tecnica Sistemi di illuminazione

dal tungsteno al laserLe macchine agricoLe sono sempre più spesso utiLizzate a tempo pieno e i sistemi di iLLuminazione si stanno adeguando di conseguenza. daLL’auto, come sempre, arrivano Le proposte più innovative in taL senso

nel settore dell’auto i proietto-ri operanti sulla base di lampa-de a incandescenza stanno ra-pidamente uscendo dal mercato tant’è che sulle vetture di classe alta anche i fari allo xeno, fino a

ieri ritenuti un must tecnologico, sono ro-ba superata. E’ certo che anche i proiettori dei trattori seguiranno le stesse evoluzioni, complice anche la necessità di far lavorare tali macchione il più possibile full time per ammortizzarne in tempi brevi i sempre più elevati costi. Non a caso sui trattori di ulti-

ma generazione abbondano i fari da lavoro, gruppi ottici che però non derivano da spe-cifici studi, ma derivano dalle tecnologie in essere nell’automotive. Guardando all’au-to, e in particolare all’evoluzione maturatasi in questi ultimi anni a livello di gruppi otti-ci, si possono quindi individuare i trend di sviluppo che, costi permettendo, subiran-no a breve i sistemi di illuminazione usa-ti in campo agricolo. In queste pagine una carrellata sulle varie metodologie oggi in uso per dar luogo a una sorgente lumino-sa e, per ciascuna, i relativi pregi e difetti.

nell’immagine a lato, la dimostrazione

concreta e diretta di come e quanto sia

migliorata di notte la visuale di un guidatore

grazie all’evoluzione tecnica dei sistemi di illuminazione.

dai proiettori a incandescenza, a

sinistra, ai recenti illuminatori laser, a destra, passando per

le lampade alogene, lo xenon e i led

© RIPRODUZIONE RISERVATA

69

lampade a incandescenzaL’invenzione della lampadina risalirebbe ufficialmente al 1878 e al “genio” dell’americano Thomas Alva Edison. Questi però non era affatto un genio risultando piuttosto un affarista senza scrupoli bravissimo nel far proprie le idee altrui. In particolare, quelle più promettenti da un punto di vista commerciale. Nel caso specifico, la lampadina, idea che venne sottratta al tedesco Heinrich Goebel, che l’aveva concretizzata nel 1854, e all’inglese Joseph Wilson Swan, che l’aveva proposta nel 1860. Dei due, il primo riuscì a far valere i propri diritti, ma solo pochi anni prima di morire, nel 1893, e dopo essersi indebitato per sostenere le proprie ragioni. Per questo motivo la moglie dovette vendere i diritti di invenzione che, guarda caso, furono subito acquistati da Edison. Andò meglio a Swan, nel senso che diventò collaboratore di Edison e riuscì a portare a casa qualche dollaro, anche se a fronte del più totale anonimato presso il grande pubblico. La lampadina di Edison, inoltre, era del tutto inaffidabile operando con filamenti organici chiusi in un bulbo di vetro in cui era stato fatto il vuoto che carbonizzavano spesso e volentieri. L’idea di realizzare il filamento della lampadina con tungsteno la si deve allo statunitense William David Coolidge che nel 1903 realizzò la prima lampadina in grado di durare qualche centinaio di ore. Si deve quindi a Coolidge e non a Edison la messa a punto di una tecnologia che per oltre un secoloi ha permesso all’uomo di “vedere” nell’oscurità più totale. Tutte le lampadine a incandescenza ancora oggi sul mercato operano in effetti sulla base dello schema Coolidge, fermo restando che il bulbo di vetro non è sottovuoto, ma contiene un gas inerte a bassa pressione. A argon o kripton. Ciò riduce i rischi di implosione, prolunga la vita del filamento fino al limite di circa mille ore ed evita che il tungsteno sublimando vada a sporcare il bubo riducendone la luminosità. Nulla e nessuno può però impedire al prodotto di dissipare il 90 per cento dell’energia elettrica in calore lavorando con un rendimento talmente basso da aver spinto l’Unione Europea a vietarne il commercio a partire dal primo settembre 2012.

lampade alogeneLe lampade alogene sono oggi lo standard minimo di equipaggiamento per un’auto o un trattore e sono strettamente imparentate con quelle a incandescenza. Il gas contenuto nel bulbo è però a base di iodio, kripton e xeno per permettere al filamento di operare a più elevate temperature risultando così più luminoso. L’alta temperatura fa poi il evaporare il tungsteno che, reagendo con i gas citati, dà origine a un alogenuro di tungsteno, composto che entra poi a contatto con il filamento incandescente, si decompone e rideposita il tungsteno sul filamento stesso. Ne deriva un ciclo che allunga fino alle soglie delle sei mila ore la durata della lampadina. Il bulbo deve però essere costruito con un vetro speciale, quarzato, per resistere alle alte temperature in gioco che vanno contrastate anche usando materiali speciali per la costruzione delle parabole dei

proiettori. Così concepito il prodotto risulta proporre r e n d i m e n t i luminosi superiori anche del cento per cento rispetto a quelli avanzati dal le lampade a incandescenza, ma a fronte di te m p e r a t u r e d i lavoro altissime, tant’è che un buon

