L'apparecchio sembra a posto. Il palo sembra a posto. Anche l'alimentatore, se controllato, mostra una tensione normale. Ma notte dopo notte, la luce che esce dai lampioni ha un colore sbagliato, e questo non è un caso isolato.
Ho notato che la maggior parte delle persone, per prima cosa, tende a cercare qualcosa di eclatante, come un guasto al cablaggio, un lotto difettoso di moduli LED o un malfunzionamento dell'apparecchio smart. In molti casi segnalati, il driver e l'alimentatore funzionano normalmente. Il vero problema si trova all'interno del package LED: pochi millimetri quadrati di silicone che poggiano direttamente sul chip LED, e che si sono scollati.
In questa guida, analizzeremo alcuni dei motivi per cui un lampione "bianco" può diventare blu o viola, cosa si guasta effettivamente all'interno dell'apparecchio e cosa è necessario (e non necessario) per ripararlo.
La luce LED bianca in realtà non è luce bianca
Innanzitutto, non esiste un "LED bianco", ovvero un chip che emetta direttamente luce bianca. Il cuore della maggior parte dei LED bianchi è un diodo blu rivestito di fosforo; questo fosforo è un composto speciale progettato per convertire la luce emessa dal LED blu in luce bianca ad ampio spettro. Il diodo stesso emette luce blu o viola, e un sottile strato di fosforo che lo ricopre assorbe parte di questa luce blu e la riemette come luce a lunghezze d'onda maggiori (come giallo, verde o rosso). Di conseguenza, la luce che raggiunge l'occhio umano è una miscela di luce blu non convertita e luce calda emessa dal fosforo. Finché il rapporto di miscelazione è corretto, viene prodotta luce bianca.
I lampioni che causano questo problema utilizzano una particolare tecnologia nota come LED a incapsulamento su chip (CSP). Questi LED impiegano uno strato di fosforo a base di silicone, di dimensioni pressoché identiche a quelle del chip, che viene incollato direttamente alla superficie del LED per convertire la luce blu nella luce bianca necessaria per l'illuminazione stradale. Questa tecnologia non prevede un diffusore né un disco di fosforo separato posizionato sopra il chip, come nei precedenti tipi di LED: lo strato di conversione è incollato direttamente al chip.
La luce bianca che vedete non è una proprietà del diodo stesso, bensì della sottile pellicola incollata ad esso. Se questa pellicola si stacca, il colore originale della luce emessa dal diodo trasparirà direttamente.
Perché alcuni lampioni stradali appaiono blu?
guasto dello strato di fosforo del LED
È facile pensare che il fosforo sia come una vernice: una volta applicato, rimane per sempre. Non è così. Si tratta in realtà di un legame adesivo tra due materiali: un chip semiconduttore rigido e una pellicola di silicone flessibile, ed è proprio in questo legame che è più probabile che si verifichi un guasto. Un'indagine del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti Ciò è stato confermato: LSRC ha valutato 28 moduli difettosi sul campo, provenienti da un unico produttore e segnalati dal Dipartimento dei Trasporti della Carolina del Nord, e ha ricondotto il guasto allo strato di fosforo al silicio.
I lampioni a LED generano calore in modo continuo durante il funzionamento. In particolare, essendo sigillati all'interno di un involucro e dovendo funzionare per lunghi periodi ogni notte, questo calore si accumula nello strato adesivo tra il fosforo e il silicone. A ciò si aggiungono le vibrazioni ripetute causate dal passaggio dei veicoli e la semplice e costante azione della gravità. Singolarmente, nessuna di queste forze è significativa in un istante, ma tutte agiscono in modo costante, notte dopo notte, per anni.
