Non si capisce l'efficacia luminosa (lumen per watt) e il suo impatto sulle prestazioni dei LED

By Lumistrips IT Professionale a LED
3 mag 2023

Che cos'è l'efficienza luminosa dei LED (lumen per watt)?

Una delle scoperte più significative nel mondo dell'illuminotecnica è lo sviluppo dei LED (Light Emitting Diodes). La loro efficienza energetica, la lunga durata e la versatilità li hanno resi una scelta popolare per una miriade di applicazioni, dall'illuminazione domestica alle installazioni commerciali su larga scala. Tuttavia, per comprendere le prestazioni dei LED non basta conoscerne l'efficienza energetica e la durata. Un aspetto critico che può avere un impatto significativo sulle prestazioni dei LED è l'"efficacia luminosa". Questo articolo si propone di approfondire il concetto di efficacia luminosa, il suo ruolo nelle prestazioni dei LED e il modo in cui influenza la progettazione illuminotecnica.

Definizione di efficacia luminosa

In parole povere, l'efficienza luminosa misura l'efficacia con cui una sorgente luminosa produce luce visibile. È il rapporto tra la luce emessa, o flusso luminoso, e l'energia elettrica consumata dalla sorgente luminosa. L'unità di misura dell'efficienza luminosa è il lumen per watt (lm/w), che indica la quantità di luce visibile prodotta per ogni watt di potenza elettrica consumata.

Ad esempio, consideriamo un LED da 1 Watt. Se si tratta di un LED ad alta efficienza, la sua emissione luminosa può essere estremamente intensa. Al contrario, se si tratta di un LED a bassa efficienza, la luce emessa può essere appena visibile. L'efficacia luminosa è quindi un indicatore chiave delle prestazioni dei LED.

Gamma di efficacia luminosa dei LED

La gamma di efficacia luminosa dei LED è piuttosto ampia e riflette l'ampio spettro di prestazioni dei LED. All'estremità superiore, i LED ad alte prestazioni come i LED Nichia 757G possono raggiungere i 220 lumen per watt (lm/w), rendendoli estremamente efficienti. Altri LED ad alte prestazioni di vari produttori rientrano nell'intervallo 150-200 lm/w. Al contrario, i LED a basse prestazioni hanno un'efficacia inferiore a 99 lumen per watt.

LED ad alte prestazioni	LED ad alte prestazioni	LED a buone prestazioni	LED a basse prestazioni
220 lm/W	150-200 lm/W	100-149 lm/W	50-99 lm/W

Le altre sorgenti luminose presenti oggi sul mercato hanno la seguente efficienza luminosa:

Categoria	Tipo	Efficienza luminosa complessiva (lm/W)
Incandescenza	15, 40, 100 W incandescenza al tungsteno (230 V)	8, 10, 13
Incandescenza	5, 40, 100 W tungsteno a incandescenza (120 V)	5, 12, 17
Alogeno a incandescenza	100, 200, 500 W tungsteno alogeno (230 V)	16, 17, 19
	2,6 W tungsteno alogeno (5,2 V)	19
	Alogena-IR (120 V)	17-24
	Alogena al quarzo tungsteno (12-24 V)	24
	Lampade fotografiche e di proiezione	35
Lampada ad arco	Lampada ad arco di carbonio	2-7
	Lampada ad arco allo xeno	30-50
	Lampada ad arco al mercurio-xenon	50-55
	Lampada ad arco a vapori di mercurio ad altissima pressione (UHP), montata libera	58-78
Fluorescente	Tubo T12 da 32 W con alimentatore magnetico	60
	Fluorescente compatta 9-32 W (con reattore)	46-75
	Tubo T8 con reattore elettronico	80-100
	Tubo a U PL-S 11 W , senza perdita di reattore	82
	Tubo T5	70-104
Scarico a gas	Lampada a zolfo da 1400 W	100
	Lampada ad alogenuri metallici	65-115
	Lampada al sodio ad alta pressione	85-150
	Lampada al sodio a bassa pressione	100-200

La variazione dell'efficienza luminosa tra i LED è dovuta alle differenze di progettazione, qualità dei materiali e processi di produzione. È fondamentale notare che, sebbene un'efficienza luminosa più elevata sia spesso indice di prestazioni superiori, non significa necessariamente che il LED sia il più adatto per tutte le applicazioni. Occorre considerare anche altri fattori, come la qualità del colore, la durata di vita e l'economicità.

Efficacia luminosa nella progettazione illuminotecnica

Quando si progetta un'installazione illuminotecnica, soprattutto se si dà la priorità all'efficienza energetica, la sola considerazione dell'efficacia luminosa non è sufficiente. Anche il modo in cui la luce viene trasmessa all'area richiesta è fondamentale. Questo concetto è noto come illuminamento, che si riferisce alla quantità di luce che cade su una superficie. L'illuminamento dipende dal design dell'apparecchio di illuminazione e dall'angolo di visione della sorgente luminosa.

