Un’analisi approfondita del segmento dell’illuminazione a LED rivela la sua crescente penetrazione oltre le applicazioni interne come case ed edifici, espandendosi in scenari di illuminazione esterni e specializzati. Tra queste, l’illuminazione stradale a LED si distingue come una tipica applicazione in forte slancio di crescita.
Vantaggi intrinseci dell'illuminazione stradale a LED
I lampioni tradizionali utilizzano tipicamente lampade al sodio ad alta pressione (HPS) o ai vapori di mercurio (MH), che sono tecnologie mature. Rispetto a queste, però, l’illuminazione a LED vanta numerosi vantaggi intrinseci:
Rispettoso dell'ambiente
A differenza delle lampade HPS e ai vapori di mercurio, che contengono sostanze tossiche come il mercurio che richiedono uno smaltimento specializzato, gli apparecchi a LED sono più sicuri ed ecologici e non presentano tali rischi.
Elevata controllabilità
I lampioni a LED funzionano tramite conversione di potenza AC/DC e DC/DC per fornire la tensione e la corrente richieste. Sebbene ciò aumenti la complessità del circuito, offre una controllabilità superiore, consentendo una rapida accensione/spegnimento, dimmerazione e regolazioni precise della temperatura del colore: fattori chiave per l'implementazione di sistemi di illuminazione intelligenti automatizzati. I lampioni a LED sono quindi indispensabili nei progetti di smart city.
Basso consumo energetico
Gli studi dimostrano che l'illuminazione stradale rappresenta generalmente circa il 30% del bilancio energetico comunale di una città. Il basso consumo energetico dell'illuminazione a LED può ridurre significativamente questa spesa sostanziale. Si stima che l’adozione globale dei lampioni a LED potrebbe ridurre le emissioni di CO₂ di milioni di tonnellate.
Direzionalità eccellente
Le tradizionali fonti di illuminazione stradale mancano di direzionalità, il che spesso determina un’illuminazione insufficiente nelle aree chiave e un inquinamento luminoso indesiderato nelle aree non target. Le luci a LED, con la loro direzionalità superiore, superano questo problema illuminando spazi definiti senza intaccare le aree circostanti.
Alta efficienza luminosa
Rispetto alle lampade HPS o ai vapori di mercurio, i LED offrono una maggiore efficienza luminosa, ovvero più lumen per unità di potenza. Inoltre, i LED emettono radiazioni infrarosse (IR) e ultraviolette (UV) significativamente inferiori, con conseguente minor calore disperso e ridotto stress termico sull'apparecchio.
Durata della vita estesa
I LED sono rinomati per le elevate temperature di giunzione operative e la lunga durata. Nell'illuminazione stradale, gli array di LED possono durare fino a 50.000 ore o più, 2-4 volte di più delle lampade HPS o MH. Ciò riduce la necessità di sostituzioni frequenti, con conseguenti risparmi significativi nei costi di materiale e manutenzione.
Due principali tendenze nell’illuminazione stradale a LED
Considerati questi vantaggi significativi, l’adozione su larga scala dell’illuminazione a LED nell’illuminazione stradale urbana è diventata una tendenza chiara. Tuttavia, questo aggiornamento tecnologico rappresenta più di una semplice "sostituzione" degli apparecchi di illuminazione tradizionali: è una trasformazione sistemica con due tendenze degne di nota:
Tendenza 1: illuminazione intelligente
Come accennato in precedenza, la forte controllabilità dei LED consente la creazione di sistemi di illuminazione stradale intelligenti e automatizzati. Questi sistemi possono regolare automaticamente l'illuminazione in base ai dati ambientali (ad esempio, luce ambientale, attività umana) senza intervento manuale, offrendo vantaggi significativi. Inoltre, i lampioni, come parte delle reti di infrastrutture urbane, potrebbero evolversi in nodi edge IoT intelligenti, incorporando funzioni come il monitoraggio del tempo e della qualità dell’aria per svolgere un ruolo più importante nelle città intelligenti.
Tuttavia, questa tendenza pone anche nuove sfide per la progettazione dei lampioni a LED, richiedendo l’integrazione di illuminazione, alimentazione, rilevamento, controllo e funzioni di comunicazione all’interno di uno spazio fisico ristretto. La standardizzazione diventa essenziale per affrontare queste sfide, segnando la seconda tendenza chiave.
Tendenza 2: standardizzazione
La standardizzazione facilita la perfetta integrazione di vari componenti tecnici con i lampioni a LED, migliorando significativamente la scalabilità del sistema. Questa interazione tra funzionalità intelligente e standardizzazione guida la continua evoluzione della tecnologia e delle applicazioni dei lampioni a LED.
Evoluzione delle architetture dei lampioni a LED
Architettura di fotocontrollo a 3 pin non dimmerabile ANSI C136.10
Lo standard ANSI C136.10 supporta solo architetture di controllo non dimmerabili con fotocontrolli a 3 pin. Con la diffusione della tecnologia LED, sono diventate sempre più richieste una maggiore efficienza e funzionalità dimmerabili, rendendo necessari nuovi standard e architetture, come ANSI C136.41.
Architettura di fotocontrollo dimmerabile ANSI C136.41
Questa architettura si basa sulla connessione a 3 pin aggiungendo terminali di uscita del segnale. Consente l'integrazione delle sorgenti della rete elettrica con i sistemi di fotocontrollo ANSI C136.41 e collega gli interruttori di alimentazione ai driver LED, supportando il controllo e la regolazione dei LED. Questo standard è retrocompatibile con i sistemi tradizionali e supporta la comunicazione wireless, fornendo una soluzione economicamente vantaggiosa per i lampioni intelligenti.
Tuttavia, ANSI C136.41 presenta delle limitazioni, ad esempio l'assenza di supporto per l'input del sensore. Per risolvere questo problema, l’alleanza globale del settore dell’illuminazione Zhaga ha introdotto lo standard Zhaga Book 18, incorporando il protocollo DALI-2 D4i per la progettazione del bus di comunicazione, risolvendo le sfide di cablaggio e semplificando l’integrazione del sistema.
Zhaga Libro 18 Architettura a doppio nodo
A differenza dell'ANSI C136.41, lo standard Zhaga disaccoppia l'unità di alimentazione (PSU) dal modulo di fotocontrollo, consentendogli di far parte del driver LED o di un componente separato. Questa architettura consente un sistema a doppio nodo, in cui un nodo si collega verso l’alto per il fotocontrollo e la comunicazione, e l’altro si collega verso il basso per i sensori, formando un sistema completo di illuminazione stradale intelligente.
Architettura ibrida a doppio nodo Zhaga/ANSI
Recentemente è emersa un'architettura ibrida che combina i punti di forza di ANSI C136.41 e Zhaga-D4i. Utilizza un'interfaccia ANSI a 7 pin per i nodi verso l'alto e connessioni Zhaga Book 18 per i nodi del sensore verso il basso, semplificando il cablaggio e sfruttando entrambi gli standard.
Conclusione
Con l’evoluzione delle architetture dei lampioni a LED, gli sviluppatori si trovano ad affrontare una gamma più ampia di opzioni tecniche. La standardizzazione garantisce un'integrazione fluida dei componenti conformi ad ANSI o Zhaga, consentendo aggiornamenti senza interruzioni e facilitando il viaggio verso sistemi di illuminazione stradale a LED più intelligenti.
Orario di pubblicazione: 20 dicembre 2024