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Temperatura di giunzione

Per una approfondita valutazione nella scelta di un corpo illuminante a LED che corrisponda a quanto detto dal produttore, bisogna analizzare alcuni parametri fondamentali quali:

·         la temperatura di giunzione

·         la corrente di pilotaggio

·         il flusso luminoso

·         la vita utile

·         la temperatura di colore e la costante di colore

·         l’indicatore di resa cromatica (CRI)

·         gli alimentatori e le caratteristiche dei sistemi di dissipazione

·         le caratteristiche fotometriche

·         le caratteristiche del gruppo ottico,

·        ecc…

 

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In questo post parleremo di cose’ la “temperatura di giunzione”.

 

La temperatura di giunzione risulta essere un parametro fondamentale per determinare un buon funzionamento di un led. Con questo termine viene indicata la temperatura della giunzione che costituisce il nucleo del LED. La temperatura massima è determinata dal produttore del dispositivo in modo da porre un limite invalicabile per una vita operativa ragionevole del componente.

 

Questa temperatura è strettamente collegata al flusso luminoso emesso e alla durata: maggiore è la temperatura, maggiore la riduzione del flusso luminoso e minore è la durata della sorgente LED.

Un diodo LED deve pertanto poter resistere alle alte temperature e i dispositivi di  dissipazione a corredo devono essere dimensionati con cura. Ad oggi non è possibile misurarla direttamente e le indicazioni dei vari produttori si riferiscono  quindi a formule sperimentali che cercano per quanto possibile di riprodurre il comportamento della giunzione.

 

E’ facile capire che una misura non diretta può portare facilmente ad errori sperimentali che si accumulano fino a rendere molto incerto il risultato finale. I dati inoltre si riferiscono a misura fatte in laboratorio, in condizioni al contorno stabili, che non tengono conto delle reali oscillazioni nei valori di temperatura e corrente presenti in un impianto reale. Un dato di massima per definire la temperatura di giunzione può essere fornito dalla temperatura della piastra su cui il LED è saldato, poiché appare ovvio che la temperatura di giunzione sarà comunque superiore ad essa.

 

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Nelle installazioni su strada, in base a queste evidenze sperimentali, si registrano temperature di giunzione costantemente sopra i valori indicati dai produttori che possono variare anche di molti gradi a secondo delle stagioni.

 

In definitiva risulta fondamentale l’apparato dissipativo posto a corredo dell’apparecchio di illuminazione: l’indicazione generale è quella di non considerare i dati forniti dal produttore come definitivi e di verificare con attenzione il metodo utilizzato nelle saldature dei diodi e la superficie e il materiale dei dispositivi di dissipazione.

Nuovo modello corpo illuminante a LED.

Nuova lampada da soffitto in alluminio sabbiato e chiusure in acciaio, estremamente flessibile. Ogni alloggio lampada è orientabile ed indipendente per adattarsi alla variazione degli allestimenti a garanzia di un perfetto confort visivo. Il gruppo ottico è dotato di snodo che consente l’orientamento della base lampada, dei giroscopi e della singola sorgente luminosa ±45° rispetto all’asse centrale e verticale.

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Adatti per musei, negozi, esposizioni. Nessuna emissione di raggi UV o infrarossi e col tempo ne scoloriscono ne scaldano gli oggetti. Le lmpade che si possono montare  vanno da un 10W in sostituzione di un 50W ad un 36W in sostituzione di un 150W.

Risparmio quantificato mediamente nell’ordine del 75%.

By Giuseppe

Perchè il LED?

Gli installatori normalmente preferiscono il Led per durata e risparmio, ma sono restii alla sostituzione delle lampade tradizionali con sorgenti luminose Led, poichè erroneamente pensano che il Led non abbia ancora sufficiente flusso luminoso, diffidando della qualità della luce, ad esempio è ancora poco utilizzato per illuminare oggetti quali indumenti, calzature, alimenti ed in qualsiasi altra situazione dove il colore debba essere messo in risalto anche da grande distanza.

