Nuova direttiva per la Legge E. R. contro l’inquinamento luminoso

7 dicembre 2013 alle 11:18 am | Pubblicato su Illuminotecnica | 1 commento
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a nozione di “inquinamento luminoso” spesso viene confusa con quella di “inquinamento luminoso astronomico”, che rappresenta solo una parte del problema e che definisce la riduzione della capacità di osservare i corpi celesti.
Fortunatamente ci sono Leggi, come la L.R. Emilia Romagna 19/2003, che cercano di affrontare il problema in maniera completa.
Negli ultimi anni ho partecipato attivamente al gruppo di lavoro che si è occupato di aggiornare la Legge di cui sopra e che ha portato alla recente pubblicazione della nuova Direttiva applicativa (BUR n.355 del 29/11/2013).

Non nascondo il fatto che sono estremamente soddisfatto per il lavoro svolto – anche se, da buon perfezionista, credo ci sia ancora molto da fare – ed in particolar modo sono felice che una legge di questo tipo per la prima volta si basi su indicazioni tecnico-scientifiche, anziché presentare numeri – per così dire – “tirati fuori dal cilindro”.
A cominciare dalla definzione stessa di inquinamento luminoso, che comprende la nozione di “inquinameno luminoso astronomico” vista prima e la nozione di “inquinamento luminoso ambientale”, inteso come luce artificiale che si disperde al di fuori delle aree a cui è funzionalmente dedicata, è emessa in misura maggiore alle reali necessità ed induce effetti negativi sull’uomo e l’ambiente. Per ulteriori approfondimenti su questo argomento, vi rimando alla presentazione sull’ inquinamento luminoso che ho portato al convegno Illuminotronica.

Senza entrare troppo nei dettagli – per cui rimando alla lettura del testo della Direttiva – riassumo brevemente le principali novità:

1) Sorgenti luminose

Finalmente, negli ambiti al di fuori delle Zone di Protezione, sarà possibile installare apparecchi illuminanti LED. Non è stato possibile – per motivi che sarebbe troppo lungo spiegare e che probabilmente sono al di fuori dell’umana comprensione – impedire di inserire un limite alla temperatura di colore utilizzabile (sono ammesse sorgenti con Tcc inferiore a 4000K): chiunque abbia familiarità con i concetti base dell’illuminotecnica sa infatti che la temperatura di colore è un parametro estremamente aleatorio e poco significativo (tanto che due sorgenti con distribuzioni spettrali completamente diverse possono avere però la medesima temperatura di colore). Tra l’alto la misura di questo parametro consente ampi margini e quindi in realtà possono essere certificate come 4000K sorgenti che possono andare dai 3500K ai 45000K e oltre.
Una “toppa” a questa indicazione poco significativa è stata inserita consentendo sorgenti con Tcc superiore a 4000K ma con acv inferiore a 0,60. Il parametro acv indica in soldoni il rapporto fra la parte di spettro che più influenza il ritmo circadiano e l’emissione totale: di questo parlerò più approfonditamente in un altro articolo.

Un discorso a parte meritano le Zone di Protezione, che comprendono zone naturali protette e zosservatori astronomici. Per queste zone vanno necessariamente utilizzate lampade a sodio alta pressione.
Senza nulla togliere a questa tipologia di lampade, non si comprende per quale motivo una Legge indichi (nel testo stesso, non solo nella Direttiva) una tecnologia e non un parametro. Ovvero: qual’è la base di questa indicazione? Si vogliono adottare sorgenti a spettro “stretto”? Bene, allora diamo un parametro che non consenta sorgenti ad ampio spettro (banalmente il CRI o una funzione che calcoli la compattezza dell’emissione spettrale).
Si vogliono adottare sorgenti ad alta efficienza? Bene: questo esiste già (vedi paragrafo successivo).
Si vogliono adottare solo sorgenti a scarica? Bene: diciamo solo sorgenti a scarica.
Se domani improvvisamente sparissero tutte le sorgenti al sodio alta pressione, tutte queste zone rimarrebbero al buio … tanto più che questa limitazione vale anche per i privati: provate ad andare al LeRoy Merlin e chiedere una plafoniera per esterni al sodio alta pressione!

2) Prestazioni energetiche di apparecchi ed impianti

La parte più innovativa del documento è sicuramente l’introduzione di specifiche minime per le prestazioni di apparecchi ed impianti, sulla scorta della proposta della valutazione energetica di cui ho già parlato in un articolo precedente.
Quante volte abbiamo parlato di apparecchi di illuminazione scadenti o di Amministratori che non sono in grado di comprendere l’effettiva efficienza di un impianto? Da oggi sarà più difficile proporre soluzioni di scarsa qualità, perché viene richiesta una valutazione delle prestazioni energetiche di apparecchi ed impianti (indipendentemente dalla tecnologia utilizzata o dalle modalità di riduzione di flusso/utilizzo dell’impianto).

IPEA IPEI
Come per gli elettrodomestici, la valutazione energetica rappresenta uno strumento importante al servizio degli Amministratori, i quali possono avere una panoramica immediata dell’efficienza del prodotto, sono in condizione di effettuare la comparazione dei diversi prodotti offerti su basi concrete ed infine hanno la possibilità di attribuire il giusto valore di mercato.

3) La figura del progettista

Un altro problema spinoso, di cui si è parlato spesso, è quello del riconoscimento delle capacità del progettista.
In mancanza di una legislazione nazionale che riconosca la figura del progettista illuminotecnico non si è potuto operare con indicazioni dirette, ma sono state aggiunte responsabilità e compiti cui possono sopperire solo dei professionisti del settore.
Non sarò più possibile ad esempio presentare un “calcolo illuminotecnico” facendolo passare come “progetto”: un progetto deve essere strutturato come indicato dal DPR 207/2010, presentare un piano di manutenzione, le valutazioni energetiche IPEA e IPEI ed infine allegare una relazione di calcolo dei consumi e dei risparmi energetici possibili.

Queste non sono indicazioni “facoltative” ma obbligatorie per tutte le Amministrazioni: per un progettista illuminotecnico questa è ordinaria amministrazione, ma per un elettricista o un produttore significa strutturare un ufficio progettazione dedicato.

3) Il superamento della norma UNI 11248:2012

Come già avevo indicato in un precedente articolo, l’aggiornamento della norma UNI 11248 si è rivelato un disastro sotto molti punti di vista e ha minato seriamente la credibilità dell’organo istituzionale addetto all’unificazione normativa. E’ una norma che si attiene a metodologie discutibili, così come la gemella dedicata alle gallerie e, sempre come la gemella, guidata dai dettami di individui che non sono disposti a confrontarsi.
Certo, lo stesso discorso vale per molte Leggi Regionali contro l’inquinamento luminoso: ancora non ho visto un documento scientifico o un dibattito o una pubblicazione di rilievo che dimostri numeri come il rapporto 3,7 o le 0,49 cd/klm. Però la revisione della Direttiva della L.R. Emilia-Romagna dimostra come un lavoro di discussione serio e sereno possa portare a buoni risultati.

Per questo motivo è stata presa la decisione (sicuramente coraggiosa) di riscrivere le indicazioni per la progettazione illuminotecnica, salvando ciò che di buono è presente nella norma UNI 11248:2012 (di questo ne va dato atto) e modificando il resto.
Sono molto orgoglioso dell’Allegato F e credo che possa rappresentare un buon punto di partenza per la revisione della normativa nazionale stessa (ricordo che tra l’altro l’Allegato F non impedisce di utilizzare la UNI 11248), ovvero una norma oggettiva, basata su parametri semplici e al contempo ragionevoli e tecnicamente validi. Questa parte ridà al progettista la facoltà di definire i parametri di influenza (al contrario della UNI 11248, che parte dal presupposto che il progettista sia incapace di svolgere il proprio lavoro) e soprattutto mette delle limitazioni alle responsavilità che lo stesso progettista può assumersi (ovvero: la classificazione urbanistica delle strade non può essere compito di chi si occupa dell’impianto dell’illuminazione, così come il fatto che non è possibile sopperire con l’illuminazione a buche o asfalti ammalorati).

Ultime considerazioni

Questa Direttiva non è la risposta a tutti i problemi, presenta ancora alcuni errori e sicuramente può essere migliorata.
Credo però che rappresenti un segnale importante – come si dice ora – di discontinuità.

Mi piacerebbe riflettere assieme sul testo della Direttiva e, perché no, magari proporre correzioni o aggiornamenti.

S.V.B.E.E.Q.V.

Matteo Seraceni

“Mi raccomando: questa volta cattivi, eh?”

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AGGIORNAMENTO IMPORTANTE

Sulla base della discussione avvenuta sul gruppo facebook Italian Lighting Design, mi impegno a farmi da portavoce in Regione per eventuali modifiche alla Direttiva, che verranno discusse in maniera seria ed approfondita direttamente in questa pagina attraverso i commenti e il link al documento condiviso presente su google drive.

Sono ben accetti i contributi di chiunque voglia partecipare alla discussione: il documento condiviso è aperto e modificabile.
Chiedo a chi lo compilerà di indicare il proprio nome e cognome ed eventualmente, prima di cancellare parti altrui, segnare con un altro colore le eventuali modifiche.

Grazie mille.

Illuminotronica 2013

6 ottobre 2013 alle 5:36 pm | Pubblicato su Comunicazioni di servizio, Illuminotecnica | 1 commento
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I

l 10 ottobre sarò alla fiera di Padova per il convegno ILLUMINOTRONICA, organizzato come ogni anno da Tecnoimprese ed Assodel. Per chi non lo sapesse, ILLUMINOTRONICA è l’evento dedicato ai professionisti della luce che ruota attorno al temadel Solid State Lighting.

Alle 10:00 sarò nello spazio Arena per parlare di Inquinamento luminoso.


Il tema è sempre attuale ma purtroppo troppo spesso trattato con sufficienza. Lavorando a stretto contatto con Enti pubblici e privati ho capito come nella realtà pochissimi hanno idea di cosa significhi veramente “inquinamento luminoso” e come questo termine sia utilizzato anche per questioni al di fuori dell’argomento stesso.
Il corso vuole essere una breve introduzione alle problematiche dell’inquinamento luminoso e cercherà di fare chiarezza nei confronti di un argomento così importante

Alle 12:30 sarò nella Sala Workshop 11B per parlare di Illuminazione stradale.

Il corso prenderà in considerazione tutti gli aspetti relativi alla progettazione illuminotecnica degli ambienti urbani. Anche in questo caso parlerò a 360° dell’argomento, cercando di utilizzare una terminologia semplice e alla portata di tutti: lo scopo della presentazione è quello di avvicinare i profani all’argomento e fare riflettere i progettisti sulle problematiche principali dell’illuminazione stradale.

A margine vorrei segnalare anche L’efficienza non è solo energetica! al Convegno Plenario alle 16:10, in cui Oxytech presenterà un sistema rivoluzionario di trattare i dati degli impianti progettati.

Per ulteriori informazioni potete consultare il sito dell’evento: ILLUMINOTRONICA

S.V.B.E.E.Q.V.

Matteo Seraceni

“Mi raccomando: questa volta cattivi, eh?”


Corso di illuminazione architettonica e naturale

13 maggio 2013 alle 8:39 am | Pubblicato su Comunicazioni di servizio, Illuminotecnica | 4 commenti
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Q

uante volte avete pensato: “Ma perché i corsi di illuminazione vengono fatti sempre dalle stesse persone barbose e vecchie”?
Quante volte avete esclamato: “Ma perché l’illuminazione non l’insegnano dei giovani brillanti e di bella presenza? Ma perché come bidello non ci sta Simon Le Bon, beh?”

Ecco allora che i vostri desideri sono realizzati.
Per chi vuole avere un primo approccio con l’illuminotecnica, l’illuminazione di interni ed esterni e l’illuminazione naturale, sono felice di comunicarvi che – in collaborazione con Assform – dal 24 maggio prossimo partirà un corso di illuminazione architettonica e naturale a Firenze.

assform
La descrizione completa del corso si trova qui e il calendario è il seguente:

Cartel1

Gli argomenti proposti sono indirizzati ad una comprensione globale del tema della luce artificiale e naturale in ambito architettonico/urbanistico e pertanto il corso è aperto a tutti.
I docenti trattano la materia tutti i giorni e soprattutto la applicano nel loro lavoro: per questo la parte teorica (pur sempre necessaria) sarà costantemente riferita ad applicazioni pratiche. Spero che chi verrà al corso apprezzi la professionalità e la competenza.

Per maggiori informazioni è possibile telefonare al numero: 055 5357356 oppure lasciare un commento al presente articolo.

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S.V.B.E.E.Q.V.

Matteo Seraceni

“Mi raccomando: questa volta cattivi, eh?”

Luce e follia (Cieli bui e UNI 11248)

22 ottobre 2012 alle 9:25 am | Pubblicato su Editoriali, Illuminotecnica | 37 commenti
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O

ttobre sarà ricordato – fra le altre cose – come il mese della legge di stabilità e del decreto “Cieli bui” che già ha infervorato le piazze e i maggiori talk-show italiani.
Pochi però sanno che, nello stesso momento in cui si parlava di ridurre o addirittura spegnere le luci nelle città per risparmiare qualche euro, veniva dato alle stampe l’aggiornamento della norma sull’illuminazione stradale (UNI 11248:2012) che fa da contraltare alle intenzioni del Governo e prescrive illuminazioni più alte di circa il 50% rispetto alla versione precedente.

