Il (DOE) Dipartimento dell’Energia U.S. ha confrontato le lampade lineari a Led con le lampade Fluorescenti. I risultati evidenziano l’inconsistenza di molti luoghi comuni.

di Redazione AIFIL[IN]FORMA - 16 marzo 2011
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Le lampade fluorescenti lineari sono largamente utilizzate in spazi commerciali come uffici, scuole, ospedali e magazzini. I venditori di lampade lineari a Led pubblicizzano risparmi energetici e lunga durata di vita, ma i test effettuati sui prodotti attualmente disponibili non confermano questi dati. Questo rapporto paragona le lampade lineari a Led alle lampade fluorescenti in termini di emissione luminosa, distribuzione, qualità del colore, efficienza energetica, e costo‐efficacia.

Riportiamo qui una relazione pubblicata dal (DOE) Dipartimento dell’Energia U.S. Il Dipartimento dell’Energia (DOE) contribuisce per il futuro della Nazione Americana a garantire la sicurezza energetica, air jordan 10 mantenendo l’affidabilità degli arsenali di armi nucleari, il risanamento dell’ambiente dal retaggio della guerra fredda, e lo sviluppo di innovazioni della scienza e della tecnologia. Dopo più di 30 anni di esistenza, il Dipartimento dispone attualmente di 24 laboratori di ricerca per eccellenza e strutture, quattro amministrazioni marketing e una amministrazione per l’informazione energetica, oltre a gestire la bonifica ambientale di 50 anni di attività di difesa nucleare. DOE personale e uffici di supporto forniscono amministrazione, direzione, supervisione e supporto agli uffici del DOE’s Program per assisterli nella buona riuscita delle loro rispettive missioni. [ndr]


http://www.energy.gov

http://apps1.eere.energy.gov/buildings/publications/pdfs/ssl/led-t8-flourescent-replacement.pdf

Le lampade fluorescenti lineari sono largamente utilizzate in spazi commerciali come uffici, scuole, ospedali e magazzini. I venditori di lampade lineari a Led pubblicizzano risparmi energetici e lunga durata di vita, ma i test effettuati sui prodotti attualmente disponibili non confermano questi dati. Questo rapporto paragona le lampade lineari a Led alle lampade fluorescenti in termini di emissione luminosa, distribuzione, qualità del colore, efficienza energetica, e costo‐efficacia.

Le più comuni lampade fluorescenti lineari son lunghe 1,20m, le doppio innesto tubulari T12 e T8. Fin dalla loro presentazione negli anni 80’, le lampade T8 hanno largamente soppiantato le meno efficienti T12 nelle nuove applicazioni commerciali ed istituzionali.

Il Dipartimento dell’Energia ha emesso un rapporto su quanto sopra comparando i due prodotti e i test sono stati effettuati su lampade scoperte e su plafoniere con riflettore parabolico a due lampade.

Questi test hanno dimostrato che le lampade a Led non hanno la stessa intensità luminosa delle lampade fluorescenti e distribuzione della luce quando inserite in una plafoniera, o efficacia dell’apparecchiatura.

Inoltre, le fluorescenti e i prodotti a Led sono state misurate riguardo al colore: la relativa temperatura di colore (CCT) indica l’aspetto del colore di una sorgente luminosa e l’indice di resa cromatica (CRI) è la misura di come vengono resi i colori degli oggetti dalla sorgente di luce di riferimento (punteggio massimo è 100). Per applicazioni generali di illuminazione, i compratori americani di lampade fluorescenti lineari tendono a preferire luci a colore neutro la cui gamma è compresa tra i colori caldi di circa 3000°kelvin e i colori freddi di circa 4100° kelvin.

Diverse delle lampade a Led esaminate avevano emissione bianco freddo (oltre 5000° kelvin), ma la maggior parte avevano un colore bianco inferiore ai 4000° kelvin. La maggior parte delle lampade avevano CRI simile a quello delle fluorescenti di più bassa qualità all’incirca di 70.

