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Parliamo di illuminazione


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2 risposte a questa discussione

#1 Enotria

Enotria

    Molecola Organica

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  • LocalitàFerrara

Inviato 31 maggio 2015 - 07:25

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Ciascuno di noi, nella sua attività lavorativa o nei suoi hobby, ha problemi con la luce e quindi con l’illuminazione.
Per forza di cose, al giorno d’oggi, le sorgenti luminose preferite sono certamente i led, per vari motivi che ora è inutile elencare: ci pensa già la martellante pubblicità ad illustrarveli in continuazione.

Trascuriamo quindi le cose già note e vediamo di approfondire un po’ di più l’argomento, esaminando quelle che sono, ad oggi, le migliori soluzioni.


Il led giusto per ciascuna funzione.


Già, i led sono diversi a seconda dell’uso che ne dobbiamo fare: se dobbiamo illuminare  un punto di lavoro con una luce piuttosto intensa, si utilizzano i led di tipo COB (Chip On Board), una furbata che ha rapidamente surclassato tutte le soluzioni precedenti.
Sono formati da una piastrina metallica su cui sono fissati tanti led, uno vicino all’altro. Poi, sopra a questi led, è stata depositata una pasta a base di fosfori che conduce la luce e rende omogenea la luminosità che altrimenti sarebbe formata da tanti punti affiancati.


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Nella foto, a sinistra vediamo il progenitore del COB, la semplice schedina con su montati 12 led, mentre a destra la sua evoluzione, in cui la pasta gialla che fa da diffusore ricopre completamente tutti i led, rendendo così omogenea l’illuminazione.
Riguardo alla potenza di queste sorgenti, considerate che la resa luminosa del led è mediamente 5 -10 volte quella delle lampade, per cui non conviene avere in una stanza chiusa dei led che consumano più di 20/30 W l’uno, piuttosto utilizzate più sorgenti indipendenti. I led da 30W e più, è meglio lasciarli per illuminare fuori casa, fanno decisamente troppa luce !
Il colore della luce è poi un elemento molto personale, io uso solo luci fredde, ma dipende dai gusti e dal tipo di lavoro.

Vediamo ora un esempio pratico di questa illuminazione, la classica lampada su treppiede regolabile che illumina il banco di lavoro, oppure lo strumento di precisione, ma anche un bel tavolo all’aperto per una serata in compagnia degli amici, delle salsicce e delle zanzare.

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Come vedete i riflettori sono due da 20W ciascuno e la luce è più che abbondante. Le due testate possono essere orientate indipendentemente l’una dall’altra, in modo da illuminare meglio più punti di lavoro.
Molto simpatica poi la soluzione che permette il distacco rapido della parte illuminante: basta sganciare una levetta e le lampade possono venir distaccate dal trespolo ed appoggiate direttamente sul tavolo, in modo da avere una illuminazione maggiore e molto radente, per evidenziare i piccoli particolari su cui si lavora.

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Questo tipo di illuminatore è poi perfetto per i nostri strumenti ottici, ma solo se la luce non deve essere concentrata, ad esempio negli stereo microscopi, per fare l’illuminazione per trasparenza:

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In questo caso, nonostante il minimo spessore della base, neppure 20 mm., è stato possibile inserire l’illuminatore a led COB con il suo relativo alimentatore ed ottenere così una luce diffusa e molto potente, tanto da poter essere utilizzata anche nelle analisi in luce polarizzata.




Ma veniamo ora all’altro caso tipico, in cui utilizziamo i led: come illuminatori al servizio degli strumenti ottici che concentrano la luce: microscopi, ma anche proiettori, fari di posizione, le stesse semplice torce, ecc.
In tutti questi casi, la luce non viene mai utilizzata così come si origina, ma viene concentrata da un opportuno sistema ottico. Sarà questi un sistema a lenti come il condensatore dei microscopi, la lente di Fresnel nei fari nautici o il più semplice specchio parabolico dei proiettori o delle torce.
Anche in questi casi, oggi, si usano quasi esclusivamente i led, ma con una caratteristica ben precisa: devono essere il più possibili puntiformi, la zona che emette la luce deve essere quanto più piccola possibile.
E il motivo di questa esigenza è semplicissimo: solo la luce proveniente dal punto di fuoco ottico può essere convenientemente concentrata in un unico ed ordinato fascio di luce, al contrario, la luce proveniente da altre zone che non siano il punto di fuoco creano dei raggi di luce che vagano in modo disordinato, creando riflessi e disturbi incontrollati e che diminuiscono il contrasto della immagine che si vuole osservare.

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Per riconoscerli dall’aspetto, i tipi A e B sono presenti in vari diametri (3-5-10 mm) e sono tutti puntiformi. I tipi C, a “stella”, sono di entrambi i tipi, si distinguono per la tensione di funzionamento (3 Volt per i puntiformi, 7 Volt ed oltre per gli altri). I tipi D, più evoluti e con componenti anche sulla piastrina, sono in genere puntiformi, infine i led tipo E, come pure i COB visti sopra, sono sempre formati da più led collegati fra loro.



