LED in acquario

Scritto da Diego, Luigidrumz e Scheccia il . Postato in Tecnica in acquario

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Fluorescenti e LED


Storicamente, la fonte luminosa più usata negli acquari è la lampada fluorescente.
Prima i vecchi T12, poi i T8, ora i T5, le lampade PL e le fluorescenti compatte (CFL).

Vien da sé, visti i risultati ottimi ottenibili con tali lampade, fare un confronto fra la luce da loro emessa con quella dei LED.


Nota degli autori: questo confronto è risultato molto appassionato, nel forum, anche durante la stesura dell'articolo, abbiamo deciso di fare un generico ed oggettivo confronto fra LED e lampade fluorescenti, senza sbilanciarci verso nessuna soluzione.
Abbiamo cercato di dare al lettore tutte le informazioni necessarie, per effettuare una scelta consapevole.
Ricordiamo che, in caso di dubbi o consigli personalizzati, c'è sempre il forum a disposizione!



Confronto fra gli spettri: LED e fluorescenti

Iniziamo con una premessa sul funzionamento: quello dei LED lo abbiamo appena visto, ma le lampade fluorescenti funzionano anch'esse con fosfòri.
Emettono, infatti, luce ultravioletta, invisibile ed altamente energetica; questa viene convertita dai fosfòri, che ricoprono interamente il tubo, in luce bianca.

Nelle lampade fluorescenti, in realtà, c'è una miscela di più fosfòri, solitamente tre o cinque, da cui le diciture lampade trifosforo e lampade pentafosforo.
Lo spettro di una lampada fluorescente, quindi, evidenzierà dei picchi in corrispondenza dei tre o cinque fosfòri presenti.

Confronto spettri lampada trifosforo pentafosforoConfronto degli spettri di una lampada trifosòro con una pentafosfòro (sono evidenziati i tre e i cinque picchi di emissione).

Variando, invece, le proporzioni tra i singoli fosfòri, è possibile ottenere le varie tonalità di bianco.

Per esempio, aumentando i fosfòri che emettono nel blu e diminuendo quelli che emettono nel rosso, possiamo ottenere una lampada con temperatura di colore più alta (ovvero una luce più fredda).
Nell'immagine sotto, possiamo notare che la lampada a 6500 K ha una componente blu molto più forte e una rossa più debole.

Spettro di lampade fluorescenti a diversa temperatura di coloreSpettri di due lampade fluorescenti trifosfòro a diversa temperatura di colore.

Riproponiamo gli spettri sovrapposti di un LED bianco e di una lampada fluorescente:

Comparazione spettro lampada fluorescente con LEDComparazione dello spettro di una lampada fluorescente trifosfòro con quello di un LED, entrambi a 6500 K.

È evidente che, a parità di temperatura di colore, lo spettro è diverso. Possiamo osservare le seguenti differenze:

  • I LED hanno un'emissione abbastanza alta attorno alle frequenze blu, paragonabili a quelle di lampade fluorescenti con alte temperature di colore.

  • Le lampade fluorescenti hanno un'emissione di luce verde-arancione-rossa maggiore di quella dei LED bianchi.

  • Le lampade fluorescenti hanno solitamente una mancanza di emissioni attorno ai 570 nm, lunghezza d'onda del verde-giallo, percepita dalla ficoeritrina, un pigmento spesso presente nelle alghe, come le BBA.

Ma allora potrebbe sorgere la domanda: perché non usare nei LED gli stessi fosfòri usati nelle lampade fluorescenti, che vanno così bene?

  • La prima motivazione, di carattere tecnologico, è che i fosfòri per le lampade fluorescenti convertono la luce ultravioletta in luce visibile, mentre quello dei LED converte la luce blu.
    Poiché c'è un differente salto di energia per la conversione, non è possibile usarli: illuminando un fosfòro per luce blu con luce ultravioletta non abbiamo nessuna conversione (e viceversa, illuminando un fosfòro per luce ultravioletta con luce blu).

