Soluzioni “retrofit” con lampade LED

Grazie ad un evidente miglioramento tecnologico, si stanno sempre più diffondendo le soluzioni retrofit per la sostituzione delle lampade tradizionali con le nuove sorgenti LED: la pubblicità e la commercializzazione dei nuovi prodotti ricorda l’avvento delle lampade fluorescenti compatte, comunemente chiamate a basso consumo.
Come allora anche oggi il mercato è stato invaso da soluzioni di ogni livello e costo che talvolta promettono ben più di quanto poi possono mantenere in termini di efficienza luminosa, durata e risparmio economico.

Per evitare di spendere inutilmente denari o peggio di dover fronteggiare seri inconvenienti è opportuno fare alcune considerazioni preliminari prima di avventurarsi in un’errata operazione di retrofit.

1. Valutazioni economiche

Le lampade LED hanno ancora un costo sensibilmente più elevato di quelle tradizionali (a incandescenza, alogene o fluorescenti compatte) che dovrebbero andare a sostituire ed è necessario effettuare un semplice calcolo di ammortamento del costo che tenga conto di:

        • spesa per l’acquisto delle lampade
        • costi di manodopera per la sostituzione
        • maggiore durata della lampada e risparmio in termini di acquisto e installazione di lampade sostitutive
        • effettivo utilizzo della lampada nell’arco temporale definito e risparmio in termini di minore consumo di energia elettrica.

Particolarmente importante è l’ultimo parametro: per avere la convenienza economica non basta usare una sorgente che consumi molto di meno, ma devo anche valutare quanto essa resti accesa nell’arco della giornata e quindi in quanto tempo il risparmio sulla bolletta mi consentirà di rientrare della spesa iniziale effettuata.
Normalmente si considera accettabile un tempo massimo di ammortamento nell’ordine dei 3-5 anni.
Presso i siti web delle principali case costruttrici di lampade e apparecchiature di illuminazione a LED è possibile trovare dei semplici software che consentono di effettuare l’analisi in maniera molto semplice.

2. Valutazioni meccaniche ed elettriche

Un apparecchio di illuminazione nasce per essere impiegato con una data sorgente luminosa e come tale viene certificata dal suo costruttore la rispondenza alle normative applicabili.
Nel momento in cui viene utilizzata una lampada con caratteristiche meccaniche, elettriche e luminose profondamente differenti, non possiamo che aspettarci l’insorgenza di problematiche di funzionamento.
Ad esempio le lampade LED possono avere dimensioni e peso diverse di quelle che vanno a sostituire è ciò può comportare delle incompatibilità con l’apparecchio con conseguenti difficoltà di inserzione nei portalampade o maggiori sollecitazioni  meccaniche.
Occorre prestare attenzione anche alle sorgenti LED che vanno a sostituire le lampade alogene a tensioni 12-24V: esse possono non essere idonee al funzionamento con i trasformatori elettronici in alta frequenza ai quali causeranno anomalie di funzionamento.

3. Considerazioni illuminotecniche

Le sorgenti LED e quelle tradizionali sono, dal punto di vista illuminotecnico, oggetti completamente diversi per costruzione, geometrie delle emissioni, resa dei colori, componenti cromatiche e luminanze.
E’ evidente che l’operazione di retrofit non possa essere affrontata se prima sono si è valutato il risultato atteso nella nuova configurazione dal punto di vista illuminotecnico.

Prendiamo ad esempio una lampada alogena con riflettore dicroico e la sua sostituta a LED

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La lampada alogena emette luce in tutte le direzioni in misura pressoché identica: la maggior parte del flusso luminoso viene raccolta dal riflettore dicroico e convogliata nella direzione della superficie da illuminare secondo una precisa geometria data dalla forma del riflettore stesso.

