L'evoluzione tecnologica nel campo dell'illuminazione subacquea procede molto velocemente. Sembra ieri quando l'unico sistema potente ed efficace d'illuminazione era costituito dalle lampade alogene, ottime nel "restituire" i colori naturali dell'ambiente sottomarino, ma con notevoli problemi di peso e ingombro e, soprattutto, con un'autonomia limitata.

Poi sono arrivate le lampade a LED, che con i loro bassi consumi hanno risolto il problema dell'autonomia, ma si sono rivelate assolutamente insufficienti a rendere i colori naturali nelle immersioni diurne.

Un altro sistema d'illuminazione è stato poi quello delle lampade a scarica di gas (HID) che univano ai bassi consumi, e quindi alla notevole autonomia, la capacità di fornire fasci di luce potentissimi e bianchissimi. Anche queste lampade però, non erano in grado di fare apprezzare i colori naturali sott'acqua.

Ed ecco l'arrivo dei LED dell'ultima generazione, quelli a luce calda, che sono in grado di coniugare i vantaggi delle lampade alogene con quelli delle lampade a diodi luminosi: capacità di fare apprezzare i colori naturali e lunga autonomia della lampada.

Siamo al punto di arrivo? Certamente no. Infatti la tecnologia e il progresso scientifico andranno sicuramente più avanti.
Qui di seguito riporto un interessante articolo scritto da Massimo Carello (www.torcesub.it), unico rivenditore in Italia delle lampade subacquee tedesche FWT-Schulz (http://lampen.fwt-schulz.com/lampen/) che, rispondendo alle domande più frequenti in tema di illuminazione subacquea offre un'utile guida alla scelta e all'acquisto di una torcia subacquea.

Marcello Polacchini

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TorceSUB offre un'ampia gamma di modelli di torce, lampade e illuminatori subacquei per ogni tipo di applicazione professionale o ricreativa.  

Non esiste una lampada o una luce "migliore", ma si può fare la scelta che è più adatta all’uso che si vuole fare della lampada. Perciò, attraverso le risposte alle domande e curiosità più frequenti legate all'illuminazione subacquea abbiamo realizzato una piccola, e crediamo utile, guida alla scelta e all’uso di un sistema d'illuminazione subacqueo.

Prima di addentrarci nei criteri di scelta della lampada però, vediamo quali sono le differenti caratteristiche delle tecnologie alogena, LED e HID e diamo qualche informazione sulla luce e sul modo di misurarla.

Che cos'è una lampada alogena?

L'alogena è una particolare lampadina dove il filamento di tungsteno viene portato a temperatura più elevata rispetto ad una normale lampada ad incandescenza e quindi emette più luce. Quando il filamento di una lampadina diventa incandescente nell’emettere luce perde però anche degli atomi di tungsteno assottigliandosi ed esaurendosi sino a bruciarsi. Nelle lampade alogene, essendo il filamento più incandescente, il processo di esaurimento dovrebbe avvenire prima ma per ovviare a questo nell’ampolla o bulbo della lampada sono stati inseriti dei gas che formano degli alogenuri (da qui il nome) con gli atomi evaporati di tungsteno. Questo composto gassoso ricade sul filamento incandescente ridepositando gli atomi di tungsteno in un ciclo di rigenerazione continuo, detto alogeno. In particolare l’uso dello Xeno come gas permette di ottenere una luce molto simile a quella solare e quindi queste lampade sono quelle più utilizzate negli impieghi fotografici o e nei proiettori in genere. Normalmente queste lampade durano solo alcune decine di ore contro le centinaia o migliaia di altre alogene ma danno una resa luminosa più elevata oltre ad uno spettro molto simile alla luce solare. Negli impieghi subacquei si usano in genere potenze dai 20 ai 100 Watt alimentate a 6 o 12 Volt. Naturalmente più la lampadina è potente e più richiede pacchi batterie adeguati per assicurare una sufficiente autonomia, un buon compromesso si ha con i 50W dove è possibile ottenere autonomie di 50/60 minuti con accumulatori da 5Ah.

