Navigare a LED

Per gli armatori, il bilancio energetico delle proprie navi riveste una straordinaria importanza, in quanto un minor consumo di carburante riduce i costi della navigazione e l’impatto ambientale

I sistemi di illuminazione sulle moderne navi da crociera possono costituire fino al 25% del consumo totale di energia che non viene usata per la propulsione; questo significa che qualsiasi riduzione del consumo di elettricità per l’illuminazione comporta un impatto positivo sui costi di navigazione.

LED Linear, bluleu led solutions e Navalimpianti stanno già collaborando con i principali cantieri navali di tutta Europa allo sviluppo di efficienti soluzioni di illuminazione LED. Le future generazioni di LED contribuiranno alla riduzione del consumo energetico e dei costi sia per quanto riguarda l’illuminazione in interni, sia in esterni, favorendo in tal modo la protezione dell’ambiente.

Le applicazioni più impegnative richiedono prodotti dagli standard più elevati

Nell’industria navale esistono requisiti rigidi e severi per l’illuminazione. Tra questi vi sono: valori di indice di resa cromatica (IRC) almeno pari a 80, omogeneità della luce, efficienza di 60 lm/W e superiore, colori a luce calda di 3.000K o inferiori e una lunga vita di servizio. In particolare per quanto riguarda l’illuminazione in esterni, è necessaria anche un’elevata resistenza alle condizioni meteorologiche.

Un’elevata omogeneità di colore è estremamente importante, in particolare per l’illuminazione di lunghi assi di visione, ad esempio lungo i parapetti, o di sale di grandi dimensioni con diverse mi-gliaia di luci incorporate ed è, di conseguenza, fondamentale per i fabbricanti di sistemi di illuminazione come LED Linear, blueleu led solutions e Navalimpianti. Uno scostamento anche di pochi Kelvin viene già percepito dall’occhio umano come una differenza di colore che, in particolare nel-l’illuminazione delle aree comuni o a striscia, non è accettabile.

La qualità e l’efficienza luminosa sono due facce della stessa medaglia: per i clienti, elevati valori di IRC uniti ad un’alta efficienza e a una temperatura di colore calda, sono criteri fondamentali per la scelta dei LED: questa è una difficoltà per i fabbricanti di LED, dal momento che valori elevati di IRC, uniti ad una temperatura di colore calda, riducono l’efficienza delle lampade.

Un altro importante fattore per i clienti è la vita di servizio dei LED. Le avarie complete sono e-stremamente rare nel caso dei LED, a differenza delle lampadine tradizionali, e la loro intensità luminosa diminuisce piuttosto lentamente. La vita di servizio dei LED è pertanto definita come il tempo che il flusso luminoso originale impiega per scendere al 70%. Questa dipende dalla temperatura di esercizio e dalla temperatura ambiente e corrisponde a circa 50.000 ore di funzionamento a temperatura ambiente. Pertanto, un’ottimale gestione del calore è una caratteristica fonda-mentale delle luci LED, che permette di ridurre i costi allungando decisamente gli intervalli di ma-nutenzione per le soluzioni di illuminazione a cui è difficile accedere.

LED Linear, bluleu led solutions e il cantiere navale Meyer

Con la ‘Celebrity Equinox’, in collaborazione con bluleu led solutions e LED Linear, il cantiere navale Meyer ha costruito una nave da crociera di 315 metri di lunghezza per 2.500 passeggeri particolarmente ecologica. Sistemi ad efficienza energetica come impianti fotovoltaici e un’illuminazione LED ad efficienza energetica di LED Linear comportano notevoli risparmi dal punto di vista energetico. Con 50.000 fonti di illuminazione, l’uso di soluzioni LED dei due partner comporta una riduzione delle emissioni di CO2 fino a 3.000 tonnellate l’anno e risparmi annui dei costi fino a € 200.000.