 

Invece, i vantaggi del LED sono oramai consolidati, il risparmio e la lunga durata, si pensi alle 25.000 ore contro le 1.000/2.000 ore delle sorgenti tradizionali, e l’assenza di manutenzione, il Led

è indispensabile nel Retail nel Food o nella Grande Distribuzione laddove sia necessario avere un’accentuazione della gamma di colore percepito dall’occhio umano per rendere più vivaci e appetibili i prodotti, oltre all’aspetto puramente estetico e “high tech” di questa nuova sorgente luminosa, il LED è la nuova generazione e sarà sempre più presente nella nostra vita e nel futuro.

 

La resa cromatica?

Index (CRI), di una sorgente luminosa è una misura di quanto naturali appaiano i colori degli oggetti da essa illuminati a seconda della temperatura colore della sorgente.

Questo parametro, oggi indispensabile per il mercato del Lighting, indica la fedeltà della resa del colore dell’oggetto illuminato. Le lampade con CRI massimo CRI = 100 sono tipicamente quelle a

filamento (alogene o incandescenti), ma a causa della loro bassa efficienza e breve durata non sono ecologiche.

 

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Spettro di emissione del sole.

Lo spettro di emissione del sole rende tutta la gamma del visibile in modo ottimale.

Contrariamente a quanto si pensi le sorgenti Led hanno raggiunto CRI elevati con valori attorno a 80/85 e grazie al continuo sviluppo tecnologico delle sorgenti luminose a Led, queste possono essere utilizzate anche per l’illuminazione di grandi ambienti.

 

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Spettro di emissione lampada LED

La lampada Led ha un buon rendimento su tutta la gamma, con una leggera fl essione nella zona viola/azzurro intorno ai 480-490 nm (nanometri). Nell’insieme comunque questa sorgente luminosa copre l’intera gamma dei colori visibili all’occhio umano ed è un’ottimo compromesso tra tutte le sorgenti di vecchia generazione.

Principi di funzionamento del LED

Come funziona un LED?

 

Un diodo ad emissione luminosa è composto da diversi strati di materiale semiconduttore. Quando il LED è polarizzato direttamente, uno strato particolarmente sottile, chiamato strato attivo, genera luce. Diversamente da quanto avviene nelle lampade ad incandescenza che irradiano uno spettro continuo, un LED emette luce praticamente monocromatica di un particolare colore.

 

Il colore della luce dipende dal materiale utilizzato. I due sistemi di materiale AlInGaP e InGaN sono utilizzati per creare LED con elevata luminosità in tutti i colori, dal blu al rosso fino al bianco (conversione di luminescenza). L’efficienza dei LED è notevolmente migliorata negli ultimi anni e ha già raggiunto livelli di oltre 100 Im/W a seconda del colore. Questo è il risultato di una produzione di alta qualità e dell’impiego di tecnologie sofisticate.

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Il funzionamento del LED, è completamente differente dal funzionamento delle normali sorgenti luminose.

Generalmente le lampadine hanno una ampolla in vetro che contiene un gas.

In questo ambiente, viene reso incandescente un filo che reagisce con il gas, generando luce.

 

 

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I problemi di questo sistema sono:

-Esaurimento/perdite dei gas all’interno delle ampolle.

-Rottura dei filamenti per vibrazione (automotive-nautica) e/o usura da incandescenza.

(Evaporazione degli atomi di tungsteno)

Il funzionamento del LED, è completamente differente dal funzionamento delle normali sorgenti

luminose.

Il Led non ha ampolle conteneti gas o filamenti liberi in aria che diventano incandescenti.

Il materiale luminescente è allo stato solido, ed è formato da semiconduttori.

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La funzione del filamento, è puramente elettrica. Ha la funzione di collegare il polo positivo con

il negativo dei materiali semiconduttori. La sollecitazione termica è quindi del silicio e dei

semiconduttori depositati.

Da qui la stabilità alle vibrazioni e alla mancanza di depressione dei gas interni alle ampolle

delle sorgenti tradizionali.

 

Deterioramento del LED per cause tecniche.

 

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Alcuni esempi di come il LED si deteriora per cause tecniche che posso essere una sovrapotenza, un riscaldamento troppo eccessivo, ecc.

