RESA CROMATICA DELLE LAMPADE FLUORESCENTI LINEARI (RISPETTO ALLE LAMPADE AD INCANDESCENZA)

La storia dell'illuminazione artificiale inizia con la scoperta del fuoco; nonostante ciò il problema dell'inquinamento luminoso nacque dopo molto tempo. Infatti la scoperta della pila da parte di Alessandro Volta (1800),da cui partì l'elettrotecnica moderna, unita a quella della lampada elettrica ad incandescenza (Thomas Alva Edison, 1879), ed ai grandi progressi compiuti in tutto l'800 grazie ad Ampere, Faraday, Maxwell e culminati nella realizzazione della prima macchina elettrica (1830) e del primo generatore elettrico in corrente alternata (1883) che diedero inizio alla produzione di energia elettrica su grande scala, dà il via al concetto moderno di illuminazione e segna, quindi, anche l'inizio dell'inquinamento luminoso. Nel 1930-35 arrivano anche le lampade a scarica di gas. Inizia così la corsa verso quello sviluppo irrazionale ed incontrollato dell'illuminazione per esterni, talvolta motivato da mere esigenze estetiche.

Al tasso odierno di crescita dell'illuminazione per esterni (più che esponenziale) si stima che, entro il 2025, nel 95% del territorio italiano le notti saranno luminose come quelle che si hanno attualmente nei centri delle città.

Ovviamente nessuno si pone l'obiettivo di tornare al buio più completo ed eliminare l'illuminazione artificiale, anche perché non sarebbe possibile fare a meno di una conquista di tale genere, ma è necessario intraprendere una politica energetica e d'illuminazione di nuova concezione, per puntare non solo al risparmio, ma soprattutto alla conservazione di un bene inestimabile come l'Universo.

Per sfruttare al meglio le tecniche di illuminazione di cui disponiamo è necessario considerarne i vari modelli ed analizzare alcuni dati fondamentali. I modelli maggiormente diffusi sono i seguenti:

Lampade ad incandescenza: il funzionamento è quello di un filamento di tungsteno portato ad alte temperature e sono le più scarse, infatti rispetto alle altre si possono definire preistoriche. Nonostante tutto le lampade ad incandescenza sono quelle che comunemente utilizziamo in casa. Sono state del tutto abbandonate nell'uso esterno, a causa della loro bassissima efficienza luminosa.

Lampade alogene: sono molto usate negli impianti sportivi, presentano una tonalità di luce diurna o bianchissima. Emettono su tutto lo spettro visibile e la loro efficienza luminosa è discreta. Sono il nemico numero uno dell'astrofilo in quanto la loro radiazione non può essere filtrata con i filtri passa/banda (filtri nebulari).

Siccome in molti casi non si può fare a meno di esse, bisogna puntare sull'inclinazione dei fari, sull'utilizzo delle ottiche asimmetriche, sulle schermature e sulla riduzione della potenza.

Lampade ai vapori di mercurio (75%): invece del tradizionale filamento di tungsteno portato ad alte temperature, all'interno del bulbo una forte scarica elettrica ionizza i vapori di mercurio. Il rendimento e la vita della lampada sono nettamente superiori rispetto alla lampada ad incandescenza. Siccome la lampada irradia su tutto lo spettro elettromagnetico disturbano molto le osservazioni astronomiche. Le lampade al mercurio sono presenti soprattutto nelle strade cittadine. Emettono luce bianca ed il loro spettro copre tutta la luce visibile con punte dal violetto all'arancione. Sono il nemico n.2 dell'astrofilo. La tendenza attuale prevede la loro sostituzione con le lampade al sodio ad alta pressione. Tra l'altro, la legislazione le considera rifiuto speciale in quanto contenenti mercurio. In definitiva sono da evitare per 3 motivi: scarsa efficienza luminosa, emissione su tutto lo spettro, rifiuti speciali.

Lampade al sodio ad alta pressione (10,8%): funzionano con lo stesso principio impiegato in quelle ai vapori di mercurio ma questa volta il gas ionizzato è il sodio in alta pressione e rispetto alle lampade al mercurio si ottiene un rendimento due volte superiore. Come si vede nella curva spettrale, il sodio in alta pressione irradia prevalentemente intorno al verde e al giallo e molto meno negli altri colori. Questa caratteristica è il segreto del suo rendimento nei confronti dell'occhio umano. Per quanto riguarda le osservazioni astronomiche l'impiego di particolari filtri applicati ai telescopi blocca le lunghezze d'onda gialle e verdi e lascia passare le altre. Ovviamente i filtri sono inutili con lampade che irradiano su quasi tutto lo spettro. Presentano una tonalità calda ( rosa/arancione). Sono usate soprattutto nell'illuminazione delle vie cittadine.

