CENTRO LUCE di Barbieri Corrado

Illuminotecnica a Moconesi

Fondamenti di illuminotecnica

L'illuminotecnica è la scienza dell' illuminazione, ovvero la disciplina tecnico/scientifica che si occupa dell'illuminazione di spazi ed ambienti, sia interni che esterni, trovando il giusto equilibrio fra luce solare e luce artificiale. Regolata dalla fisica tecnica interagisce e sfrutta il connubio fra energia e materia, nasce come percezione visiva e si evolve come sinergia fra geometria ed effetto.

L'aspetto geometrico naturalmente fà riferimento alla propagazione nello spazio secondo leggi fisiche precise dell'ottica, quello geometrico invece si riferisce al tipo e alla quantità di energia veicolata dalle onde elettromagnetiche.

Concetti fondamentali

Lo sviluppo sempre più intenso delle sorgenti luminose con la conseguente realizzazione di una gamma estremamente ampia di apparecchi di illuminazione hanno contribuito a trasformare una componente marginale del progetto in una disciplina completamente autonoma affrontata da specialisti. L’illuminotecnica deriva i suoi principi fondamentali e le grandezze in gioco dalla fotometria, disciplina che studia la luce in funzione dello stimolo prodotto sull’occhio umano. La realizzazione di un progetto d’illuminazione richiede un bagaglio di conoscenze di carattere non solo tecnico. In ogni caso, la lettura di un catalogo di sorgenti luminose, la scelta corretta del tipo di apparecchio di illuminazione da utilizzare in funzione dell’atmosfera luminosa da realizzare e l’analisi dei costi di gestione di un impianto, richiede la conoscenza di alcuni fondamentali concetti di base.

Le grandezze della luce

Queste sono le grandezze fondamentali da conoscere:

a) flusso luminoso;

b) intensità luminosa;

c) illuminamento;

d) luminanza.

a) Flusso luminoso - Simbolo:- Unità di misura: lumen (lm)

Questa grandezza indica la quantità di energia luminosa emessa nell’unità di tempo (1 secondo) da una sorgente. Per energia luminosa si intende, per convenzione, quella emessa nell’intervallo da 380 a 780 nm. Per le lampade la normativa IEC prevede che la misurazione del flusso luminoso emesso venga effettuata dopo 100 ore di funzionamento.

b) Intensità luminosa - Simbolo: I - Unità di misura: candela (cd = lm / sr)

Indica la quantità di flusso luminoso emessa da una sorgente all’interno dell’angolo solido unitario (steradiante) in una direzione data.Una sorgente luminosa puntiforme emette radiazioni della stessa intensità in tutte le direzioni, quindi il suo flusso luminoso si propaga uniformemente come generato dal centro di una sfera. Le sorgenti luminose artificiali non emettono luce in modo uniforme in tutte le direzioni dello spazio, quindi a seconda della direzione considerata si può avere una intensità diversa. Un sistema pratico per visualizzare la distribuzione della luce emessa da una sorgente nello spazio consiste nel rappresentare le intensità luminose come vettori applicati nel medesimo punto, come raggi uscenti dal centro di una sfera. I cataloghi degli apparecchi di illuminazione riportano spesso le curve fotometriche ossia le sezioni del solido fotometrico sui due piani principali, ortogonali tra loro, intersecati per l’asse di simmetria e rotazione.La conoscenza della curva fotometrica è molto importante in quanto in base ad essa è possibile verificare che l’apparecchio di illuminazione scelto distribuisca la luce nel modo richiesto. 

c) Illuminamento - Simbolo: E - Unità di misura: lux (lx = lm / m²)

È il rapporto tra il flusso luminoso ricevuto da una superficie e l’area della superficie stessa. In altre parole indica la quantità di luce che colpisce un’unità di superficie.

d) Luminanza - Simbolo: L - Unità di misura: candela / m² (cd / m²)

