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I vantaggi dell’illuminazione pubblica a LED

Vantaggi illuminazione pubblica a LED

Luci a LED per illuminazione pubblica? Cerchiamo di capire in questo articolo quali sono i vantaggi di scegliere l’illuminazione LED nelle città: tanti vantaggi per la Pubblica Amministrazione e per i cittadini. È risaputo come l’illuminazione LED sia più efficiente dal punto di vista energetico, abbia una durata maggiore e sia più sostenibile, ma i vantaggi per l’illuminazione pubblica non finiscono certamente qui, approfondiamoli tutti nel dettaglio.

Efficienza e risparmio energetico

Uno dei principali vantaggi dell’illuminazione pubblica LED è il ridotto consumo energetico: i LED consumano molto meno energia delle tradizionali lampade per offrire la stessa emissione luminosa. L’illuminazione LED, confrontata con fonti di illuminazione tradizionali, porta infatti a risparmi considerevoli: il risparmio medio ottenuto utilizzando l’illuminazione a LED è di circa il 93% rispetto alle lampade a incandescenza – 90% rispetto alle lampade alogene – 70% rispetto alle lampade a Ioduri metallici – 66% rispetto alle lampade fluorescenti.

L’importanza di riqualificare a LED una strada

Dai valore alla città e aumenta la sicurezza in strada

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Lunga durata e assenza di manutenzione

L’utilizzo dei LED nell’illuminazione pubblica ha modificato sensibilmente il concetto di manutenzione. Rispetto all’illuminazione pubblica tradizionale (realizzata con lampade ai vapori di sodio, lampade fluorescenti o agli ioduri metallici) che rendeva necessaria la sostituzione delle lampade anche ogni anno, l’illuminazione a LED, grazie ai recenti upgrade tecnologici, raggiunge e supera le 100.000 ore, ovvero oltre venti anni di funzionamento. Un incredibile vantaggio sia per le Amministrazioni comunali, che non devono spendere costantemente per la manutenzione dei lampioni o preoccuparsi delle parti di ricambio che per i cittadini, che non incorrono più in frequenti guasti e continue segnalazioni.

Temperatura di colore

Un altro vantaggio dell’illuminazione LED è la temperatura di colore della sorgente che può essere modificata. La temperatura di colore è una grandezza fisica e si misura in gradi kelvin (K) e determina la tonalità della luce. Più basso è il numero di Kelvin, “più calda” risulta la luce, più è alto il numero più risulta “fredda”. L’illuminazione a LED non ha una temperatura di colore specifica, ma può essere modulata a seconda dell’applicazione richiesta. Uno studio di Virginia Tech Transportation Institute (VTTI) ha mostrato come l’illuminazione pubblica stradale a LED a 4000K permette agli automobilisti di identificare la presenza di pedoni e ostacoli con maggiore facilità e a distanze superiori rispetto alle altre temperature di colore, tanto superiori quanto inferiori, prese in esame. Di conseguenza, i 4000K potrebbero essere considerati la scelta ideale dal punto di vista della sicurezza su strade con presenza di pedoni e ciclisti.

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Perché utilizziamo i gradi Kelvin per indicare la temperatura di colore?

La temperatura di colore come abbiamo visto è un valore scientifico, espresso in gradi Kelvin, che associamo alle diverse tonalità di colore della luce emesse da un corpo illuminante. Su una scala che va da 1000 a 12.000, più alto sarà il numero dei gradi Kelvin più azzurra (fredda) apparirà la luce, viceversa, più basso sarà il numero dei gradi Kelvin, più la luce tenderà al giallo (calda). In fisica si utilizzano i gradi Kelvin perché è la stessa unità di misura che definisce la temperatura alla quale le stelle bruciano. Le stelle, infatti, emettono luce bruciando grandi quantità di gas. La temperatura alla quale bruciano questi gas è misurata in gradi Kelvin e, al variare della temperatura, cambia anche il colore che la stella emette: colori che vanno dal giallo, bianco e blu. Per esempio, se una stella brucia a temperature che vanno tra i 2700K a 4000K, è una stella gialla. 

