La fotoluminescenza può sostituire le luci di emergenza?

Tecnologia fotoluminescente per l’evacuazione di emergenza

Affinché la tecnologia fotoluminescente funzioni, essa attraversa tre processi fotofisici: assorbimento della luce, accumulo di energia ed emissione luminosa residua (afterglow). Questa tecnologia utilizza fosfori ingegnerizzati per catturare i fotoni sia della luce artificiale che di quella naturale. Tale cattura eccita i fosfori, portandoli a uno stato energetico superiore. In questo stato, i fosfori rimangono intrappolati nel reticolo cristallino, immagazzinando l’energia per un lungo periodo di tempo. Quando la sorgente luminosa viene rimossa, l’energia intrappolata viene rilasciata in uno stato energetico inferiore, determinando così l’emissione di luce. Man mano che il reticolo cristallino decade, la luce viene emessa. La tecnologia a alluminato di stronzio è superiore alla tecnologia a solfuro di zinco sia per la maggiore durata dell’emissione luminosa durante il fenomeno dell’afterglow, sia per l’intensità della luce emessa. L’emissione luminosa è un processo interamente passivo, il che significa che al processo non viene fornita (né generata) alcuna energia e non richiede manutenzione; ciò implica inoltre che la luce prodotta dalla tecnologia fotoluminescente continuerà a essere emessa anche in caso di interruzioni di corrente. Essa illuminerà il percorso di uscita durante tali interruzioni, mentre altre forme di illuminazione cesseranno di funzionare.

La luminescenza a lunga persistenza, o LPL, è il termine utilizzato per indicare la tecnologia fotoluminescente impiegata per le segnalazioni di guida in caso di emergenza, poiché soddisfa i requisiti normativi relativi alla luminanza. La norma ISO 16069 definisce il requisito minimo di luminanza, che deve essere mantenuto in condizioni di emergenza funzionali, pari a 0,02 cd/m² per un periodo minimo di 60 minuti. I materiali conformi alla LPL, dotati di parametri prestazionali garantiti, sono stati sottoposti a prove conformi alla norma ISO 16069.

Parametro prestazionale – Requisito ISO 16069 – Impatto nel mondo reale

Luminanza – Durata ≥60 minuti di visibilità – Orientamento continuo in emergenze prolungate

Rapporto di contrasto – 10:1 rispetto allo sfondo – Visibilità migliorata in presenza di fumo o in condizioni a basso contrasto

Tempo di carica – <15 minuti a 50 lux – Riattivazione rapida dopo breve esposizione alla luce ambientale

I contrassegni della tecnologia LPL previsti per l'installazione guideranno gli utenti nel modo appropriato, e i contrassegni sui bordi dei gradini consentiranno alle persone di orientarsi correttamente e di salire e scendere le scale. I contrassegni LPL vengono installati in conformità ai requisiti della norma ISO 16069 e, pertanto, forniscono segnalazioni per l’evacuazione di emergenza senza ricorrere all’energia elettrica.

Efficacia dei sistemi fotoluminescenti di emergenza sul campo

Sistemi fotoluminescenti negli edifici ad alta densità di occupanti dopo l’edizione 2018 dell’IBC e della NFPA 101

Con gli aggiornamenti del 2018 al codice edilizio internazionale (IBC) e alla norma NFPA 101, le autorità hanno iniziato a considerare i segnali fotoluminescenti per le uscite di emergenza/percorsi di evacuazione come alternativa ai segnali illuminati elettricamente per le uscite di emergenza/percorsi di evacuazione. Ciò ha portato a un’adozione rapida di questi prodotti negli ospedali, negli aeroporti e in altri edifici ad alta densità di occupanti. Secondo il rapporto Facility Safety Review (2023), l’adozione di queste tecnologie nelle nuove costruzioni è aumentata del 57%. I seguenti fattori hanno contribuito a tale rapida diffusione:

- Totale indipendenza dall’alimentazione elettrica durante i black-out
- Costo di ciclo di vita per la manutenzione ridotto dell’80% rispetto a un sistema cablato
- Maggiore facilità di installazione su edifici con una complessa progettazione architettonica

I nodi di trasporto sono stati i primi tra i nuovi impianti soggetti a regolamentazione ad adottare queste tecnologie, riconoscendo nei segnali fotoluminescenti la loro visibilità anche in presenza di fumo, la sostenibilità e la conformità alle normative che ne confermano l’utilizzo come componente essenziale dei moderni sistemi di sicurezza antincendio.

Standard centrati sull’essere umano: la capacità di soddisfare il requisito di luminanza di 60 min / ≥0,02 cd/m² in situazioni di stress.