Devo ammettere di aver sempre apprezzato il teatro dell’assurdo e, proprio in questi giorni, stavo pensando se l’inutilità dei nostri politici e – di rimando – delle istituzioni ad essi legate, non fosse in qualche modo un sottile stratagemma per trasformarci tutti in “rinoceronti” (tanto per citare un’opera a tema): e appunto, come nel testo di Ionesco, mi domandavo se anziché ostinarmi a rifiutare il qualunquismo imperante dovrei invece uniformarmi alla massa.
Purtroppo, anche in questo frangente, mi sento solo: c’è qualcun altro che pensa che questa sia pura follia?

Certo, lo so, viviamo nello stato delle banane.
Che colpo di teatro! Viene approvato un decreto che spegne le luci perché ormai i Comuni sono in braghe di tela e di contro esce una norma (quasi in contemporanea) che innalza la quantità di luce richiesta. Ovvero: ci sarà più luce di notte, ma per meno tempo. Poi tutti al buio.
E quindi il risparmio prospettato dal Governo viene nullificato sul nascere da una norma voluta da un’emanazione del Governo stesso.

Ma andiamo con ordine.
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1) Cieli bui (?)

Facciamo chiarezza da subito: nessuno ancora ha visto il testo ufficiale del Decreto e quindi tutto ciò che si è detto fino ad oggi è pura masturbazione mentale.
Anche in questo caso sarebbe stato apprezzabile se i giornali avvessero avuto l’onestà intellettuale di porre la questione su di un piano speculativo, anziché sbattere in prima pagina titoli più o meno minacciosi del tipo: “Monti ci vuole lasciare al buio” (Il Giornale dell’ 11 ottobre. Articolo che tra l’altro si apre con la citazione felliniana “adesso c’è soltanto il sentimento di un buio in cui stiamo sprofondando” … mamma mia!).

Cielobuio è l’associazione che ha promosso l’iniziativa “Cieli bui”

Facciamo un passo indietro: l’illuminazione pubblica è una voce di spesa molto onerosa per i Comuni. Per questo motivo si dovrebbero progettare impianti che facciano la giusta luce (senza strafare) consumando meno energia possibile.
Ma il problema non è soltanto per i nuovi impianti. Chiunque si occupa di illuminazione sa che il sistema più semplice ed immediato per consumare di meno è quello di inserire qualche tipo di regolazione che consenta, nelle ore notturne in cui c’è meno affollamento nelle città, di ridurre il flusso luminoso degli apparecchi e quindi la potenza impegnata. Molte Leggi Regionali impongono questa regolazione.
Verrebbe da chiedersi perché ad oggi – nonostante la convenienza (e l’obbligatorietà) di questi interventi – i Comuni, anziché finanziare l’ennesima sagra della porchetta, non abbiano provveduto a migliorare i propri impianti. Verrebbe anche da chiedersi perché pochissimi Comuni si siano dotati di un piano energetico o comunque di un piano dell’illuminazione (anche questo obbligatorio per molte Regioni) che avrebbe garantito una pianificazione degli interventi e dei risparmi.
Se non si fa niente di tutto questo, appare più che evidente che l’unico modo di fare del risparmio subito è spegnere gli impianti.

Già alla luce di queste considerazioni la bozza di decreto appare in maniera diversa:

1. Per finalità di contenimento della spesa pubblica, di risparmio di risorse energetiche, nonché di razionalizzazione ed ammodernamento delle fonti di illuminazione in ambienti pubblici, con decreto del Presidente del Consiglio, su proposta del Ministro dell’ambiente e della tutela del territorio e del mare, di concerto con il Ministro dello sviluppo economico e delle infrastrutture, nonché con il Ministro dell’economia e delle finanze, da adottare entro . giorni dalla data di entrata in vigore della presente legge, sono stabiliti standard tecnici di tali fonti di illuminazione e misure di moderazione del loro utilizzo fra i quali, in particolare:

a) spegnimento dell’illuminazione ovvero suo affievolimento, anche automatico, attraverso appositi dispositivi, durante tutte o parte delle ore notturne;

b) individuazione della rete viaria ovvero delle aree, urbane o extraurbane, o anche solo di loro porzioni, nelle quali sono adottate le misure dello spegnimento o dell’affievolimento dell’illuminazione, anche combinate fra loro;

c) individuazione dei tratti di rete viaria o di ambiente, urbano ed extraurbano, ovvero di specifici luoghi ed archi temporali, nei quali, invece, non trovano applicazione le misure sub b);

d) individuazione delle modalità di ammodernamento degli impianti o dispositivi di illuminazione, in modo da convergere, progressivamente e con sostituzioni tecnologiche, verso obiettivi di maggiore efficienza energetica dei diversi dispositivi di illuminazione.

2. Gli enti locali adeguano i loro ordinamenti sulla base delle disposizioni contenute nel decreto di cui al comma 1. Le medesime disposizioni valgono in ogni caso come principi di coordinamento della finanza pubblica nei riguardi delle regioni, che provvedono ad adeguarvisi secondo i rispettivi ordinamenti.

Al di là di qualche “tecnicismo” è chiaro che il testo non dice assolutamente nulla e gli indirizzi di risparmio (affievolimento o spegnimento) sono metodologie che esistono fin dalla preistoria dell’illuminazione, come giustamente ha già fatto notare Giacomo Rossi nel suo blog.
Rimango pertanto stupito dal “caso mediatico” sollevato da “Cieli bui” … ma tutto va bene pur di non parlare dell’aumento delle tasse o dei soliti privilegi di alcuni italiani più uguali degli altri.
Detto questo, vorrei comunque fare alcune considerazioni:

  1. Perché viene preso di mira sempre il “punto finale” di consumo e nessuno parla del fatto che il prezzo dell’energia per l’illuminazione pubblica, in un anno, è aumentato di circa il 35%? Per quale motivo dobbiamo pagare noi per gli errori e l’incapacità dei fornitori di energia italiani? Perché non abbiamo un mercato veramente libero dell’energia e invece siamo sotto il giogo di un oligopolio imperante di persone che fanno il bello e il cattivo tempo in questo campo da circa 60 anni?
  2. Per quale motivo i sistemi di riduzione del flusso non vengono adottati come standard e, ancora oggi, occore richiedere accessori dedicati come pezzi “speciali”? Come dicevo prima, non solo questi sistemi spesso non vengono neppure presi in considerazione, ma il pensiero comune è quello di “illuminare il più possibile”, anche quando assolutamente non necessario: da un lato ci  sono progettisti incapaci che, per stare dalla parte dei bottoni, esagerano e dall’altro ci sono Amministratori che vedono gli impianti di illuminazione come merce di scambio per accrescere il loro prestigio o per raccogliere voti. Non mancano nemmeno quelli che gridano alla “maggiore sicurezza”, come se qualche lampione in più potesse far rinsavire gli ubriachi che si schiantano il sabato sera.
  3. Non so se voi ve ne siete accorti, ma siamo in piena recessione. Per quale motivo esistono sterminate lottizzazioni abitative o industriali abbandonate ma con lui accese per tutta la notte (vedi punto 2)? In questo caso lo spegimento non dovrebbe essere un obbligo, ma un dovere. Allo stesso modo mi chiedo per quale motivo chiese orrende (non parlo di Borromini, ma della chiesa in cemento di Roncofritto) rimangono illuminate per tutta la notte consumando energia pubblica (quando nemmeno pagano l’ICI). Ma questo dicorso vale per tante altre situazioni: se non c’è nessuno in quei luoghi, perché illuminare?
  4. In relazione al punto 3, mi rendo però conto che dar carta bianca ai Comuni nei riguardi degli spegnimenti significa mettere in mano una pistola a un adolescente problematico: il rischio è quello che, nel solco dell’indolenza tipica dei Comuni, lo spegnimento divenga una maniera facile per controllare i consumi e quindi, anziché la via lunga e tortuosa del piano della luce e del progetto di riqualificazione, venga scelta la via molto più breve del “tutto spento”. Non è pensabile di “spegnere” una città. Oppure, se questa è veramente l’intenzione, chiudiamo tutti baracca e ci mettiamo a vendere gelati.
  5. Il problema dei problemi: a chi sarà dato il compito di individuare le aree da affievolire o spegnere? Chi individua le tecnologie da adottare per ottenere maggiore efficienza? Come fa un Comune con un ufficio tecnico composto da un geometra e da un perito, che si occupano di problemi che spaziano dalle fognature alle costruzioni in zona sismica, a occuparsi non solo di illuminotecnica ma di pianificazione urbana? Ovvero, come fa un Comune – senza soldi per il patto di stabilità – a stanziare fondi per uno studio sull’efficientamento dei propri impianti? Il modo migliore di risparmiare è quello di pianificare gli interventi: purtroppo in Italia non è mai esistita una cultura urbanistica e di pianificazione, ed oggi ne stiamo pagando le conseguenze. Il risultato è quello prospettato al punto 4.

Non c’è quindi alcuna speranza?
Per fortuna abbiamo delle norme che possono mettere un freno a tutto questo spreco, vero?
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2) Gerontocrazia al potere

Mia nonna, che ormai ha la sua bella età (anche se gli anni li porta molto bene), ormai ha qualche problema alla vista.
Non mi sorprende quindi che la nuova UNI 11248-2012, coordinata da un ultraottantenne, aumenti di circa il 50% la luce richiesta rispetto alla versione precedente.Sapete, io ero presente a una delle riunioni riguardanti l’aggiornamento della norma.
E sono rimasto affascinato dalla scelta effettuata dall’UNI per i coordinatori: uno di questi ha ammesso candidamente di “non aver mai progettato un impianto stradale” in vita sua. Un altro vegliardo, a cui veniva fatto presente che la CIE 191:2010 smentisce clamorosamente la pretesa di riduzione di una classe illuminotecnica per luce bianca, continuava a far vedere il diagramma di visibilità, come se c’entrasse qualcosa.

Per chi non ne sapesse nulla, riassumo la questione: la vecchia norma (UNI 11248:2007) riportava una tabella con indicate le “classi di riferimento” per ogni tipo di strada presente sul territorio nazionale. Questa categoria di riferimento doveva essere trasformata in “categoria di progetto” attraverso un’analisi dei rischi che poteva aumentare o diminuire le categorie.
Nella nuova norma l’analisi dei rischi è fatta solo “a scalare” (quindi la “categoria di progetto” non può essere aumentata, solo diminuita rispetto alla “categoria di ingresso” che prende il posto della “categoria di riferimento”). Fatto sta che la nuova norma definisce tutte le strade come “complesse” visivamente e presenta una “categoria di ingresso” superiore rispetto alla vecchia “categoria di riferimento”.
In pratica, quella che era una categoria ME4b (che richiede 0,75 cd/mq) nella vecchia norma è stata trasformata in una categoria ME3b nella nuova (che richiede 1,00 cd/mq).

La vecchia procedura per l’identificazione delle categorie di progetto e esercizio

La motivazione ufficiale è quella di “obbligare i progettisti a svolgere l’analisi dei rischi”: ovvero, o fai l’analisi o sei costretto a consumare di più. Però quanti progettisti (che ora appunto dovranno sottoscrivere a chiare lettere l’analisi dei rischi) secondo voi si prenderanno la briga di metterci la faccia e la carriera per declassificare una strada? Perché a parole siamo tutti splendidi, ma sappiamo benissimo che questo è anche il paese dei tribunali e delle cause perse e quindi il primo pirla che si schianta contro un palo è pronto a denunciare chiunque pur di non perdere punti sulla patente perché ubriaco. Io conosco più progettisti che alzano la categoria per sentirsi più sicuri piuttosto di progettisti che la abbassano.
Inoltre (ma forse sono io a essere in malafede) non è strano che una norma scritta da affiliati a una famosa associazione che raggruppa progettisti e produttori di corpi illuminanti sembra favorire proprio questi ultimi? In fin dei conti l’unico a guadagnarci è il venditore, perché con luminanze e uniformità superiori si è costretti ad installare molti più apparecchi.
Perché queste norme non vengono scritte (come tutte le restanti norme UNI) da gruppi di professionisti indipendenti?
Perché la norma italiana, anziché seguire la prUNI 13201-1, ha preso una strada diversa da tutti gli altri? Perché dobbiamo sempre essere “speciali”?
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3) Più luce, meno luce

Eccoci quindi al paradosso: da una parte abbiamo un decreto che dice di risparmiare, usare “meno luce” e dall’altra abbiamo una norma che impone – in pratica – “più luce”.

Ho un sogno.
Sogno un paese in cui un Comune che vuole risparmiare energia chiede a uno staff di professionisti di ridefinire le priorità del territorio e non si accontenti di spegnere gli impianti fino a che non si sia raggiunto il “numero giusto”.
Sogno un paese in cui lo sforzo congiunto di Amministratori, pianificatori e progettisti possa stabilire le giuste strategie di efficienza, senza ricorrere a sedicenti “esperti” (che forse sono esperti di profitto ma di sicuro non di risparmio).
Sogno un paese in cui gli impianti di illuminazione siano progettati da progettisti illuminotecnici, non da elettricisti, da produttori o peggio da cantinari.

Ma la dura realtà è che siamo un paese di ignoranti supponenti e, di questo passo, andiamo sempre di più verso il baratro.
La ricetta contro la crisi è più semplice di quello che si pensa: anziché sotterfugi o norme ad hoc per i soliti noti, basterebbe applicare del buon senso e i regolamenti concordati a livello europeo.