  • La seconda è quella di tipo economico: il fosfòro usato per i LED costa meno di quello usato nelle lampade fluorescenti.
    Infatti, per i LED è sufficiente usare un singolo fosfòro, per le lampade fluorescenti ne servono tre (lampade al trifosforo) o cinque (lampade al pentafosforo).

  • La terza è di tipo commerciale: il fosfòro usato nei LED ha un picco di emissione attorno al giallo, che è la frequenza attorno alla quale l'occhio umano è più sensibile.
    Quella del giallo è la lunghezza d'onda maggiormente emessa dal Sole; l'occhio umano si è evoluto per percepirne la maggior quantità possibile.
    Questo rende i LED a singolo fosfòro ideali per l'illuminazione ad uso umano. Consente di scrivere sulle confezioni un alto numero di lumen per watt, dunque una classe di efficienza energetica più alta (ricordiamo che i lumen sono calcolati sulla base della percezione dell'occhio umano, torneremo su questo in seguito).

Vantaggi e svantaggi dell'utilizzo dei LED

Facciamo un elenco dei principali vantaggi, che possiamo avere dall'utilizzo dei LED.

  • Minor consumo di energia se sono di qualità.

  • Minore produzione di calore.

  • Maggiore durata nel tempo.

  • Maggior numero di accensioni sopportate.

  • Con alcune centraline, è possibile programmarne e regolarne in maniera molto fine la potenza, fino ad ottenere piacevoli "effetti di alba e tramonto".

  • Fascio luminoso concentrato in un'unica direzione: non c'è necessità di usare riflettori o altri mezzi per recuperare la luce emessa in direzioni opposte, rispetto alla superficie dell'acqua.

  • Possibilità di usare lenti per concentrare o allargare il fascio.

  • Ci sono alcune soluzioni particolarmente semplici per potenziare l'illuminazione degli acquari, anche in spazi angusti. Ad esempio abbiamo sperimentato i LED per auto in acquario.

Passiamo ora ai principali svantaggi...

  • Costo di acquisto da leggermente superiore a molto maggiore, rispetto alle lampade fluorescenti.

  • Qualità molto variabile: possiamo avere LED molto efficienti, o altri che sono meno efficienti di una fluorescente.
    • Se i LED sono di qualità mediocre, potremmo non avere alcun risparmio, rispetto all'uso delle lampade fluorescenti. Il rientro della spesa iniziale può non avvenire mai (o avvenire in decine di anni).

  • Non è nota la durata del fosfòro che ricopre i LED bianchi e non si sa se le modifiche dello spettro vadano ad inficiarne la resa: lo stesso problema che ci costringe a cambiare le lampade fluorescenti di tanto in tanto, sebbene funzionino, potrebbe applicarsi anche ai LED.

  • È necessario provvedere al corretto raffreddamento dei chip LED.
    Infatti, la vita di un semiconduttore è inversamente proporzionale alla temperatura.
    • L'adozione di dissipatori e paste termiche costituisce un costo aggiuntivo da non ignorare. Se si installano ventole, bisogna valutarne il consumo aggiuntivo.

    • Viceversa, usare LED non adeguatamente raffreddati può portare ad una loro prematura rottura.

  • Lo spettro dei LED non ha un "buco" di emissioni dove c'è il picco di assorbimento della ficoeritrina. Questo può essere concausa della crescita di alghe nell'acquario, specialmente di BBA.

  • I soli LED bianchi abbiamo visto rendere meno con le piante rosse o comunque più esigenti. È quindi necessario del lavoro aggiuntivo per ottenere ottimi risultati, che con le fluorescenti è invece possibile ottenere semplicemente avvitando una lampadina al portalampada.

Abbiamo ponderato i pro e i contro di LED e fluorescenti?
Se per voi i LED sono da provare, abbiamo preparato due capitoli dove spieghiamo come sceglierli e come montarli, per realizzare una plafoniera di esempio.

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