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LA RIVOLUZIONE DELL’ILLUMINAZIONE

03/12/2018
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Evoluzione tecnologica e della relativa normazione dal XX secolo ad oggi.

Le origini

Una delle prime lampade ad incandescenza fu brevettata da Thomas Edison nel 1878. Edison si avvalse del lavoro di scienziati che avevano prodotto diverse forme di lampadine e depositato un certo numero di brevetti prima di lui. La maggior parte di queste invenzioni non era pronta per la commercializzazione, comunque, dal momento che le lampadine assorbivano una grande quantità di corrente elettrica, Edison fu uno dei primi a rendersi conto della necessità di una lampadina a maggiore rendimento energetico. Il suo brevetto consisteva in una lampadina elettrica che utilizzava un filamento di carbone o striscia collegato a conduttori elettrici al platino.

Nel 1904, le lampadine a filamento di tungsteno furono commercializzate per la prima volta da una azienda ungherese. L’efficienza luminosa, la qualità e la durata delle lampadine a filamento di tungsteno era molto più elevata rispetto alle lampadine a incandescenza al filamento di carbone, che erano invece la norma a quel tempo. Gli archivi dell’azienda indicano che il volume della produzione raggiunse i 25-30000 pezzi al giorno nell’anno 1905/1906.

Il Comitato Tecnico IEC TC 6 “Lamp sockets and caps”, fu fondato nel 1919 ed ha preceduto la produzione delle prime lampadine a filamento degli anni ‘20. Successivamente, le lampadine con filamento spiralizzato riducevano molto la lunghezza del filamento, emettendo una luce più brillante, molto più efficiente di lampadine con filamento singolo e rettilineo. Il TC successivamente si sciolse e il suo lavoro fu poi assunto dall’IEC TC 23 “Electrical accessories”, creato nel 1934.

L’IEC TC 34 “Lamps and related equipment”, fu il primo Comitato Tecnico ad essere istituito dopo la Seconda Guerra Mondiale, nel 1948. “Ingegneri del settore industriale delle lampade di diversa nazionalità avevano sempre mantenuto viva la comunicazione tra loro. Tale spirito di cooperazione sopravvisse alla guerra. Fu chiaro alla maggior parte di loro che, dopo essere sopravvissuti a simili tragici eventi, dovevano rendere la loro collaborazione più ufficiale.

Tempi moderni

La prima lampada a fluorescenza fu inventata negli ultimi anni del 1890, ma le moderne lampade a fluorescenza compatte (CFL) furono commercializzate a partire dagli anni ‘80. Furono sviluppate in risposta alla crisi energetica degli anni ‘70. Nel 1980, una società olandese introdusse la prima lampada CFL, con attacco a vite, idonea per la sostituzione di una lampada ad incandescenza.

Le CFL (lampade a fluorescenza compatte) utilizzano tra 1/5 e 1/3 dell’energia elettrica rispetto alle lampadine a incandescenza e hanno durata da 8 e 15 volte più lunga. Tuttavia le CFL sono difficili da smaltire, dal momento che contengono mercurio. Una corrente elettrica viene convogliata attraverso un tubo, che contiene argon ed una piccola quantità di vapori di mercurio. Questo genera una luce ultravioletta invisibile che eccita un rivestimento fluorescente (fosforo) all’interno del tubo, che quindi emette luce visibile. Nel corso degli anni ‘90, il TC 34 IEC ha pubblicato numerose Norme relative alle CFL; queste sono state oggetto di regolare aggiornamento.

L’avvento dei LED

La prima apparizione dei LED può esser fatta risalire al 1962. In quei giorni, la realizzazione di diodi ad emissione luminosa era piuttosto costosa e questi riuscivano ad emettere solo una piccola quantità di luce infrarossa. Per tutti gli anni ’90 gli scienziati hanno lavorato allo scopo di aumentare l’efficienza luminosa dei LED. Quando le lampade LED apparvero sul mercato, all’inizio del 2000, duravano più a lungo delle lampade a incandescenza, ma erano molto più costose. Quando il volume produttivo aumentò, i prezzi lentamente scesero. Dagli anni 2000 in avanti, il TC 34 IEC ha pubblicato diverse Norme sui LED, inclusa la IEC 62031 – che specifica le prescrizioni di sicurezza per i moduli LED.

