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Storia del LED

La storia del Led

LED è l’acronimo di “light emitting diode” ovvero, un dispositivo optoelettronico (fotodiodo) in grado di emettere luce quando è attraversato da corrente elettrica.

È nel 1962, nei laboratori di General Electric, che è stato messo a punto per la prima volta, dal gruppo di ricerca diretto da Nick Holonyak, il LED. Utilizzato principalmente in campo elettronico come segnalatore visivo per i più svariati circuiti elettronici, non lasciava trasparire le possibilità di utilizzo come sorgente luminosa per tutti i campi dell’illuminazione. Rimane quindi relegato nei circuiti elettronici per diversi decenni, fino a quando la ricerca di nuovi sistemi di illuminazione altamente efficienti, la mutata sensibilità verso temi ambientali e l’evoluzione dei materiali impiegati per la loro produzione hanno creato le condizioni favorevoli per generare LED destinati all’illuminazione in grado di renderne estremamente conveniente l’adozione in apparati luminosi.
Fisicamente si presenta come un componente allo stato solido, senza parti in movimento, senza alcun gas o metallo all’interno, senza delicati filamenti e senza parti vitree. Caratteristiche
queste che già lo caratterizzano per un’eccezionale robustezza ed una lunghissima durata rispetto alle lampade che normalmente siamo abituati a vedere quantificabile dalle 20 alle 50 volte la durata di una comune lampada attualmente in commercio.

L’assenza di elementi inquinanti, gas o metalli, lo rende particolarmente rispettoso dell’ambiente ed elimina tutte le problematiche ed i costi connessi allo smaltimento a fine dell’utilizzo infatti i Led di qualità sono conformi alle rigorose direttive sul riciclo e restrizione dell’uso di determinate sostanze pericolose nelle apparecchiature elettriche ed elettroniche (RoHS).

I LED non irradiano calore (IR) o raggi ultravioletti (UV) per cui non influiscono negativamente sulla climatizzazione dei locali dove vengono impiegati, inoltre, l’assenza di ultravioletti non determina lo sbiadimento delle superfici illuminate aspetto questo particolarmente importante in zone commerciali destinate all’esposizione e ancor di più in spazi architettonici da tutelare e nell’illuminazione di opere d’arte.
La loro ridotta dimensione ed il basso voltaggio, li rendono incomparabili per quanto riguarda la flessibilità d’impiego. Piccoli componenti che possono essere installati ovunque. Strisce di pochi millimetri si integrano alla perfezione in qualsiasi luogo o arredo contribuendo a creare suggestive ambientazioni praticamente impossibili da ottenere con altri componenti luminosi.

La durata dei LED stimata prudentemente in 50.000 ore di vita media corrisponde, considerando un periodo di accensione quotidiano pari a 12 ore, a circa 11 anni determinando il sostanziale annullamento dei costi di manutenzione e dei periodi di latenza necessari per operare le sostituzioni dell’illuminazione tradizionale. Il colore della luce può variare dal bianco caldo (3000° K) fino al bianco solare (10.000° K) e utilizzando particolari LED RGB è possibile ottenere una vastissima gamma cromatica con la variazione luminosa del singolo LED. La qualità della luce emessa è altamente stabile e non determina sfarfalli a frequenze molto basse che si ripercuotono anche sull’affaticamento dell’apparato visivo.

Oltre ai fondamentali vantaggi illustrati fin qui, il motivo principale per cui ci si avvia ad utilizzare sistemi di illuminazione basati sui LED è nel risparmio economico conseguibile per il loro basso consumo di elettricità che va dal 90% (NOVANTA) rispetto alle normali lampade ad incandescenza al 40% (QUARANTA) rispetto alle lampade fluorescenti di ultima generazione. La lunga durata delle lampade a LED va ad annullare il costo di acquisto più elevato rispetto alle lampade tradizionali e comunque commisurato a quelle fluorescenti a risparmio energetico di buona qualità.

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Da questa sezione potrai scaricare delle tabelle utili per il tuo lavoro.

