L’impiego dei Led nelle applicazioni di illuminazione non è più una novità: il fenomeno ha avuto inizio una decina di anni fa e ha già attraversato diverse fasi evolutive, passando dalla semplice sostituzione della singola lampadina, alla realizzazione di apparecchi illuminanti appositamente progettati per sfruttare meglio i vantaggi dei Led, quindi a sistemi di illuminazione intelligenti connessi in rete. Attualmente, con la crescente diffusione degli edifici intelligenti, dotati di un’infrastruttura di controllo in rete, si assiste alla convergenza tra gli impianti di illuminazione e le altre reti di edificio, ma gli esiti di questa nuova fase evolutiva non sono scontati. Resta infatti da chiarire se l’infrastruttura risultante sarà illuminocentrica o se invece l’illuminazione sarà solo una funzione aggiuntiva della rete dati.
Bisogni primari
Alla base di tutto resta la necessità del risparmio energetico. Le autorità di molti paesi, infatti, stanno gradualmente estendendo i provvedimenti normativi sull’efficienza energetica per ridurre la dipendenza dai combustibili fossili e le emissioni di CO2. L’illuminazione a Led è considerata una tecnologia chiave in questo contesto, non solo perché può ridurre notevolmente il consumo di energia elettrica nei grandi impianti, ma anche per la sua capacità di generare risparmi economici dimostrabili, stimolando così il rinnovamento tecnologico. L’illuminazione degli edifici pubblici e delle strade può assorbire fino al 40% del budget energetico delle città. La semplice sostituzione delle vecchie con i Led può ridurre il consumo di energia fino al 70%. La lunga durata e l’alta affidabilità di questi dispositivi rappresentano un ulteriore vantaggio poiché riducono i costi di manutenzione. Per quanto riguarda le strade è possibile ottenere ulteriori risparmi, soprattutto nell’ambito delle città intelligenti, tramite il controllo in rete e il dimming. Ad esempio, la luce dei lampioni stradali posti nelle aree residenziali o pedonali può essere attenuata o spenta in assenza di persone.
Le opportunità negli edifici intelligenti
Per quanto riguarda gli edifici pubblici e privati, ulteriori opportunità sono oggi offerte dalla diffusione delle tecnologie di building automation. Già oggi gli edifici più intelligenti sono dotati di sensori di movimento in tutte le stanze per rilevare la presenza di persone, al fine di gestire riscaldamento, climatizzazione, sicurezza e altre funzioni, oltre che per sfruttare la luce solare. L’integrazione tra illuminazione e reti di building automation può consentire di spegnere le luci all’interno degli uffici e delle abitazioni se non si rileva alcun movimento per un certo periodo di tempo, o di attenuarle se la luce solare è sufficiente. Un’infrastruttura intelligente con controlli in rete consente quindi di ridurre i costi di esercizio e il costo totale di possesso dell’immobile. L’acquisizione dei dati è un altro aspetto importante degli edifici intelligenti. L’informazione non serve solo a ridurre i costi di esercizio; può anche rendere possibile un migliore sfruttamento dell’immobile, ad esempio individuando stanze sottoutilizzate o possibilità di condivisione di alcuni uffici. Nei supermercati, i dati sul passaggio delle persone possono servire per individuare tendenze d’acquisto. E con le app degli smartphone, i dati possono svolgere molte altre funzioni, come fornire indicazioni all’interno degli aeroporti. La tendenza attuale consiste nel determinare quale tipo di informazione si desidera raccogliere, quindi costruire l’infrastruttura della rete di controllo in funzione di questo.
Protocolli di comunicazione e driver
Le tecnologie wireless possono giocare un ruolo importante in questo scenario. Oggi infatti molte reti di illuminazione - nelle abitazioni, negli uffici o nelle fabbriche - sono dotate di funzioni di controllo wireless, il cui vantaggio principale è la possibilità di sostituire e mettere in rete gli apparecchi illuminanti senza rifare il cablaggio dell’edificio. Esiste un’ampia gamma di protocolli utilizzabili per questo scopo; non esistono standard - né ufficiali, né di fatto - per le applicazioni di illuminazione, ma alcune tecnologie si prestano meglio di altre. Uno degli aspetti più importanti sarà l’assoluto bisogno di interoperabilità, a fronte della proliferazione dei protocolli wireless utilizzabili. Negli edifici intelligenti sono ampiamenti utilizzati sia ZigBee sia Bluetooth. ZigBee offre basso consumo e latenza ridotta a livello di nodo, mentre Bluetooth consente il controllo diretto da smartphone, un aspetto importante. In prospettiva, l’illuminazione a Led integrata nell’infrastruttura dell’edificio intelligente richiederà un indirizzo IP per ogni nodo, il che apre la strada a protocolli alternativi come Thread, che supporta protocolli basati su IP come IP6LoWpan. I progettisti stanno comprendendo rapidamente che i vantaggi principali della tecnologia Led - basso consumo energetico, affidabilità, lunga durata - possono essere ottenuti solo attraverso una progettazione accurata dell’intero apparecchio illuminante, cioè tramite l’impiego di componenti complementari adatti all’applicazione e allineati ai Led in termini di basso consumo ed affidabilità. Questo vale soprattutto per il driver dei Led. Un modulo Led ben progettato continua a diffondere oltre l’80% della propria emissione luminosa iniziale anche dopo 50.000 ore di funzionamento, ma con buona probabilità il relativo driver si guasterà prima. Pertanto non solo è importante scegliere il giusto driver per la specifica applicazione, ma è anche essenziale che i progettisti comprendano cosa determina la qualità di un driver. Purtroppo questo compito può rivelarsi complesso, poiché spesso i produttori presentano le informazioni tecniche in forme difficilmente confrontabili. Ad esempio, in alcuni datasheet la vita utile del driver è espressa in ore, mentre in altri è espressa in anni. Le garanzie, inoltre, possono essere ingannevoli; alcune infatti prevedono un tasso di guasto minimo. Alcuni produttori di driver per Led forniscono invece informazioni inequivocabili: Lumotech, ad esempio, specifica chiaramente la vita utile prevista (50.000 ore) e fornisce una chiara garanzia di cinque anni su tutti i modelli.
