Utilizzo di led in grotta
di Marco Bressan
All’inizio del 2000 ho cominciato a provare dei led in grotta; lo scopo delle prove era di verificare se i led
potevano essere utilizzati come illuminazione d’emergenza.
Prima di cominciare la lettura di questo articolo, per chi volesse sapere qualcosa in più di optoelettronica o
sapere semplicemente che cos'è un led, consiglio di leggere il file cenni di optoelettronica.
Per le prove ho adoperato dei led di vario colore e con caratteristiche diverse, in modo da valutare quale
era il più idoneo allo scopo.
Le prove sono state effettuate:
In grotta, per verificare la qualità della luce e l’effettiva possibilità di manovrare;
In casa, per testare la durata delle batterie.
Per la prima prova ho utilizzato un led a luce rossa. Ho scelto questo tipo di led perché di facile reperibilità,
di basso costo (neanche 0,50€) e per l’alta luminosità (2000 mcd); in serie ho messo una resistenza per
limitare la corrente a 20mA (vedi fig.1).
Il circuito viene alimentato con una batteria da 4,5V uguale all’elettrico del mio caschetto.
Dopo averlo montato in modo provvisorio sul caschetto, mi sono recato in grotta per verificare la quantità
di luce che emetteva e se era sufficiente per manovrare.
Il risultato della prova è stato sufficiente: si vedeva abbastanza bene fino ad una distanza di circa 3 metri (si
poteva riconoscere in viso una persona) ed in modo più confuso fino a circa 5 metri.
La qualità della luce però era scadente: il colore rosso obbligava la vista ad un notevole sforzo per
riconoscere i contorni degli oggetti; inoltre, lo stretto angolo d’emissione del led (30 gradi) limitava
notevolmente lo spazio illuminato.
Successivamente ho collegato il led ad una batteria completamente scarica (non riusciva ad accendere
l’elettrico del caschetto); il led ha fornito luce per altri tre giorni prima di arrivare ad emettere una luce
talmente fioca da non vedere nulla.
Già con questa prima prova si può affermare che, se ci si trova nel buio più assoluto, è possibile utilizzare
un led come luce d’emergenza, sfruttando le batterie scariche dell’elettrico del caschetto.
Dato che avevo avanzato qualche led, ho costruito una scatolina d’emergenza con tre led ed un deviatore
(vedi fig. 2) da applicare con un elastico al caschetto.
Il deviatore serve per accendere un unico led (con un consumo di 11mA) o due led (con un assorbimento di
28mA) in modo da sfruttare al massimo la durata della batteria.
Con due led la luce è certamente maggiore ed il consumo rimane quasi invariato rispetto al circuito della
prima prova: i led sono in serie con una resistenza di limitazione più piccola.
Considerando che il consumo di una lampadina normale si aggira intorno ai 300mA (la alogena dello zoom
Petzl consuma circa 450mA), utilizzando una batteria carica ed un led che assorbe 20mA, si può avere luce
per un tempo 15 volte maggiore. Facendo lo stesso calcolo in ore, si ha che se lo zoom Petzl, con una
batteria da 4,5V e lampadina standard, fornisce 19 ore di luce, un led ne fornirà 285 per la durata standard
più altre 60 ore circa per la capacità dei led di sfruttare le batterie scariche.
Nella prova successiva ho utilizzato dei led ad alta luminosità (1200 mcd) a luce bianca e con un angolo
d’emissione di 60 gradi, in modo da eliminare o limitare i difetti riscontrati nella prima prova.
Fin dalle prime accensioni si è visto subito che la luce bianca emessa dal led aveva una qualità migliore
rispetto al led rosso: si vedeva più nitido e più lontano (10m circa) mentre la vista si affaticava di meno;
inoltre, con un angolo d’emissione più grande, si riusciva ad illuminare una zona più ampia.
La luce però aveva un colore decisamente “metallico”; per renderla più “calda” ho aggiunto al led bianco
due led ambra ad alta luminosità (9000 mcd) e con un angolo molto chiuso (7 gradi), ottenendo una
scatolina di emergenza (vedi fig.3) più efficiente: ampia luce diffusa bianca e due led ambra che, oltre a
renderla più calda, funzionano come luce di profondità.
Questa scatolina, dalle dimensioni e peso ridotti e che costa circa 10€, potrebbe essere una garanzia di luce
in caso di permanenza in grotta prolungata o indesiderata.
Il passo successivo è stato quello di costruire un faretto (ricavato da una torcia a mano) con due led bianchi
e due led ambra.
Il consumo del faretto è leggermente più alto rispetto ai circuiti precedenti ma, nonostante ciò, alimentato
con una batteria nuova da 4,5V, ha fornito luce ininterrottamente per più di una settimana.
In grotta il faretto si è comportato abbastanza bene: fornisce una luce sufficiente per qualità ed intensità
per essere adoperata come luce di servizio e, consumando poco, può essere usato come luce di emergenza.
Nelle stanze di piccole dimensioni o nei meandri stretti è un valido sostituto dell'elettrico tradizionale;
perde molto se si deve illuminare in profondità o grandi ambienti. Se si adopera il carburo la sua luce
sparisce completamente perché il carburo emette una luce più intensa e diffusa del faretto.
Visto che funzionava bene nei meandri stretti, ho collegato un circuito elettronico a monte del faretto in
modo che si accendesse automaticamente allo spegnersi del carburo od in assenza completa di luce (vedi
fig. 4).
Questo circuito elettronico, che utilizza solo un transistor con qualche resistenza di polarizzazione ed una
fotoresistenza, è di basso costo e di facile realizzazione. In grotta si è dimostrato molto utile nei meandri
ma abbastanza lento nell'accensione dei led: quando ero incastrato in un meandro con l'impossibilità di
arrivare al caschetto per riaccendere il carburo che immancabilmente si era spento, l'accensione
automatica dei led è risultata molto gradita anche se passava qualche secondo dallo spegnimento del
carburo all'accensione dei led.
Per risolvere il problema del ritardo nell'accensione dei led ho cambiato il circuito elettronico utilizzando un
trigger di Smith per pilotare l'accensione ed un transistor per la parte di potenza (vedi fig. 5). Il trigger di
Smith è un dispositivo elettronico che commuta la sua uscita al raggiungimento di una soglia di tensione in
ingresso.
Il nuovo circuito elettronico è indubbiamente più complesso del precedente, però è risultato essere molto
più veloce nella commutazione (quasi istantaneo). Inoltre si ha la possibilità, cambiando solo il valore del
transistor, di comandare carichi più o meno grandi a seconda delle esigenze.
Attualmente esistono in commercio diversi impianti a led e kit di trasformazione costruiti da ditte
specializzate in materiale speleo. Purtroppo questi impianti hanno ancora un costo abbastanza elevato e
sono tutti costruiti per essere usati come luce di servizio e non come luce di emergenza; inoltre in
commercio non esiste ancora un circuito elettronico di autoaccensione dedicato alla illuminazione speleo.
