Dall’illuminazione alla comunicazione

Da tempi remoti l’uomo si è sempre ingegnato per trovare alternative alla luce solare, che gli consentissero la visione in condizioni di illuminazione scarsa o inesistente, arrivando a utilizzarle anche come forma di comunicazione. Gli ultimi sviluppi tecnologici hanno consentito di raggiungere traguardi inaspettati di miniaturizzazione delle fonti luminose, aumentandone l’efficienza sino a trasformare i LED in veri e propri elementi di illuminazione, corpi puntiformi capaci di una elevata emissione luminosa. Uno dei problemi presenti nel mercato dell’illuminazione deriva dagli ingombri delle sorgenti luminose; spesso la necessità di mascherarle perché voluminose ed esteticamente poco gradevoli, crea vincoli dimensionali pregiudicando l’estetica del design finale, fattore che sposta l’attenzione dell’utilizzatore dalla reale necessità di illuminare a quella di arredare. In diversi settori sono sempre più marcate le problematiche legate alle necessità architettoniche di un’illuminazione attenta agli ingombri e alle temperature di irraggiamento, miranti a realizzare illuminazioni tecniche di alto livello estetico

Due moduli Hi-Power LED
Oshino Lamps Italia, di Tavarnelle Val di Pesa (FI), è tra i maggiori produttori di LED ad alta potenza. In particolare, le strisce di moduli LED M5 prodotte da Oshino sono state progettate per consentire ai produttori di insegne luminose e di pannelli retroilluminati di grandi dimensioni di creare nuovi effetti con grande luminosità e uniformità. L’elevato flusso luminoso di questi moduli permette di utilizzare lastre acriliche opaline standard con spessori di 3 mm accoppiate con film colorati traslucidi. I moduli LED M5 sono disponibili in due versioni. Con l’emissione di luce bianca dal fianco, M5-SE (Side Emitter) è indicato per l’illuminazione di oggetti con basso profilo. Il modello M5-LE (Lambertian Emitter), col suo angolo di radiazione a 120°, è adatto per lettere e cassonetti luminosi di maggior profondità, fino ai 200 mm. Entrambi i modelli sono forniti in bobine da 200 pezzi collegati in serie, con interasse fra i moduli di 214 mm. I colori disponibili sono bianco freddo, bianco caldo, blu, verde e rosso. Ogni modulo è sigillato da una copertura in policarbonato trasparente, resistente alla fiamma e alle radiazioni UV, con grado di protezione IP66.

Considerazioni tecniche
I moduli M5 sono assemblati con LED selezionati per colore, luminosità e tensione diretta. I dati della selezione sono sempre riportati nell’etichetta che accompagna il materiale.
Le strip di LED devono essere alimentate unicamente con driver a corrente costante per evitare danni irreversibili ai moduli. I driver a corrente costante sono di due tipi: da 350 mA per una singola serie e da 700 mA per due serie in parallelo. L’efficienza raggiunge i 95 lm/W per una durata di 50.000 ore con una riduzione massima della luminosità del 30% del valore iniziale.L’affidabilità dei LED dipende in gran parte dalle condizioni di temperatura a cui questi lavorano. Per questa ragione una corretta progettazione dell’intera insegna è di fondamentale importanza. Superare i valori massimi potrebbe provocare un danno irreversibile. È necessario sincerarsi che il materiale utilizzato per la struttura dell’insegna conduca il calore dall’interno verso l’esterno, sono quindi sconsigliate le schiume di PVC in accoppiamento con due fogli di alluminio che porterebbe a un accumulo di calore all’interno dell’insegna stessa. I moduli devono quindi essere montati su un telaio che abbia una buona conduttività termica. Il substrato di ogni modulo è in ceramica (Al2O3) con finitura in argento per un’ottimale dissipazione termica; un supporto di alluminio di dimensioni contenute e di spessore maggiore o uguale a 1 mm è sufficiente per consentire la dissipazione termica. Per quanto concerne l’installazione dei moduli va sottolineato che il loro posizionamento avviene rapidamente mediante bi-adesivo termicamente conduttivo che si trova sul retro della base ceramica. Rimossa la protezione occorre tener premuto in posizione il componente per un tempo variabile tra i 2 e i 5 secondi; l’operazione deve essere eseguita in un ambiente dove la temperatura sia almeno di 15 °C. Occorrono circa 24 ore per completare la polimerizzazione dell’adesivo, che avviene in aria, ed è sconsigliabile riposizionare il bi-adesivo dopo aver già esercitato la pressione di ancoraggio. Prima di procedere al posizionamento dei moduli è necessario assicurarsi che la superficie del supporto sia perfettamente pulita e, in particolare, che non ci siano tracce di grasso. Nel caso di ricondizionamento di vecchie insegne, dove a volte è difficoltoso e antieconomico ottenere una perfetta pulizia della base, è consigliabile utilizzare lastrine di alluminio, come dissipatore per ogni singolo modulo, con dimensioni minime di 75 x 21 x 2 millimetri.