Vantaggi di questa tecnologia: ottima resa cromatica nelle immersioni diurne, possibilità di regolare l’intensità, basso costo, buona resistenza e durata. Svantaggi: basso rendimento (35 lm/W medio) da cui consegue o scarsa autonomia o pacchi batterie grandi e pesanti. Per chiarire meglio: il rendimento di una sorgente luminosa è dato dal rapporto tra la potenza luminosa emessa, espressa in lumen ad esempio, e l'energia impiegata per ottenerla, espressa in Watt.

Un utile informazione (fonte OSRAM) è l'emissione in lumen dei bulbi alogeni allo Xeno da 12V, i più efficienti in commercio:

da questi valori è possibile anche trarre un utile confronto e paragone con le emissioni dei LED. 

Che cosa sono le lampade a LED?

Il termine "LED" è un acronimo che sta per "Light Emitting Diode", cioè "un diodo che emette luce". I LED sfruttano le proprietà ottiche di alcuni materiali semiconduttori per produrre fotoni (nella banda del visibile o dell'infrarosso). Quando si utilizza un LED, è necessario disporre sempre di un'elettronica di controllo della corrente allo scopo di limitarla e mantenerla nei valori consentiti onde evitare che il LED possa bruciarsi. A differenza di quanto comunemente si crede anche il LED produce calore ma lo trattiene al suo interno e deve essere accuratamente progettato e montato per dissiparlo all’esterno, soprattutto quelli di elevata potenza normalmente usati in subacquea, pena la distruzione del LED stesso. In ottica subacquea le lampade a LED hanno due grandi vantaggi: l’autonomia, data dal basso consumo, e la resistenza agli urti e vibrazioni (non c’è un filamento che si può rompere).

Vantaggi di questa tecnologia: ottima resistenza e durata (50.000 ore contro le 50 ore di una alogena allo Xeno o le 1000 ore di una alogena "normale"), alto rendimento (80-100 lm/W), ampia gamma cromatica disponibile, dimensioni ridotte, accensione istantanea e bassa sensibilità a umidità, alle basse temperature e alle accensioni ripetute.

Svantaggi: costo medio, necessita di controllo elettronico, potenza unitaria di un singolo LED non molto elevata (per ottenere emissioni elevate occorre accoppiare più led e focalizzare accuratamente la luce di tutti per ottenere un fascio uniforme). C’è da dire che la tecnologia dei LED si sta evolvendo molto rapidamente e vengono immessi sul mercato LED sempre più potenti.

Che cos’è la temperatura di colore (o di luce)?

La temperatura di colore di una sorgente luminosa è una misura numerica della sua resa cromatica. Si basa sul principio che un qualunque oggetto, se riscaldato a una certa temperatura, emette luce di colore variabile in funzione della temperatura. Il sistema di riferimento si basa sulle variazioni di colore di un 'corpo nero radiante' ideale, riscaldato e portato da una condizione di nero, freddo, a quello di bianco incandescente. Man mano che aumenta la temperatura, il corpo dal nero iniziale passa al rosso, all'arancio, al giallo, al bianco, al bianco/blu. La temperatura di colore di una sorgente luminosa è quindi la temperatura, espressa in gradi kelvin (K), alla quale il colore della luce emessa dal corpo corrisponderà esattamente a quello della sorgente luminosa. Ogni sorgente luminosa, in particolare il sole, non emette luce di un solo colore ma la emette in modo più o meno distribuito lungo tutto lo spettro. Quindi la “somiglianza” da noi percepita rispetto alla luce solare non dipende solo dalla temperatura di colore di una sorgente luminosa ma anche dallo spettro che essa emette.