Ad esempio, la stessa sorgente luminosa può creare livelli diversi di illuminamento se collocata in apparecchi diversi. Come illustrato nell'immagine sottostante, un consumo energetico identico può produrre risultati diversi, da un'illuminazione insufficiente o non uniforme a un'illuminazione ottimale o addirittura a punti eccessivamente luminosi in determinate aree.

Questo fenomeno ci porta al concetto di "flusso luminoso utile" o "lumen utili". I lumen utili rappresentano la quantità di luce di una sorgente che contribuisce efficacemente all'illuminazione di un'area specifica.

Si consideri una sorgente luminosa non direzionale a 360°, come una lampadina a incandescenza utilizzata per illuminare la superficie di una scrivania. Nonostante l'elevata emissione luminosa, l'efficacia luminosa sarà relativamente bassa perché gran parte della luce viene emessa in direzioni non utili. D'altro canto, una sorgente luminosa con un angolo di visione più stretto, come una striscia LED a 120° o uno spot LED a 90°, può ottenere lo stesso illuminamento sulla scrivania con un consumo energetico inferiore e una minore emissione totale di lumen. Questo uso efficiente della luce è ciò che noi chiamiamo "lumen utili".

**Perché i lumen utili sono importanti nella progettazione illuminotecnica**

Il concetto di lumen utili è una considerazione fondamentale nella progettazione illuminotecnica, in particolare negli scenari in cui l'efficienza energetica e l'illuminazione mirata sono fondamentali. Una luce diretta in modo efficiente non solo ottimizza l'uso dell'energia, ma migliora anche la qualità complessiva dell'illuminazione, riducendo l'abbagliamento e le ombre indesiderate. È il motivo per cui una luce LED con un'emissione di lumen totali inferiore ma con lumen utili più elevati può spesso superare una sorgente luminosa con lumen totali più elevati in applicazioni specifiche.

Il ruolo dei LED nella massimizzazione dei lumen utili

I LED sono particolarmente abili nel massimizzare i lumen utili grazie alla loro intrinseca emissione luminosa direzionale. A differenza delle tradizionali lampadine a incandescenza o fluorescenti, che emettono luce in tutte le direzioni, i LED emettono luce in una direzione specifica. Questa caratteristica consente un uso più efficiente della luce, riducendo al minimo gli sprechi e massimizzando l'illuminamento nell'area prevista.

Si consideri l'esempio di una striscia LED con un angolo di visione di 120°. Un design di questo tipo garantisce che la luce sia diretta esattamente dove è necessaria, ottimizzando l'illuminamento sulla superficie di destinazione e riducendo al minimo la dispersione della luce nelle aree indesiderate. Questa capacità di controllare l'emissione luminosa rende i LED particolarmente adatti all'illuminazione di compiti, all'illuminazione di punti luce o a qualsiasi applicazione che richieda un controllo preciso della luce.

I LED con un angolo di emissione più stretto, come gli spot LED a 90° o meno, possono fornire un'illuminazione ancora più mirata, aumentando i "lumen utili" e rendendoli ideali per applicazioni di illuminazione a spot o d'accento.

LED ad alta efficienza da Lumistrips

Noi di Lumistrips siamo consapevoli che un'illuminazione efficiente non significa solo massimizzare l'efficienza energetica, ma anche ottimizzare l'emissione di luce utile. Ecco perché offriamo molte strisce e moduli LED che massimizzano i lumen utili combinando angoli di fascio direzionati con LED ad alta efficienza luminosa.

Un esempio lampante è la nostra gamma di prodotti che utilizzano LED Seoul, Samsung o Nichia, con un'elevata efficienza luminosa fino a 220 lm/w. Utilizzati nelle nostre strisce e nei nostri moduli LED, questi LED forniscono un livello di illuminazione eccezionale, garantendo una resa luminosa ottimale e riducendo al minimo il consumo energetico. Questa combinazione di elevata efficacia e emissione luminosa diretta si traduce in una soluzione illuminotecnica che massimizza davvero i "lumen utili".

Conclusione

In conclusione, l'efficienza luminosa è un fattore critico che definisce le prestazioni dei LED. Tuttavia, per comprendere il suo ruolo nell'illuminazione è necessario guardare oltre il semplice rapporto lm/w. Considerando il concetto di lumen utili e il modo in cui l'efficienza luminosa vi contribuisce, possiamo prendere decisioni più consapevoli nella progettazione e nella scelta delle soluzioni di illuminazione.

Che si tratti di un progetto di illuminazione residenziale su piccola scala o di un'installazione commerciale di grandi dimensioni, considerare l'efficacia luminosa e i lumen utili può aiutare a scegliere la soluzione di illuminazione più efficiente ed efficace dal punto di vista energetico. Con i LED ad alta efficienza di produttori affidabili, come quelli offerti da Lumistrips, è possibile massimizzare sia la qualità che l'efficienza dell'illuminazione, assicurando che l'illuminazione non solo abbia un bell'aspetto, ma funzioni anche al meglio.