Mikołaj Przybyła è il direttore operativo di GL Optic, azienda polacca che si occupa di misura i parametri delle sorgenti luminose da oltre 10 anni, i cui prodotti sono commercializzati in Italia da Gould G.N. Sistemi.

Molti progettisti elettronici non conoscono approfonditamente i problemi legati all'ottica, ma sempre più spesso devono affrontare progetti multidisciplinari. Abbiamo chiesto a Przybyła come affrontare una situazione del genere.

Come si è sviluppato il rapporto tra 'ottici' ed 'elettronici'?

L'illuminazione a LED è la tipica situazione in cui lo specialista dell'elettronica comincia a famigliarizzare con le problematiche dell'ottica. All’inizio le aziende produttrici di impianti di impianti di illuminazione avevano un un problema analogo, la necessità di estendere l'ambito delle loro competenze per includere l'elettronica. Allo stesso tempo, le aziende con un profilo di competenza squisitamente elettronico, dovevano imparare ad affrontare i problemi di ottica. Era difficile per tutti passare ad una prospettiva più ampia e di regola, più grande era l'organizzazione, più tempo ci voleva e più problemi si incontravano.

Sulla base di tali esigenze comparvero sul mercato numerose piccole imprese specializzate, che rifornivano i produttori di impianti illuminazione della componente elettronica. Per le aziende di elettronica che volevano sviluppare la loro attività nel settore dell’illuminazione, di fatto la misura e la caratterizzazione dei parametri ottici richiedeva competenze specifiche.

Con la rapida crescita del mercato dell'illuminazione a LED, i fenomeni descritti sono diventati un'opportunità per la nostra azienda e da qui abbiamo preso la decisione di entrare in questo mercato.
L'idea originale era quella di offrire agli ingegneri elettronici strumenti di misurazione ottici pronti per l'uso e che garantissero un'elevata precisione e ripetibilità.

Perché è così poco diffusa tra i progettisti elettronici la conoscenza dell'ottica?

I progettisti elettronici oggi sono sempre più spesso coinvolti nei processi relativi all'illuminazione, perché molti vincoli e requisiti progettuali non possono essere affrontati singolarmente, il che comporta la necessità di avere conoscenze specifiche di ottica. Oggi vengono progettate molte soluzioni elettroniche e ottiche, un esempio ecclatante è nell'industria automobilistica.

Putroppo, l’ottica di norma non viene insegnata in molte università tecniche, il che significa che la conoscenza viene acquisita sul campo. Per aiutare i nostri clienti, GL Optic condivide le conoscenze organizzando la formazione per le persone interessate alle questioni ottiche. All’inizio organizzavamo dei seminari in presenza, ora sono condotti online. Partiamo dal proporre corsi di carattere generale relativi alle misure dell'illuminazione, fino al proporre corsi specifici su argomenti espressamente richiesti dai clienti.

Qual è la difficoltà di costruzione di apparati ottici di misura?

La misura dei parametri di base delle sorgenti luminose, come CCT (Color Temperature) o CRI (Color Rrendering Index) si basa sull'analisi dei dati spettrali. La loro traduzione in risultati pratici richiede l'esecuzione di operazioni matematiche appropriate. I metodi di calcolo sono ampiamente disponibili, ma la chiave per correggere i risultati della misura è la corretta calibrazione dello strumento. Pertanto, sul mercato sono disponibili dispositivi di varia precisione. Durante la calibrazione dei dispositivi, è necessario applicare anche una serie di correzioni, comprese le caratteristiche dei sistemi ottici utilizzati, nonché la compensazione della temperatura, la linearità e l’eliminazione della luce diffusa, ecc.

Esistono anche varie "scuole" che descrivono la metodologia e gli approcci per risolvere tali problemi.
Il sensore ottico stesso, abbinato all'elettronica, non fornisce tutto il know-how contenuto nell'apparato di misura, che produttori come noi sviluppano e perfezionano da anni.

Tuttavia, un apparato di questo tipo è di nicchia rispetto alle soluzioni per la misura dei parametri elettrici. La sua complessità tecnica è relativamente alta e i destinatari sono distanti da queste problematiche.

Quali sono le caratteristiche più importanti per un apparato di misura ottico?

Noi cerchiamo di progettare l'attrezzatura in modo che sia facile da usare, perché sappiamo che viene utilizzata da persone che non sono necessariamente specialisti nel campo della metrologia ottica. Per questo motivo, oltre agli strumenti di misura per la misura dei parametri ottici, è necessario disporre di numerosi accessori, come le sfere integratrici, applicate alla testa di misura del misuratore.

Nella nostra soluzione, gli accessori hanno un tag RFID integrato, che viene letto dal software del misuratore e tiene automaticamente conto dei fattori di correzione. È una soluzione conveniente e allo stesso tempo limita la possibilità di errori e posizionamenti errati. Siamo anche in grado di calibrare il dispositivo e gli attacchi come un unico set, e vorrei aggiungere, che questo approccio porta a una maggiore precisione dell'apparato. Sottolineiamo che la nostra attrezzatura è quanto più accurata possibile e che i risultati sono ripetibili.

Il nostro sforzo per avere un processo di calibrazione semplice è enorme. Abbiamo standard di fabbrica elevati al tempo abbiamo costruito un laboratorio in azienda, dove tutti i contatori prodotti sono tarati e regolati. Non si tratta di omologazione, ovvero di una valutazione generale delle capacità di misura della famiglia dei calibri, ma di impostare le indicazioni di ogni strumento prodotto.

Qual è l'obiettivo principale del laboratorio di misura di GL Optic?