Se ho più sorgenti di questo tipo il risultato è dato ovviamente dalla sovrapposizione delle varie emissioni luminose opportunamente distribuite nell’ambiente.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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La sostituta è invece costituita da uno o più LED distribuiti su una piastra: ciascuno di essi ha caratteristiche puntiformi ed un’emissione diretta altamente direzionale secondo una geometria complessiva che potrebbe differire dall’omologa alogena, portando di conseguenza ad una situazione luminosa diversa dalla originaria.
Inoltre la natura puntiforme del LED e la sua disposizione priva di schermatura ottica può facilmente generare fenomeni di abbagliamento dovuti all’elevata luminanza.
In ultimo la resa cromatica delle lampade alogene è molto elevata e gli oggetti e le superfici illuminate restituiscono i loro colori reali: al contrario i LED non hanno ancora raggiunto valori così elevati e la percezione dei colori ne risulta inevitabilmente alterata.

Risulta pertanto necessario verificare preventivamente che la sostituzione non comporti alterazioni nella qualità luminosa degli ambiente, particolarmente nei luoghi di lavoro soggetti a normativa specifica.

4. Effetti sulla salute

 Nel 2010 l’agenzia francese ANSES – Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail ha pubblicato il dossier “Systèmes d’éclairage utilisant des diodes électroluminescentes: des effets sanitaires à prendre en compte” contenente i risultati di uno studio sui possibili rischi derivanti dall’uso di lampade a LED [qui la documentazione ANSES].

Immeditamente è stata presentata in Senato un’interrogazione parlamentare da parte dei Senatori Poretti e Perduca alla quale ha risposto il Ministro della Salute Ferruccio Fazio [qui il testo dell’interrogazione] che, riportando le valutazioni acquisite dall’Istituto Superiore di Sanità, confermava l’esistenza di problematiche sanitarie.
Le sorgenti a LED presentano infatti alcune caratteristiche potenzialmente dannose:

        • un’elevata radianza (ovvero un’alta brillantezza) dovuta alle dimensioni puntiformi della superficie emittente;
        • uno spettro di lunghezze d’onda fortemente spostato verso la regione blu dello spettro luminoso visibile.

Rischi connessi ad una luminanza troppo elevata

L’elevata radianza (o luminanza) è causa di fenomeni di abbagliamento con una conseguente riduzione della funzionalità visiva che può essere debilitante o fastidiosa.

Nel caso di abbagliamento debilitante la visione degli oggetti viene resa istantaneamente difficoltosa ed il fastidio è tale che naturalmente le palpebre si chiudono e si distoglie lo sguardo dalla sorgente: è una condizione reversibile e non si hanno danni per la salute (a meno di non insistere forzatamente nella visione), ma solo il rischio di incidenti per l’improvvisa impossibilità a vedere.

L’abbagliamento fastidioso è invece un fenomeno meno accentuato in intensità e che produce una sensazione sgradevole senza per questo disturbare la visione degli oggetti: in queste condizioni non scattano reazioni automatiche di protezione del nostro corpo che può subire a lungo il disagio con conseguente stress, difficoltà di concentrazione e affaticamento visivo.

Rischi connessi alla luce blu

Per costruzione i LED a luce bianca (sia con temperatura di colore calda che fredda) emettono una componente di luce blu con lunghezze d’onda comprese tra 380 e 490nm delle quali non abbiamo evidenza visiva, ma che possono comportare effetti sanitari a carico dell’occhio per il verificarsi di meccanismi di tipo fotochimico.
Particolarmente importante risultano essere le lesioni  alla retina nel qual caso si parla comunemente di danno fotobiologico da luce blu: il suo livello dipende dalle dosi di luce accumulate, anche poco intense, ma ripetute e prolungate nel tempo.
Le popolazioni soggette a rischio fotobiologico da luce blu sono i bambini (a causa della trasparenza del cristallino alla luce blu), le persone prive di cristallino o con cristallino artificiale, quelle affette da patologie retiniche, i soggetti sensibili alla luce o che assumono sostanze fotosensibilizzanti. Molto più esposti risultano essere i lavoratori in particolari settori di attività, quali gli installatori di impianti di illuminazione, i lavoratori dell’industria, dello spettacolo, gli addetti ai controlli di qualità, il personale di sala operatoria, gli addetti alla fototerapia, ecc.