Anche in questo caso può essere utile una breve tabellina di raffronto per potersi orientare meglio nella scelta della sorgente di luce più indicata alle proprie esigenze:

Secondo la norma UNI 12464 si può parlare di:

• bianco caldo se la temperatura di colore è minore di 3.300 K

• bianco neutro se la temperatura di colore è tra i 3.300 e i 5.300 K

• bianco freddo se la temperatura di colore è superiore ai 5.300 K

Ma allora qual è la migliore luce da adottare in un'immersione subacquea?

Non esiste una risposta univoca, ma possiamo comunque ragionare su alcuni aspetti dell'immersione subacquea. Se ad esempio vogliamo avere una luce che ci restituisca i colori naturali durante una immersione diurna in mare non possiamo non ricordare che l'acqua assorbe in modo differente la luce e che il motivo per cui predomina il blu in profondità è dato dal fatto che la luce rosso/gialla è la prima ad essere assorbita e quindi non penetra se non nei primissimi metri. In queste condizioni è chiaro che se impiego una luce "calda" (alogena o LED a luce calda) andrò a ripristinare proprio quelle frequenze di luce del sole che non penetrano in profondità ripristinando così i colori naturali degli organismi che illumino. Viceversa se mi trovo in grotta, in un relitto o durante una notturna, dove non c'è la potente dominante blu del sole, la mia lampada a luce calda mi apparirà "giallastra" rispetto ad una lampada a luce bianca (LED a luce bianco neutra 4-5.000 kelvin) che invece in questo caso risulta essere la migliore a restituirmi i colori naturali. Inoltre sia che mi trovi in una immersione diurna che, ancor di più in una notturna, avrò probabilmente piacere di un fascio di luce medio in modo da illuminare una zona e non un solo punto centrale molto intensamente.

Invece, se poniamo il caso di un’immersione in scarsa visibilità con forte sospensione (fango, alghe, etc.), la mia esigenza non sarà tanto focalizzata sui colori ma sarà quella di "bucare" e permettermi di vedere e di segnalare a grande distanza, e questo lo ottengo maggiormente con luci bianco fredde e molto concentrate in un fascio stretto ad alta intensità. 

Per riprese o fotografie digitali subacquee è vero che maggiore è la temperatura di colore e migliori risulteranno le riprese?

Non è vero. Le lampade con elevate temperature di colore hanno una componente cromatica che tende al blu. Nonostante i sistemi di bilanciamento automatico del bianco, per le riprese digitali è opportuno avvicinarsi il più possibile allo spettro solare, ovvero ad una luce bianca dotata di tutte le componenti cromatiche. Con le tecnologie attuali il tipo di luce che più si avvicina a tali caratteristiche e con potenze sufficienti è la lampada alogena o le LED a luce bianco calda.

Le lampade HID, o HID-Xenon, in che cosa consistono?

Sono lampadine senza filamento metallico dove la luce viene prodotta da una scarica elettrica continua tra due elettrodi immersi in un'atmosfera di gas (HID è l’acronimo di High Intensity Discharge), in genere Xeno. Per generare la scarica iniziale è necessaria una tensione di decine di migliaia di volt per cui devono essere controllate da un’apposita centralina elettronica (il cosiddetto “ballast”) che si occupa successivamente di ridurre la tensione e stabilizzare la luce. La luce prodotta è molto intensa e di tonalità bianca azzurrognola (6.300 kelvin) e il rendimento luminoso è molto alto, circa 100 lm/W.

Vantaggi: essendo disponibili anche con potenze discrete possono generare una luce intensa con una buona autonomia e relativamente bassi consumi. Svantaggi: il costo, quello della lampadina può superare anche i 100 Euro e così dicasi della centralina, la sensibilità anche a piccolissime tracce di umidità (le tensioni impiegate vanno dai 6.000 ai 30.000 volt, quindi basta poca umidità per mandare in corto circuito la parte elettronica), la sensibilità agli urti e alle accensioni ripetute, l'accensione progressiva (la luce massima si ottiene dopo qualche istante e non è possibile spegnere e riaccendere la lampada entro pochi secondi). Sino a pochi anni fa rappresentavano l'unica alternativa alle lampade alogene ed hanno quindi avuto una discreta diffusione, in particolare in ambito di immersione tecnica, nonostante le grosse limitazioni che abbiamo appena visto.

