Illuminazione artificiale: lampade per interni e per esterni

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Spesso è necessario illuminare gli ambienti che frequentiamo con sorgenti luminose artificiali per favorire la fruibilità degli spazi stessi. La nostra giornata infatti si prolunga in buona parte anche in orari privi di luce naturale e alcuni ambienti, anche durante le ore diurne, debbono essere illuminati con maggiore intensità rispetto a quella che fornirebbe l’esclusiva luce naturale.

La luce è composta da onde elettromagnetiche che si rende visibile con particolari lunghezze d’onda (tra 400 e 700 nanometri) all’occhio umano. L’intensità della luce si misura in lumen mentre la resa luminosa (che è l’apporto di energia elettrica trasformata in luce) si misura in lumen/watt. Questo tipo di parametro è molto importante ai fini della scelta della lampada in funzione del risparmio energetico.

L’indice di resa cromatica invece definisce in che misura la luce emessa da una sorgente luminosa consente di apprezzare le sfumature di colore degli oggetti illuminati. Questo indice varia da 0 a 100 (con 100 la massima capacità di resa cromatica). La luce può essere classificata anche in funzione della tonalità di luce emessa da una lampada. Sulla base di questo valore le lampade si suddividono in tre categorie: a tonalità calda (con temperature di colore espresse in gradi Kelvin pari a 2000/3000 ), a tonalità bianca (3000/5000 K), a tonalità fredda (superiore a 5000 K).

Le tonalità della luce.

Le tonalità della luce.

La qualità della luce dipende da tutti questi fattori non semplicemente dalla quantità di luce artificiale emessa; ad esempio negli ambienti illuminati con lampade a luce fredda per avere una qualità dell’illuminazione sufficientemente valida è necessario sviluppare una maggiore quantita di luce.

A seconda delle modalità con cui emettono luce le lampade in commercio si dividono in due grandi gruppi: ad incandescenza e le sorgenti a scarica elettrica a gas (fluorescenti).

In relazione invece al tipo di luce emessa esistono lampade a sorgenti puntiformi (solitamente ad incandescenza) e sorgenti diffuse.

Le lampade ad incandescenza si suddividono a loro volta in lampade tradizionali e lampade alogene mentre quelle a scarica elettrica a gas sono normalmente definite “lampade a risparmio energetico“. A queste si aggiungono le lampade a diodi (meglio conosciute come lampade a led).

Lampade ad incandescenza

Le lampade ad incandescenza funzionano mediante un sistema di passaggio di corrente elettrica, continua o alternata, attraverso un sottilissimo filamento in tungsteno inserito in un bulbo di vetro in vuoto spinto e riempito con gas inerti. Il passaggio di corrente provoca il surriscaldamento del filamento (arrivando a temperature elevatissime oltre i 2000 gradi centigradi) e l’emissione di radiazioni luminose.

Si tratta di lampade economiche, con flusso ad accensione istantanea che può essere graduato con dispositivi di variazione della luce.

Solitamente emettono luce calda e piacevole con indici di resa cromatica elevatissimi. I risvolti negativi sono legati ai consumi molto alti di corrente e alte emissioni termiche: infatti di norma solamente il 5% della energia impiegata si trasforma in luce mentre il restante 95% viene disperso sotto forma di calore.

La durata della lampada è piuttosto limitata poichè nel tempo il tungsteno tende ad evaporare e a diminuire il potenziale luminoso.

Esistono inoltre anche lampade ad incandescenza alogene in cui le stesse sono riempite con miscela di gas appunto alogeni (come il bromo) che interagiscono con il filamento di tungsteno.

Lampade alogene

Le lampade alogene si suddividono in alogene a tensione di rete e alogene a bassissima tensione in relazione al tipo di approvvigionamento elettrico.

Attraverso la creazione di lampade a recupero termico è stato possibile sviluppare notevoli miglioramenti in termini di efficienza luminosa con modelli di lampada ad alogeni tubolare a doppio attacco, il cui bulbo tubolare è in quarzo, in grado di riflettere la radiazioni infrarosse e mantenere il filamento di tungsteno a regime termico realizzando dunque un risparmio di energia quantificabile nel 25 % rispetto a il consumo di una alogena normale.

Un principio simile è adottato dalle lampade Infra Red Coating che consentono una durata doppia rispetto ai prodotti standard.

Lampade a scarica di gas

Le lampade a scarica di gas si dividono in: lampade fluorescenti, lampade a vapori di mercurio, lampade a vapori di alogenuri, lampade a luce miscelata, lampade a vapori di sodio.

Il funzionamento sfrutta il principio per cui se tra due elettrodi immersi in un gas o in vapori metallici viene applicata una differenza di potenziale tra gli stessi si genera una scarica a cui è associata l’emissione di radiazioni visibili. Dal punto di vista energetico hanno una efficacia molto alta e hanno una vita mediamente più lunga rispetto alle lampade ad incandescenza.
Hanno dei costi piuttosto elevati e per arrivare a regime hanno bisogno di più tempo rispetto alle lampade ad incandescenza.

Le lampade a vapori di mercurio producono energia mediante un bulbo esterno riempito da un gas inerte in grado di filtrare la radiazione UV. Solitamente vengono utilizzate per l‘illuminazione esterna.

Le lampade a luce miscelata si basano su una tecnologia ibrida che associa al funzionamento di lampade a vapori di mercurio un filamento ad incandescenza.

Le lampade al sodio, che normalmente insieme a quelle a vapori di mercurio sono utilizzate nell’illuminazione pubblica delle strade, hanno un funzionamento simile alle precedenti.

Esempio di lampada a vapori di sodio.

Esempio di lampada a vapori di sodio.

Lampade a induzione

Le nuove tipologie di lampade invece sfruttano un principio diverso, sono infatti denominate lampade a induzione.

Si tratta dunque di un tipo di sorgente a scarica caratterizzata da una semplice ampolla rivestita internamente con polveri fluorescenti e vapori di mercurio, con un avvolgimento.

Questo, alimentato da un oscillatore ad alta frequenza esterno, crea un forte campo magnetico che dà luogo a correnti indotte all’interno dell’ampolla.

Lampade a Led

Un’altra tecnologia di illuminazione interessante è quella a diodi luminosi che si sta avviando a sostituire completamente le lampade ad incandescenza.

Il funzionamento si basa su un fenomeno di emissione di fotoni prodotti dalla ricombinazione degli elettroni e delle lacune con giunzione polarizzata in senso diretto.

Si tratta di luce fredda, che quindi non emette calore ed è particolarmente adatta alla trasmissione di segnali tramite modulazione dell’intensità luminosa. I led hanno un’alta efficienza e bassa dispersione di calore, estrema robustezza e lunghissima durata, assenza di gas e sostanze nocive e gamma infinita di colori.

Lampade a fibre ottiche

Un ultima tipologia elencabile è l’illuminazione a fibre ottiche che funziona mediante sottili cavi di vetro inguainati in materiali elastici che possono assumere forme desiderate.

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