1
Introduzione
"Una nuova luce per illuminare il mondo".
Un interessante slogan che arriva da Stoccolma per celebrare Isamu Akasaki, Hiroshi Amano e Shuji Nakamura, i tre scienziati giapponesi a cui è stato assegnato il Premio Nobel per la Fisica dell'anno 2014. I tre ricercatori hanno sviluppato i LED Blu, componente essenziale di gran parte dei sistemi di illuminazione attuali, dalle torce portatili alle luminarie natalizie. Il loro lavoro, sviluppato negli anni Novanta, ha infatti rivoluzionato la tecnologia dell'illuminazione. Grazie ai LED a luce blu si può disporre di sorgenti di luce bianca, molto più efficienti ed economiche delle lampade ad incandescenza o fluorescenti.
I LED ovvero Light Emitting Diode, diodi a emissione luminosa, oggi hanno gli impieghi più vari, soprattutto nel settore dell'illuminazione commerciale. In un certo senso sono i "nipoti" delle comuni lampadine, molto più efficienti e duraturi. Il cuore dei LED è un diodo, ovvero un piccolo dispositivo fatto di materiale semiconduttore, ad esempio silicio, germanio o indio. Il passaggio di corrente attraverso questo diodo genera emissione di luce in base a un fenomeno detto elettroluminescenza. Il colore della luce emessa dipende dal materiale di cui è fatto il diodo. Ad esempio, i primi LED (sviluppati agli inizi degli anni Sessanta) erano in grado di emettere radiazione infrarossa, mentre oggi sono disponibili LED in vari colori, e gran parte del merito va appunto al lavoro degli scienziati premi Nobel.
"Per l'invenzione di LED blu efficienti, che ha reso possibile le sorgenti di luce bianca brillanti e economiche". E' questo, secondo l'Accademia delle
Scienze di Stoccolma, la motivazione del Nobel per la Fisica. Uno dei punti chiave per produrre la luce bianca con i Led è infatti la possibilità di disporre di sorgenti di luce blu. Costruire LED blu è però stata una grande sfida durata circa trent'anni. Ma i tre ricercatori sono riusciti là dove gli altri avevano fallito, lavorando su questo problema agli inizi degli anni Novanta.
"Con l'avvento dei LED, sempre più diffusi, abbiamo oggi alternative più efficienti e durature rispetto alle vecchie fonti di luce", hanno detto i membri
2
della giuria del premio da Stoccolma. Queste fonti di luce sono andate continuamente migliorando nel corso degli anni, fornendo un flusso luminoso sempre maggiore a parità di potenza di alimentazione assorbita dalla rete elettrica. I LED sviluppati più di recente hanno infatti un'efficienza di quasi 20 volte quella di una lampada tradizionale ad incandescenza. Ciò comporta un notevole risparmio su scala globale, se si considera che un quarto dell'energia elettrica mondiale è utilizzata per l'illuminazione. Inoltre, un consumo più basso implica che queste sorgenti di illuminazione potranno essere alimentate in futuro da pannelli solari, fornendo una nuova fonte di luce più economica e sostenibile anche per quelle zone del pianeta non raggiunte dalla rete elettrica. La durata dei LED è circa 100 volte superiore a quella di una lampada tradizionale ad incandescenza, e ciò comporta anche una riduzione nei costi di gestione e manutenzione dei sistemi di illuminazione.
"Il Premio Nobel di quest'anno incarna quindi lo spirito stesso impresso da Alfred Nobel. Una scoperta che possa essere di beneficio per tutti. Come appunto i Led, una luce nuova per tutto il pianeta" (tratto da La Repubblica il 7 Ottobre 2014).
Nella presente Tesi di Laurea Magistrale sono state effettuate misure di Radiazioni Ottiche Artificiali (ROA) su un ampio campione di lampade LED presso il Laboratorio di Illuminotecnica e Acustica (LIA) dell'Università di Pisa.
Tutte le misure sono state effettuate in due differenti condizioni e ne sono stati discussi i risultati ottenuti.
Le lampade LED Tube sono state poi classificate in base ai Gruppi di rischio in accordo a quanto specificato nella Norma CEI-EN 62471 ed è stato compilato un database dei risultati ottenuti dalle misurazioni.
Inoltre è stata effettuata la valutazione del rischio illuminotecnico in alcuni ambienti lavorativi del Dipartimento di Ingegneria dell'Energia, dei Sistemi, del Territorio e delle Costruzioni (DESTeC): un ufficio tipo, un laboratorio tipo e un corridoio di distribuzione al piano.
3
Sono inoltre riportati i risultati ottenuti dalle misure di illuminamento effettuate in opera negli ambienti illuminati con lampade fluorescenti e con LED (a diverse temperature di colore) e le simulazioni illuminotecniche effettuate per proporre una eventuale adeguamento degli apparecchi di illuminazione.
Infine è stata effettuata una valutazione dell'indice LENI, indice di efficienza energetica del sistema di illuminazione, ed una valutazione tecnico-economica dell'intervento di adeguamento.
Parte dei risultati presentati e discussi nella presente Tesi di Laurea Magistrale in Ingegneria Edile sono stati ottenuti nell'ambito del Contratto di Ricerca (Contratto N.51/2014) tra l'Azienda L.G.I. Srl e il Dip.to di Ingegneria dell'Energia, dei Sistemi, del Territorio e delle Costruzioni (DESTeC).
L'Autore intende ringraziare la disponibilità dell'Azienda, in particolare il Dott. Roberto Iovinelli, per la disponibilità nel fornire la campionatura di lampade e per il supporto tecnico fornito.
Durante le attività di misura svolte per completare il lavoro di Tesi è stata preziosa la collaborazione dei tecnici del Dip.to di Ingegneria dell'Energia, dei Sistemi, del Territorio e delle Costruzioni (DESTeC) Sig. Roberto Manetti e Sig. Massimo Ciampalini.