Ora che i LED di potenza sono una realtà consolidata, le HID sono una tecnologia destinata a ridimensionarsi se non a sparire, perlomeno in ambito subacqueo.

Mi è capitato di leggere che una certa lampada a LED o HID equivale, ad esempio, a un'alogena da 50 Watt, che cosa si intende?

In pratica nulla o quasi nel senso che i watt rappresentano il consumo di energia e siccome ogni fonte di luce ha un rendimento diverso, uno spettro diverso, una temperatura di luce differente, ed ogni lampada ha una parabola con un angolo di emissione differente, paragonarle sulla base dei watt non ha molto significato. E’ un po’ come dire che "sembra emettere altrettanta luce di una lampada alogena da 50W", ma è più un opinione, una sensazione visiva personale, che un dato oggettivo. Per paragonare la quantità di luce emessa da una lampada occorre ragionare sui lumen ovvero sulla misura assoluta della luce emessa e non sull'energia assorbita.

Come si misura la luce?

L’unità di misura è la “candela”, indicata dalla sigla cd, che rappresenta l'intensità luminosa, ma in genere si trova indicata un’altra grandezza, il “lumen”, lm, che è il flusso luminoso emesso per angolo solido unitario (un cono di un grado per intendersi). Al di là delle definizioni e dei rapporti tra queste due grandezze, si può dire in sostanza che due sorgenti di luce che emettono gli stessi lumen possono dirsi ugualmente potenti. Ciò non significa che il fascio di luce di due lampade con gli stessi lumen siano uguali perché poi intervengono altri fattori: l’accuratezza della progettazione e costruzione della parabola o della lente, l’angolo cioè l’ampiezza del cono di luce emesso dalla parabola, la temperatura di colore della luce (il nostro occhio percepisce maggiormente la luce giallo-verde).

Ho trovato spesso scritto che una determinata lampada fa una luce di … lux. Cosa significa?

Anche il lux è una misura della luce ma invece che misurare la luce emessa in un certo angolo, come il lumen, misura l’illuminamento di una superficie ovvero 1 lux equivale ad 1 lumen al metro quadro. E’ chiaro che a parità di lumen emessi e di distanza da una superficie, diciamo ad esempio un metro, una lampada dotata di una parabola con un fascio più ampio produce meno lux di una lampada con un fascio concentrato pur avendo la stessa potenza luminosa. Quindi se non si dichiara l’angolo del fascio luminoso e la distanza di illuminazione a cui viene eseguita la rilevazione, anche il lux ha un significato molto relativo nel valutare la potenza di una torcia subacquea. Può comunque essere utile come riferimento sapere che la luce della luna piena arriva al massimo ad 1 lux, il sole all’alba o al tramonto raggiunge i 400 lux, in un giorno coperto da nubi raggiunge i 1.000 lux e, in una giornata tersa, può raggiungere un illuminazione al suolo dai 32.000 ai 130.000 lux.

Ma allora come occorre regolarsi per capire quanta luce fa una lampada?

Se sono indicati i lumen emessi, come abbiamo detto, questo valore rappresenta un ottimo indice confrontabile. Altrimenti, se troviamo indicati i lux, possiamo basarci su questi ma solo se l’ampiezza del fascio di luce delle due lampade a confronto è uguale.

Inoltre è importante che sia dichiarata la distanza di rilevamento dell'intensità luminosa, ovvero dei lux. In genere la distanza si assume a un metro (come per i nostri rilevamenti) ma se non è indicato può invitare al sospetto. 

E' meglio mantenere l'illuminatore completamente carico o scarico quando non viene utilizzato?