Nel 2015, il Sistema di Valutazione della Conformità per Componenti Elettronici della IEC (IECQ) ha creato lo Schema IECQ per Illuminazione LED. Lo schema IECQ può essere applicato come mezzo per la certificazione di costruttori e fornitori di componenti elettronici, moduli e assiemi utilizzati nella produzione di sistemi LED, lampade LED, apparecchi di illuminazione LED e alimentatori ad essi abbinati. Questo schema offre un approccio normalizzato per la valutazione dei fornitori e costituisce un potente mezzo di gestione della filiera, quando si valutano e si monitorano i fornitori di diverso livello. Ciò assicura ai consumatori che i fornitori, che rientrano in questo Schema, realizzino prodotti che rispettano le norme appropriate in termini di affidabilità, sicurezza ed economicità.

Il Presidente attuale del TC 34 IEC, Andreas Scholtz, sottolinea il cambiamento sostanziale introdotto dall’illuminazione LED: “Quella dei LED è una rivoluzione importante tanto quanto l’invenzione della prima lampadina. Al contempo, ha avuto un impatto enorme anche sul modo di lavorare del TC 34. In passato, un numero limitato di persone preparava norme per lampade, apparecchi di illuminazione, attacchi e portalampade così come per le unità di alimentazione.

Ma con l’avvento dell’illuminazione LED, e tutte le possibilità intrinseche ad essa associate, è richiesta una nuova modalità di gestione del TC. La tecnologia della luce è oggi legata all’Internet of Things, all’automazione degli edifici, alle applicazioni IT e all’intelligenza artificiale. Questa convergenza accelerata di tecnologie, accoppiata ad un numero crescente  di stakeholder provenienti da industrie diverse, cambia il modo in cui dovremmo essere considerati. Il TC deve essere considerato come un centro di competenza per l’attività normativa dei prodotti di illuminazione. Ciò significa che abbiamo bisogno di intensificare le liaison già esistenti e di stabilire nuove collaborazioni”.

Illuminazione smart per città e case intelligenti

I sistemi per la gestione intelligente dell’illuminazione pubblica sono già in uso in diverse città del mondo. Dal momento che, secondo le Nazioni Unite, la proporzione della popolazione mondiale che vive in abitazioni urbane aumenterà del 66% nel 2050, questi sistemi avranno sempre maggior peso, poiché consentiranno di ottenere un considerevole risparmio energetico. Le luci intelligenti possono accendersi da sole quando la gente è per le strade e spegnersi automaticamente quando le strade sono deserte; possono consentire di eseguire un numero crescente di compiti come per esempio, guidare gli automobilisti verso l’area di parcheggio più vicina. Questi sistemi sono sempre più utilizzati nelle case. Possono infatti essere controllati a distanza dalla voce e utilizzati per trasmettere informazioni.

Li-Fi è un sistema di comunicazione nello spettro della luce visibile che utilizza la luce LED. È in grado di trasmettere dati ad altissima velocità nello spettro della luce visibile così come nella banda di frequenza ultravioletta e infrarossa. È simile al Wi-Fi, ma utilizza la luce per trasmettere dati, al posto delle radiofrequenze. Questa tecnologia ha molti vantaggi rispetto al Wi-Fi, inclusa la mancanza di disturbi elettromagnetici. Ed è, inoltre, 100 volte più veloce.

OLED e laser

Gli OLED utilizzano un composto organico come un semiconduttore che emette luce in risposta ad una corrente elettrica. I display OLED possono essere realizzati su substrati in plastica flessibili. Sono già utilizzati per le luci di automobili, gli schermi di telefonini e persino per gli schermi di televisori. All’interno del SottoComitato IEC SC 34A, è stato istituito il Gruppo di Lavoro 3 per preparare Norme per le sorgenti luminose OLED.

Gli scienziati, che si stanno concentrando sull’illuminazione laser, credono che questa potrebbe essere la prossima grande svolta. Steven DenBaars, il direttore del Solid State Lighting And Energy Electronics Centre presso l’Università di Santa Barbara, in California, ha guidato la ricerca su come dirigere la luce laser nei cavi a fibra ottica.

Andreas Scholtz, in merito ai lavori in corso legati alla tecnologia laser nel TC 34 IEC, ha affermato: “Le Norme sono necessarie perché sono sorte preoccupazioni in merito alla sicurezza dell’illuminazione laser e a come questo tipo di illuminazione potrebbe avere effetti sulla vista delle persone. Dobbiamo garantire agli utenti che i futuri prodotti siano sicuri.”

Tratto da un articolo di Catherine Bischofberger pubblicato su IEC etech 3-2018.

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