Cosa sono i LED?

LED è l’acronimo di Light Emitting Diode cioè diodo ad emissione luminosa.

Un LED è un dispositivo semiconduttore che genera luce al passaggio di cariche elettriche attraverso una giunzione di silicio che é stata opportunamente trattata – Il LED è quindi un diodo che al raggiungimento della tensione di soglia (circa 3.5V) inizia ad emettere luce. La luce emessa è molto pura (monocromatica) e il colore dipende dal tipo di impurità volutamente introdotte nel silicio.

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A COSA SERVONO I “LED” ?

I LED sono sempre più utilizzati in ambito illuminotecnico in sostituzione di alcune sorgenti di luce tradizionali. Il loro utilizzo nell’illuminazione domestica, quindi in sostituzione di lampade ad incandescenza, alogene o fluorescenti compatte (comunemente chiamate a risparmio energetico), è oggi possibile con notevoli risultati. Infatti l’ efficienza luminosa, cioè la quantità di luce emessa (lumen = lm) in rapporto al consumo (watt = W) è stato calcolato di un rapporto minimo di 3 a 1.

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Come termine di paragone basti pensare che una lampada ad incandescenza ha un’efficienza luminosa di circa 20 lm/W, una lampada ad alogeni di 25 lm/W ed una fluorescente lineare fino a 104 lm/W mentre un led da minimo 40 lm/W fino a 100 lm/W. Dal punto di vista applicativo i LED sono ad oggi molto utilizzati quando l’impianto di illuminazione deve avere le seguenti caratteristiche: – miniaturizzazione – colori saturi – effetti dinamici (variazione di colore RGB) – lunga durata e robustezza – valorizzazione di forme e volumi

COSA SONO I LED RGB ?

RGB è l’acronimo di Red Green Blue cioè rosso verde e blu.

I LED RGB sono led che contengono contemporaneamente questi tre colori e che, per la proprietà additiva, sono in grado di generare una ampia gamma di colori e sfumature. Unendo i tre colori con la loro intensità massima si ottiene il bianco. Questo tipo di led sono molto utili per creare effetti scenografici per ristoranti, discoteche, negozi, teatri, alberghi e facciate di edifici.

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CHE DIFFERENZA C’E’ TRA LED DI SEGNALAZIONE E LED DI POTENZA ?

I LED si dividono in due grandi famiglie: di segnalazione e di potenza. I primi hanno potenza unitaria di circa 0,1 W e sono alimentati con generatori di tensione, per cui la scelta dell’alimentatore è semplice: – tensione uguale a quella del LED (in genere 12 o 24 V); – potenza non inferiore a quella del LED o alla somma delle potenze dei Led posti in parallelo.

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Le esecuzioni con potenza superiore a 1 W, denominati di potenza ed alimentati in corrente, richiedono per la determinare l’alimentatore ADATTO, considerando che:

– i LED posti in serie, ognuno dei quali opera una caduta di tensione dell’ordine di 4 Vdc, NON deve superare la tensione dell’alimentatore (24 o 42 Vdc);

– devono essere compatibili le correnti di pilotaggio (valori usuali sono 350, 500, 700, 1050 mA) di LED ed alimentatore;

– la somma delle potenza dei posti LED in serie non deve superare quella massima dell’alimentatore;

– l’alimentatore è caratterizzato da una potenza minima per evitare fenomeni di flickering.

QUALI SONO I VANTAGGI DEI LED ?

durata di funzionamento (LED ad alta emissione arrivano a circa 50.000 ore)

assenza di costi di manutenzione

elevato rendimento (se paragonato a lampade ad incandescenza e alogene)

luce pulita perché priva di componenti IR e UV

facilità di realizzazione di ottiche efficienti in plastica

flessibilità di installazione del punto luce – colori saturi

possibilità di un forte effetto spot (sorgente quasi puntiforme)

funzionamento in sicurezza perché a bassissima tensione (normalmente tra i 3 e i 24 Vdc)

accensione a freddo (fino a -40°C) senza problemi

insensibilità a umidità e vibrazioni

assenza di mercurio

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