Tutti i nostri sistemi illuminanti adottano accumulatori al NiMH o agli ioni di Litio senza effetto memoria. Nessun accumulatore dovrebbe mai essere scaricato completamente, ciò ne ridurrebbe la vita o addirittura lo danneggerebbe irrimediabilmente. Per questo motivo i nostri sistemi illuminanti più evoluti sono dotati di un circuito elettronico capace di gestire la fase di scarica e di interromperla al momento appropriato in modo automatico. E’ importante però mantenere carico, parzialmente o totalmente, l’illuminatore quando non viene utilizzato. Se non utilizzato per molto tempo si deve effettuare un ciclo di scarica e successiva carica, in particolare per gli accumulatori al NiMH.

Si possono utilizzare carica batterie diversi con correnti di carica maggiori?

Si raccomanda di utilizzare solo i carica batterie "intelligenti" in dotazione, come riportato sul manuale di istruzioni. Correnti di carica troppo elevate potrebbero compromettere irrimediabilmente il vostro illuminatore.

Posso mantenere sotto carica la mia lampada anche quando la spia luminosa del carica batterie è verde?

La spia verde indica che la fase di carica è ultimata, da quel momento in poi il carica batterie fornisce una corrente di carica molto bassa, per contrastare l'autoscarica della batteria stessa. Utilizzando i carica batterie "intelligenti" in dotazione si può lasciare collegato il pacco batterie per un tempo indeterminato, tuttavia ciò non è consigliato in quanto rappresenta un inutile ed anti-ecologico consumo di energia.

Che cos'è l'effetto memoria delle batterie e come posso evitarlo?

Semplificando, le batterie soggette all’effetto memoria, cioè in particolare le Ni-Cd, se non sono completamente scariche al momento della ricarica, si "ricorderanno" di questo livello energetico residuo e durante l’utilizzo non scenderanno oltre questo livello riducendo così la loro capacità energetica: questo è il cosiddetto "effetto memoria". Per evitare questo fenomeno è necessario scaricare sempre completamente le batterie prima della loro ricarica. L'effetto memoria non esiste, o è molto limitato, nelle batterie al NiMH (per le quali si consiglia di effettuare dei cicli di scarica e ricarica completi solo in caso di lunghi periodi di inattività per recuperare totalmente la capacità energetica) ed è totalmente assente nelle batterie agli ioni di Litio. Tutti i nostri accumulatori, pacchi batterie e batterie ricaricabili vendute singolarmente, utilizzano batterie al NiMH di moderna generazione o batterie agli ioni di Litio che non presentano effetto memoria.

Quali sono le differenze tra batterie al Nickel Cadmio (Ni-Cd), batterie al Nickel Metal Idrato (NiMH) e batterie a ioni di Litio?

Tra questi tre tipi di batterie, le batterie al Nickel - Cadmio (Ni-Cd) sono quelle con la minor energia specifica (ovvero la quantità di energia elettrica immagazzinata a parità di peso), un tasso di auto scarica rilevante ed un effetto memoria elevato. Hanno in compenso una vita lunga (circa 1.500 cicli di carica e scarica) e una corrente di scarica molto alta, possono cioè erogare molta corrente in poco tempo senza danneggiarsi. Il difetto maggiore di queste batterie è l'effetto memoria ma il motivo principale per il quale stanno andando in disuso è l’alto potere inquinante del Cadmio.
Le batterie al Nickel Metal Idrato (NiMH) hanno una buona energia specifica, un tasso di auto scarica paragonabile a quello delle Ni-Cd, un effetto memoria molto ridotto (assente in quelle di ultima generazione come quelle da noi utilizzate). Hanno tuttavia una vita più breve (in media circa 500 cicli) e una corrente di scarica minore.

Infine le batterie agli ioni di Litio hanno un’elevata energia specifica (quindi a parità di energia pesano meno delle precedenti), un tasso di auto scarica ridotto, nessun effetto memoria, una corrente di scarica elevata, una vita media elevata (circa 1.000 cicli) e un ridotto tempo di ricarica. Il loro limite al momento è il costo più elevato rispetto alle precedenti, per questa ragione al momento le utilizziamo solo in alcuni modelli di punta.