La giusta alimentazione dei led


Chi di noi aveva l’esigenza di variare la luminosità  della sorgente luminosa, se utilizzava le lampade, otteneva la variazione da zero al massimo di luce semplicemente aumentando la tensione che inviava alla lampada. In pratica, una lampada da 12 Volt, forniva poca luce rossastra già a 6 Volt, per poi aumentarla sempre di più fino ai 12 Volt (tensione nominale) e, se ben ricordate, in certi casi si andava anche oltre, survoltando la lampada a 14 Volt ed ottenendo una luce bianchissima e molto intensa.
Questo metodo con i led non funziona: un led resta spento fino a 2,5 Volt, poi se aumentiamo la tensione, già a 3,5 Volt non solo si è acceso, ma è anche già bruciato !
Il led va regolato non come una lampadina, ma variando la corrente che lo attraversa: se il suo valore nominale è di 700 milliAmper, già a soli 20 mA da già un poco di luce, che posso aumentare gradualmente fino al suo massimo di 700.
Da notare poi che la luce emessa dal led non cambia colore, è sempre bianca allo stesso modo sia se lo uso al minimo, sia se lo faccio funzionare al suo massimo e questo al contrario della lampada,  che a bassa tensione ha sempre una luce rossastra.

Passando all’atto pratico, vediamo come progettare e costruire un regolatore di corrente per led, in grado di variare la sua luminosità da quasi spento, fino al suo massimo ammissibile.

Il regolatore è formato da ben pochi componenti: da sinistra il dissipatore, l'integrato, il potenziometro ed in basso, la resistenza.


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Il materiale lo troviamo tutto in qualsiasi negozio di elettronica, con una spesa complessiva che non supera i 5 Euro.
Sono un integrato LM317, un piccolo dissipatore, un potenziometro lineare a filo da 47 Ohm, una resistenza da 1,5 Ohm 5W.
Con questi componenti faremo un regolatore adatto ai più comuni led “stella” da 3W, in grado di fornire una corrente variabile da pochi milliamper, fino al massimo sopportabile dal led, di norma sugli 800 mA.



Lo schema elettrico che utilizzeremo è un classico regolatore a corrente costante:


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in cui la corrente arriva dal positivo dell'alimentatore, entra nell'integrato regolatore ed esce attraversando anche il potenziometro e la resistenza, per poi finire al positivo del led.
Il terminale di Riferimento dell'integrato "sente" la corrente che è in transito e la stabilizza a seconda del valore che diamo regolando il nostro potenziometro.
Il circuito regolatore è calcolato sulla base di due semplici formulette che legano la resistenza sull'Uscita alla corrente in transito: R=1,25/A e A=1,25/R

Vediamo allora cosa succede quando il potenziometro è tutto inserito: noi avremo una resistenza totale di 47 + 1,5 quindi passerà una corrente di 1,25/48,5 = 0,025 Amper che rappresenta la minima luminosità.
Ruotando il potenziometro fino a portarlo a zero, noi avremo una resistenza totale di 0 + 1,5 Ohm, quindi la corrente che passerà sarà di 1,25/1,5 = 0,833 Amper, che sarà quindi la corrente massima che arriverà al led.

Naturalmente, modificando il valore delle resistenze, potrete adattare il regolatore anche ad altri tipi di led, tenete però presente che la corrente massima che l'integrato può gestire è di 1,5 Amper.

Vediamo ora la costruzione mediante assemblaggio volante sul potenziometro.


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Altra vista:


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Notate quindi che vi sono solo due capi, uno che va all'alimentatore e si collega al positivo, l'altro che va collegato al positivo del led e gli porta la corrente già regolata.

Particolare:



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Come vedete, i componenti sono veramente pochi, la spesa è minima ed il lavoro una decina di stagnature.

Ora, qualsiasi led può venire regolato perfettamente, basta tagliare il filo che gli porta la tensione positiva ed inserire in mezzo il nostro regolatore.
Il filo del negativo non viene invece toccato.


:)

#2 Ebo

Ebo

    Gran Maestro dell'Ordine dei Proarticulata

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  • LocalitàLiegi, Belgio

Inviato 02 giugno 2015 - 08:55

Grazie Enotria per il tuo apporto tecnico.
Decisamente interessante l'utilizzo dei led, anche per l'illuminazione delle vetrine dove poniamo i nostri ben amati beniamini.
Ho visto che ad Ikea vendono 'bande" composte da led che sono ottimali per l'illuminazione di librerie e vetrinette.
Devo munirmi di filo di stagno e cimentarmi in queste tecniche di cui sono completamente all'oscuro...

Meno piacevole l'utilizzo invece nell'illuminazione pubblica, sopratutto per chi è dedito all'astronomia.
Se con le luci al sodio (quelle gialle ben note intendo) si possono mascherare le lunghezze d'onda di questo elemento (filtri al neodimio se non erro) e "scurire" il fondo del cielo per un osservazione piu' gradevole, la luce bianca del led è impossibile da eliminare, costringendo noi astrofili urbani a migrazioni verso lidi con meno inquinamento luminoso.

#3 Prejott

Prejott

    Squalo

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Inviato 02 giugno 2015 - 07:45

io le barrette dell'ikea le avevo prese per la mia vetrinetta dei robot....ma sono state una delusione....illuminano molto poco




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