Quando il legame tra fosforo e silicio si rompe, non c'è più uno strato di conversione della luce tra il diodo e i nostri occhi. Piccole crepe nello strato di fosforo permettono a una piccola quantità di luce blu di fuoriuscire; nei casi più gravi, il fosforo può staccarsi completamente, causando l'emissione di luce viola o blu dall'apparecchio anziché una semplice attenuazione. Questo è il meccanismo più comune alla base dell'abbassamento della luminosità dei lampioni. Tuttavia, questo guasto spesso causa un'illuminazione non uniforme, il che significa che alcuni LED nello stesso modulo rimangono bianchi mentre altri diventano blu o viola.
Se il chip LED fosse difettoso, la luce si spegnerebbe semplicemente, senza alcun cambiamento di colore. Inoltre, una degradazione chimica del materiale fosforescente (ovvero, il composto stesso si degrada, anziché sfaldarsi) produrrebbe una graduale dissolvenza dal bianco al bianco sporco, non il brusco passaggio al blu o al viola che si osserva sul campo.
Lampioni stradali a LED ad alta temperatura di colore
La seconda causa è che un apparecchio di illuminazione si comporta esattamente come indicato dalla sua temperatura di colore. Un LED da 2700K ha circa il 15% di contenuto blu; passando a 3000K, la percentuale sale a circa il 21%; a 4000K, si avvicina al 32%.
Molte città che stanno effettuando la conversione all'illuminazione a LED optano per temperature di colore più elevate, come 4000K o addirittura 5000K, per la loro efficienza e per l'aspetto nitido e simile alla luce diurna. Le temperature di colore più elevate sono, naturalmente, più fredde e possono apparire bianco-bluastre rispetto alla luce bianca più calda intorno ai 3000K. Questo è solitamente dovuto al progetto di illuminazione stesso e non a un difetto, se l'apparecchio ha mantenuto queste caratteristiche fin dall'installazione e non ha subito ulteriori deviazioni verso lo spettro blu/viola nel corso degli anni.
Illuminazione blu mirata per luoghi speciali
In rari casi, l'illuminazione stradale blu è una scelta intenzionale nella progettazione dell'illuminazione urbana. Alcune stazioni ferroviarie, ad esempio, hanno sperimentato l'illuminazione blu per modificare l'atmosfera spaziale e ridurre i comportamenti impulsivi, oppure l'hanno utilizzata in iniziative di prevenzione della criminalità per attirare l'attenzione su una determinata area e fungere da deterrente psicologico.
I lampioni blu sono dannosi?
Abbagliamento e fastidio visivo
Questa è la lamentela più frequente e insistente. Poiché la luce blu ha una lunghezza d'onda più corta, si disperde più facilmente e causa maggiore irritazione visiva rispetto alla luce calda. La luce non sarà adeguatamente controllata se sono presenti anche una sorgente luminosa esposta, un design ottico inadeguato o un'eccessiva luminosità dei lampioni, che provocheranno affaticamento visivo e minore comfort.
Riconoscimento dei colori e visibilità stradale
Un lampione con uno strato di fosforo danneggiato spesso non emette le lunghezze d'onda rosse e gialle del suo spettro, lasciando una luce prevalentemente blu-violacea. Ciò riduce la resa cromatica, distorcendo l'aspetto degli abiti dei pedoni, della segnaletica stradale e dei colori dei veicoli, e rendendo più difficile identificare con precisione i segnali stradali o le luci dei freni. C'è anche un problema meno evidente: una strada con lampioni bianchi, blu e viola affiancati costringe gli automobilisti ad adattarsi continuamente a un ambiente visivo in continuo cambiamento, il che diventa particolarmente faticoso di notte.
Possibili effetti sul sonno
La luce blu sopprime la melatonina più fortemente di altri colori di luce, ed è quindi più probabile che disturbi il sonno. Ma si stima che i lampioni a LED bianchi siano 5 volte più efficaci delle lampade al sodio ad alta pressione nella soppressione della melatonina, secondo l'Associazione medica americanaSulla base di ciò, l'AMA ha suggerito di mantenere una sorgente luminosa esterna con una temperatura di colore pari o inferiore a 3000K.