Emissione luminosa di lampade a led da 1,20 m comparate alle fluorescenti.

Per stabilire un parametro di riferimento, CALIPER ha condotto test sulle più importanti lampade fluorescenti T8 e T12 e su diverse lampade a Led. L’emissione luminosa media iniziale delle lampade singole a Led è risultata circa 1/3 di quelle fluorescenti.

Come mostrato nella fig.1, la disparità di emissione luminosa tra le lampade a Led e quelle fluorescenti è una delle più grosse sfide tra i due prodotti. Le lampade a Led attualmente disponibili non si avvicinano alla emissione luminosa misurata nelle lampade fluorescenti di riferimento. In questi campioni, la più performante lampada a Led singola produce solo la metà delle luce emessa da una lampada fluorescente standard.

Lampade fluorescenti lineari e apparecchi plafoniere.

La seconda sfida che devono sostenere le lampade a Led ha a che vedere con il disegno ottico degli apparecchi lineari fluorescenti che sono disegnati per la luce omnidirezionale delle lampade fluorescenti. Le lampade fluorescenti sono sorgenti omnidirezionali ed emettono luce a 360° Quando queste lampade sono inserite nelle plafoniere una parte della luce totale emessa è diretta nella parte superiore della plafoniera.

Molte plafoniere fluorescenti usano riflettori per direzionare questa luce posteriore verso il basso e quindi usano delle parabole o lenti per diffondere maggiormente la luce.

Figura2

Riflettori e lenti proteggono le lampade dalla visuale diretta e riducono l’abbagliamento. Tutti questi particolari incidono sulla percentuale di luce che viene emessa dall’apparecchiatura (efficienza dell’apparecchiatura). L’efficienza dell’apparecchiatura incide direttamente sull’efficacia della stessa che corrisponde ai lumens totali per watt (espressi in lm/w).

La figura 2 illustra come la direzionalità di una sorgente di luce può incidere sull’efficienza dell’apparecchiatura. La lampada A rappresenta una tipica fluorescente come la T8 o la T12; le lampade B e C illustrano l’emissione più diretta delle lampade a Led. Poco o niente della luce emessa viene diretta nella parte soprastante il che significa che la lampada a Led non riceve vantaggi dagli elementi ottici che

riflettono, spargono e diffondono la luce su una vasta area.

Sia lenti che riflettori sono disegnati per diffondere la luce in vari modi per esaltare l’uniformità dell’illuminazione. Apparecchiature che usano lampade a Led avranno maggiore efficienza delle

fluorescenti, poiché una maggior percentuale di lumen dei Led vengono diretti fuori dall’apparecchio rispetto a quelli assorbiti nell’apparecchio, ma maggiore efficienza dell’apparecchio non si traduce automaticamente in una migliore distribuzione della luce o illuminazione.

Apparecchi illuminanti e illuminazione risultante.

Le plafoniere protette generalmente diffondono la luce in un sistema a coseno (figura n.3), simile alla diffusione a lacrima. CALIPER ha misurato la differente distribuzione di intensità e ha calcolato le densità di lumen per area paragonando le plafoniere protette e lampade fluorescenti alle stesse con Led lineari. Le lampade a Led producono una diffusione simile ma più stretta delle lampade fluorescenti T12 ma con significativa minore intensità luminosa.

Le plafoniere con riflettore parabolico sono disegnate per raccogliere la luce da una sorgente omnidirezionale e dirigerla sotto forma di distribuzione ad ala di pipistrello (figura n.4). Quando le lampade a Led sono state testate in una plafoniera con riflettore,non emettono l’intensità luminosa o la distribuzione ad ala di pipistrello ottenuta dalle lampade fluorescenti T8. Una distribuzione ad ala di pipistrello consente un più ampio spazio di illuminamento perché il centro dell’intensità è più basso

dell’angolo più alto, creando più luce uniforme sotto la plafoniera. In contrasto una distribuzione a coseno focalizza l’intensità sotto la plafoniera richiedendo più plafoniere e spazi più stretti per ottenere un’illuminazione uniforme.