Una buona progettazione (o riprogettazione) può garantire risparmi elevati e la messa a norma dell’impianto agli stessi costi degli spegnimenti + aumenti dell’illuminazione.
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4) Una buona notizia

Vorrei chiudere in stile “Report” per parlare di una bella iniziativa: “Shine a Light on Lighting Design”.
E’ un sondaggio anonimo, promosso da un gruppo di studio autonomo (Chiara Carucci, Elena Pedrotti, Roberto Corradini e Marco Palandella) che si propone di monitorare e comprendere qual è la situazione professionale dei progettisti di illuminazione in Italia, conoscerne il punto di vista e avere uno specchio fedele della realtà professionale.
Sarà possibile accedere al sondaggio dal 15 ottobre al 25 novembre 2012. Terminata l’indagine, i dati ricevuti verranno analizzati statisticamente, i risultati complessivi saranno diffusi attraverso riviste specializzate.

L’iniziativa mi piace perché è un buon punto di partenza per capire la situazione dei professionisti dell’illuminazione italiana.
Spero che i promotori non si fermino alla sola pubblicazione delle risposte, ma si spingano anche a un’analisi approfondita del tema, soprattutto per quel che riguarda lo stato delle giovani leve del settore, perché ci sono ancora corporazioni che fanno di tutto per difendere i propri interessi.
E la cosa peggiore è che quelli che ci vanno di mezzo sono sempre i giovani: sottopagati, schiavizzati e senza nemmeno due soldi per fare un mutuo e mettere su famiglia.
Mi piacerebbe vedere le testimonianze reali di tanti giovani pagati due lire per far prosperare i grandi studi che si possono permettere ribassi inverosimili nelle gare oppure mi piacerebbe vedere un’inchiesta sulle associazioni, che dovrebbero fare l’interesse dei professionisti ma in realtà sono sponsorizzate dai produttori.

Ma questa, forse, è un’altra storia …

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S.V.B.E.E.Q.V.

Matteo Seraceni

“Mi raccomando: questa volta cattivi, eh?”

Classificazione energetica per l’illuminazione pubblica

3 gennaio 2012 alle 4:38 pm | Pubblicato su Illuminotecnica | 21 commenti
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C

ome ricorderete, per HERA luce ho seguito lo sviluppo di un progetto di Classificazione Energetica per apparecchi ed impianti di pubblica illuminazione. Sullo stesso argomento negli ultimi tempi ho anche scritto diversi articoli su diversi giornali (vi segnalo l’ultimo numero di INARCOS e l’ultimo numero di LEDin).
Finalmente da gennaio di quest’anno il metodo di Classificazione Energetica è stato reso pubblico sul sito ufficiale di HERA Luce.

Per consultare il documento ufficiale ed utilizzare il sofware di compilazione, occorre accedere all’area tecnica del sito di HERA Luce http://www.heraluce.it/area_tecnica/ e registrarsi inserendo e-mail e password. Una volta registrati, sempre all’interno dell’area tecnica, è possibile consultare il documento esplicativo del sistema di classificazione proposto (link Modello condiviso di certificati energetici) e collegarsi al software flash si calcolo (link Tool di compilazione).

Tool di compilazione

Per chi ancora non conoscesse il sistema di Classificazione Energetica per illuminazione pubblica rimando a quanto scritto un anno fa.
In breve, come per un frigorifero od un’abitazione, tramite un valore assoluto di livello prestazionale del sistema (considerato quindi sia in base all’apparecchio, sia in base all’impianto stesso), è possibile comparare in maniera diretta diverse tipologie di impianto ed avere un riscontro diretto della loro qualità. In questo modo chiunque può cogliere in maniera immediata la maggiore o minore efficienza dei sistemi adottati, grazie alla definizione di diverse classi energetiche che vanno da A+ a G (in maniera del tutto simile a quello che accade per gli edifici), dove la classe C indica l’adozione delle Best Practice del settore.
Non si sono più scuse: se il vostro impianto risulta in classe G va cambiato. E chiunque vi proponga un apparecchio in classe E probabilmente vi sta rifilando una fregatura.

S.V.B.E.E.Q.V.

Matteo Seraceni

“Mi raccomando: questa volta cattivi, eh?”

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Illuminazione stradale a LED – 3^ parte

30 marzo 2011 alle 11:36 am | Pubblicato su Editoriali, Illuminotecnica | 43 commenti
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Illuminazione stradale LED___________________________________________________________________________________________________________________________ A

ncora una volta torno a parlare dei LED. Magari direte che sono fissato.
Eppure ho sentito il bisogno di scrivere ancora perché ci sono tante novità riguardanti questa tecnologia e la sua applicazione sulle strade.
Ormai molti impianti di prova che hanno superato i 3 o 4 anni ed è quindi possibile valutare le aspettative di vita confrontandole con le varie problematiche emerse, come rotture ed inefficienze; inoltre, a partire da quest’anno, incominciano ad affacciarsi sul mercato prodotti che dimostrano un buono sviluppo tecnico ed elettronico e che danno ampio spazio a margini di miglioramento nella parte fotometrica.
Un’altra notizia è quella che – chissà come mai – delle migliaia di ditte che si sono affacciate sul mercato per presentare questi prodotti ne sono sopravissute poche e le poche rimaste sono costituite al 95% da chi l’illuminazione già la faceva da tempo.
Il tutto a dimostrare la tesi ormai consolidata che questa tecnologia è stata presentata sul mercato con almeno 3 anni di anticipo sulle sue reali possibilità e questo anticipo sta rischiando di bruciare l’espansione di questa tecnologia sul nascere.

1) Il consorzio Zhaga per la standardizzazione dei LED

Per molti di voi la standardizzazione degli apparecchi LED sembrerà l’ultimo dei problemi, ma quante volte avete lanciato contro la parete l’ennesimo carica-cellulare con una presa diversa dalla versione precedente dello stesso telefonino? Oppure avete inveito contro i produttori di pneumatici, quando siete venuti a sapere che la vostra versione di battistrada è quella più rara e per questo dovete pagare un treno di gomme 400 euro in più di tutti gli altri?
Ecco, moltiplicate il tutto per le centinaia di euro che servono per la manutenzione degli impianti di illuminazione e potete avere un’idea di quello che è il costo attuale della varietà pressoché infinita di apparecchi a LED sul mercato, pochissimi dei quali sono intercambiabili o comunque hanno parti comuni con altri.
Perchè possiamo incrociare le dita e sperare che tutto vada bene, ma nel malaugurato caso in cui ci sia la necessità di cambiare un apparecchio LED dopo qualche anno dall’acquisto saremmo proprio nei guai: nel migliore dei casi la ditta non produrrà più l’apparecchio con caratteristiche simili a quelli già installati (basti pensare ad esempio che una delle marche più note, la RUUD, è già alla terza generazione in meno di quattro anni, con la prima generazione già fuori commercio e completamente rivisitata); nel peggiore dei casi la ditta sarà scomparsa dal mercato (vedi la nota in apertura) e occorrerà mettere “una pezza” di qualche tipo per non dovere cambiare per intero tutto l’impianto.
E anchese se non dovessimo cambiare per intero l’apparecchio le difficoltà sono sempre tante: ad esempio non esiste una tipologia unica di alimentatore per moduli LED e quindi se questo si rompe (e si rompe, fidatevi) occorre rivolgersi alla ditta produttrice del corpo illuminante per avere il pezzo di ricambio, senza la possibilità di sostituirlo con prodotti similari; per non parlare dell’impossibilità di organizzare una scorta di magazzino, poiché ogni ditta utilizza un alimentatore diverso dall’altro e quindi, a meno che non si voglia illuminare un intero Comune tramite “monomarca”, occorrerebbe avere in scorta almeno un paio di alimentatori diversi per ogni tipologia di apparecchio installato.
Come potete ben immaginare, questo significa porre un macigno alle eventuali economie di mercato e legare in maniera vincolante gli acquirenti ai produttori (vi siete mai chiesti perché non esiste ancora una presa “universale” per telefonini?).

Per porre un freno a questa “moltiplicazione infinita” e avvicinare la tecnologia LED a quella che è la standardizzazione già presente sul mercato è stato creato il consorzio Zhaga, di cui fanno parte anche Acuity Brands Lighting, Cooper Lighting, OSRAM, Panasonic, Philips, Schréder, Toshiba, TRILUX, Zumtobel Group e che si occupa di fornire una standardizzazione per le interfacce dei cosiddetti “LED light engines”: in pratica il consorzio vuole mettere a punto una base comune definita da 5 interfacce (supporto, alimentazione, controllo, fotometria e dissipazione) standardizzate su cui poi potranno inserirsi i vari “motori” LED.

Le 5 interfacce proposte da Zhaga

Per lavoro verifico circa una decina di apparecchi a LED al mese e non sapete la fatica nel catalogare e confrontare le varie soluzioni: perché alcuni sono alimentati a 350mA, altri a 525mA, altri ad altre correnti e quindi hanno emissioni, temperature di funzionamento e curve di decadimento completamente diverse fra loro. Per non parlare della temperatura di colore, della capacità di dissipazione o delle perdite dovute poi all’alimentatore. Non esiste in pratica la possibilità di confrontare direttamente i prodotti fra di loro e l’unica soluzione è effettuare almeno un paio di calcoli illuminotencnici su strade tipo per vedere se l’apparecchio è buono oppure no (ma anche in questo caso la scelta è quanto mai variegata, perché non avendo la possibilità di regolazioni con slitta come gli apparecchi a scarica, ogni apparecchio LED va bene unicamente in determinate soluzioni ed è completamente inutile in altre, senza possibilità di avere l’elasticità necessaria a coprire le varie esigenze).

Il lavoro svolto dal consorzio Zhaga fa quindi ben sperare, non solo perché è partecipato da tutte le più grandi aziende del settore (e quindi ha un certo peso nelle decisioni riguardanti lo sviluppo dei prodotti di illuminazione), ma anche perchè – finalmente – non si avranno più prodotti a 3650K o 4215K, ma con temperature di colore standard, oppure moduli che emettono 5213lm e via discorrendo, ma emissioni scalate e univoche, e così via. Questo renderebbe sicuramente più facile la scelta del prodotto, ottimizzerebbe i costi di manutenzione e sostituzione e diminuirebbe notevolmente i costi di produzione e commercializzazione.

2) Manutenzione, luce bianca e tante bufale

Come si suol dire, prima o poi tutti i nodi vengono al pettine.
Quante volte ho richiamato l’attenzione sul mancato utilizzo dei corretti coefficienti di manutenzione nei calcoli illuminotecnici con apparecchi a LED oppure sull’uso errato e pericoloso della cosiddetta “declassificazione” dovuta alla luce bianca? Tanto più che, mentre per la manutenzione in effetti non esiste una legge che la regolamenti, per la luce bianca in Italia abbiamo l’unica norma al mondo che consente uno sconto oltre il 25% nella luminanza a terra per strade con traffico motorizzato (tutte le altre normative, quando lo consentono, prevedono uno sconto unicamente per strade pedonali o a traffico misto).
Mi chiedo inoltre perché nella norma non si parli semplicemente di tecnologie con Ra>60 o Ra<60 (discriminazione fra “luce bianca” e non) oppure di tecnologie con Ra<20 (assenza totale di discriminazione cromatica), ma tecnologie con Ra>60 e tecnologie con Ra<30 (perchè se fosse stato solo Ra<20 ovviamente non sarebbero state ricomprese le sorgenti a sodio alta pressione).

- Il corretto coefficiente di manutenzione

La norma di riferimento a questo proposito rimane la CIE 154:2003 – “The maintenance of outdoor lighting systems”; mentre fino a poco tempo fa esistevano pochissime indicazioni riguardo la corretta applicazione di tale norma (tranne ovviamente il mio sito :) ), oggi cominciano a comparire anche su internet le corrette metodologie di calcolo.
Fra questi vorrei citare la brochure di SITECO e il libretto sull’efficienza dell’illuminazione pubblica pubblicata dall’agenzia per l’energia portoghese.
In realtà non può esserci una vera e propria normativa riguardante il coefficiente di manutenzione, poiché nessuno può imporre una tempistica riguardante i cambi lampada o la sostituzione dei dispositivi: la decisione su durata e manutenzione deve essere fatta in base alle economie possibili e di comune accordo con il gestore/manutentore dell’impianto e quindi nessuno vieta di cambiare ad esempio le lampade ogni anno, con coefficienti più alti, ma questo comporta anche costi molto alti.
D’altra parte il piano di manutenzione è sempre obbligatorio (si veda il DPR 554/99, art 40) e pertanto non è neppure corretta la presentazione di coefficienti di manutenzione “calati dall’alto”, così come si vede nel 90% dei progetti illuminotecnici, senza una coerenza fra soluzioni manutentive e coefficienti utilizzati.
Solo una volta definito il piano manutentivo, è possibile capire quali coefficienti adoperare.