Assenza di materiali chimici inquinanti

Il LED non inquina e non contiene sostanze pericolose: è composto essenzialmente da polvere di silicio e non presenta altri gas nocivi o sostanze tossiche, a differenza delle lampade fluorescenti e delle lampade a scarica (alogenuri metallici e vapori di sodio). I LED producono energia tramite un componente elettronico che, grazie al passaggio di una minima quantità di energia elettrica, emette una luce priva di infrarossi (IR) e ultravioletti (UV): nessuna parte dell’energia che viene trasformata in luce è al di fuori dello spettro visibile. Inoltre, non contenendo mercurio o altre sostanze pericolose per la salute dell’uomo, presentano uno smaltimento più semplice (pur essendo dei rifiuti RAEE) e sono riciclabili al 95%.

Cosa sono i rifiuti RAEE?

I gruppi di rifiuti RAEE

Con la sigla RAEE si indicano i Rifiuti da Apparecchiature Elettriche ed Elettroniche, ossia ciò che resta a fine vita di apparecchiature che per il funzionamento hanno avuto bisogno di correnti elettriche o di campi elettromagnetici. I RAEE sono stati suddivisi, in base a caratteristiche di omogeneità, in 5 gruppi:

R1 – grandi apparecchi di refrigerazione, frigoriferi, congelatori, altri grandi elettrodomestici per la refrigerazione e il condizionamento.
R2 – lavatrici, lavastoviglie, apparecchi per la cottura, forni a microonde, apparecchi elettrici per il riscaldamento e altri grandi apparecchi elettrici.
R3 – tv e monitor con o senza tubo catodico.
R4 – piccoli elettrodomestici come ferri da stiro, aspirapolvere, frullatori, ventilatori, telefoni, apparecchi di illuminazione, pannelli fotovoltaici.
R5 – sorgenti luminose (tubi fluorescenti, lampade fluorescenti compatte, lampade a scarica ad alta intensità, comprese lampade a vapori di sodio ad alta pressione e lampade ad alogenuri metallici, lampade a vapori di sodio a bassa pressione, lampade a LED).

Il trattamento dei RAEE garantisce enormi vantaggi ambientali e sanitari ma l’eliminazione e la messa in sicurezza di sostanze pericolose, quali il mercurio presente nelle lampade dell’illuminazione pubblica tradizionale, ha un costo elevato e il recupero dei materiali, impiegabili per nuove applicazioni, è più limitato.

Smaltimento illuminazione tradizionale

La tecnologia di trattamento utilizzata per i tubi fluorescenti, ad esempio, è la frantumazione definita “crush and sieve”, che consiste nella triturazione delle sorgenti luminose e nella conseguente separazione delle singole componenti e captazione, tramite processi di aspirazione e filtrazione, del mercurio e delle polveri fluorescenti. Il vetro rimanente, lavato e triturato, può così trovare nuove applicazioni in manufatti per l’edilizia (ad esempio lane di vetro e isolanti) o nei processi di vetrificazione delle superfici di piastrelle.

Smaltimento illuminazione LED

Un apparecchio da illuminazione pubblica a LED a fine vita è riciclabile quasi nella sua interezza (mediamente oltre il 95%) e non necessita di particolari processi di captazione di gas o di altri materiali inquinanti durante il suo smaltimento: un discreto vantaggio economico, sia per la realizzazione del processo stesso che per l’ambiente.

Riduzione emissioni CO2

Un altro vantaggio dell’illuminazione pubblica a LED è quello di ridurre drasticamente le emissioni di anidride carbonica (CO2), principale causa dell’effetto serra. I lampioni a LED utilizzano molta meno energia rispetto alle sorgenti tradizionali, di conseguenza il consumo in kW/hr all’anno è decisamente inferiore e contribuisce alla riduzione della CO2, per città più ecosostenibili. Scegliere di convertire l’illuminazione pubblica a LED è dunque una valida strategia per la riduzione dei costi energetici e dell’impronta di carbonio sul pianeta.

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Tutti i vantaggi dell’illuminazione a LED.

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Cosa significa la parola LED?

Una straordinaria tecnologia

L’acronimo LED deriva dalla frase inglese Light Emitting Diode che significa letteralmente diodo ad emissione di luce. Il LED rappresenta l’evoluzione dell’illuminazione allo stato solido, in cui la generazione della luce è ottenuta mediante semiconduttori anziché utilizzando un filamento o un gas.

Quando nasce la tecnologia LED?