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La storia del DMX

Il sistema dmx 512:
Il DMX512 fu sviluppato nel 1986 su commissione della USITT (Istituto Americano delle Tecnologie Teatrali) per rendere standard ed efficiente il sistema di comunicazione tra console e dimmer. Il DMX512 è un protocollo di trasmissione dati che si avvale dello standard internazionale EIA RS485; questa definizione riguarda non tanto il tipo di dati trasmessi, ma l’hardware, in altre parole i circuiti utilizzati per la trasmissione e la ricezione, le caratteristiche elettriche ecc. L’ RS485 trova impiego in tutte quelle applicazioni dove si richiede una trasmissione seriale affidabile e semplice, la stessa è molto utilizzata nell’industria, nell’automazione e nel collegamento di computer. A differenza della più conosciuta RS232, la RS485 permette di coprire distanze superiori. La RS485 trasferisce le informazioni attraverso una coppia di conduttori e non attraverso un singolo conduttore; il segnale presente sulla coppia di fili è paragonabile a quello dei microfoni audio, definito bilanciato, ovvero costituito da due conduttori oltre al collegamento di massa. La definizione corretta di questo tipo di linea è differenziale. La caratteristica principale è l’elevata immunità ai disturbi elettrici ed elettromagnetici di modo comune (riferiti a massa). Questo si deve alle caratteristiche intrinseche degli amplificatori differenziali, dispositivi che, sia nelle applicazioni analogiche che in quelle digitali, eliminano tutti i segnali non desiderati di segno uguale presenti contemporaneamente nei due conduttori, mentre amplificano quelli differenziali (di polarità opposta). Il segnale che a noi interessa è quello relativo ai livelli dei dimmer e degli altri dispositivi collegati alla linea; questi segnali sono trasmessi volutamente in modo differenziale e sono quindi amplificati senza che vi si aggiunge il rumore (disturbi elettrici ed elettromagnetici), che generalmente è di modo comune (della stessa polarità rispetto a massa). Gli amplificatori differenziali utilizzati attualmente nel DMX512 sono in realtà dei piccoli circuiti integrati e vengono definiti Line Driver quello trasmittente, installato nella console, e Line Receiver quello ricevente installato sui dimmer o sul decoder.
Cavi dmx:
Il DMX512 utilizza un cavo a due conduttori definito in inglese twisted pair (coppia attorcigliata). Come già descritto precedentemente, se i segnali trasmessi sono differenziali (di polarità opposta), tale coppia aumenta notevolmente l’immunità ai disturbi. La scelta del cavo non deve essere trascurata; ne esistono in commercio vari tipi differenti in dimensioni generali, in sezione, in isolamento e in rivestimento esterno. Per le applicazioni live è consigliabile l’utilizzo di un cavo con una guaina robusta ma abbastanza morbida, mentre per le installazioni fisse è possibile utilizzare anche un cavo un po’ rigido, l’importante è che corrisponda alle caratteristiche richieste dallo standard EIA RS485. Il cavo di una coppia deve possedere: una bassa capacità per metro, un impedenza tra 100 e 150 ohm, una schermata esterna con calza metallica integrale, una schermatura interna con foglio in mylar e una sezione minima di 24AWG (0,5 mm). Tendenzialmente questo gruppo di linea è abbastanza immune ai disturbi, molti utilizzatori ritengono che vada bene anche con un cavo microfonico, ma questo non è vero! La linea DMX può funzionare bene addirittura con un doppino telefonico non schermato, ma questo non garantisce che non possa smettere di funzionare in qualsiasi momento. Quelle installazioni o quelle situazioni dove dei cavi non idonei continuano a funzionare da anni possono e sicuramente daranno dei problemi quando meno ce lo si aspetta, allora ci si renderà conto che il cavo omologato copre tutte le possibili cause di interferenza che possono verificarsi anche saltuariamente e non solo in determinate circostanze, mentre un cavo non idoneo no.
Connettori dmx:
Il DMX512 impiega connettori XLR a 5 pin, normalmente vengono utilizzate solo i pin 1, 2 e 3, le connessioni sono estremamente semplici. Il maschio e la femmina sono connessi pin to pin (il pin 1 del maschio al pin 1 della femmina ecc.); la calza schermata va collegata ai pin 1 e mai alla carcassa metallica del connettore, in quanto questo unificherebbe la massa tecnica e la terra, con la possibilità di creare un anello che potrebbe pregiudicare il corretto funzionamento del sistema. Senza entrare nel merito dei fenomeni causati dalla errata messa a terra della calza schermata del cavo di trasmissioni dati, è però importante sapere che l’eventuale messa a terra di questo conduttore va fatta in un unico punto di tutto il sistema, e normalmente si fa solo nelle istallazioni fisse. Generalmente gli anelli si creano quando i dimmer e la console sono messi a terra in due punti diversi, per esempio collegando la console a un dispersore diverso da quello usato per la terra dei dimmer. Alcune volte tra due terre diverse ci può essere una differenza di potenziale; in questo caso ci troveremmo a far scorrere una corrente attraverso il cavo schermato dei dati che unirebbe la terra dei dimmer a quella della console. Per questo l’eventuale messa a terra della massa tecnica di un impianto va effettuato in un unico punto con un collegamento a stella. In ogni caso l’inconveniente delle correnti che possono attraversare il cavo di controllo è praticamente eliminato dall’utilizzo di fotoaccoppiatori che sono oramai installati in quasi tutti gli apparecchi. Il fotoaccoppiatore è un dispositivo che viene normalmente incluso all’interno dei dimmer digitali, allo scanner o al decoder digitale/analogico, e permette di accoppiare i segnali DMX provenienti dalla console allo stesso dimmer senza che vi sia alcun contatto elettrico tra le parti. Questo accorgimento permette di collegare più apparecchi riceventi (dimmer, decoder, scanner, motorizzati ecc.) senza che vi sia un contatto elettrico tra essi, e di conseguenza senza che possano avvenire fenomeni di interferenza, con possibile cattivo funzionamento del sistema. L’isolamento galvanico è ottenuto da un fotoaccoppiatore che, interposto tra la linea esterna e i circuiti interni dell’apparecchio, permette attraverso la traslazione ottica (led+fototransistor) di trasferire le informazioni senza che i circuiti esterni vengano a contatto. Questo accorgimento è oramai adottato da quasi tutti i costruttori, anche se è ancora possibile trovare alcuni apparecchi che non hanno questa caratteristica; normalmente si tratta di apparecchiature di basso costo e di livello non professionale, consigliamo di informarsi sulle caratteristiche di isolamento galvanico prima dell’acquisto di uno scanner o di un dimmer.
Principi di funzionamento:
Questo non vuole essere un trattato sul funzionamento del DMX512 e, quindi, saranno introdotti solo i principi di massima, per chi volesse approfondire ci sono molti testi in inglese. Abbiamo detto che l’ RS485 è uno standard fisico di comunicazione, il DMX invece è un protocollo di comunicazione che utilizza l’ RS485 come standard fisico. Lo sviluppo del software per il suo utilizzo è compito dei costruttori. La USITT oltre ai parametri del protocollo fornisce anche indicazioni e raccomandazioni sul software. Il DMX512 utilizza una trasmissione asincrona dei dati a 250Kb al secondo, questo significa che i segnali del trasmettitore (la console) e del ricevitore non sono in sincronia, ma che i ricevitori (dimmer, scanner, motorizzati o decoder) si sincronizzano al segnale della console ogni volta che questo invia un determinato messaggio. Sostanzialmente è il trasmettitore che fornisce al ricevitore o ai ricevitori i segnali per sincronizzarsi. I livelli relativi ai canali, siano essi dimmer o altro, vengono trasmessi dalla console in modo seriale, quindi in rapida sequenza uno dopo l’altro; i ricevitori (dimmer) sono in grado di memorizzare l’informazione a essi destinata e attendere che vengano inviate le informazioni relative agli altri 511 canali. Quando la console ha inviato le informazioni a tutti i 512 dimmer viene trasmesso il segnale che informa che tra poco avverrà la trasmissione del canale 1 e il ciclo riparte; il tempo impiegato dal DMX512 per il rinfresco di tutti i 512 canali è di circa 22ms, un tempo quindi decisamente breve che permette qualsiasi variazione di stato luminoso senza che sia avvertibile un ritardo.
Distanze:
Il DMX512 può arrivare a 500m di distanza; considerando che queste caratteristiche della linea RS485 sono fornite in condizioni di lavoro ideali, e considerando la quantità variabile di dimmer o altro collegati (massimo 32), chi scrive consiglia di non superare i 250 metri, che normalmente sono sufficienti per qualsiasi spettacolo. Ovviamente queste distanze possono essere aumentate se necessario, ma in tal caso si devono utilizzare buffer o splitter.
Terminazioni:

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L’ultimo anello della catena va sempre “terminato” con una resistenza da 120ohm.
L’errata terminazione della linea DMX è spesso la causa più comune del cattivo funzionamento di tutto il sistema: è molto importante inserire una resistenza di terminazione della linea all’ultimo apparecchio che compone la catena, senza questa terminazione la trasmissione può essere instabile e provocare degli inconvenienti. La terminazione consiste in una resistenza da 120 ohm e 0,25W posta tra i pin 2 e 3 dell’ultimo connettore femmina disponibile per l’impianto (quello dell’ultimo dimmer o dell’ultimo scanner). Il sistema più pratico consiste in un connettore XLR maschio con all’interno la resistenza da 120 ohm. Questo tappo di terminazione può facilmente essere autocostruito. Molti dimmer e parecchi scanner hanno già un sistema di terminazione con un piccolo interruttore in prossimità del connettore DMX. E’ importante ricordare che la terminazione va effettuata solo all’ultimo dispositivo della catena.
Splitter e buffer:

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La distribuzione del segnale di controllo va sempre effettuata con gli “splitter”.
Nella stesura dei cavi DMX la diramazione ad Y sono vietate ed estremamente pericolose, perché degradano notevolmente la qualità del segnale e rendono poco stabile la trasmissione; per effettuare una diramazione ad Y è necessario utilizzare uno splitter. Gli splitter sono degli amplificatori multipli che permettono di effettuare diramazioni ad Y anche a più uscite, inoltre ricondizionano il segnale permettendo di prolungare la distanza di utilizzo. I buffer hanno un’entrata e un’uscita, e la loro funzione è quella di amplificare e condizionare il segnale per permettere un prolungamento della distanza di utilizzo, senza la possibilità di collegamenti Y. Gli splitter e i buffer possono essere opto isolati o no, quelli opto isolati sono sicuramente da preferire perché oltre alle caratteristiche proprie già descritte permettono anche di risolvere il problema relativo a eventuali malfunzionamenti causati da indesiderati anelli di terra, addirittura sono spesso utilizzati proprio per isolare due o più linee tra loro.-Su linee molto lunghe si usano i buffer per amplificare e ricondizionare il segnale di controllo.

Utilizzo dei splitter DMX

Gli splitter consentono di rettificare i disturbi del segnale DMX provocati da cavi in cattivo stato o da connessioni di scarsa qualità, suddividendo il collegamento dati DMX o DMX/RDM in cinque canali separati e amplificando, al contempo, il segnale DMX debole sino a raggiungere il livello originale di uscita prima che diventi troppo debole per poter essere letto dai dispositivi DMX.

Grazie a un ingresso con isolamento completo individuale, gli splitter proteggono qualsiasi controller e apparecchio DMX da picchi di tensione sulla linea dati. I ritorni di terra sono frequenti nelle installazioni complesse di illuminotecnica e possono generare errori nei dati DMX. Con gli splitter è possibile evitare situazioni di questa natura.

Un altro fenomeno che si presenta frequentemente nelle comunicazioni DMX è la riflessione del segnale causata dalla lunghezza delle linee, da un numero eccessivo di connessioni, da troppi dispositivi sulla stessa linea ecc. Gli splitter prevengono questo tipo di riflessione suddividendo il carico in diverse uscite, ottenendo perciò linee più corte con meno connessioni e dispositivi. Se sulla linea DMX viene rilevato un errore, sullo splitter si illumina un LED di errore.

Grazie a una struttura leggera ma robusta, questi comodi dispositivi rappresentano gli strumenti ideali per chi lavora nell’impegnativo mondo delle tournée e delle installazioni fisse. Entrambi gli splitter possono essere montati con facilità in rack, su tralicci o a muro; sono semplici da fissare. Possono essere utilizzati in tutto il mondo grazie all’alimentazione universale.