75 per cento dell’energia elettrica assorbita è comunque dissipata sotto forma di calore, e di forti emissioni di raggi ultravioletti. Questi sono dannosi per l›occhio umano in quanto capaci di provocare cancro della pelle e

causano lo sbiadimento degli oggetti illuminati. Ciò in quanto il quarzo risulta trasparente ai raggi ultravioletti a differenza

del vetro che invece li ferma.

lampade xenoLe lampade xeno rappresentano oggi uno dei più moderni sistemi di illuminazione e, a differenza delle lampade tradizionali, non operano mediante filamenti di alcun tipo. Basano infatti il loro funzionamento sulla presenza di un bulbo riempito con gas xeno all’interno del quale sono alloggiati due elettrodi. Il passaggio della corrente dà luogo a un arco voltaico molto luminoso cui si deve anche il vero nome tecnico delle lampadine: a scarica in gas. Quest’ultima viene innescata da uno specifica sistema di accensione, pilotato da una centralina, che alza la tensione alla lampada da 12 a circa 25 mila volt. Grande luminosità dunque, che però ha portato i Legislatori a imporre l’affiancamento dei fari xenon da sistemi

lavafari e impianti di regolazione automatica dell’assetto. Ne derivano costi sensibili, anche di manutenzione quando le lampade si fulminano, compensati però da una durata operativa che può arrivare ad alcune migliaia di ore risultando generalmente limitata solo dai fenomeni di corrosione degli elettrodi che, evaporando a causa delle alte temperature e dell’erosione prodotta dall’arco, si condensano poi sulla superficie interna dell’ampolla appannandola e opacizzandola. Grazie alle loro elevate prestazioni le lampade allo xeno sono disponibili in optional su molti trattori di alta potenza.

lampade ledÈ l’ultima frontiera dell’illuminazione e ha già conquistato anche l’agricolo in quanto a parità di luce emessa assorbono circa un quinto di energia elettrica rispetto a una lampada alogena di pari potenza avendo anche una temperatura di colore di cinque mila e 500 gradi Kelvin, cioè molto vicina a temperatura di colore della luce solare a mezzogiorno. “Led” è acronimo di “Light Emitting Diode”, in italiano diodo a emissione luminosa, un dispositivo optoelettronico che sfrutta la capacità di alcuni semiconduttori di produrre fotoni attraverso un fenomeno di emissione spontanea. Il primo Led fu sviluppato nel 1962 dall’americano Nick Holonyak Junior, ma già nel 1907 l’inglese Henry Joseph Round aveva pubblicato una breve descrizione

dell’effetto luminoso del diodo. I primi diodi a emissione luminosa erano disponibili solo nel colore rosso, ma successivamente ne vennero sviluppati alcuni che emettevano luce verde così che,

sommandosi con quella rossa, si ottenne anche il giallo. Negli anni 90 venne poi messo a punto anche un led a luce blu che permise di realizzare dispositivi in grado di generare qualsiasi colore integrando tre diodi, uno rosso, uno verde e, appunto, uno blu. Parallelamente venne accresciuta anche l’efficienza dei dispositivi, permettendone l’utilizzo oltre che quali sistemi di segnalazione anche quali vere e proprie sorgenti luminose di alta potenza e affidabilità. Basti pensare a tale proposito che la durata media di un led di alta potenza può superare le 50 mila ore e per

questo motivo in campo auto non è prevista la possibilità di sostituire i led

non ritenendo che possano entrare in avaria. A ciò si deve aggiungere il fatto che emettono

luce pulita, priva di raggi ultravioletti o infrarossi, non prevedono nella costruzione materiali inquinanti, sono

facilmente modulabili nell’emissione e operano a bassa temperatura, cosa che permette di contenere i costi delle parabole e di usarli anche per realizzare motivi stilistici impossibili alle tradizionali lampade. A fronte di tali vantaggi c’è il problema che per funzionare richiedono un minimo di elettronica che ne alza i prezzi, problema che però col tempo andrà sempre più affievolendosi.

tecnica Sistemi di illuminazione

70

10 / 2015 71

lampade laserParlare di “lampade” nel caso dei cosiddetti “proiettori laser” è improprio. Esattamente come è improprio usare il termine “laser” per definire le caratteristiche dei loro fasci luminosi. Più che di proiettori si tratta infatti di

veri e propri “sistemi”, controllati da una centralina e programmati in modo da operare in automatico senza che l’operatore o il driver possa modificarli. Il funzionamento è concettualmente semplice in quanto basato su un laser di alta potenza riflesso da una serie di micro-specchi mobili che, variando la loro posizione angolare, variano anche la distribuzione della luce nello spazio. Possibile anche pilotare singolarmente ogni microspecchio indirizzando parte del fascio luminoso su “bersagli” specifici. Per illuminare un cartello stradale senza ridurre più di tanto l’illuminazione della strada, per esempio, o per visualizzare un restringimento stradale nel momento in cui il gps di bordo ne segnalasse l’approssimarsi. In pratica concentrano la luce là dove serve, ma sempre in forma di fasci luminosi policromatici, non di raggi luminosi coerenti e monocromatici come invece sono quelli dei veri e propri laser. In campo agricolo i proiettori laser al momento non sono comunque ancora utilizzati, ma secondo i tecnici Audi,

la Casa che per prima ha messo in serie una vettura dotata di tali proiettori, la nuova “R8 Lmx”, l’illuminazione tramite laser sarà il futuro, fermo restando che al momento è ancora un contenuto tecnico esclusivo e molto costoso.