Il calcolo del coefficiente deve essere basato sulle caratteristiche dell’apparecchio, sulle condizioni del sito di installazione e sul piano di manutenzione programmato, secondo la seguente formula:

Il fattore di deprezzamento del flusso luminoso (LLMF) indica la riduzione del flusso della sorgente luminosa nel tempo.
Mentre per le lampade tradizionali è possibile fare riferimento ai cataloghi (o alla stessa CIE 154:2003 che presenta valori cautelativi), per le sorgenti a LED occorre fare riferimento alle curve fornite dai produttori, diverse a seconda della temperatura di giunzione considerata e della corrente di pilotaggio (ben consci però che il comportamento nella reale applicazione risulta in genere molto diverso da quello studiato in laboratorio, con alimentazione, sollecitazioni e temperature controllate).

Curva di decadimento di una lampada SAP

Curva di decadimento LED Lumileds rebel a 350mA e Ta=25°C

LLMF come riportato nel documento portoghese

Quindi, mentre per una lampada a scarica è possibile prevedere in maniera abbastanza accurata il decadimento, per una sorgente a LED occorrerebbe conoscere il lotto utilizzato (non so se ne siete a conoscenza, ma non tutti i lotti della stessa tipologia di LED sono uguali e cambiano molto a seconda dei controlli e del costo), la corrente di pilotaggio, la temperatura di giunzione media di funzionamento per ogni diodo presente all’interno dell’apparecchio (visto e considerato che molti produttori alimentano alcuni diodi con correnti differenti all’interno dello stesso apparecchio), il tutto sapendo che questi dati possono variare in maniera sensibile, visto e considerato che non stiamo parlando di misure di laboratorio, ma di applicazioni sul campo. Quindi non mi sembra stupida l’indicazione fornita dal documento portoghese di definire sempre e comunque un decadimento L70 a 65000 ore.
E a questo punto si capisce come le cosiddette “50000” ore significano poco o nulla: un apparecchio LED potrebbe essere usato  anche per 150000 ore, ben sapendo che in questo caso il coefficiente di manutenzione utilizzato risulterebbe infimo.

Il fattore di sopravvivenza della sorgente (LSF) indica la progressiva mortalità di una sorgente dopo un certo numero di ore di funzionamento.

Fattore di sopravvivenza sorgente

In questo caso il documento portoghese indica una percentuale di rottura del 5% oltre le 12000 ore di funzionamento; altri, come la SITECO, indicano una percentuale di rottura del 2% a 50000 ore; altri ancora prevedono che i LED siano indistruttibili.
In ogni modo la differenza principale fra un impianto a scarica ed uno a LED risiede nel fatto che un apparecchio a scarica monta in genere una sola sorgente, mentre all’interno di un apparecchio a LED possono convivere fino a 100 diodi: questo significa che quando una lampada a scarica si rompe, questa va sostituita immediatamente, per mantenere le condizioni di giusta uniformità ed illuminamento della strada, mentre la rottura di un diodo LED all’interno dell’apparecchio può non comportare la sua sostituzione immediata (anche perché altrimenti i costi sarebbero altissimi).
Nei calcoli per un apparecchio a LED va quindi adottato un fattore LSF=1,00 se si prevede di sostituire l’apparecchio  (o il modulo se possibile) alla rottura del primo diodo all’interno (pari quindi al fattore per una lampada a scarica), va adottato invece un fattore di almeno LSF=0,98 (per 50000 ore di funzionamento) se invece si lascia l’apparecchio invariato (ben consci però del fatto che non sempre la fotometria rimane inalterata allo spegnimento di un diodo).

Infine il fattore di deprezzamento dell’apparecchio (LMF) è dovuto in genere allo sporco che si accumula sul vetro di protezione (o alle lenti applicate ai diodi) e quindi è in funzione del grado di protezione IP dell’apparecchio, dell’intervallo di pulizia previsto dal piano di manutenzione e dall’inquinamento nell’area di installazione:

Fattore di deprezzamento dell'apparecchio secondo documento SITECO

Fattore di deprezzamento dell'apparecchio come appare nel documento portoghese

Definizione di inquinamento basso e alto

Attenzione: tutti questi documenti ci dicono una cosa importante (e che già avevo sottolineato in passato).
E’ ASSOLUTAMENTE FALSO CHE UN APPARECCHIO LED NON RICHIEDE MANUTENZIONE!
Tutti gli apparecchi LED infatti (così come gli apparecchi a scarica) richiedono un ciclo di pulizia eseguito almeno una volta ogni quattro anni in ambiente pulito se non si vogliono fare calcoli illuminotecnici con coefficienti di manutenzione estremamente bassi. E questa non è una cosa che mi sono inventato di sana pianta: basta fare un giro per la Bologna-Firenze ed accorgersi come non soffermarsi sugli aspetti manutentivi possa trasformare un buon impianto in galleria in una illuminazione “cimiteriale”.
Inoltre, come si può notare dal documento portoghese, utilizzare materie plastiche (come le lenti secondarie utilizzate da numerosi produttori) comporta un peggioramentodel 6% – 7% rispetto all’utilizzo della copertura in vetro; inoltre il cosiddetto vetro “autopulente” funziona solamente se leggermente convesso (altrimenti lo sporco non “scivola”): dimenticatevi quindi migliorie per vetri piani così come richiesti da alcune leggi regionali (ed in ogni modo è possibile prevedere un miglioramento di non più del 5% rispetto ai dati presentati sopra).

A questo punto siamo in grado di calcolare il fattore di manutenzione da utilizzare nei calcoli illuminotecnici (e conseguentemente anche il costo di manutenzione) per apparecchi a scarica e apparecchi a LED: il fattore di manutenzione da utilizzare è pari al punto più basso del grafico manutentivo ricavato secondo le tabelle viste sopra.

Grafico della manutenzione per un apparecchio sap

Tipo di manutenzione: cambio programmato lampada ogni 14000 ore (circa 3,5 anni) con contestuale pulizia del vetro
Costo intervento: 50 euro (prezzo lordo man. str. 2 operai con cestello, op. el. E.R.)
Costo annuale manutenzione: 14 euro circa
Coefficiente di manutenzione: 0,79

Grafico della manutenzione per un apparecchio LED

Tipo di manutenzione: cambio apparecchio a 50.000 ore (circa 12 anni) con fattore di decadimento L85 e pulizia del vetro ogni 16000 ore (circa 4 anni)
Costo intervento: 35 euro (prezzo lordo man. str. 2 operai con cestello, op. el. E.R.)
Costo annuale manutenzione: 9 euro circa
Coefficiente di manutenzione: 0,75

- Luce bianca e declassficazione

In base ai calcoli sopra (ma anche alle numerose evidenze sperimentali pubblicate ormai ovunque, si veda ad esempio: lo studio NLPIP sulle strade principali e locali o alle tesi pubblicate dall’Università di Padova sulle prestazioni dei LED e sui sistemi di illuminazione LED) si capisce come con prestazioni pressoché identiche (nel migliore dei casi) agli apparecchi a sodio e solo 5 euro di risparmio sulla manutenzione a fronte di circa 500 euro in più come acquisto iniziale, risultasse pressoché impossibile giustificare qualsiasi ipotesi di risparmio.
Ecco allora spuntare dal cilindro magico l’ipotesi “mistica” della declassificazione; mistica perché è più che altro questione di fede pensare che con una “luce bianca” sia possibile ridurre dal 25%  al 50% il flusso luminoso dell’apparecchio mantenendo al contempo gli stessi livelli di illuminazione. Tanto più che – correttamente – la norma UNI 11248 “indica” e non “prescrive” la declassificazione per le sorgenti a luce bianca (si veda a riguardo l’articolo sui led precedente), lasciando quindi al progettista illuminotecnico la piena responsabilità di tale decisione (secondo gli art. 1176 e 2236 del Codice Civile). Questo significa che un progettista illuminotecnico  deve applicare questa declassificazione con assennatezza e secondo criteri scientifici (e non  fideistici): un impianto con meno luce del dovuto potrebbe non essere considerato a norma se non supportato da evidenze sperimentali che confermano la corretta progettazione.

E poiché noi siamo uomini di scienza e non di fede, facciamo sempre riferimento a studi scientifici consolidati e condivisi.
In questo caso il riferimento è dato dalla norma CIE191:2010 – “Recommended system for mesopic photometry”, che incorpora al suo interno gli studi ed approfondimenti nati in seno al progetto “MOVE”, di cui ho già parlato in un altro articolo.
Lo studio definisce una nuova curva di ponderazione in ambito mesopico, in sostituzione a quella attuale fotopica, per valutare il flusso luminoso di una sorgente; questa nuova curva è fatta in maniera tale da raccordarsi alla curva scotopica (CIE 1951) per valori bassi di luminanza e a quella fotopica (CIE 1931) per valori alti di luminanza.

Le curve di ponderazione mesopiche

Per semplicità, riporto solamente i valori più comuni di luminanza in rapporto alle tipologie di sorgenti più diffuse (a sodio alta pressione e a “luce bianca” a diverse temperature di colore).

Correlazioni fotopica/mesopica per sorgente SAP

Sorgente Sodio Alta Pressione:
0,75 cd/mq -> 0,83 cd/mq (+10%)
1,00 cd/mq -> 1,06 cd/mq (+6%)
1,50 cd/mq -> 1,55 cd/mq (+2%)

Correlazioni fotopica/mesopica per sorgenti a luce bianca 3500K

Sorgente Luce Bianca 3500K:
0,75 cd/mq -> 0,73 cd/mq (-3%)
1,00 cd/mq -> 0,97 cd/mq (-3%)
1,50 cd/mq -> 1,47 cd/mq (-2%)

Correlazioni fotopica/mesopica luce bianca 4000K

Sorgente Luce Bianca 4000K:
0,75 cd/mq -> 0,70 cd/mq (-7%)
1,00 cd/mq -> 0,95 cd/mq (-5%)
1,50 cd/mq -> 1,45 cd/mq (-3%)

Correlazioni fotopica/mesopica luce bianca 5000K

Sorgente Luce Bianca 5000K:
0,75 cd/mq -> 0,66 cd/mq (-12%)
1,00 cd/mq -> 0,93 cd/mq (-7%)
1,50 cd/mq -> 1,43 cd/mq (-5%)

Come si può vedere, rimane ben poco della riduzione permessa dalla normativa, soprattutto per valori uguali o superiori a 1,00 cd/m (vorrei quindi capire come verranno giustificati i progetti di alcune strade che da ME2 sono passate a ME3 con una riduzione del 50% del flusso): spero che nella revisione imminente della UNI 11248 si tenga conto di queste evidenze sperimentali perchè E’ ASSOLUTAMENTE ERRATO UTILIZZARE LA DECLASSIFICAZIONE SEMPRE E COMUNQUE.

3) Un passo avanti e un passo indietro

A margine delle considerazioni fatte sopra, esistono altri problemi legati all’applicazione estensiva di apparecchi a LED. Sembra infatti che, per un problema risolto (o comunque per alcuni dati che finalmente incominciano ad essere pubblicati), ne spuntino in continuazione altri.

- La scelta della classe di isolamento

Da qualche mese diversi produttori di apparecchi LED dichiarano che non è possibile garantire il corretto funzionamento degli alimentatori nei casi in cui l’apparecchio sia in Classe II: un alimentatore elettronico è infatti una parte molto fragile del sistema ed esposta alle sovratensioni.
Questo di per se è già un dato significativo, e conferma che un apparecchio LED potrebbe richiedere comunque interventi di manutenzione straordinaria prima della fine vita dichiarata (tra l’altro, vi siete mai chiesti perché a fronte di 15 anni di funzionamento, la garanzia si ferma generalmente a soli 3 anni?). Inoltre, mentre negli apparecchi a scarica è facile accedere al vano alimentatore, in molti apparecchi a LED è impossibile intervenire all’interno dello stesso e quindi, in caso di guasto, occorre sostituire l’intera armatura.

I vantaggi della Classe II di isolamento sono molteplici, perché non occorre più verificare e ripristinare in continuazione il collegamento a terra del palo e quindi la sicurezza è maggiore. Tornare alla Classe I sarebbe sicuramente un passo indietro, senza poi contare i maggiori costi di manutenzione derivanti da questa scelta.
D’altronde questo problema è comune a tutti gli alimentatori elettronici (anche quelli per gli apparecchi a scarica) e pertanto sarebbe auspicabile che venissero adottati sistemi di protezione adatti a garantire il giusto isolamento, senza dover per questo tornare a progettare impianti in Classe I.

- Le dimensioni contano

Tutti i manuali in circolazione che parlano dei LED pongono l’accento sulle piccole dimensioni dei diodi e quindi sulla possibile riduzione degli ingombri.
Questa è un’ottima cosa, perché riducendo le dimensioni degli apparecchi non solo si riducono le spese per i materiali, ma anche quelle per l’imballaggio e il  trasporto, con conseguente abbattimento di CO2 (e soprattutto dei costi del carburante, che di questi tempi non fa mai male).
Già in passato diverse ditte del settore si sono impegnate alla riduzione degli ingombri con gli apparecchi a scarica (arrivando a lunghezze totali di circa 50 cm, di contro ai soliti 70 – 80 cm) diminuendo, tra l’altro, anche il carico sul sostegno.

Purtroppo, nonostante le buone premesse, ancora gli apparecchi a LED si aggirano su lunghezze di 80 – 100 cm ed hanno pesi notevoli. Ovviamente non è colpa dei produttori, ma del numero necessario di diodi per avere un sufficiente flusso luminoso totale e dal conseguente apparato di smaltimento del calore (a proposito: diffidate di tutti quegli apparecchi che non sembrano avere abbastanza “materiale” dissipativo, importantissimo per la garanzia di durata e mantenimento del flusso luminoso).
Progettare un apparecchio non significa semplicemente “mettere in fila” un paio di LED, ma rifinire il prodotto a 360°, occupandosi della fotometria e della parte elettrica, così come della dissipazione e del design. Un apparecchio a LED bellissimo ma che costringe ad aumentare le sezioni di un palo o la profondità di scavo dei plinti risulta inutile come un apparecchio mediocre, perché fa lievitare in maniera incontrollata ed inutile i costi di installazione.