Bluleu led solutions e LED Linear hanno fornito alla ‘Celebrity Equinox’ oltre 1.200 metri di strisce LED a tenuta stagna della serie di prodotti VarioLED Flex ATON IP67 e VarioLED Flex Venus, utilizzate per l’illuminazione dei parapetti e per sistemi completi con tecnologia ready-to-plug per l’installazione sulle scale. Gli infissi luce incapsulati con gradi di protezione fino a IP 68 sono e-stremamente resistenti alle condizioni meteorologiche, anti-ingiallimento e protetti dall’acqua sa-lata grazie all’alta qualità dell’impermeabilizzazione. Le fonti luminose usate da LED Linear com-prendono inoltre LED delle linee SAE e Double Dome di Sharp montati su circuiti flessibili di facile installazione che possono essere inseriti in qualsiasi forma. Con un consumo di soli 7,6 watt per metro ad una tensione di alimentazione di 24 V, questi LED raggiungono un’efficienza luminosa di 75 lm/W per una lunghezza massima di 7,5 metri.

In generale, le soluzioni di illuminazione lineare LED di alta qualità sono basate su una tecnologia di circuiti stampati flessibili termicamente potenziati. Con lunghezze fino a 10 metri, i prodotti ga-rantiscono un flusso luminoso di 3.500 lm per metro e un indice di resa cromatica fino a 92. Le temperature di colore variano da 2.700 a 6.300 K a 100 lm/W. Grazie all’uso di LED di elevata qua-lità, i prodotti di LED Linear arrivano a una vita di servizio di 50.000 ore per un periodo garantito di tre anni.

Navalimpianti e Powergiant 2

Per l’illuminazione in interni delle navi, Navalimpianti ha sviluppato la gamma di infissi luce incassati ‘Powergiant 2’, basati su un LED Sharp Zenigata. Questi possono sostituire direttamente i tradizionali sistemi di illuminazione, garantendo così un enorme potenziale di risparmio anche per le navi esistenti. Una normale nave da crociera da 2.800 passeggeri, con una stazza di 92.000 ton-nellate, 16 ponti e 1.150 cabine, viene illuminata nelle aree comuni con poco meno di 8.000 lampade alogene. Circa un quinto di queste ha una potenza di 35 W, mentre la potenza della maggior parte delle altre si aggira intorno ai 50 W, complessivamente circa 370 kW per le sole aree comuni. Con la sostituzione di tutte le tradizionali soluzioni alogene con le luci a incasso Powergiant 2, il consumo energetico per l’illuminazione della nave può essere ridotto di quasi 300 kW. Con un tempo di funzionamento tra le 12 e le 24 ore al giorno è possibile risparmiare circa 7.100 kWh di energia e 1,5 tonnellate di carburante ogni giorno, per un risparmio giornaliero complessivo di circa € 550.

Grazie alla vita di servizio di 50.000 ore, sono possibili ulteriori risparmi dovuti ai minori costi di manutenzione. Con un utilizzo medio di 10 ore al giorno, una Powergiant 2 deve restare accesa per oltre otto anni prima di perdere il 30% della luminosità iniziale. La vita di servizio di una lampada alogena di alta qualità è invece di soli 7 mesi circa, dopodiché il filamento luminoso si usura. Solitamente, la vita di servizio delle lampade alogene è addirittura inferiore a causa delle vibra-zioni dei motori, mentre questo fattore non incide sulla tecnologia LED. Gli infissi luce a incasso con LED Powergiant 2 garantiscono un colore degli oggetti illuminati molto naturale, con un valo-re di IRC pari a 80. L’efficienza e’ di 60 lm/W, con un consumo di soli 9 W. Ciò comporta una tem-peratura di superficie molto bassa rispetto alle lampade alogene, con una drastica riduzione del ri-schio di incendi a bordo.

Le luci Powergiant sono dimmerabili e totalmente compatibili con il sistema dimmer Helvar Lighting o con altri dimmer a taglio di fase IGBT. Di conseguenza, i prodotti Powergiant sono in grado di sostituire le esistenti soluzioni alogene senza la necessità di apportare grandi cambia-menti al cablaggio e al circuito elettrico.

Sharp: un partner competente per la qualità

Le complesse richieste dei costruttori navali ai propri fornitori di sistemi di illuminazione spiegano perché società come LED Linear e Navalimpianti attribuiscono grande importanza alla qualità nel-la scelta delle fonti luminose e perché si affidano a un partner come Sharp.