Indicazioni sulla progettazione termica
Lo scopo di una corretta progettazione termica è quello di mantenere la temperatura della giunzione del LED (Tj) la più bassa possibile rispetto al valore massimo (120 °C), anche nelle condizioni ambientali più sfavorevoli. È indispensabile anche verificare la massima temperatura ambientale che si potrebbe raggiungere all’interno dell’insegna in prossimità dei moduli LED.
Il valore massimo di temperatura raggiungibile può essere determinato dall’espressione:

Tj = Tc + [(Rj – Tc) × W]

Dove Tc è la temperatura più alta raggiunta in un punto del corpo del componente, usualmente il catodo. Questo valore non dovrebbe superare gli 80 °C. Rj è il valore di resistenza termica alla giunzione; Rj – Tc esprime il valore di resistenza termica del dispositivo ed è differente per ogni tipo di giunzione.
Alcuni moduli commercializzati da Oshino Lamps Italia hanno valori di resistenza termica di 10 °C/W altri di 16 °C/W, mentre nel caso dei LED rossi la resistenza termica arriva a 20 °C/W.
Un basso valore di resistenza termica permette di pilotare con meno rischi i LED in presenza di maggiore temperatura ambiente.
In caso di condizioni ambientali critiche, come per le insegne luminose sempre accese e posizionate in luoghi con irraggiamento solare diretto, potrebbe non essere possibile predisporre una dissipazione termica efficace. È comunque assolutamente indispensabile eliminare la possibilità che i LED raggiungano una temperatura delle giunzioni troppo elevata. Considerato che in questi casi l’illuminazione interna non è apprezzabile durante le ore di massima esposizione alla luce solare, si può adottare l’utilizzo di un limitatore di temperatura che interrompa l’alimentazione VAC nel caso sia superata la soglia limite, ripristinando l’alimentazione al calare della temperatura entro valori di sicurezza.

Il perché di una scelta
Dimensioni contenute, basso irraggiamento termico frontale, flessibilità nelle possibilità di montaggio, basso consumo energetico, robustezza, affidabilità e durata sono tra le caratteristiche che fanno preferire i moduli M5 alle tradizionali sorgenti di illuminazione. Le dimensioni contenute, unitamente alla possibilità di scegliere tra l’emissione laterale o frontale con angolo di 120°, costituiscono un importante requisito in tutte le applicazioni dove si voglia dare risalto al corpo illuminante, risultando quindi una soluzione tecnologica di arredo. Il basso consumo energetico risponde appieno alla crescente attenzione verso i risparmi energetici e rappresenta il perfetto connubio tra la nuova tendenza in materia di energie alternative e uno stile oculato di consumo.
I power LED sono diffusi sul mercato da pochi anni, ma sono in costante e continua evoluzione. Tuttavia un fatto emerge prepotentemente: il dato dichiarato da parte dei produttori di 50.000 ore di funzionamento rappresenta una durata così elevata e distante rispetto alle altri fonti luminose, che anche volendola considerare un’esagerazione, questa costituisce comunque un’innegabile innovazione.

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