Il laboratorio è stato istituito anche grazie a finanziamenti europei, ed oggi grazie a questo, abbiamo apparecchiature uniche in Europa centrale, inclusi modelli che fanno parte della catena metrologica globale, dei quali ce ne sono solo una dozzina nel mondo.

Un esempio per tutti può essere lo standard primario, ovvero un radiatore a corpo nero che utilizza un nucleo composito di grafite riscaldato a una temperatura compresa tra 2950 e 3000 K.
Sulla base di esso, possiamo realizzare standard secondari per i clienti e calibrare standard per altri laboratori. È così che funziona la catena metrologica, dove gli standard di lavoro successivi vengono calibrati con l'uso di standard di ordine superiore.

Il possesso dei modelli di altissima qualità ci dà l'opportunità di offrire servizi di taratura degli apparecchi sul mercato per altre società e istituzioni scientifiche in Europa. Nel prossimo futuro inizieremo a vendere campioni. Le aziende di illuminazione ne hanno molto bisogno, perché senza fonti affidabili di livelli di riferimento, le loro capacità di ricerca sono di fatto ridotte alla ricerca comparativa, non alla misurazione assoluta.

Le aziende stanno investendo in apparecchiature di ricerca nel campo dell'ottica? 

In Europa le principali aziende all’avanguardia nel mercato dell’illuminazione si occupano delle strutture di misura ottiche e della loro calibrazione periodica. Si tratta di una scelta necessaria per distinguersi sul mercato e, sopratutto, se si vuole puntare su prodotti di alta qualità. Queste aziende cercano di costruire una posizione di mercato sulla base della qualità, il che si traduce spesso nel fatto che molte di loro sono nostri clienti.

Per molti anni, quando le lampade alogene e le lampade fluorescenti erano la fonte di luce, nessuno era particolarmente interessato a misurare queste sorgenti, forse perché erano molto stabili nel tempo. Nel caso dei LED, lo scenario è cambiato completamente, perché ci sono molti prodotti, molti fornitori e i parametri sono influenzati anche dal sistema ottico, dall'alimentazione e dalla temperatura. È diventato necessario studiare non solo il prodotto finale, e quindi condurre la sua caratterizzazione, ma anche controllare i componenti acquistati all'ingresso del processo di produzione. Noi rispondiamo a queste esigenze.

Quali strumenti proponete in particolare?

Proponiamo dispositivi molto semplici da usare in modo che le aziende possano controllare rapidamente i componenti acquistati, ad esempio i singoli LED. Spesso le specifiche dei prodotti ordinati non corrispondono ai campioni precedentemente validati in fase di selezione. È quindi importante verificare le diverse forniture preferibilmente in modo totale. È interessante notare che, quando il fornitore è consapevole che il cliente ha gli strumenti per controllare e verificare la qualita’ della forniturra, spesso si scopre che non ci sono più problemi.

In quali direzioni si sta sviluppando la tecnologia di illuminazione a LED?

Oggi ci sono sempre più aree di applicazione dell'illuminazione a LED e queste si stanno sviluppando sempre più rapidamente . Ad esempio l'agricoltura e l'industria automobilistica. Anche la pandemia ha generato l’aumento della domanda per le lampade UV per la disinfezione.

L'illuminazione per piante e animali deve avere parametri specifici e non coincidono necessariamente con quelli che sembrano buoni dal punto di vista dell'occhio umano. Inoltre, i parametri sono specifici per specie diverse. Uno spettro di luce ben scelto fa sentire gli animali a proprio agio e si comportano meglio. Per questo il sistema di illuminazione deve essere studiato, nessuno può giudicare visivamente se l’illuminazione è ottimale o meno.

Nel caso di sorgenti UV, è necessario verificare l'efficienza e controllare se tali installazioni sono sicure. In questo caso è fondamentale garantire una dose appropriata di radiazioni sulla superficie disinfettata. Senza lo strumento di misura è impossibile determinare la potenza delle lampade e il tempo di esposizione. E con gli strumenti di misurazione, è possibile impostare correttamente le lampade, scegliere la potenza, ecc. Per ora, la maggior parte delle sorgenti di radiazioni UV sono lampade a scarica di mercurio simili a lampade fluorescenti. Le soluzioni LED sono ancora in fase di progettazione, perché la loro efficienza è bassa. Forse la pandemia accelererà lo sviluppo in questo segmento, perché un mercato più ampio in futuro accelererà gli investimenti nello sviluppo tecnologico.

L'industria automobilistica utilizza, tra gli altri sistemi a matrice ad alta risoluzione o laser per la produzione di luce bianca, dove il fascio luminoso è diretto con precisione. In tali soluzioni, la sicurezza deve essere controllata, ovvero che la lampada non abbagli e costituisca una minaccia per la vista. I fari delle auto moderne sono, in pratica, proiettori efficienti con un sistema ottico complesso. Anche qui c'è bisogno di ricerca sul loro funzionamento e la verifica che gli standard europei siano rispettati.
C'è molto interesse a livello di produttori, perché queste aziende sanno che nelle condizioni in cui operano, non c'è altra via di sviluppo che la qualità e il progresso tecnico. Per loro, l'apparato è anche uno strumento per ottimizzare il design degli apparecchi di illuminazione, in modo che siano i più economici e i migliori possibili.

Come nasce e si sviluppa GL Optic?

Siamo una società di ingegneria. Progettiamo, prototipiamo dispositivi e li calibriamo, ma affidiamo la produzione a collaboratori, sia in termini di elettronica, di meccanica che di elementi ottici. Diamo lavoro a 16 ingegneri, più qualche altra persona nella produzione. Il nostro portafoglio di prodotti è composto da circa 40 articoli.
Le nostre sono soluzioni create da ingegneri per ingegneri.