Lampade al sodio a bassa pressione (4,8%): Presentano la più alta efficienza luminosa, emettono luce monocromatica sulla lunghezza d'onda del sodio e quindi disturbano poco le osservazioni in quanto la luce è bloccata dai filtri nebulari. Sono le lampade migliori per efficienza luminosa ma data la loro emissione monocromatica sono utilizzate per le zone industriali, depositi, alcuni svincoli autostradali, distributori di benzina fuori città.

Nella figura è rappresentato lo spettro visibile.

Si noterà che alle piccole lunghezze d'onda troviamo il violetto e alle grandi lunghezze d'onda il rosso. L'occhio umano è più sensibile alla lunghezza d'onda di circa 5.500 Å (giallo - verde).

Nelle figure seguenti sono visibili gli spettri delle lampade.

Il loro campo di emissione nello spettro visibile, ci indica le zone dove è maggiore l'emissione luminosa. Dall'analisi qualitativa degli spettri si può osservare che:

ALOGENI  Emettono su tutto lo spettro visibile, presentano una tonalità di luce diurna o bianchissima.

 SODIO ALTA PRESSIONE Hanno anche esse uno spettro policromatico; dal confronto con lo spettro di laboratorio si individuano le seguenti lunghezze d'onda: 4669 Å / 4983 Å (blu-verde); 5149 Å (verde) / 5688 Å (giallo-verde)

VAPORI DI MERCURIO    Emettono uno spettro multicolore e confrontate con le lampade di riferimento in laboratorio danno le seguenti lunghezze d'onda 4047 Å (regione del violetto) / 4558 Å (blu); 5360 Å (verde) / 5461 Å (verde); 5771 Å / 5790 (giallo-verde).

SODIO BASSA PRESSIONE Una situazione diversa presentano le Lampade ai Vapori di Sodio a Bassa Pressione dove il massimo di emissione si ha nel giallo (5889 Å / 5896 Å)

Da questi grafici si può intuire inequivocabilmente che le lampade al sodio in alta e bassa pressione sono le più convenienti. Infatti esse irradiano maggiormente là dove il nostro occhio è più sensibile.

Inoltre le lampade dei primi due tipi emettono sulle stesse frequenze degli oggetti del profondo cielo

( nebulose, ammassi, galassie) e su quelle della maggior parte delle stelle osservabili al limite della visibilità ad occhio nudo, mentre la radiazione emessa dalle Lampade ai Vapori di Sodio a Bassa Pressione può, essendo monocromatica, essere ridotta con l'utilizzo di opportuni filtri. 

Osserviamo ora la seguente tabella: 

Analizzando i dati riportati si può notare che le lampade ad efficienza luminosa più elevata sono quelle al Sodio a bassa pressione (è addirittura il triplo). Questo significa che a parità di lumen emessi le lampade al sodio a bassa pressione consumano un terzo dell'energia. L'intensità luminosa più elevata per unità di superficie emittente è invece quella degli alogenuri.

Una lampada al sodio a bassa pressione, pur di potenza ridotta del 30%, ha un flusso luminoso pari ad una lampada al sodio ad alta pressione da 250 W ed addirittura un flusso più che doppio rispetto ad una lampada al mercurio.

Per quanto riguarda la durata di vita delle lampade al sodio e delle lampade al mercurio ultimamente sono molto simili, grazie agli alimentatori elettronici (pre-montati nel lampione).

Nonostante il prezzo delle lampade al sodio ad alta pressione superi di circa il 30% quello delle lampade al mercurio, si può comunque osservare che le lampade al mercurio devono includere anche i costi relativi alla raccolta, al trasporto e allo smaltimento speciale ed evidenziano anche una diminuzione di efficienza con il passare del tempo.

Purtroppo non è pensabile l'utilizzo delle sole lampade ai vapori di sodio a bassa pressione poiché la loro resa cromatica è bassa e in certi luoghi è indispensabile una visione dei colori (campi di calcio, vie principali).

In questi casi è opportuno rimediare in altre maniere per evitare sprechi di energia ed emissioni verso il cielo.

Innanzi tutto è necessario che la superficie illuminante sia parallela alla superficie stradale e non inclinata (così infatti disperderebbe luce oltre la fascia laterale della strada). Il vetro deve essere piano e trasparente, non devono esserci parti in grado di riflettere luce verso l'alto. Ottima idea anche quella di utilizzare i dispositivi e gli orologi parzializzatori dopo le ore 23, nel periodo di luce solare, dopo le 24, nel periodo di ora legale (per esempio programmando lo spegnimento del 50% degli apparati illuminanti, come accade nel mio paese, Barzago).

Ecco alcuni esempi:

MOLTO INQUINANTI

NO

I globi puri disperdono almeno il 50% della

luce in cielo. Al contrario, i quattro modelli sotto dirigono tutta la luce là dove serve veramente

IL COMPROMESSO

SCHERMATI

OK

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L'INQUINAMENTO LUMINOSO