Effetti sulla fauna selvatica e sugli insetti
La luce blu a lunghezza d'onda corta si disperde più facilmente nell'atmosfera, peggiorando l'inquinamento luminoso e interferendo con i cicli di luce naturali, importanti per la fauna selvatica. Queste luci attraggono anche gli insetti notturni e possono alterare le loro normali abitudini di alimentazione e riproduzione.
Come prevenire malfunzionamenti dovuti a colori blu o viola nei lampioni a LED
Per i produttori di LED, l'inaridimento dei lampioni stradali non rappresenta solo un problema di qualità del prodotto. Ha anche un impatto negativo sulla reputazione del marchio e sugli ordini futuri. Se lo scolorimento si verifica dopo solo uno o due anni di servizio, la sostituzione comporterà probabilmente un intervento oneroso, e la perdita di fiducia è di gran lunga più costosa della sostituzione stessa.
Tali guasti non possono essere previsti in base ai valori di lumen o colore al momento della spedizione. La chiave sta nella capacità dello strato di adesione tra il silicone e il fosforo di resistere ad anni di cicli termici, un fattore che nessuna scheda tecnica può rivelare. Poiché i guasti sono spesso riconducibili a specifici lotti di produzione, in questi casi il tracciamento del lotto è più importante del monitoraggio locale. Una volta confermato un guasto, il resto del lotto deve essere tenuto sotto stretta osservazione. Inoltre, il monitoraggio dovrebbe concentrarsi sulle variazioni di colore della luce, non sulla luminosità, poiché un modulo con delaminazione potrebbe funzionare a una potenza prossima a quella massima senza essere rilevato da alcun controllo elettrico. Quando un modulo si guasta, non può essere riparato in loco (il ri-incollaggio non è possibile) e deve essere sostituito.
Conclusione
In breve, il fatto che i lampioni diventino blu o viola non è una nuova tendenza nell'illuminazione, né indica necessariamente un grave pericolo per la sicurezza. In genere, il problema non risiede nella struttura esterna dell'apparecchio. Aspettare che si verifichi uno scolorimento diffuso per poi sostituire gli apparecchi uno per uno è una soluzione costosa. Ottenere la qualità di progettazione e produzione alla fonte è l'approccio più economico ed efficiente. Casyoo ha sempre considerato la stabilità del colore a lungo termine come un indicatore fondamentale della qualità dell'illuminazione stradale e si impegna a garantire che ogni lampione mantenga prestazioni cromatiche stabili e costanti per tutta la sua durata. Contattaci per saperne di più su Casyoo serie di lampioni a LED.
Domande frequenti sui lampioni blu o viola
1. Perché solo alcune strade illuminate a LED diventano blu?
Queste variazioni sono legate a differenze tra i lotti di produzione, al tempo di utilizzo, all'ambiente di installazione e alla coerenza del processo produttivo. Se i materiali o le condizioni operative differiscono da un apparecchio all'altro, anche se installati lo stesso giorno, possono presentare variazioni di colore.
2. Qual è la temperatura di colore migliore per i lampioni stradali?
Non esiste una singola temperatura di colore adatta a tutte le strade. L'illuminazione stradale moderna utilizza in genere apparecchi a LED con temperature di colore comprese tra 3000K e 5000K, e la scelta più appropriata dipende dal tipo di strada, dalle condizioni del traffico, dagli standard di illuminazione locali e dalle esigenze di visibilità.
3. È sicuro guidare sotto i semafori blu o viola?
Passare brevemente sotto un lampione blu generalmente non comporta rischi significativi per la salute. Tuttavia, se un gran numero di lampioni lungo la stessa strada hanno cambiato colore, l'abbagliamento aggiuntivo e la ridotta resa cromatica possono effettivamente influire sul comfort di guida e sulla visibilità stradale.