4) Sapere fare i conti

Chiudo la discussione con un accenno a come dovrebbero essere eseguiti i conti economici in vista di una riqualificazione o nuova installazione di un impianto di illuminazione.
In questi casi occorre SEMPRE tenere in considerazione che:

  1. tutti gli apparecchi illuminanti di ultima generazione (siano essi a scarica o a LED) sono comunque migliori di quelli già installati e con qualche anno alle spalle: questo significa che necessariamente una riqualificazione con apparecchi prestazionali comporta sempre un miglioramento in termini di costo energetico e manutentivo (se questo non avviene o l’apparecchio scelto è scadente oppure l’impianto presenta talmente tante complicazioni/vincoli da non consentire margini di risparmio);
  2. in base al punto 1, risultano perfettamente inutili tutti quei documenti che dimostrano come la sostituzione di un apparecchio esistente con uno nuovo (sia esso a scarica o a LED) porta a dei risparmi: quale pazzoide mi chiedo vorrebbe sostituire un apparecchio esistente con uno che consumi più energia o faccia meno luce? Per capire quale tecnologia porti il maggiore risparmio (o un minore tempo di ritorno) occorre fare confronti fra diversi apparecchi performanti di ultima generazione (siano essi a scarica o a LED) e di diversi produttori che forniscano le stesse prestazioni illuminotecniche;
  3. in questo caso, come riporta il documento del NLPIP, “a complete comparison should demonstrate the system’s   performance compared to alternative  technologies that meet all of the required performance criteria. Evaluations should be measured or simulated excluding ambient light and should include consideration of the full system costs” ovvero “una comparazione completa [fra apparecchi illuminanti] dovrebbe dimostrare le performace del sistema confrontandole con tecnologie alternative che soddisfino tutti i criteri prestazionali richiesti dall’analisi. Tali valutazioni dovrebbero essere misurate o simulate escludendo le luci dell’ambiente circostante e dovrebbero includere un’analisi dei costi dell’intero sistema“. Quindi ad esempio non ha alcun senso presentare comparazioni in cui venga messo sullo stesso livello un apparecchio LED che produce circa la metà dell’illuminamento a terra rispetto al corrispettivo apparecchio a sodio alta pressione;
  4. includere i costi dell’intero sistema significa innanzitutto prevedere quale piano di manutenzione si vuole adottare per un determinato apparecchio e poi, in base a questo, definire le prestazioni raggiungibili ed i costi energetici e di manutenzione: ha poco senso presentare un risultato illuminotecnico con coefficienti di manutenzione alterati (tipo MF=0,90) ed in base a questo affermare che un apparecchio LED risparmia ed in più non necessita di manutenzione. Servono dati concreti e – purtroppo per loro – non possono essere i produttori a fornirli perché non sono loro a gestire l’impianto e rispondere dell’eventuale inadeguatezza dello stesso nel tempo;
  5. infine occorre eseguire analisi di TCO (Total Cost of Ownership) che includano TUTTI i costi inerenti all’impianto presentato (come ad esempio i costi di posa dei sostegni e linee, di posa dell’apparecchio, di manutenzione e pulizia).

Tutto il resto sono chiacchiere da bar.

 

S.V.B.E.E.Q.V.

Matteo Seraceni

 

Leggi anche:

Illuminazione stradale a LED – 1^ parte

Illuminazione stradale a LED – 2^ parte

 

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Certificazione energetica di apparecchi ed impianti di Pubblica Illuminazione

17 novembre 2010 alle 7:43 pm | Pubblicato su Editoriali, Illuminotecnica | 15 commenti
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Certificazione energetica di apparecchi e impianti di Pubblica Illuminazione________________________Q

uando l’anno scorso ho cominciato a scrivere articoli sugli apparecchi LED per illuminazione stradale non ero certo mosso da interessi di parte (non lavoro per un produttore, non sono astrofilo, non produco apparecchi miei), nè ero un pazzo visionario: volevo semplicemente mettere in chiaro quali erano i REALI pregi e difetti di questi apparecchi.
E per REALI non intendo “verosimili” o “probabili”, ma testati sul campo e quindi effettivamente riscontrabili. Il tempo mi ha dato ragione: basta guardare come oggi i produttori siano molto più cauti nella presentazione dei risultati conseguibili oppure come ci sia stato un generale dietrofront sulle “meraviglie” della luce bianca e dei LED. Tutto questo perché, al contrario dei tanti ed improbabili “esperti” spuntati come funghi in questi ultimi anni, ho avuto la fortuna di poter mettere le mani sulle apparecchiature e quindi conoscerne in dettaglio tutte le sfaccettature.

Lo scopo di quegli articoli (e in generale lo scopo generale di questo blog) era di mettere in discussione tutte le varie affermazioni mendaci ed improbabili che affollano giornali e siti internet.
Per questo sono stato tacciato di disfattismo, ignoranza, incompetenza; addirittura mi è stato intimato, in maniera più o meno velata, di smettere di scrivere e fare test.

Invece eccomi qua. Continuo col mio lavoro di ricerca (che non si ferma ai LED, come potete vedere e  si sta allargando anche a collaborazioni con l’università), per tentare di fornire gli strumenti adatti alla corretta valutazione degli impianti di Pubblica Illuminazione.
Il lavoro che presento in questo articolo (pubblicato tra l’altro anche sul numero di AIDI LUCE 4/2010) risale a circa un anno fa e cerca di fornire una serie di parametri utili alla definizione dell’efficienza di apparecchi ed impianti di pubblica illuminazione.

1) Strategie per la sostenibilità e Criteri Ambientali Minimi per l’illuminazione

La recente politica europea sui prodotti che consumano energia, volta a coniugare sostenibilità e competitività, andrà ad incidere fortemente sulle caratteristiche che i prodotti di illuminazione di nuova generazione dovranno possedere per poter essere commercializzati all’interno dell’Unione Europea. Tale politica pone al centro una knowledge economy, una economia della conoscenza, basata quindi non sul prezzo, ma su una serie di discriminanti tese a favorire una produzione di qualità, attenta all’ambiente e soprattutto all’intero ciclo di vita dei prodotti.
Gli strumenti operativi sviluppati in questo contesto, come la cosiddetta politica integrata di prodotto (IPP), hanno portato alla creazione di diverse direttive, quali ad esempio quelle per il riciclo (RAEE, ROHS), le direttive EuP (Energy using Products) ed il Programma d’azione Ambientale dell’Unione Europea.

Ovviamente la spinta principale per l’adozione di prodotti sostenibili può venire solo dalle Amministrazioni pubbliche (che rappresentano la fetta più importante del mercato) ed in questa prospettiva vanno sviluppati strumenti che possono guidare le scelte verso le migliori tecnologie presenti oggi sul mercato.
A livello nazionale sono in via di approvazione bandi di acquisti verdi che intendono favorire lo sviluppo di un mercato di prodotti e servizi a ridotto impatto ambientale attraverso la leva della domanda pubblica. All’interno del Piano Nazionale d’Azione sul Green Public Procurement (PAN GPP) sono pertanto stati definiti dei Criteri Ambientali Minimi (CAM)  in diversi settori che consentono di definire un acquisto “sostenibile” attraverso specifici requisiti, criteri premianti, riscontro sul mercato europeo e attenzione sull’intero ciclo di vita del prodotto.
Il documento dedicato ai CAM relativi all’illuminazione pubblica è in fase di definizione ed è pubblicato sul sito del Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Mare. Questi criteri hanno lo scopo di promuovere l’adeguamento degli impianti di illuminazione pubblica esistenti o la realizzazione di impianti nuovi che, nel rispetto delle esigenze di sicurezza degli utenti, abbiano un ridotto impatto ambientale in un’ottica di ciclo di vita.

Per tener conto dei diversi tipi di interventi che possono essere attuati, i criteri sono stati suddivisi in tre sottogruppi:

  • Lampade HID e sistemi LED: relativi alla sostituzione di lampade a scarica e sistemi a LED in un impianto esistente; particolare attenzione va posta al mantenimento delle condizioni di sicurezza dell’apparecchio, in quanto la modifica rispetto alla configurazione iniziale comporta la perdita della marcatura CE originaria ed è quindi necessario che ad ogni modifica eseguita sia emessa una nuova dichiarazione CE, con assunzione di responsabilità da parte di chi ha eseguito le modifiche.
  • Corpi illuminanti: relativi alla sostituzione o all’installazione dei soli corpi illuminanti e pertanto alle caratteristiche minime e migliorative che gli apparecchi devono avere.
  • Impianti di illuminazione: relativi alla realizzazione di un impianto ex-novo; in questo caso, poiché i consumi dipendono non solo dalle sorgenti e dalle caratteristiche ottiche degli apparecchi ma anche dalla geometria di installazione adottata, è possibile individuare criteri che consentano le migliori prestazioni e il minor impatto ambientale. In particolare, è stato messo a punto un criterio di qualificazione energetica basato sul prEN 13201-5, con livelli di riferimento dedotti in seguito ad un benchmark delle soluzioni tecnologiche commercializzate nel mercato di illuminazione pubblica europeo nel 2009.

2) Proposta HERA Luce di certificazione energetica

Circa un anno fa HERA Luce mi chiese di sviluppare macroindicatori dell’efficienza reale di un impianto di illuminazione, che andassero oltre l’indicazione dell’efficienza media delle sorgenti. La mia idea è stata quella di sviluppare, in un’ottica di progressiva complessità, indicatori che dessero conto dello stato degli apparecchi illuminanti e quindi delle installazioni vere e proprie. Ne sono nate due schede, che definiscono una classe energetica in base alle norme tecniche in vigore, alle direttive europee ed EuP inerenti il risparmio energetico, alle norme di altri paesi membri riguardanti l’efficienza energetica della pubblica illuminazione e ai requisiti prestazionali definiti su una logica di Best Avaiable Technologies.
Per quanto riguarda il singolo apparecchio illuminante, l’indice di valutazione fa diretto riferimento alle prestazioni delle sue componenti principali, che contribuiscono a definire l’efficienza dello stesso: la sorgente luminosa, la componente ottica, l’alimentazione. Per ciò che riguarda gli impianti di illuminazione invece si fa riferimento sia all’apparecchio di illuminazione installato, sia alle caratteristiche al contorno che definiscono la geometria dell’impianto (come interasse fra punti luce e larghezza della strada).
Il fatto che questi coefficienti siano stati adottati anche all’interno dei CAM per la pubblica illuminazione non fa altro che confermare la bontà della mia intuizione ed il fatto che probabilmente la crisi economica e le vicissitudini di questi ultimi anni hanno portato alla richiesta di strumenti di valutazione che andassero al di là della corretta progettazione illuminotecnica e del rispetto delle leggi regionali.

Purtroppo le logiche di acquisto delle Amministrazioni Pubbliche non sempre sono tese al reale miglioramento degli impianti esistenti e al risparmio energetico; ad aggravare la situazione contribuisce l’insufficienza delle corrette informazioni a disposizione degli Amministratori, che per svolgere il loro mandato non debbono essere preparati ad affrontare ogni materia tecnica con rigore scientifico, e pertanto non riescono a discernere in maniera appropriata i dati forniti dai vari costruttori: risulta così abbastanza facile vendere prodotti non competitivi facendo leva sulla confusione degli interlocutori.
Lo sforzo maggiore è stato pertanto indirizzato nel trasformare questi dati in indicatori di facile lettura. Un prezioso aiuto è arrivato in questo senso dalla pratica ormai consolidata dell’ energy labelling (che oggi va dal settore dell’elettronica a quello degli immobili): queste etichette non solo rendono immediata la visualizzazione dei consumi e delle prestazioni, ma forniscono anche indicazioni circa il funzionamento e l’uso dei prodotti.
Come per un elettrodomestico, è possibile fornire una indicazione di massima sui consumi e le prestazioni di un apparecchio illuminante attraverso un indicazione del rendimento dello stesso; come per un immobile, un impianto di illuminazione può essere accompagnato da un documento che ne certifichi i consumi e le specifiche di funzionamento.

2.1) Apparecchi illuminanti

Data la moltitudine di apparecchi di illuminazione presenti oggi sul mercato e l’estrema eterogeneità di sorgenti a disposizione appare necessaria una revisione dei fattori che oggi si utilizzano per esprimere le caratteristiche prestazionali ed energetiche.
Per ottenere il minor consumo di energia ed al contempo massimizzare i risultati occorre valutare tutti i fattori che concorrono al buon funzionamento di un apparecchio; fattori come il rendimento di un apparecchio e l’efficienza luminosa delle lampade riflettono unicamente caratteristiche parziali e non esaustive. La necessità di poter esprimere l’efficienza in un unico termine ha portato quindi all’unione di questi due fattori in un coefficiente globale che tenga conto del flusso utile emesso dall’apparecchio e della reale potenza assorbita, espresso dalla relazione seguente:

Questo termine viene definito come Efficienza Globale di un apparecchio illuminante, ed è definito dal rapporto fra flusso nominale emesso dalle sorgenti nude presenti all’interno dell’apparecchio e la potenza reale assorbita dall’apparecchio (intesa come somma delle potenze assorbite dalle sorgenti e dalle componenti presenti all’interno dello stesso), il tutto moltiplicato per il rapporto fra flusso luminoso emesso dall’apparecchio e rivolto verso l’emisfero inferiore e flusso luminoso totale (Dlor)[1].
Va notato che, in caso di apparecchi a LED con flusso interamente rivolto verso l’emisfero inferiore, la formula è del tutto identica a quella dell’efficienza di sistema così come indicata dalla UNI 11356:2010.