La distribuzione della luce data dai test CALIPER sui LED non consente la stessa intensità luminosa che le lampade fluorescenti creano in uno spazio. La luminanza direttamente sotto l’apparecchio dovrebbe essere la stessa o anche più alta di quelle sotto gli apparecchi fluorescenti, ma con le attuali distanze tra apparecchi, l’illuminazione in una stanza sarà molto differente, caratterizzata da punti brillanti ed zone scure tra gli apparecchi.

Figura 3

Figura 4

Per ottenere lo stesso livello di illuminazione e uniformità delle lampade fluorescenti con le lampade a led sia in plafoniere protette o paraboliche sarebbe necessario installare più apparecchi con spazi più ristretti. air jordan 11 Apparecchi addizionali risulterebbero in un incremento dei costi riducendo il risparmio energetico o addirittura aumentandone il costo in paragone (vedere tav.2 per esempi di costo).

Come illustrato nella tavola 1, qui sopra, le fluorescenti T12 testate da Caliper in apparecchi protetti hanno un’efficienza del 76% e un efficacia luminosa di 51 lumen/w.

Le lampade T8 testate da Caliper con plafoniere paraboliche hanno una più bassa efficienza del 68%.

Ciò nonostante l’apparecchio parabolico con T8 usa lampade e reattori a più alta efficienza, sicchè hanno un’efficacia di 63 Lumen/w. Sebbene l’efficienza dell’apparecchio sia più alta con i Led, l’apparecchiatura fluorescente ha maggiore emissione luminosa e assolutamente maggiore efficacia.

Caratteristiche di colore (CCT e CRI)

I valori delle caratteristiche di colore (CCT) nei test Caliper sulle lampade lineari a Led erano considerevolmente più alti degli standard fluorescenti, mostrando una tonalità molto fredda. Due dei prodotti Led eccedono le norme dell’industria per i CCT (più alti di 7000°k). Inoltre molte delle lampade a Led hanno cromaticità atipiche che rendono una sfumatura non bianca alla luce, facendola apparire verdastra o rossastra. Le lampade fluorescenti hanno un CRI che varia da 60 a più di 90; il CRI misurato per le lampade a Led varia tra 63 e 76. Ciò nonostante, dati i problemi noti applicando il CRI alla “luce bianca”

dei Led, gli utilizzatori dovrebbero valutare visualmente le lampade a Led per misurare la loro qualità di colore per una data applicazione.

Modifiche elettriche

Un’ altra importante considerazione sulle lampade a Led riguarda come esse interagiscono con gli attuali reattori fluorescenti. Alcuni prodotti a Led sono adatti ad operare con gli attuali reattori, ma le performance in questi casi sono imprevedibili a seconda dello specifico reattore. Le perdite del reattore possono essere molto più alte che con le lampade fluorescenti. Altri prodotti a Led bypassano i reattori convenzionali.

Su 4 prodotti a Led inizialmente testati da Caliper, 3 hanno richiesto di bypassare gli attuali reattori fluorescenti per collegarsi direttamente a una linea di voltaggio. Questo richiede che il reattore sia scollegato da un elettricista autorizzato, che porta ad un costo aggiuntivo per un’installazione precedente. Un apparecchio che è stato modificato così non può più montare la sua lampada originale e richiede una stampigliatura originale che confermi che l’apparecchio è stato modificato e non può oltre funzionare come

originalmente previsto. Ricambi lineari a Led possono essere certificati sotto standard di sicurezza multipli, indicanti sia la lampada sostituita che l’apparecchiatura modificata. Gli acquirenti dovrebbero chiedere ai fabbricanti e distributori di lampade la corrispondenza delle loro lampade con gli standard di sicurezza o lo stato UL dei loro prodotti.

