Come le luci a LED cambieranno il mondo con la progressiva eliminazione delle lampadine a incandescenza

Sep 02, 2023

Registrato sotto:

L'erede della lampadina a incandescenza è appena agli inizi.

Dopo aver regnato per più di un secolo, la lampadina a incandescenza, un tempo potente, è stata costretta a rinunciare al suo trono all’inizio di questo mese.

Il colpo di stato, in preparazione da più di 16 anni, ha avuto luogo il 1° agosto, quando l’amministrazione Biden ha finalmente implementato una norma a lungo ritardata nell’ambito dell’Energy Independence and Security Act del 2007. La norma vieta di fatto la vendita della maggior parte (ma non di tutti) i tipi di lampadine a incandescenza, il classico design a forma di mongolfiera che illumina gran parte del pianeta sin dai tempi di Thomas Edison.

Il nuovo monarca è il diodo emettitore di luce, o LED, ed è pronto ad avere un regno duraturo. Negli ultimi dieci anni, scienziati, ingegneri, designer e politici hanno modellato il LED per governare, convincendolo a fare tutto ciò che potrebbe fare una lampada a incandescenza, ma con una frazione dell’energia. Una lampadina a LED fornisce la stessa quantità di luce di una a incandescenza consumando il 90% in meno di elettricità e durando 25 volte di più. Il Premio Nobel per la fisica 2014 è andato agli scienziati che hanno inventato il LED blu.

"Si tratta assolutamente di una rivoluzione a livello di Edison nella tecnologia dell'illuminazione", ha affermato Morgan Pattison, presidente di Solid State Lighting Services e consigliere del programma di ricerca sull'illuminazione del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti.

Oltre a imitare il suo predecessore, la tecnologia LED offre una serie di funzionalità completamente nuove e potrebbe permetterci di ripensare il nostro intero rapporto con la luce. I LED sono intrinsecamente dimmerabili. Possono integrarsi direttamente nelle superfici, trasformando pareti e soffitti in fonti di luce. Anche il loro consumo energetico può diminuire ulteriormente.

Ma una delle caratteristiche più importanti del LED è la sua adattabilità, sia nella luce che nel colore. L’ottimizzazione dell’ombra e della portata della luce anziché dell’illuminazione generale potrebbe migliorare la sicurezza, la produttività, il comfort e la salute. Stiamo appena cominciando a cogliere le possibilità.

"L'illuminazione a LED ha superato la nostra comprensione di come utilizzare l'illuminazione in generale", ha affermato Pattison. “Invece di limitarci a inondare un luogo con la luce, possiamo essere più precisi nell’erogazione della luce.”

Questo maggiore controllo sull’illuminazione potrebbe rivelarsi il maggiore impatto pratico dei LED. Non solo forniscono più luce di qualità superiore con un costo energetico inferiore, ma possono aiutare a ripristinare il crepuscolo e l’oscurità perduti nel nostro mondo sovrailluminato.

Perché è stato così difficile cambiare una lampadina? La lampada a incandescenza aveva un paio di grandi vantaggi: era semplice ed economica. Funziona facendo passare una corrente elettrica attraverso un filamento in una lampadina a vuoto, provocando il riscaldamento e la luminosità del filamento.

Il LED, inventato da Nick Holonyak Jr. nel 1962, è un po’ più complicato. Si accende quando una corrente elettrica passa attraverso un diodo a semiconduttore. Un diodo è essenzialmente una valvola di ritegno o una corsia unidirezionale per una corrente elettrica. Un diodo emettitore di luce utilizza un materiale semiconduttore specializzato che emette luce mentre gli elettroni lo attraversano.

Questi materiali specializzati aumentavano il costo dei primi LED e ne limitavano le prestazioni rispetto alle lampade a incandescenza. Inoltre, i LED non producono luce bianca da soli. Un LED bianco richiede la miscelazione di diversi colori LED oppure necessita di un materiale chiamato fosforo che assorbe la luce a una lunghezza d'onda e la emette in un'altra. I LED spesso necessitano di un driver, un dispositivo che converta la corrente alternata ad alta tensione proveniente da una presa a muro in una corrente continua a una tensione inferiore e più utilizzabile.

Tuttavia, poiché i LED producono luce senza produrre molto calore, hanno un vantaggio intrinseco rispetto alle lampade a incandescenza. Solo circa il 10% dell'elettricità utilizzata nelle lampadine a incandescenza viene convertita in luce. Il resto viene sprecato sotto forma di calore.

Nel corso dei decenni, gli ingegneri hanno ridotto il divario in termini di costi e prestazioni tra le due lampade, e i LED hanno ridotto drasticamente il consumo di energia ovunque siano stati utilizzati per sostituire le luci convenzionali. Nel 2005, un edificio commerciale spenderebbe circa il 40% della sua elettricità per l’illuminazione. "Adesso è sceso tra il 6 e l'8%", ha affermato Mark Lien, presidente di Augmented Illumination e consulente della Illuminating Engineering Society.