La tecnologia LED fu sviluppata per la prima volta nel 1962 per opera di Nick Holonyak Jr. mentre lavorava per la General Electric. Sfruttando le proprietà di alcuni materiali semiconduttori in grado di emettere fotoni, e quindi luce, in seguito all’applicazione di un potenziale elettrico. La prima realizzazione pratica di un LED avvenne nel 1968, con la produzione di dispositivi che emettevano luce solo in colore rosso. I primi LED in questione vevano però una potenza molto bassa, per questo motivo, non erano sufficienti per illuminare lo spazio. Sono stati quindi utilizzati solamente come sostituti degli indicatori classici o nei display a sette segmenti.

Chi è Shuji Nakamura?

Il rivoluzionario inventore del LED a luce blu.

La vera svolta nello sviluppo della tecnologia LED come fonte di illuminazione si ebbe all’inizio degli anni ’90 grazie alla brillante intuizione del fisico giapponese Shuji Nakamura. Shuji Nakamura insieme a Isamu Akasaki e Hiroshi Amano (premiati poi nel 2014 con il Premio Nobel per la fisica) riuscirono per la prima volta a generare un fascio di luce blu da materiali semiconduttori. Fino ad allora esistevano soltanto LED a luce rossa e successivamente verde, ma in entrambi i casi non era possibile produrre luce bianca da questi dispositivi, che possedevano tra l’altro una potenza davvero bassa. I diodi verdi e rossi, infatti, senza una fonte di luce blu non avevano la possibilità di creare una luce bianca che sommasse le tre componenti. Per anni superare questo ostacolo è stata una vera scommessa per i fisici di tutto il mondo, intravedendo nel LED un enorme potenziale tecnologico.

La rivoluzionaria scoperta del LED a luce blu

Nel 1993 presso la Nichia Chemical Industries in Giappone Shuji Nakamura riuscì a creare il primo LED a luce blu tramite un differente semiconduttore. L’importanza dell’invenzione fu notevole perchè il blu è un colore primario e combinando attraverso software appositi le tre luci monocromatiche fondamentali (rosso, blu e verde) fu possibile ottenere luce bianca (e luci di qualsiasi altro colore). Da quella brillante intuizione nacquero così i primi LED multi chip (con cioè tre chip dei tre colori fondamentali) a luce bianca, che in pochi anni rivoluzionarono l’intero settore, grazie anche alla loro efficienza energetica, dando inizio a una trasformazione fondamentale nel campo dell’illuminazione e nel mondo intero che è proseguita negli anni fino ad oggi. Proprio per questo l’invenzione congiunta di Shuji Nakamura, Isamu Akasaki, Hiroshi Amano è stata insignita del prestigioso premio nobel nel 2014.

Tutti i vantaggi dell’illuminazione pubblica a LED

  • Durata della sorgente luminosa a LED oltre 100.000 ore.

  • Costi di manutenzione praticamente nulli.

  • Elevato rendimento rispetto all’illuminazione pubblica tradizionale e riduzione CO2.

  • Luce priva di componenti IR e UV perché nessuna parte dell’energia trasformata in luce è al di fuori dello spettro del visibile.

  • Funzionamento in sicurezza perché il LED lavora a bassissima tensione.

  • Minor calore generato nell’ambiente rispetto ad altre tecnologie tradizionali di illuminazione.

  • Corretto funzionamento anche a bassissime temperature (fino a -40 °C) senza problemi.

  • Assenza di mercurio o sostanze pericolose.

  • Possibilità di creare apparecchi da illuminazione compatti per via dell’impatto dimensionale ridotto.

  • Ridotto ingombro della sorgente luminosa (puntiforme) che può essere modulata a piacimento grazie all’utilizzo di lenti o specifiche ottiche.

  • Possibilità di regolare l’intensità luminosa.

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A che punto è l’illuminazione pubblica a LED?

Ancora molti impianti hanno tecnologie obsolete

Nonostante tutti gli indiscutibili vantaggi dell’illuminazione pubblica a LED, è ancora lunga la strada dell’efficientamento energetico totale, con la sostituzione delle vecchie tecnologie di illuminazione con quella efficiente a LED. Secondo un’indagine dalla società di analisi di mercato Arthur D. Little, sono meno del 15% dei 320 milioni di lampioni stradali LED installati nel mondo. La media europea è ancora più bassa ma con profonde differenze tra le città e le varie aree geografiche: a Milano, per esempio, dal 2015 il 100% dei lampioni è a LED.

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