598 - 1

4 CLASSI : ( 0,I,II,III )

Apparecchio in cui la protezione contro la scossa elettrica si

Classe 0 basa sull’isolamento principale, il che implica che non sia

previsto alcun dispositivo per il collegamento delle parti

conduttrici accessibili, eventualmente presenti, a un

conduttore di protezione facente parte dell’impianto elettrico

fisso; in caso di guasto dell’isolamento principale la

protezione rimane affidata all’ambiente in cui è inserito

l’apparecchio. 61

prof. Chiara AGHEMO: “Apparecchi e tecniche di illuminazione di spazi esterni”

Apparecchio in cui la protezione contro la scossa

Classe I elettrica non si basa unicamente sull’isolamento

principale, ma anche su una misura di sicurezza

supplementare costituita dal collegamento delle parti

conduttrici accessibili a un conduttore di protezione

(conduttore di messa a terra) facente parte

dell’impianto elettrico fisso, in modo tale che le parti

conduttrici accessibili non possano diventare

pericolose in caso di guasto dell’isolamento

principale. 62

prof. Chiara AGHEMO: “Apparecchi e tecniche di illuminazione di spazi esterni”

Apparecchio in cui la protezione contro la scossa

Classe II elettrica si basa sull’isolamento principale, ma anche

sulla misura supplementare di sicurezza costituita

dal doppio isolamento o dall’isolamento rinforzato;

queste misure non comportano dispositivi per la

messa a terra e non dipendono dalle condizioni di

installazione.

Apparecchio in cui la protezione contro la scossa

Classe III elettrica si basa sull’alimentazione a bassissima

tensione di sicurezza e in cui non si producono

tensioni superiori alla stessa. 63

prof. Chiara AGHEMO: “Apparecchi e tecniche di illuminazione di spazi esterni”

Relativo al comportamento

SICUREZZA TERMICA termico di un apparecchio

Apparecchi normalmente infiammabili

CLASSE 1 °C

(temp. di accensione > 200 )

Apparecchi facilmente infiammabili

CLASSE 2 °C

(temp. di accensione < 200 ) 64

prof. Chiara AGHEMO: “Apparecchi e tecniche di illuminazione di spazi esterni”

AUSILIARI ELETTRICI ED ELETTRONICI

Per ausiliari elettrici ed elettronici si intendono tutti quei dispositivi, incorporati o meno

nella sorgente luminosa o nell’apparecchio, chiamati a svolgere una o più delle seguenti

funzioni:

accensione e spegnimento

regolazione del flusso luminoso

mantenimento nel tempo della condizione voluta

variazione delle grandezze del circuito in rapporto alla rete elettrica di alimentazione

non sono in grado di funzionare senza specifici ausiliari elettrici.

Le sorgenti a scarica 65

prof. Chiara AGHEMO: “Apparecchi e tecniche di illuminazione di spazi esterni”

AUSILIARI ELETTRICI ED ELETTRONICI: Classificazione

Si possono classificare in:

1. Ausiliari essenziali Alimentatori magnetici

per il funzionamento (comprensivi di starter,

delle sorgenti a induttore, condensatore)

scarica Alimentatori elettronici

(reattori elettronici)

Alimentatori (per sorgenti

led)

2. Ausiliari per la Rifasatori

correzione dei Filtri

parametri circuitali

delle sorgenti a

scarica

3. Ausiliari per la Dimmer

regolazione del

flusso luminoso

4. Ausiliari per Trasformatori

l’adattamento della

tensione di rete alla

tensione della

sorgente 66

prof. Chiara AGHEMO: “Apparecchi e tecniche di illuminazione di spazi esterni”

NORMATIVA relativa agli ausiliari elettrici ed elettronici 67

prof. Chiara AGHEMO: “Apparecchi e tecniche di illuminazione di spazi esterni”

NORMATIVA TECNICA

LEGISLAZIONI E NORMATIVA TECNICA DI RIFERIMENTO

UNI 11248 2007

Illuminazione stradale – Selezione delle categorie

illuminotecniche

UNI EN 13201-2 2004

Illuminazione stradale - Parte 2: Requisiti prestazionali

UNI EN 13201-3 2004

Illuminazione stradale - Parte 3: Calcolo delle prestazioni

UNI EN 13201-4 2004

Illuminazione stradale - Parte 4: Metodi di misurazione delle

prestazioni fotometriche 68

NORMATIVA TECNICA

LEGISLAZIONI E NORMATIVA TECNICA DI RIFERIMENTO

UNI EN 12193-2001

Luce e illuminazione - Illuminazione di installazioni sportive

UNI 11095-2003

Luce e illuminazione - Illuminazione di gallerie

UNI 10819-1999

Luce e illuminazione - Impianti di illuminazione esterna - Requisiti

per la limitazione della dispersione verso l’alto del flusso luminoso

UNI EN 12464/2 – 2007

Illuminazione degli ambienti di lavoro – parte 2: ambienti di lavoro

esterni 69


PAGINE

91

PESO

6.08 MB

PUBBLICATO

+1 anno fa


DETTAGLI
Corso di laurea: Corsi di laurea magistrale in pianificazione territoriale, urbanistica e paesaggistico ambientale
SSD:
A.A.: 2013-2014

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher snowwhite90 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Il progetto illuminotecnico e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Politecnico di Torino - Polito o del prof Aghemo Chiara.

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