È il rapporto tra l’intensità luminosa emessa da una superficie in una data direzione e l’area apparen-te di tale superficie. L’area apparente è la proiezione della superficie su un piano normale alla dire-zione considerata. In pratica indica la sensazione di luminosità che si riceve da una sorgente luminosa primaria o secondaria. (Si dice sorgente primaria un corpo che emette direttamente radiazioni; si dice sorgente secondaria un corpo che riflette le radiazioni emesse da una sorgente primaria). È importante avere ben chiara la differenza esistente tra illuminamento e luminanza. Se la prima grandezza indica la quantità di luce, emessa da una sorgente, che colpisce la superficie considerata, la seconda indica la sensazione di luminosità che riceviamo da questa superficie; ciò vuol dire che su due superfici, una bianca e l’altra nera, possiamo avere lo stesso valore di illuminamento, ad esempio 500 lux, ma la sensazione di luminosità ricevuta, e quindi la luminanza, sarà completamente differente, in quanto quelle due superfici riflettono la luce in modo diverso. Nella progettazione illuminotecnica è necessario conoscere adeguatamente le une come le altre. L’efficacia di un progetto di illuminazione è il risultato ottenuto dallo sviluppo di due differenti analisi:

- quantitativa, data dalla determinazione del numero di sorgenti luminose e loro posizionamento;

- qualitativa, data dalla scelta del tipo di luce più adatto a svolgere una determinata attività e dalla sua distribuzione nello spazio.

La luce non è sempre uguale. Può essere più o meno bianca, fredda oppure calda. I colori delle cose appaiono differenti, variando il tipo di sorgente luminosa utilizzata. Per giudicare e classificare le lampade da un punto di vista qualitativo vengono utilizzati due parametri molto impor-tanti:

e) temperatura di colore;

f) indice di resa dei colori.

e) Temperatura di colore

La temperatura di colore, espressa in Kelvin , è un parametro utilizzato per individuare e catalo-gare, in modo oggettivo, il colore della luce di una sorgente luminosa confrontata con la sorgente campione (corpo nero). Dire che una lampada ha una temperatura di colore pari a 3000 K, significa che il corpo nero, a questa temperatura, emette luce della stessa tonalità. Le sorgenti luminose sono suddivise in tre gruppi, a seconda della temperatura di colore:

da 3000 a 3500 K : colore bianco caldo;

da 4000 a 5000 K : colore bianco neutro;

da 5500 a 7000 K : colore bianco freddo.

La temperatura di colore non deve essere confusa con l’indice di resa dei colori, in quanto la prima indica il colore della luce emessa, ma non ci dice nulla riguardo la sua capacità di rendere i colori.

f) L'indice di resa dei colori

Esprime l’effetto prodotto da una sorgente luminosa sull’aspetto cromatico di un oggetto confronta-to con quello ottenuto per effetto di una sorgente luminosa campione di pari temperatura di colore. La sorgente campione, a rigore il corpo nero, è in pratica un metallo, al quale viene somministrata una quantità di calore crescente, portandolo all’incandescenza. Aumentando la sua temperatura, cambierà di colore passando dal rosso cupo fino all’azzurro, passando per il bianco. L’illuminazione è legata profondamente al colore dei materiali. Una superficie appare di un determinato colore, ad esempio il rosso, perché riflette le lunghezze d’onda corrispondenti al rosso assorbendone le rimanenti. Un vetro trasparente colorato appare di un determinato colore perché si lascia attraversare dalle lun-ghezze d’onda relative a quel colore mentre assorbe o riflette tutte le rimanenti. Se nello spettro di emissione della sorgente incidente non sono presenti le lunghezze d’onda del ma-teriale osservato, il suo colore sarà alterato. È quindi importante per avere una buona resa dei colori che nello spettro di emissione della sorgente luminosa siano presenti tutte le lunghezze d’onda, ciascuna con valori quantitativi equilibrati.

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