Legislazione e normativa

Allo stato attuale gli unici due riferimenti esistenti risultano essere il Decreto Legislativo 81/2008 Testo unico in materia di salute e sicurezza nei luoghi di lavoro e la norma tecnica IEC EN 62471.

Il D. Lgs. 81/08 e il suo provvedimento integrativo e correttivo D. Lgs. 106/2009 pone in capo alle aziende e al datore di lavoro precisi obblighi di valutazione e gestione dei rischi per la salute e sicurezza dei lavoratori, tra i quali appunto l’eventuale rischio fotobiologico derivante dall’esposizione a radiazioni ottiche artificiali (ROA) come riportato al capo V – art. 216.

La norma tecnica di riferimento è la IEC EN 62471 che prevede solo i metodi di misura e fornisce una classificazione delle sorgenti in Gruppi di rischio in base alla pericolosità, senza tuttavia fornire indicazioni su eventuali soglie di sicurezza e limiti.
I Gruppi di rischio sono definiti in base ai tempi di esposizione e vengono riportati di seguito:

GruppoRischioStima del rischioPericoloNote
ESENTEesenteNessun rischio fotobiologicoAssenza di pericoloI limiti sono calcolati con tempi di esposizione molto lunghi e ne deriva che i livelli prescritti per questo gruppo non sono mai in grado di causare un pericolo anche in seguito ad esposizioni prolungate nel tempo.
GRUPPO 1bassoNessun rischio fotobiologico nelle normali condizioni di impiegoAssenza di pericolo derivante da una limitata emissione di radiazione intrinsecamente propria del prodottoI limiti sono calcolati con tempi di esposizione inferiori che garantiscono un'esposizione sicura in seguito alla naturale limitazione dovuta al normale utilizzo.
GRUPPO 2medioNon presenta rischio in condizioni di riflesso naturale di avversione alla luce o effetti termiciPericolo dovuto principalmente a effetti fotochimici e termiciLa sorgente non provoca un rischio grazie ad una reazione istintiva e spontanea in chi guarda sorgenti di luce molto luminose o in seguito ad una sensazione di disagio termico.
GRUPPO 3altoPericoloso anche per esposizioni momentaneePericolo presente anche in caso di esposizione breve e limitataLa sorgente può costituire un rischio anche in seguito a un'esposizione momentanea o breve.

Al momento non esiste alcun obbligo di riportare sulle confezioni delle lampade LED il gruppo di rischio di appartenenza.

5. Conclusioni

L’avvento delle sorgenti LED è certamente un notevole passo avanti nelle tecnologie dell’illuminazione e apre interessanti scenari non solo per quanto riguarda i minori costi energetici e manutentivi, ma anche per lo studio e la realizzazione di apparecchi di illuminazione appositamente pensati per questi dispositivi.

Le problematiche sopra esposte non devono pertanto costituire un ostacolo allo sviluppo e all’impiego dell’illuminazione a LED, ma devono comunque essere sempre tenute in considerazione, affrontate e risolte.
Pertanto se si vuole effettuare il retrofit consigliamo di seguire i seguenti passi:

    1. Effettuare una valutazione economica sulla convenienza dell’operazione.
    2. Scegliere le lampade LED che diano le maggiori garanzie di compatibilità elettrica, meccanica e geometrica: eventualmente richiedere assistenza alla casa produttrice degli apparecchi di illuminazione.
    3. Per impianti di illuminazione di ambienti o di aree esterne valutare preventivamente le modifiche illuminotecniche che verranno apportate: un bravo professionista saprà consigliarvi al meglio.
    4. Acquistare esclusivamente lampade LED di marche note e appartenenti al Gruppo di rischio ESENTE: rivolgersi alla casa costruttrice per farsi rilasciare la relativa certificazione.

A questo punto non possiamo che augurarvi buon lavoro!

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