Il parametro di riferimento utilizzato per la classificazione è costituito dall’ Efficienza Globale di riferimento, desunta dalle indicazioni normative e dalle BAT presenti oggi sul mercato; questo parametro viene diversificato in base all’ambito di applicazione di ogni apparecchio e di cui si fornisce qualche esempio[2]:


A questo punto viene definito un Indice Parametrizzato di Efficienza dell’ Apparecchio illuminante (IPEA) calcolato nel modo seguente:In base al parametro di riferimento vengono quindi definite le classi energetiche dell’armatura:

In base alla definizione data, è possibile osservare come si sia scelto di premiare apparecchi illuminanti  dotati di sorgenti molto performanti, di alimentatori elettronici e di ottiche con rese elevate. Si vuol fare inoltre notare come questo indicatore analizza semplicemente la qualità delle componenti; per avere una idea delle performace sul campo si rimanda all’indicatore di seguito indicato.

2.2) Impianti di Pubblica Illuminazione

Anche in questo caso i parametri di riferimento sono stati desunti dalla media di varie simulazioni di calcolo ed è stato scelto come criterio quello espresso all’interno della prEN 13201-5 e chiamato SLEEC (Street Lighting Energy Efficiency Criterion), differenziato in SL per la progettazione illuminotecnica in luminanza e SE per la progettazione illuminotecnica in illuminamento. Ad esempio, per una installazione stradale, lo SLEEC di progetto risulta pari a:

Per classi illuminotecniche che tengono conto dell’illuminamento, al posto della luminanza media mantenuta,occorre sostituire l’illuminamento medio mantenuto; per ambiti in cui non vi è una installazione lungo un percorso, all’interdistanza e alla lunghezza della strada è possibile sostituire un’area media di illuminamento. La logica seguita appare già in numerose leggi e proposte in ambito europeo, ma in questo caso i parametri sono stati diversificati in base alle diverse classi indicate dalla UNI 13201-2, di cui si fornisce qualche esempio[3]:

Viene quindi definito un Indice Parametrizzato di Efficienza dell’Impianto di illuminazione (IPEI) nel modo seguente:

Si vuol far notare l’aggiunta di un indice correttivo dovuta ad un problema rincontrato nel calcolo dello SLEEC: con questo indice potrebbe infatti capitare che date due installazioni aventi medesime condizioni al contorno, venga premiata quella con interasse minore. L’indice introdotto consente di ottenere la maggiore interdistanza fra i punti luce, premiando la più o meno puntuale aderenza ai valori minimi indicati dalla norma UNI 11248.
In base a questo indice vengono definite le classi energetiche per un impianto di Pubblica Illuminazione:

Il criterio proposto per gli impianti è in perfetta continuità con quanto esposto riguardo agli apparecchi illuminanti, poiché premia installazioni che adottano lampade performanti, alimentatori elettronici ed ottiche in grado di soddisfare al meglio le richieste di ogni ambito progettuale.

3) Schede di certificazione di apparecchi ed impianti

La definizione di indici di efficienza energetica è sicuramente uno strumento utile ma, come dimostra la scheda proposta da AIDI per gli apparecchi illuminanti a LED, occorre integrare questa informazione in dei report che illustrino in maniera esaustiva le principali caratteristiche di un sistema. Occorre fornire un valido strumento che presenti una parte generale comprensibile da chiunque ed una parte più specifica, dedicata ai tecnici, che possa essere da supporto nelle scelte inerenti l’acquisto di nuovi corpi illuminanti e l’installazione di nuovi impianti.
Per questo motivo HERA Luce mette a disposizione delle Amministrazioni due diverse schede che definiscono una classe energetica di confronto ed ulteriori specifiche che consentono la definizione puntuale ed esaustiva di tutti i parametri in gioco.
Tutte queste schede andranno a creare un database, che verrà presentato alle Amministrazioni, in maniera tale da caratterizzare apparecchi ed impianti con criteri univoci e confrontabili tra loro.

La prima scheda proposta riguarda gli apparecchi illuminanti: lo scopo è quello di fornire un quadro completo dell’apparecchio, riguardante sia le caratteristiche tecniche che prestazionali. La scheda proposta potrebbe inoltre fornire un supporto di partenza da cui sviluppare una catalogazione degli apparecchi con fati allineati per tutti i produttori: la migliore arma contro coloro che barano è sicuramente quella della trasparenza.

La seconda scheda riguarda gli impianti di Pubblica Illuminazione: in questo caso si tratta di una scheda che va a corredo del progetto di un nuovo impianto e si pone come valutazione dei consumi e delle modalità di manutenzione dello stesso.
Mentre la scheda precedente esamina l’apparecchio unicamente dal punto di vista delle prestazioni potenziali, con questa scheda viene valutato il suo effettivo rendimento sul campo; inoltre vengono forniti tutta una serie di dati che servono a caratterizzare l’impianto nel suo intero ciclo di funzionamento. L’intento è quello di fornire una prima indicazione sul Life Cycle Assessement delle tecnologie messe in campo, al fine di individuare l’effettivo valore dell’impianto dalla data di installazione a quella di dismissione.

All’intero di un lavoro di ampio respiro inerente la ricerca e l’efficientamento dei sistemi di Pubblica Illuminazione, le schede di certificazione che ho sviluppato rappresentano quindi uno strumento utile che attraverso parametri tecnici puntuali possono guidare il professionista nell’individuazione del prodotto migliore e definiscono un sistema semplice ed affidabile di certificazione con parametri di riferimento facilmente aggiornabili.
Le sfide del futuro vanno affrontate oggi, per garantire l’adozione delle tecnologie migliori e la massima efficienza degli impianti di Pubblica Illuminazione.

S.V.B.E.E.Q.V.

Matteo Seraceni

“Mi raccomando: questa volta cattivi, eh?”

 

Riferimenti:
[1] Si faccia riferimento a quanto espresso nel mandato CE M226 e nella CELMA “poposal for luminaire efficiency factor presentation” CEN TC 169 document N 418,2001; si veda ancora il NEMA standards publication No. LE5.
[2] Si faccia riferimento a quanto espresso nell’allegato VI del regolamento n. 245/2009 della Commissione Europea e a quanto indicato dai CAM presentati dal Ministero dell’Ambiente.
[3] Si faccia riferimento a quanto indicato dai CAM presentati dal Ministero dell’Ambiente e al Real Decreto 1890/2008 spagnolo.

Glossario:

  • ηa: efficienza globale di un apparecchio, intesa come rapporto fra flusso luminoso emesso dall’apparecchio e diretto verso il basso e potenza totale installata.
  • Φs: flusso luminoso emesso dalle sorgenti nude presenti all’interno dell’apparecchio illuminante.
  • Dlor: rapporto fra flusso luminoso emesso dall’apparecchio e diretto verso l’emisfero inferiore e flusso luminoso emesso dalle sorgenti nude.
  • ηr: efficienza globale di riferimento di un apparecchio illuminante (tabellata).
  • Wreali oppure Preale: potenza reale assorbita dall’apparecchio, comprensiva di tutte le componenti ausiliarie.
  • SL: SLEEC in luminanza per una particolare installazione.
  • SE: SLEEC in illuminamento per una particolare installazione.
  • Lm: luminanza media mantenuta, calcolata sull’area presa in esame, con un coefficiente di manutenzione MF = 0,80.
  • irif: interdistanza di riferimento fra due punti luminosi.
  • lmedia: larghezza media della carreggiata.
  • SLr: SLEEC in luminanza di riferimento (tabellato).
  • kinst: coefficiente correttivo che tiene conto della maggiore o minore aderenza ai valori espressi dalla UNI 11248 e premia le interdistanze maggiori a parità di condizioni al contorno.

Leggi anche:
Illuminazione stradale a LED – Parte 1
Illuminazione stradale a LED – Parte 2
Le principali grandezze illuminotecniche

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Luxemozione e cultura della luce

28 ottobre 2010 alle 12:17 pm | Pubblicato su Editoriali, Illuminotecnica | 3 commenti
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ome molti di voi avranno notato, da qualche tempo ho pubblicato alcuni articoli anche su Luxemozione del caro amico Giacomo Rossi.
Quindi rompo la tradizionale linea di interventi prolissi per fare un piccolo cenno alle discussioni presenti sul sito, perché credo sia importante continuare – per quanto possibile – alla diffusione della cultura della luce, intesa come condivisione ed approfondimento dei temi essenziali dell’illuminotecnica e delle sue applicazioni.

Non nascondiamoci dietro a un dito: è indubbio che in Italia la cultura della luce sia molto poco diffusa. Il problema è forse dovuto ad una politica indirizzata più alla propria “autoconservazione” che al soddisfacimento dei problemi reali e all’attenzione verso consumi ed ambiente (non sono pochi i casi ad esempio di scambio di voti per installazione di punti luce davani casa oppure di aumento costante di paura contrastato con una più forte illuminazione); esistono inoltre pochi (se non pochissimi) esperti del settore, molti dei quali sembrano ostacolare in più modi il ricambio generazionale e l’inserimento di nuove leve in organi di ricerca e di istruzione. Per la maggior parte i progetti sono affidati a tecnici che utlizzano soluzioni “standard” senza addentrarsi nei problemi (se non addirittura alle stesse ditte produttrici, con conseguente “conflitto di interessi” – se così si può chiamare – fra soluzione presentata e fornitura dei materiali stessi).
Infine non esiste un albo o comunque un titolo di riconoscimento per gli esperti del settore e quindi tanti (forse troppi) si dedicano all’illuminazione senza forse avere gli strumenti adatti ad affrontare questo campo. Anche i corsi di specializzazione dedicati sono pochi e (forse) di nicchia.

Ho dimenticato qualcosa?
Spero di no. Per il resto vi rimando all’interessante articolo di Giacomo sull’argomento (sperando ne seguano altri):

- Master in lighting design: è vera cultura?
- Cultura della luce, qualcosa è cambiato

E quindi agli articoli scritti da me medesimo:

- Svelato il mistero sulla garanzia dei LED
- Berlino, il festival e la cultura della luce

S.V.B.E.E.Q.V.

Matteo Seraceni

“Mi raccomando: questa volta cattivi, eh?”

Illuminazione stradale a LED – 2^ parte redux

25 maggio 2010 alle 3:33 pm | Pubblicato su Editoriali, Illuminotecnica | 34 commenti
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Illuminazione stradale LED____________________________________________________________________________________________________________Illuminazione stradale LED

d un anno di distanza dalla stesura dei primi articoli sui LED sono cambiate molte cose: la crisi economica ha messo a dura prova il mercato degli apparecchi illuminanti e ha spazzato via molti produttori senza arte nè parte improvvisatisi specialisti di illuminazione a LED; inoltre l’arrivo di una nuova generazione di diodi e componenti ha permesso dall’inizio di quest’anno l’affacciarsi sul mercato di prodotti adeguati all’illuminazione stradale.
Altre cose però non sono cambiate per niente: la mancanza ormai cronica di norme che regolino in qualche modo la produzione dei diodi LED, uniformandone caratteristiche e prestazioni, così come mancano ancora standard di misura accettati per le prove in laboratorio sulla durata; non è cambiato nemmeno l’atteggiamento di molti venditori, capaci unicamente di confondere le idee con proclami e slogan degni di una campagna elettorale, senza però produrre mai prove sulla bontà dei propri prodotti.

Ad aggravare la situazione contribuisce l’insufficienza delle corrette informazioni a disposizione degli Amministratori, che per svolgere il loro mandato non debbono essere preparati ad affrontare ogni materia tecnica con rigore scientifico, e pertanto non riescono a discernere in maniera appropriata i dati forniti dai vari costruttori: risulta così abbastanza facile vendere prodotti non competitivi a livello di mercato, facendo leva sulla confusione degli interlocutori.
Questo stato è noto in economica come “asimmetria informativa”, e si ha quando una parte degli agenti interessati nello scambio economico ha maggiori informazioni rispetto al resto dei partecipanti e può trarre un vantaggio da questa configurazione.
“Se pensate che molti esperti usino gli elementi in loro possesso a vostro detrimento, non vi sbagliate. La sussistenza dell’esperto dipende proprio dal fatto che lui ha le informazioni e voi no. O dal fatto che vi sentiate talmente disarmati davanti alla complessità di un’operazione da non sapere comunque che uso fare delle informazioni, anche quando le aveste. O che siate ancora talmente in erba da non avere l’audacia di misurarvi con un esperto blasonato come lui. Se il dottore vi suggerisce l’angioplastica – nonostante alcune ricerche paiano indicare che fa ben poco nella prevenzione dell’infarto – difficilmente penserete che il vostro medico stia approfittando dell’asimmetria informativa per spillarvi qualche migliaio di dollari in combutta con il collega” da Steven D.Levitt e Stephen J.Dubner “Freakonomics. Il calcolo dell’incalcolabile”  Sperling & Kupfer Editori, 2006.

