Progettazione

Human Centric Lighting con la luce OLED

 

(courtesy: LG OLED lighting)

Le attuali linee guida nel campo della ricerca propongono l’utilizzo di nuovi sistemi di illuminazione, che puntano ad una luce al servizio dell’individuo, la cosiddetta Human Centric Lighting (HCL), una luce che ha la potenzialità di rivoluzionare la vita e le attività quotidiane, come in passato accadde con le lampadine ad incandescenza

La luce ha grandi effetti sugli esseri umani. Studi di fisiologia e comportamento indicano che può incrementare la capacità di concentrazione e la produttività, migliorare benessere e sicurezza, persino favorire i processi di guarigione. Per ottenere tali effetti, però, non è più sufficiente una gestione delle sorgenti che si limiti ad accenderle-spegnerle-modularne l’intensità.

I sistemi HCL combinano sorgenti multispettrali, cioè in grado di emettere luce di più colori, un sistema di sensori che monitorano gli effetti della luce sullo stato psicofisico degli individui, un sistema di controllo intelligente che elaborare i segnali dei sensori e pilota adeguatamente i vari parametri delle sorgenti (intensità, colore, modulazione, direzionalità, ecc.), ed un opportuno posizionamento delle sorgenti nell’ambiente da illuminare, per poter raggiungere le condizioni ottimali di benessere delle persone.

Tutto questo va ben oltre la semplice regolazione dell’intensità dell’illuminazione secondo le stagioni, l’orario, il soleggiamento o il tipo di attività svolte dagli individui presenti nell’ambiente, una condizione operativa ottenibile utilizzando dispositivi e prodotti già presenti sul mercato.

È necessario invece utilizzare sistemi più evoluti, che siano retroazionati, cioè che siano capaci di misurare “in tempo reale” gli effetti della luce sullo stato psicofisico delle persone, elaborando i dati e le informazioni raccolte nell’ambiente e dall’individuo applicando opportuni modelli matematici per quantificare lo stato di benessere, per decidere se sia necessario intervenire sulla luce generata per produrre benessere, e che possano operare anche in sinergia con gli altri quali riscaldamento e condizionamento, tendaggi, impianti domotici, ecc. per produrre il massimo effetto.

La progettazione si trova quindi a dover ripensare alle modalità di illuminazione degli ambienti indoor, utilizzando sorgenti luminose che permettano di ottenere una luce simile a quella naturale, ovvero producano luce diffusa e non siano abbaglianti, e che abbiano un contenuto spettrale regolabile.

Contemporaneamente queste nuove soluzioni di prodotto devono essere anche efficienti, a basso consumo, presentare un costo di accesso non elevato, e non fare ricorso per la loro costruzione a materiali pericolosi, tossici o critici in fase di utilizzo (critical raw materials), ma siano al contrario realizzate con sostanze facilmente reperibili o anche bio-derivate, così che, a fine vita, siano facilmente gestibili o riciclabili, quindi ecocompatibili.

La risposta peculiare offerta dagli OLED

La tecnologia illuminotecnica che permette già oggi di soddisfare pienamente tutti questi requisiti è quella degli OLED (Organic Light Emitting Diode) per l’illuminazione, che sta progressivamente guadagnando quote di mercato (passando secondo IDTechEx, dai 200 milioni di US$ nel 2019 fino agli oltre 2 miliardi di US$ nel 2027), e i cui principali attori di mercato sono LG, OSRAM, OLEDWorks, Kaneka, per citare i più rilevanti.

Le caratteristiche esclusive degli OLED, non ottenibili con altre sorgenti luminose, sono:

a) la possibilità di una grande area emissiva con generazione di luce diffusa

(courtesy: Merck Group)

b) la bassa temperatura di funzionamento (la grande area emissiva permette uno smaltimento efficace del calore residuo, senza bisogno di specifici ed ingombranti dissipatori)

c) la possibilità di realizzare dispositivi sottili e leggeri, con metodiche di produzione attraverso processi a basso costo e su substrati flessibili

Un OLED con supporto in vetro flessibile di OLEDworks realizzato in collaborazione con Corning (courtesy: OLEDworks)

d) l’ampia possibilità di regolare il colore della luce emessa

e) la trasparenza

f) l’assenza di sostanze pericolose nel ciclo produttivo 

g) la possibilità di realizzare forme e geometrie qualsiasi.

Revel Wall (courtesy: Acuity OLED)
(courtesy: LG OLED lighting)

Queste caratteristiche permettono agli OLED di offrire una grande versatilità in termini di Design, particolarmente in sintonia con l’originalità e l’innovazione delle produzioni “Made in Italy”, potendo pensare alla luce come materia da plasmare ed elaborare nell’ambiente, ed alle sorgenti luminose come elementi architettonici e decorativi veri e propri.

E, ancor più, nell’elaborazione di sistemi HCL, tali potenzialità risultano utili, come esemplificato nelle immagini presentate in queste pagine. L’utilizzo di OLED tutti uguali, ma modulari nella loro componibilità, dettato al momento dalle tecnologie utilizzate per la loro fabbricazione, basate sull’uso di substrati rigidi di vetro di dimensioni fissate e limitate, e sulla deposizione, mediante evaporazione in camere a vuoto, dei materiali per gli strati funzionali che compongono i dispositivi¹, permette già un’ampia libertà compositiva per i sistemi di illuminazione.

‘KUMIKO OLED’ è un sistema modulare decorativo OLED di Kaneka, che da spento si trasforma in uno specchio (courtesy: KANEKA)

La tecnologia si sta però rapidamente evolvendo verso altri metodi di processo, che utilizzano substrati flessibili, dapprima in vetro flessibile, e più in là in metallo e in plastica (meno fragili del vetro, ma che presentano altre problematiche ancora da superare), e materiali funzionali depositabili anche mediante stampa, per preparare sorgenti che si potrebbero denominare free shape, anche configurabili custom in funzione delle idee di designer ed architetti: sorgenti pronte per essere integrate in sistemi di illuminazione in cui la libertà espressiva è completa, i quali possono essere progettati dall’inizio per essere inseriti in un determinato ambiente per valorizzarlo appieno, e nel cui contesto potranno aiutare a migliorare in modo sensibile il benessere degli occupanti.

a cura di Maria Grazia Maglione*, Paolo Tassini*

*ENEA – Laboratorio Nanomateriali e Dispositivi (SSPT-PROMAS-NANO) – Centro Ricerche Portici, Napoli


¹Per la struttura interna e gli strati che possono comporre un OLED, si veda la figura 1 dell’articolo “Gli OLED e i nuovi materiali per la luce”, di M. G. Maglione, P. Tassini, pubblicato in LUCE E DESIGN, 01/2016

 

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