Ho notato che il pacco batterie durante la fase di carica si riscalda, è normale?

Sì, quando si sottopone a ricarica una batteria, la temperatura della stessa aumenta in modo significativo a causa della sua resistenza interna. Pertanto è normale che le batterie possano essere calde alla fine di una ricarica, in particolare se si è eseguita una ricarica rapida.

E' necessaria una valvola di sicurezza di sovrappressione sul pacco batterie?

Dipende dal tipo di batterie impiegate e dal loro dimensionamento. In genere pacchi batterie sotto dimensionati rispetto alle effettive necessità si surriscaldano molto durante la scarica e possono così produrre gas, in questo caso diviene necessario l'inserimento di una valvola di sicurezza per lo scarico eventuale dei gas. Normalmente però, se il pacco batterie è correttamente progettato e si utilizzano celle di qualità, non è più necessario inserire una valvola di sicurezza ed è anzi sconsigliabile in quanto rappresenta comunque sempre una possibile via di allagamento. 

Che manutenzione devo fare alla mia lampada?

I nostri sistemi illuminanti, le nostre lampade e torce subacquee, sono stati tutti progettati e realizzati per rendere minimo il rischio di guasto ed escludere eventi di corrosione impiegando materiali e trattamenti superficiali particolari, tuttavia un’appropriata manutenzione ne può aumentare la vita. I consigli che seguono sono però di carattere generale e si possono applicare ad ogni tipo di lampada subacquea

1. Dopo ogni immersione in mare risciacquare sempre le parti esterne dell’illuminatore con acqua dolce corrente, meglio se leggermente tiepida, azionando le parti mobili (ad esempio il blocco di sicurezza o il pomolo di comando). Questa operazione consente di eliminare del tutto gli eventuali residui di sale accumulatisi sulla superficie del prodotto e nelle sue cavità esterne.

2. Prima di rimuovere il tappo di ricarica o di aprire l’illuminatore, asciugarlo accuratamente per evitare che vi possa entrare dell’acqua.

3. Dopo l’utilizzo ricaricare sempre il pacco batterie, le batterie ricaricabili non devono mai essere lasciate scaricare completamente, ciò potrebbe compromettere seriamente la loro resa e la loro vita (per scarica completa qui si intende oltre il limite di protezione dato dall’elettronica interna, ciò potrebbe avvenire solo se la torcia, una volta scarica, fosse lasciata inattiva con la sola carica residua. Per effetto dell’autoscarica questa carica residua si ridurrebbe ulteriormente nel tempo sino alla reale completa scarica).

4. Dopo la fase di ricarica lasciare raffreddare l’illuminatore prima di chiuderlo e riporlo in un luogo asciutto e temperato (temperature eccessivamente elevate - bagagliaio dell'auto - o eccessivamente rigide - balcone in inverno- possono danneggiare ogni tipo di batteria ricaricabile).

5. Prima di rimettere il tappo di ricarica o richiudere l’illuminatore verificare l’integrità delle guarnizioni o-ring. Se risultassero particolarmente secche, lubrificarle con un velo di grasso di vaselina o di silicone.

6.Controllare sempre che la sede di tenuta sul corpo dell’illuminatore sia pulita.

7.Non toccare mai il bulbo illuminante, la parabola o i led con le dita, usare sempre un panno asciutto o un pezzo di carta pulita. Nel caso accidentale che ciò avvenisse, pulire la superficie del bulbo con alcool, poi lasciare asciugare completamente prima di collegarlo nuovamente.

Speriamo così di esservi stati utili con queste brevi indicazioni e confidiamo possiate trovare il vostro sistema ideale tra le proposte di TorceSUB!

Un augurio di acque serene e luminose!

Massimo Carello