Durata di vita delle lampade a Led di 4 piedi (120cm)

La proiezione della durata di vita delle lampade a Led è generalmente basata sulle ore stimate di accensione fino a raggiungere il 70% dell’emissione luminosa iniziale.

I fabbricanti abitualmente indicano valori di circa 35.000 ore e oltre. Essi dicono che questa durata si traduce in un minore ricambio nel tempo che compensa il maggior costo iniziale dei prodotti a Led. Attualmente non esistono dati disponibili che sostengano questa tesi di lunga durata delle lampade a Led. Inoltre molte lampade lineari a Led usano il Led punto 5mm. Con veramente poche eccezioni,i Led 5mm non sono disegnati per applicazione di illuminazione generale o per lunga durata. Le lampade fluorescenti sul mercato sono dichiarate e testate per avere una durata di vita variabile tra le 24.000 e 40.000 ore, a seconda della frequenza di accensioni e del tipo di reattore utilizzato.

Inoltre le fluorescenti T8 hanno una luminosità molto alta, all’incirca il del 92% alla fine della loro vita. I test Caliper indicano che persino le prestazioni iniziali delle lampade a Led non coincidono con le prestazioni standard delle fluorescenti e la definizione di vita dice che l’emissione calerà del 30% alla durata di vita della lampada a Led.

Efficacia dei costi di sostituzioni di Led

I prezzi delle lampade a Led variano in modo significativo. Prezzi recenti variano da $ 50 a$ 150 per lampada. Una semplice analisi di costo dovrebbe paragonare le lampade a Led con le fluorescenti sulle basi di uguali emissioni luminose. La tavola 2 qui sotto compara costi e prestazioni delle fluorescenti e delle lampade a Led sotto due differenti scenari.

Entrambi gli esempi descrivono una stanza 30 piedi x 30 piedi illuminata da un’apparecchiatura a riflettore parabolico con 2 lampade. Sono elencati 3 differenti possibili prezzi per le lampade a Led: $50, $100 e $150 per lampada.

La sezione A mostra i costi di lampade e apparecchi da soli (senza includere i costi del lavoro) per illuminare lo spazio ad un’illuminazione media di 35 candele/piede (fc).Circa 13 apparecchi fluorescenti dovrebbero essere sufficienti per raggiungere l’illuminazione richiesta; usando lampade a Led sarebbe necessario un numero di apparecchi 2,5 volte maggiore per lo stesso spazio. La densità di potenza illuminante (LPD) aumenterebbe di più di 1,5 volte e il costo per piede quadro sarebbe da 4 a 8 volte maggiore che con le fluorescenti. Il periodo di recupero del costo sarebbe infinito in quanto non c’è risparmio energetico.

La sezione B mostra i costi di adattamento di lampade a Led T8 in un progetto esistente con 13 apparecchi. Il livello di illuminazione nello spazio crolla a meno della metà del livello ottenuto con le fluorescenti. L’uso di energia è più basso, ma non proporzionale alla perdita di illuminazione: LPD è il 34% più basso che con le fluorescenti, ma il livello di illuminazione scende del 59%. Il costo per piede quadro è da 17 a 50 volte più alto che con le fluorescenti. Anche se la drastica riduzione di illuminazione fosse accettata (il che sarebbe contrario alla raccomandazione pratica dell’IES), il semplice periodo di recupero del costo sarebbe per le lampade a Led T8 tra i 15 e i 46 anni.

Conclusioni.

Le lampade a Led lineari disponibili oggi non sembrano poter competere con le lampade fluorescenti sulla base di potenza di luce, qualità del colore, distribuzione, mantenimento della luminosità e costo/efficacia. DOE continuerà a monitorare e riportare sviluppi in questa categoria di prodotto.