I miei articoli risultano così “scomodi” a molti perchè ho semplicemente cercato di ristabilire la centralità dell’ago della bilancia, mediante la pubblicazione di informazioni essenziali per capire il problema LED e diminuire una parte dell’assimetria: questo ovviamente da fastidio ai venditori perchè in un rapporto non più impari non è più possibile presentare prodotti non adeguati.
Ma parliamo di apparecchi a LED.

1) Apparecchi illuminanti a LED

L’errore più comune che si commette parlando di illuminazione a LED sta nell’equivocare fra “sorgente luminosa” ed “apparecchio illuminante”: una sorgente luminosa non è che una parte di un apparecchio di illuminazione e pertanto basare la comparazione solo su una componente porta a risultati parziali ed erronei. Come ben sa chi si occupa di illuminotecnica, un apparecchio illuminante scadente rimane scadente anche con la migliore sorgente luminosa installata; inoltre un cattivo alimentatore può compromettere il corretto funzionamento e ridurre drasticamente l’aspettativa di vita.
Appare doveroso quindi, una volta definite le peculiarità delle sorgenti luminose a LED, ampliare il discorso a comprendere tutte quelle parti che possono determinare una buona o cattiva illuminazione. Per fare questo ricordiamo che un apparecchio di illuminazione può essere definito un sistema che distribuisce, filtra o trasforma la luce emessa da una o più sorgenti e che include le parti necessarie per posizionare e proteggere le sorgenti ed i circuiti ausiliari per il corretto funzionamento del sistema. Possiamo pertanto pensare ad esso come una macchina, che ha lo scopo di trasformare l’energia elettrica in energia luminosa e di farlo nel miglior modo possibile.

Un apparecchio illuminante stradale a LED si compone di diverse parti (che generalmente non sono presenti nei corrispettivi a lampade a scarica) che vengono riassunte nello schema sottostante:

Componenti di un apparecchio LED

Si può quindi notare come in linea di massima non esistano componenti dedicati alla diffusione del flusso luminoso integrati nella carena: il gruppo ottico di un apparecchio di illuminazione a LED è formato dai LED stessi, disposti in vario modo ed eventualmente affiancati da ottiche applicate (ricordiamo che un modulo LED è costituito, oltre al diodo luminoso, di una base su cui sono disposti i componenti e di una lente applicata al di sopra di esso che direziona il fascio uscente).
Un’altra peculiarità consiste nella presenza di sistemi di dissipazione più o meno consistenti, ubicati generalmente nella parte superiore della carena, indispensabili per ridurre le temperature di esercizio dei diodi (tali sistemi non sono necessari negli apparecchi con lampade a scarica, in quanto l’ambiente in cui viene alloggiata la lampada è più che sufficiente per una corretta dissipazione). Il gruppo di alimentazione invece risulta alloggiato all’interno del corpo dell’apparecchio.
Ognuno di questi componenti influisce in maniera sostanziale sul funzionamento del sistema.

1.1) Alimentatore elettronico (driver)

I LED sono componenti a bassissima tensione, che devono essere alimentati in corrente continua, livellata e stabilizzata. Gli alimentatori per LED sono di tipo elettronico e provvedono a svolgere le funzioni sia di trasformatore che di convertitore.
Le sorgenti a LED hanno una vita media molto lunga e quindi occorre che anche i driver abbiano una mortalità molto bassa; ad oggi gli alimentatori elettronici hanno una mortalità media che va dall’ 1%  al 5% ogni 10.000 ore di funzionamento. Pertanto, nelle 50.000 ore di funzionamento attese per le sorgenti LED, avremo dal 5%  al 25% di mortalità sugli alimentatori: questo significa che durante il ciclo di vita previsto per un’armatura a LED è possibile prevedere la sostituzione del driver in 1 apparecchio di illuminazione su 10. Grazie a questo dato vengono già da subito annullate le pretese di manutenzione nulla prospettate da numerosi produttori.
Inoltre la durata di vita attesa per un alimentatore elettronico decresce in maniera esponenziale all’aumentare della temperatura di lavoro: poiché le sorgenti a LED possono produrre molto calore, occorre che il driver sia adeguatamente distanziato e separato dalla parte in cui sono alloggiati i LED, per impedire eventuali malfunzionamenti.
Un driver deve assicurare un livello di corrente costantemente stabilizzato per garantire una certa uniformità nelle prestazioni: per questo motivo dovrebbe risultare molto più “robusto” degli alimentatori elettronici standard; ad oggi solo i produttori che utilizzano specifiche militari riescono a garantire una resistenza adeguata agli sbalzi di tensione che possono verificarsi all’interno della rete di distribuzione elettrica (cosa che incide in maniera rilevante sui costi di produzione).
Infine va notato che nella maggioranza dei prodotti presenti sul mercato, l’efficienza degli alimentatori elettronici (definita come rapporto fra potenza assorbita dalla lampada e potenza totale assorbita dal sistema) difficilmente si attesta al di sopra di ηb =0,88 indicato come standard per le potenze nominali fino a 100W dal regolamento CE n. 245/2009 che riguarda le specifiche per la progettazione ecocompatibile. Questo ovviamente si ripercuote in un maggiore consumo del sistema a parità di flusso luminoso erogato.

1.2) Caratteristiche dei sistemi di dissipazione

Le sorgenti luminose a LED in realtà sono più “fredde” delle sorgenti a scarica tradizionali (che possono raggiungere valori ben al di sopra dei 2000°C durante il loro normale funzionamento), ma questo non li esenta dai problemi legati al surriscaldamento: un diodo LED infatti rimane pur sempre un semiconduttore ed in quanto tale molto sensibile alle alte temperature; inoltre sappiamo che gran parte delle caratteristiche prestazionali dipendono dalla temperatura di giunzione, e quindi a maggior ragione occorre prestare attenzione ai dispositivi di dissipazione.
Per capire le grandezze in gioco va ricordato che ad oggi solo il 15% circa della potenza elettrica consumata da una sorgente a LED viene trasformata in luce, mentre il restante 85% si perde in calore. Questo dato da una parte fa intravedere come i margini di miglioramento sull’efficienza siano ancora ampi per questa tecnologia, ma dall’altra evidenzia lo spreco e lo sviluppo incredibile di calore al suo interno.
Il gap fra temperatura di giunzione e temperatura ambiente si aggira attorno ai 50°C – 70°C e non potrebbe in alcun modo venire smaltito dalla piccola area dei diodi: per questo alla piastra su cui vengono saldati i LED viene affiancato un vero e proprio dispositivo di dissipazione alettato.
Ovviamente migliori sono i materiali utilizzati per la piastra e le alette e migliore sarà lo smaltimento del calore: purtroppo per contenere i costi non tutti i produttori adottano i migliori materiali a disposizione (come ad esempio potrebbero essere le piastre ceramiche) a discapito delle prestazioni finali.
Questa disposizione inoltre genera due “zone” estremamente sensibili, che vanno curate nell’assemblaggio dell’apparecchio. La prima riguarda la saldatura del diodo LED con la piastra sottostante: ad oggi in Italia gli stabilimenti certificati dai produttori di LED si contano sulle dita di una mano e non sempre gli assemblatori si affidano a questi; inutile dire che una saldatura difettosa (o comunque un non corretto allineamento) può pregiudicare il corretto trasferimento di calore e così ridurre prestazioni e vita utile. La seconda riguarda il collegamento fra piastra e dispositivo di dissipazione: anche in questo caso le connessioni devono essere curate ed affidabili.

Apparecchio LED con piastra di dissipazione superiore

Alcuni produttori hanno adottato dispositivi che possono limitare la potenza erogata in funzione della temperatura di esercizio, in modo da evitare pericolosi surriscaldamenti (come ad esempio avviene nel thermal managment dei processori per computer): questo però potrebbe portare ad improvvisi cali di flusso luminoso non dipendenti dalla volontà del gestore e quindi resta da capire come possano continuare ad essere verificate le prescrizioni illuminotecniche allorchè un apparecchio all’improvviso si ritrovi ad emettere meno luce di quella prevista.
A questo va sommato il fatto che generalmente la temperatura all’interno degli apparecchi illuminanti a LED è superiore a quella di riferimento di laboratorio a cui le loro prestazioni sono riferite e pertanto i dati forniti dai produttori risultano ancora parziali e non perfettamente aderenti alla realtà.

1.3) Caratteristiche fotometriche di un’armatura stradale

Gli apparecchi per illuminazione stradale devono soddisfare requisiti molto stringenti dal punto di vista fotometrico: il flusso luminoso deve essere indirizzato con precisione nelle direzioni ottimali per la visibilità sulla strada e deve invece essere schermato nelle direzioni che possono procurare fastidio ai conducenti.
Per valutare le caratteristiche illuminotecniche di un’armatura stradale occorre analizzarne il solido fotometrico, che rappresenta l’intensità luminosa normalizzata emessa dalla sorgente (espressa solitamente in cd/klm) lungo le varie direzioni spaziali. Il modo più utilizzato per rappresentare graficamente la forma del solido fotometrico è quello di sezionarlo secondo uno dei piani di riferimento: l’insieme delle curve così ottenute determina la cosiddetta “curva fotometrica”, che rappresenta, sotto forma di diagramma polare, la distribuzione delle intensità luminose di un apparecchio. Grazie all’analisi delle curve fotometriche è possibile valutare in maniera intuitiva il funzionamento di un apparecchio di illuminazione.

Nel caso di apparecchi destinati all’illuminazione stradale, è molto importante che la curva fotometrica invii la luce solo nelle direzioni interessate (lungo l’asse della strada e non al di fuori di essa) e con le giuste intensità luminose (distribuita la più uniformemente possibile).
Per fare questo ci si basa sul parametro di riferimento adottato dalla norma UNI 11248: la luminanza del manto stradale. La normativa impone valori tali da garantire un buon discernimento degli ostacoli e al contempo una uniformità d’illuminazione della sede stradale e dei dintorni.
La luminanza è una grandezza vettoriale che esprime la densità con cui un’intensità luminosa viene emessa da una superficie e per questo motivo rappresenta in maniera adeguata la sensazione visiva prodotta da una sorgente luminosa sull’occhio umano; dalla definizione segue che una sorgente che emette una certa intensità da una superficie molto piccola (come un diodo LED) produce sull’occhio una sensazione molto più forte di una sorgente analoga ma con una superficie molto più ampia (come una lampada tradizionale): questo fattore già rende conto di uno dei problemi principali degli apparecchi illuminanti a LED e cioè il controllo dell’abbagliamento.
Questa grandezza inoltre si distingue dall’illuminamento perché non definisce la componente “reale” di luce che arriva a terra, ma piuttosto una componente “soggettiva” che appare all’osservatore in funzione dell’angolo dal quale sta osservando l’oggetto e alla capacità della superficie illuminata (in questo caso l’asfalto stradale) di riflettere la luce.

Per le applicazioni stradali l’adozione della luminanza come parametro di riferimento significa definire la luminosità del manto stradale, come questa viene percepita dagli automobilisti e come questa può aiutare il compito visivo di un automobilista. Si può ottenere una buona visibilità degli ostacoli aumentando il contrasto di luminanza fra il manto stradale e gli ostacoli stessi, cercando di rendere massima la luminanza del manto stradale nella direzione di vista prevalente di un osservatore (che si trova compresa in un angolo molto ristretto, da -1,5° a 0,5° rispetto all’orizzonte): per un adeguato livello di luminanza in questa direzione, si devono privilegiare le direzioni di incidenza della luce molto radenti, capaci di generare verso il conducente una luminanza elevata grazie alla riflessione del manto stradale e in particolare alla sua componente speculare.
Per questo nella scelta di apparecchi efficienti rimane prioritaria la forma della curva sul piano C0-C180: il solido fotometrico di un apparecchio stradale avrà una forma simmetrica molto aperta, con il massimo di intensità per angoli molto elevati; allo stesso modo, per angoli troppo elevati, un’intensità molto elevata sarebbe causa di fenomeni di abbagliamento. Per questo motivo la curva fotometrica ottimale si presenta come simmetrica al piano longitudinale della strada, con intensità massime comprese fra i 60° e i 70° rispetto alla verticale (attraverso il calcolo della luminanza stradale è possibile stabilire che questa è fornita per circa il 45% per angoli compresi fra i 60° e 70°) e intensità molto ridotte oltre i 70°.
Questo parametro può venir letto direttamente dalla curva fotometrica oppure si può far riferimento all’apertura massima del fascio nel senso trasversale definita spread secondo il CIE 1976 (angolo che forma l’asse del fascio luminoso rispetto al 90% del valore massimo di intensità luminosa).

Visualizzazione grafica dello spread e throw

Uno spread attorno ai 60° può garantire un limitato abbagliamento affiancato al massimo di “allargamento” possibile che può garantire l’installazione del minor numero di apparecchi.
Ad angoli minori, l’intensità può diminuire sempre di più, poiché diminuisce la distanza fra sorgente luminosa e superficie; questo consente di ottenere anche una giusta uniformità di distribuzione della luce sul manto stradale: generalmente elevati coefficienti di uniformità portano a migliori risultati in termini di percezione visiva, pertanto strade con minore intensità luminosa ma con migliori parametri di uniformità sono senz’altro da preferirsi a vie molto luminose con scarsa uniformità. La norma UNI 11248 prevede il rispetto di due tipi di uniformità: la prima è calcolata come uniformità generale della carreggiata (U0), la seconda è definita come uniformità lungo la posizione dell’osservatore sulla carreggiata (Ul).