L’omogeneità costituisce una grande difficoltà nella produzione dei LED. Si tratta infatti di realiz-zare una temperatura di colore definita che sia quanto più uniforme possibile in ciascun compo-nente e in tutti i lotti di produzione. Molti fabbricanti tollerano un certo margine di fluttuazione nella produzione dei LED e successivamente selezionano i LED a seconda degli scostamenti defi-niti dal colore originale. In questo cosiddetto ‘binning process’, l’esatta temperatura di colore del LED viene definita in ultima analisi non solo dal valore nominale, ma anche dal livello di binning dei LED.

Sharp, invece, ha già ottimizzato il processo di produzione dei suoi array di LED fino al punto che il margine di fluttuazione della temperatura di colore è talmente ridotto da non poter essere percepito dall’occhio umano. Pertanto, non è necessaria alcuna selezione successiva alla produzione. Con Sharp, l’utente può avere la certezza che i LED di una serie praticamente non si possono distinguere l’uno dall’altro dal punto di vista ottico, anche se provenienti da diversi lotti di produzione.

Il secondo importante criterio di selezione è l’indice di resa cromatica. Con diverse miscele di fo-sfori rossi e verdi, i LED bianchi di Sharp raggiungono altissimi valori di IRC. Tutti i componenti LED di Sharp, per tutte le temperature di colore, hanno un valore IRC almeno pari a 80. Si tratta di un notevole balzo qualitativo, soprattutto nel caso di LED a luce bianca calda, mentre fino ad ora i valori di IRC si collocavano nella fascia 60 – 70.

I moduli delle serie Zenigata e Mega Zenigata raggiungono un valore di IRC addirittura di 94. In connessione con la buona efficienza di lumen, le ca-ratteristiche dei nuovi LED HCR di Sharp sono quasi pari a quelle dei tradizionali tubi fluorescenti per quanto riguarda efficienza, temperatura di colore e IRC. Pertanto, soddisfano i requisiti dell’E-nergy Star Program internazionale, ma garantiscono anche una vita di servizio molto più lunga, con 50.000 ore di funzionamento(*).

Tuttavia, è necessaria una dissipazione del calore altamente efficace. Come substrato LED, Sharp utilizza pertanto una piastra di ceramica di alta qualità ermetizzata con silicone, anziché materiali plastici tradizionali. Inoltre, la bassa resistenza termica fa sì che l’elemento di raffreddamento necessario sia di piccole dimensioni. La tecnologia LED di Sharp rende quindi possibile un design di lampade molto compatto, non solo per l’illuminazione delle navi.

I LED per le soluzioni di illuminazione stanno acquisendo sempre maggiore importanza anche nel settore delle costruzioni navali. I motivi principali di ciò consistono nel potenziale risparmio energetico e nella lunga vita di servizio, che contribuisce sostanzialmente alla riduzione degli attuali costi di navigazione. In sostanza, i tradizionali sistemi di illuminazione consumano circa il 25% dell’energia che poi non viene usata per la propulsione.

Tuttavia, l’adozione di tali sistemi nella costruzione delle navi comporta requisiti rigorosi in merito alla qualità di lampade e lampadine. Essi sono principalmente dovuti ai carichi gravosi e alle condizioni meteorologiche in mare e secondariamente – come nel caso di applicazioni di illuminazione architettonica e decorativa – alle rigorose esigenze in fatto di omogeneità della temperatura di colore e di velocità del colore per l’intera vita di servizio delle lampade. In quanto fornitori di can-tieri navali, tra gli altri, fabbricanti di sistemi di illuminazione come LED Linear, blueleu led solutions e Navalimpianti attribuiscono grande importanza alla qualità nella scelta delle fonti luminose, così da soddisfare le aspettative dei loro clienti.

Grazie al suo vasto portafoglio di oltre 120 componenti LED di alta qualità, Sharp è il partner ideale per i fabbricanti di soluzioni di illumina-zione LED per applicazioni impegnative come la costruzione navale.

(*) ad una temperatura del substrato massima di 80°C, a seconda del modulo

Autore: Uwe Hock

Responsabile Settore Illuminazione Sharp Microelectronics Europe

Sonninstraße 3, 20097 Amburgo (Germania)

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