Luce a misura d’uomo: la regolazione di flusso e di tonalità

Tra i requisiti richiesti in molti impianti di illuminazione c’è sicuramente la regolazione sia del flusso luminoso sia della tonalità bianca della luce emessa. Poter variare la quantità di luce consente di rendere più flessibile l’impianto, in altre parole permette di adattare l’illuminazione dell’ambiente alle reali e mutevoli esigenze degli utilizzatori. Con un buon sistema di regolazione otteniamo il giusto grado di illuminamento su oggetti e superfici, semplicemente azionando un comando per controllare un singolo apparecchio o gruppi di corpi illuminanti. Se occorre cambiare la distanza tra l’oggetto e la fonte di luce è possibile mantenere lo stesso illuminamento grazie alla regolazione. A volte il materiale della superficie da illuminare è sensibile all’azione dannosa delle radiazioni luminose. Il suo aspetto, i suoi colori possono subire alterazioni a causa dell’eccessiva energia irradiata. Anche in questo caso basta modulare opportunamente il flusso incidente e si evitano i danni. La doppia regolazione, del flusso e della tonalità, rende confortevole l’illuminazione degli ambienti assecondando le esigenze del singolo utilizzatore. Non si deve dimenticare, infine, in questa breve panoramica dei benefici, il contributo della regolazione al risparmio di energia elettrica e alla durata di funzionamento delle sorgenti luminose.

 

Regolazione con il light dimmer

Già con le lampade tradizionali – a filamento incandescente, a ciclo di alogeni, fluorescenti, a scarica – ben prima dell’avvento della tecnologia LED, si utilizzavano ampiamente i cosiddetti light dimmer, piccoli dispositivi elettronici inseriti negli alimentatori degli apparecchi oppure installati lungo il cavo di alimentazione, a volte abbinati al comando on-off. Con il light dimmer, però, bisogna accettare qualche limitazione nelle prestazioni rese. Nelle lampade a filamento incandescente la riduzione del flusso comporta la variazione indesiderata della tonalità della luce. Cambia, in pratica, la sua temperatura di colore. La luce bianca tende a virare verso il bianco-giallo e, nel caso dei modelli a ciclo di alogeni, viene a mancare, con il flusso ridotto, il ciclo rigenerativo del filamento che è la caratteristica primaria di questa sorgente. Perciò la lampada ha una durata di funzionamento inferiore a quella prevista.

Nel caso delle lampade a scarica, con la sola eccezione del tipo a fluorescenza, non è possibile variare la potenza della luce fino ad arrivare al suo azzeramento. Generalmente si riesce a ridurla fino a circa il 30%. Al di sotto di questa soglia la lampada si spegne. La regolazione della tonalità non è praticabile neppure con le fluorescenti.

 

Doppia regolazione con i LED

L’avvento dei LED ha rinnovato l’interesse di progettisti e installatori per la regolazione. Si può dire che la “dimmerizzazione” della luce ha trovato nuovo spazio per riqualificarsi e anche, come vedremo, per svilupparsi. La potenza della luce emessa da un diodo luminoso è una grandezza che varia in proporzione alla quantità di corrente che transita al suo interno. Se riduciamo la corrente elettrica rispetto al valore massimo prescritto otteniamo un flusso minore rispetto a quello nominale con la corrente al 100%. La regolazione così effettuata, tuttavia, presenta dei vincoli: non è possibile azzerare il flusso e la tonalità bianca della luce può subire delle alterazioni a causa dell’anomala reazione dei fosfori all’interno dei LED. Per superare questi limiti oggi si preferisce adottare l’alimentazione a impulsi di corrente (Figura 1) che in pratica significa attivare e disattivare il diodo ad intervalli regolari secondo una frequenza variabile. Quando i singoli impulsi sono separati da un piccolo intervallo di tempo la riduzione del flusso è minima, ma quando tale tempo viene incrementato il flusso diminuisce fino a raggiungere il valore nullo. Ai fini di garantire il comfort visivo è importante che la frequenza degli impulsi, cioè il loro verificarsi ogni secondo, non sia così bassa da rendere percepibile la sia pur rapida sequenza delle accensioni e degli spegnimenti. Nel gergo tecnico viene chiamato “flickering” l’effetto fastidioso del lampeggiamento della luce.

Un secondo fattore che è causa di flickering è l’ampiezza dell’impulso, ossia la quantità di corrente che determina l’emissione ad intervalli. I modelli più avanzati di alimentatori dimmerabili per LED oggi disponibili (Figura 2) basano il loro funzionamento sulla combinazione tra la modulazione della corrente costante e la generazione impulsi ad una frequenza che non scende mai sotto la soglia che causa l’effetto flicker. Si ottiene in tal modo la regolazione continua e regolare del flusso luminoso, da zero al 100%, con la totale assenza del flickering e la costanza della temperatura di colore. Questi alimentatori/regolatori di ultima generazione permettono, inoltre, di intervenire sulla tonalità della luce bianca negli apparecchi equipaggiati con i LED multichip. Si tratta di diodi che emettono, grazie alla presenza di tre o quattro chip emettitori, raggi luminosi di differenti colori, rosso, blu e verde, che fondendosi insieme, in sintesi additiva, generano luce che i nostri occhi vedono econdo un data tonalità del bianco (Figure 3 e 4). Regolando i singoli colori il driver abbinato al dimmer genera la variazione modulata della temperatura di colore. E’ possibile così passare dalla luce calda a quella intermedia o a quella fredda. Questo secondo tipo di regolazione si aggiunge a quella descritta del flusso. Si ricava dunque una duplice variazione della luce: in quantità e in qualità cromatica.

Sono numerose le applicazioni in cui la duplice regolazione è richiesta. Per esempio, ovunque si usi la luce per conferire allo spazio costruito una forte valenza scenografica, come nei luoghi di intrattenimento o dell’ospitalità, oppure dove è necessario valorizzare i beni culturali (mostre, allestimenti, installazioni, stand, musei) oppure dove si vuole dare alle persone la libertà di scegliere l’illuminazione più confortevole secondo le proprie preferenze.

di Gianni Forcolini, docente di Lighting Design, Politecnico di Milano

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