Per comprendere meglio quanto detto è opportuno fare alcuni esempi con apparecchi in commercio.

Fotometria di un apparecchio illuminante

Una fotometria di questo tipo ad esempio non può assolutamente essere utilizzata in ambito stradale, in quanto si evidenzia una totale mancanza di “allargamento” della curva fotometrica sul piano C0-C180 (indicato in rosso in figura: si nota che l’intensità massima non è attorno ai 60°, ma adirittura a 0°); inoltre l’intensità luminosa, anziché aumentare andando verso aperture più elevate, diminuisce: questo significa che avremo tantissima luce al di sotto dell’apparecchio illuminante, mentre molto poca nelle immediate vicinanze. La fotometria in questione pertanto non solo è errata dal punto di vista prestazionale (non consente grandi interdistanze), ma comporta una grande disuniformità di illuminazione sul piano stradale.
Nella fotometria seguente vediamo che la curva è molto allargata e che i valori di luminosità aumentano andando verso aperture più elevate: questo dovrebbe garantire una buona uniformità associata alla possibilità di avere interdistanze elevate fra i punti luce.

Fotometria di un apparecchio illuminante LED

Dal rilievo si nota però come la massima intensità luminosa si attesti attorno ai 75°, cosa che potrebbe comportare un effetto fastidioso dovuto all’abbagliamento. Un primo parametro di valutazione in questo caso può essere fornito dal parametro SLI (specific luminaire index), definito sempre dal CIE 1976 come indicatore dell’abbagliamento: per l’apparecchio in questione si nota infatti un SLI<4, che indica un moderato controllo dell’abbagliamento (in confronto ad uno SLI>4 che indicherebbe un elevato controllo dell’abbagliamento).
Sul piano C90-C270 invece risulta importante prevedere maggiori intensità luminose verso il lato strada, per evitare un’installazione su due lati della carreggiata o il ricorso a sbracci: l’introduzione di questa ulteriore asimmetria consente di riportare l’apparecchio sul bordo della carreggiata (come la classica applicazione su palo diritto), che è da preferire alle installazioni su sbraccio, in quanto meno problematiche dal punto di vista manutentivo.Anche in questo caso si può fare riferimento alla curva fotometrica oppure ai valori dei coefficienti di utilizzazione lato strada e lato marciapiede dell’apparecchio illuminante.
Lungo la direzione trasversale alla strada pertanto la curva fotometrica è asimmetrica, con direzione prevalente del flusso verso la strada nel caso di installazione lungo il bordo strada (ovviamente per installazioni a centro strada è opportuno che la curva sia simmetrica).
Questo non significa che tutto il flusso deve essere indirizzato in direzione della strada, poiché un parametro fondamentale della norma UNI 11248, il Surrounding Ratio, prevede che una parte della luce vada indirizzata anche in direzione del marciapiede. Poiché non sempre i diodi LED hanno un’efficienza luminosa paragonabile a quella delle lampade a scarica, alcuni produttori hanno pensato di “spingere” il fascio di luce solamente in direzione della strada, in modo da avere unaluminanza sufficiente: questo significa però che il coefficiente di utilizzazione lato marciapiede risulta insufficiente, come si può notare dal grafico sottostante.

Tabella dei coefficienti lato strada/marciapiede

Poiché il Surrounding Ratio prevede un coefficiente minimo di 0,5 questo significa che in generale si richiede che il coefficiente di utilizzazione lato marciapiede sia all’incirca pari a poco meno della metà del coefficiente di utilizzazione lato strada.
Ovviamente non bastano poche righe per esaurire un argomento così vasto come quello della giusta fotometria di un apparecchio illuminante; quanto detto vale solo criterio di massima per fare una prima selezione degli apparecchi, ma per una corretta valutazione rimane imprescindibile il calcolo illuminotecnico.

1.4) Caratteristiche del gruppo ottico

Spesso gli apparecchi tradizionali prevedono una certa possibilità di modificare le caratteristiche di emissione grazie a diverse posizioni di montaggio della lampada rispetto al riflettore, alle quali corrispondono solidi fotometrici con caratteristiche diverse: lo spostamento verticale da luogo a solidi fotometrici più o meno aperti in senso longitudinale rispetto alla strada, mentre lo spostamento orizzontale dà luogo a solidi più o meno asimmetrici in senso trasversale.
Ovviamente questa possibilità resta preclusa ad un apparecchio a LED, per i quali i produttori devono prevedere tanti modelli diversi per ogni curva fotometrica desiderata (e che quindi sono vincolati all’installazione prevista dal progetto illuminotecnico, senza poter essere spostati in situazioni differenti).
Questo limite incide in maniera pesante sulle possibilità di prefabbricazione delle componenti e quindi sui costi. Per ovviare a questo inconveniente e garantire al tempo stesso un’ottima resa i produttori di apparecchi a LED adottano prevalentemente le seguenti strategie:

  1. la prima soluzione consiste nel predisporre una piastra di LED in cui ognuno di questo abbia una diversa inclinazione, che possa portare ad un “mosaico” ottimale a terra; questa soluzione consente di sfruttare al massimo le potenzialità dei LED, senza ridurre l’intensità con lenti correttive, ma ovviamente è molto dispendiosa, in quanto ogni piastra deve essere un pezzo unico appositamente sagomato con diverse inclinazioni all’interno. Inoltre ogni diversa configurazione dell’ottica va pensata come un nuovo “pezzo” unico da mettere in produzione, con ricadute economiche notevoli poiché è possibile serializzare solo un discreto numero di configurazioni;

    Sistema ottico con LED inclinati

  2. la seconda soluzione, più economica, consiste nel predisporre diverse file di LED su una piastra “standard” orizzontale e successivamente applicare a questi differenti lenti e micro-lenti, che hanno il compito di diffondere la luce in modo appropriato; il prezzo contenuto è dovuto alla grande flessibilità data dall’utilizzo di diverse lenti applicate su una piastra di base comune a tutti i modelli (questo consente una grande standardizzazione dei pezzi). Lo scotto che si paga è quello di una riduzione del flusso luminoso, dovuta all’applicazione di lenti sopra ogni LED;
  3. Sistema ottico con microlenti

  4. la terza soluzione consiste sempre nel predisporre diverse file di LED su una piastra “standard” orizzontale, ma anzichè dotarsi di microlenti viene costruito attorno ad ogni diodi un piccolo rifrattore, che definisce una curva fotometrica come per una lampada tradizionale; anche in questo caso il prezzo contenuto è dovuto alla grande flessibilità, ma il rendimento di un’ottica di questo tipo rimane di poco superiore a quella di un’ottica per apparecchi tradizionali.

    Sistema ottico con rifrattori

Queste soluzioni sono strettamente legate alle caratteristiche del diodo LED, poiché a seconda del produttore, presenta dimensioni ed ottiche diverse; quindi una volta definita la forma della parte ottica, questa rimane ancorata ad un determinato diodo, che difficilmente sarà possibile sostituire, non solo con uno di marca diversa ma anche con le future evoluzioni dello stesso LED. In particolare ogni apparecchio illuminante LED è un prodotto unico, non replicabile e generalmente neppure “aggiornabile” (anche se di recente alcuni produttori hanno proposto apparecchi con ottiche ed alimentatori intercambiabile).
Un altro problema è dovuto al fatto che il singolo diodo è piccolo, ma per arrivare ai flussi delle lampade a scarica ne occorrono tanti: una delle principali caratteristiche del LED, quella della compattezza, si perde così nell’assemblaggio; mentre gran parte dei produttori stanno cercando di ottimizzare le dimensioni degli apparecchi e ridurre quindi imballaggi e merci di consumo, ci ritroviamo con apparecchi a LED grandi 2 volte o più un apparecchio tradizionale.
Infine va ricordato come l’ottica di un apparecchio di illuminazione a LED sia costituita da più diodi, ognuno dei quali contribuisce all’illuminamento di una certa parte della sede stradale: nel malaugurato caso che anche un singolo LED si rompa (oppure riduca in maniera sostanziale il proprio flusso oppure semplicemente sia stato saldato in una posizione leggermente diversa da quella prestabilita) la fotometria non può più sopperire al compito visivo richiesto, poiché incompleta; ad oggi, vista l’impossibilità di una sostituzione immediata dei singoli diodi, questo si traduce in una sostituzione completa dell’intera armatura.

2) Rendimento globale di un apparecchi illuminante

Data la moltitudine di apparecchi illuminanti e sorgenti a LED oggi presenti sul mercato, occorre definire un criterio di valutazione che possa accorpare gli elementi che concorrono ad una buona illuminazione: fattori come il rendimento di un apparecchio e l’efficienza luminosa delle lampade riflettono unicamente caratteristiche parziali e non esaustive.
In particolare il rendimento di un apparecchio (calcolato come rapporto fra flusso luminoso emesso dall’apparecchio e flusso originariamente emesso dalle lampade nude presenti in esso) non tiene conto dell’eventuale flusso luminoso disperso verso l’alto (e quindi non utilizzato per l’illuminazione del piano stradale) e della potenza assorbita dall’apparecchio. L’efficienza luminosa delle lampade (calcolata come rapporto fra flusso luminoso emesso dalla lampada e potenza elettrica consumata) d’altra parte è un’efficienza nominale, che quindi non tiene conto della reale potenza assorbita dalle altre componenti elettroniche presenti all’interno dell’apparecchio ed inoltre non fornisce indicazioni sul flusso disperso a causa di riflessioni interne, lenti, ecc…
Per questo motivo si è scelto di incorporare questi due fattori in un coefficiente globale che tenga conto del flusso utile emesso dall’apparecchio e della reale potenza assorbita dall’apparecchio.
Generalmente per un apparecchio di illuminazione stradale è fondamentale che tutto il flusso sia rivolto verso la metà inferiore della sfera luminosa (e questo è garantito ad esempio dal rispetto delle norme contro l’inquinamento luminoso) e per questo motivo, al rendimento si preferisce il rendimento di flusso luminoso rivolta verso il basso (definito dal parametro DLor).
Questo coefficiente rende inoltre conto del reale significato fisico di rendimento, inteso come rapporto tra lavoro compiuto da un sistema e l’energia fornita al sistema (anche se nel questo caso specifico si sono prese in considerazioni potenze anziché energie).
L’efficienza luminosa viene calcolata come rapporto fra flusso luminoso diretto verso il basso e potenza totale assorbita dall’apparecchio La potenza totale assorbita invece è quella comprensiva di lampade, alimentatore, perdite, ecc.. Questa corrisponde alla potenza che si potrebbe leggere “a monte” dell’apparecchio se andassi a misurarla mentre sta funzionando.
Infine, contrariamente a quanto Forcolini indica nel suo libro dedicato ai LED, il confronto va fatto in base alle migliori tecnologie oggi disponibili sul mercato (e non confrontando l’ultimo apparecchio LED in circolazione con un apparecchio mediocre con lampada a scarica).

In base a queste considerazioni, viene definito rendimento globale di un apparecchio di illuminazione:

Un apparecchio tradizionale che monta una lampada SAP di ultima generazione a 100W (di flusso luminoso pari a 10700lm), con alimentatore elettronico di rendimento pari a 0,93 e DLor pari al 80% (consideriamo fra i migliori apparecchi in circolazione) avrà un rendimento globale di:

η = 10700*80%/108 = 79 lm/W

Prendendo invece i dati di una famosa ditta produttrice di apparecchi LED abbiamo che un apparecchio che monta 100 LED alimentati a 350mA produce un flusso luminoso pari a 10000lm ed un consumo di 127W. Dagli eulumdat si può leggere un DLor pari a 85,7% (apparecchio con ottiche applicate). In questo modo abbiamo:

η = 10000*85,7%/127 = 67 lm/W

Per un altro apparecchio illuminante a LED abbiamo invece 84 LED alimentati a 350mA, che producono un flusso luminoso di 6417lm con un consumo di 110W In questo caso abbiamo un DLor pari al 100% (apparecchio senza ottiche applicate). Il rendimento risulta quindi:

η = 6417*100%/110 = 58 lm/W

In base a queste considerazioni è possibile affermare che il rendimento di un apparecchio illuminante a LED rimane leggermente al di sotto di un apparecchio tradizionale a scarica; le cose migliorano per potenze di lampada inferiore (l’efficienza di una lampada SAP a 70W è inferiore a quella di una lampada a 100W) ma ovviamente peggiorano per potenze superiori. Il rendimento ovviamente non ci dice nulla su come si comporterà un apparecchio in una determinata installazione (questo dipende dal tipo di fotometria, come indicato sopra); è possibile però affermare che a parità di costruzione della fotometria, un apparecchio con rendimento maggiore fornirà risultati migliori.
Questo significa che tutto si gioca nelle caratteristiche distintive di ogni apparecchio e quindi la qualità dell’illuminazione non può assolutamente essere determinata solo dalle caratteristiche della sorgente luminosa, ma va accuratamente valutata in base all’apparecchio illuminante nel suo complesso.

S.V.B.E.E.Q.V.

Matteo Seraceni

 

Leggi anche:

Illuminazione stradale a LED – 1^ parte

Illuminazione stradale a LED – 3^ parte

 

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