Le ricerche sulle esigenze delle persone evacuate confermano che, in caso di emergenza, l’evacuato non entra in panico e mantiene l’orientamento nel sistema di uscita se riceve una luminanza minima di 0,02 cd/m² per il periodo di 60 minuti, obiettivo raggiunto grazie ai nuovi prodotti a base di alluminato di stronzio. Questi stessi prodotti hanno dimostrato, durante simulazioni controllate di stress, di:

Impatto del fattore prestazionale sulla luminanza

Carica ambientale (≥50 lux): 0,032–0,045 cd/m²

Temperatura sottozero: riduzione dell’emissione ≤15%

Invecchiamento del materiale (5+ anni): decadimento dell’emissione <10% con leghe moderne

La ricerca ha dimostrato che i segnalatori fotoluminescenti determinano un aumento del 22% della velocità di evacuazione in condizioni di presenza di fumo rispetto ad altri sistemi, poiché il sistema fornisce una guida visiva continua da bordo a bordo. Inoltre, l’impiego di prodotti fotoluminescenti, conforme alle linee guida NFPA sulla progettazione basata sui fattori umani, nelle scale ha permesso di ridurre del 31% il numero di cadute, quando la striscia fotoluminescente è stata utilizzata per definire chiaramente il bordo dello scalino.

Fotoluminescenza rispetto all’illuminazione di emergenza convenzionale. Compromessi significativi

Analisi dell'affidabilità: indipendenza dall'alimentazione elettrica rispetto alla sensibilità ambientale (illuminamento, temperatura, invecchiamento)

I sistemi fotoluminescenti sono completamente indipendenti dall’alimentazione elettrica: l’unica esposizione alla luce ambientale richiesta non prevede alcun collegamento elettrico, né batterie di riserva. Ciò elimina la maggior parte dei guasti della rete elettrica o delle batterie, responsabili del 27% degli arresti funzionali delle tradizionali luci di emergenza (NFPA 2023). Tuttavia, se la luce ambientale non è disponibile, ne consegue anche la mancanza di funzionamento:

Sistemi fotoluminescenti vs. Luci di emergenza convenzionali
Fonte di alimentazione Completamente passiva (luce ambientale) Dipendente dalla rete elettrica + batteria/generatore
Sensibilità all’illuminanza Richiede un’esposizione preliminare a ≥25 lux per ≥60 minuti Non influenzata dalle condizioni di illuminazione precedenti
Prestazioni in funzione della temperatura Le prestazioni diminuiscono del 15–40% a temperature <5 °C o >40 °C (secondo i protocolli di prova ISO 16069) Componenti moderni: variazioni minime
L'invecchiamento introduce un'ulteriore distinzione fondamentale: i materiali fotoluminescenti perdono tipicamente circa il 20% della loro luminosità ogni 5-7 anni a causa della fatica molecolare, mentre le luci di emergenza a LED ben mantenute mantengono un'uscita stabile per oltre 10 anni. Tuttavia, se sono dotate di luci di emergenza ben mantenute, le decisioni sul ciclo di vita potrebbero riflettere un risparmio economico derivante dall'impiego di unità fotoluminescenti, pari a 150-400 USD annuali per unità in termini di costi energetici e manutenzione, ma che potrebbero richiedere una sostituzione anticipata. La loro affidabilità dipende tuttavia dalle condizioni meteorologiche, e l'efficacia della guida all'evacuazione è basata sul livello di illuminazione e sulle condizioni ambientali.

Domande frequenti

Cosa consente ad alcuni materiali di emettere luce più a lungo rispetto ai loro omologhi?

Questi materiali sono costituiti da composti contenenti alluminato di stronzio, che si distinguono nettamente per la loro capacità di emettere una luce più intensa e duratura rispetto ai materiali obsoleti a base di solfuro di zinco.

Cosa definisce la norma ISO 16069 per i sistemi fotoluminescenti?

ISO 16069 fornisce linee guida sulla durata della luminanza, sul tempo consentito per la carica e sul rapporto di contrasto affinché i sistemi fotoluminescenti funzionino come efficaci sistemi di orientamento per l’evacuazione sicura in caso di emergenza.

Le prestazioni dei sistemi fotoluminescenti si degradano in determinate condizioni ambientali?

Sì, se sono presenti fenomeni come l’illuminazione pregressa e variazioni estreme di temperatura, le loro prestazioni possono essere influenzate in modo significativo.

In che cosa i sistemi fotoluminescenti differiscono dagli altri sistemi di illuminazione di emergenza?

Questi sistemi sono più affidabili perché non sono influenzati da interruzioni di corrente, hanno costi di manutenzione inferiori e sono più sensibili alle condizioni ambientali, nonché all’illuminazione pregressa e all’esposizione. Gli altri sistemi sono meno affidabili perché richiedono un’alimentazione elettrica.