FONDAMENTI DI ILLUMINOTECNICA - VANTAGGI DELL'ILLUMINAZIONE A LED - Palazzoli Academy
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FONDAMENTI DI ILLUMINOTECNICA
VANTAGGI DELL’ILLUMINAZIONE A LED
Palazzoli Academy
SOMMARIO
PREMESSA 4
LA LUCE 6
Descrizione del fenomeno 6
Onde elettromagnetiche 7
Propagazione della luce 7
VISIONE 8
Fisiologia dell’occhio 8
- Adattamento 10
- Accomodamento 11
- Convergenza 11
Processo percettivo 12
Prestazione visiva 14
GRANDEZZE FONDAMENTALI 15
Flusso 15
Intensità 17
Illuminamento 18
Luminanza 18
LEGGI FONDAMENTALI
DEL CALCOLO ILLUMINOTECNICO 19
Legge dell’inverso del quadrato 19
Legge fondamentale dell’illuminotecnica per
apparecchi ad altezza costante 19
Tabella comparativa delle grandezze radiometriche e
fotometriche 20
Fenomeni di riflessione 22
FOTOMETRIA 23
Luxmetri 23
Goniofometri 24
Sistemi di misura 28
Tecniche di misura 30
La sfera integratrice o di Ulbricht 31
2
SPETTROMETRIA 32
Misure spettrali 32
Il corpo nero 34
Temperatura di colore correlata delle
sorgenti 35
COLORE 37
Sintesi Additiva e Sottrattiva 38
La percezione dei colori 39
Misura del colore 41
- Tinta 41
- Luminosità 42
- Saturazione 42
Indici di resa cromatica 43
Indici CRI e TM30 44
SORGENTI LUMINOSE 49
Tecnologie e tipi di sorgente 49
- Incandescenza 49
- Alogene 49
- Fluorescenti 50
- Lampade a scarica 50
- Lampade a scarica agli ioduri metallici 51
- Lampade a scarica a vapori di sodio 51
- LED 52
Efficacia luminosa 56
APPARECCHI DI ILLUMINAZIONE 57
Apparecchi tradizionali 57
Apparecchi LED 59
Binning 62
File di intercambio 63
Vita media di un apparecchio LED 65
Metodo di classificazione della vita media degli
apparecchi LED 68
ILLUMINAZIONE LED
E RISPARMIO ENERGETICO 70
Illuminazione degli ambienti industriali 70
Metodo del flusso totale 72
Relampimg e retrofit 76
Risparmio energetico 77
Payback time 78
Vantaggi dell’illuminazione LED 79
3
PREMESSA
LA LUCE È VITA. in cui fare delle cose, eseguire dei compiti:
insomma si è sempre ingegnato per riuscire a
Quando nasce un bambino si dice che è venuto proseguire le sue normali attività anche quando
alla luce, indicando con questa espressione che la luce naturale, la luce del sole, non ci riscalda
una nuova vita è iniziata; nella Bibbia, Dio, più, oppure quando è oscurata dai fenomeni
dopo aver creato il cielo e la terra, disse “sia la naturali.
luce” e così tutto cominciò. La luce artificiale ha una storia antichissima,
I bambini, e spesso anche gli adulti, hanno paura è connaturata con le attività umane, perché
del buio e sono subito rassicurati dall’accensione l’uomo ha sempre tentato di rimanere attivo,
di una lucina: solo con la luce si scacciano le di continuare a fare cose, vedere gente anche
paure, perché prendiamo consapevolezza di noi quando il sole è ormai tramontato, ma gli rimane
stessi e dell’ambiente intorno a noi e possiamo la voglia di proseguire quello che sta facendo,
intervenire per modificare ciò che ci circonda. oppure perché vuole operare dove la luce del
Se non vediamo dobbiamo muoverci a tastoni, sole non arriva.
non riusciamo a prevenire i pericoli, perché Nel sito di Abri Castanet, in Francia, ci sono
non li avvertiamo in anticipo e, in sostanza, immagini incise su un blocco calcareo che
abbiamo un sacco di difficoltà a proseguire le risalgono a circa 37000 anni fa in una grotta
nostre normali attività. in cui difficilmente filtra la luce del giorno: il
Il buio ci induce al riposo e al sonno, mentre la nostro progenitore artista doveva, per forza,
luce ci sveglia e ci rende attivi. disporre di luce artificiale, che gli permettesse
di incidere e dipingere le pareti e la volta della
L’uomo ha sempre seguito il ritmo della luce e caverna.Lo stesso devono aver fatto gli artisti
del buio, del giorno e della notte, dell’attività della grotta di Magura, in Bulgaria, circa 8000
e del riposo, ma ha anche sempre tentato di anni fa oppure gli artisti sudamericani della
prolungare le ore di luce, le ore attive, le ore Cuevas de las Manos, in Patagonia.
4 Grotta di Magura
Cuevas de las Manos
E tanti altri nostri antichi progenitori. solamente quella dei ceri accesi davanti ai
Tutto questo testimonia una volontà di svolgere tabernacoli e alle immagini sacre agli angoli
le attività umane anche dove non arrivava la delle strade. Nel 1788 però in tutta la città
luce del sole o dopo che il sole era tramontato: c’erano già 1200 lampioni di vari tipi: lumi ad
testimonia la necessità di luce artificiale, che olio e in un secondo tempo a petrolio.
naturalmente, a quei tempi, non era sicuramente All’imbrunire arrivavano i Lampedée (coloro
luce elettrica. che si occupano delle lampade) con la scala, la
perteghetta (la pertica) e la scatola contenente il
Da poco più di cento anni noi tendiamo ad bricco dell’olio e accendevano i lampioni.
identificare la luce artificiale con la luce Poi al mattino facevano di nuovo il giro per
elettrica, ma se pensiamo alle grandi città spegnerli.
Europee della metà del diciannovesimo secolo Nel 1820 i ceri furono sostituiti dalle lampade
ci vengono subito in mente bellissimi pali in Argant. Dal 1843 vennero introdotte le lampade
ghisa finemente decorati che servivano per a gas gestite da una società belga che aveva il
l’illuminazione pubblica a gas. A Milano per suo gasometro vicino all’attuale Università
tutto il ‘700 l’illuminazione pubblica era quasi Bocconi.
5
LA LUCE
DESCRIZIONE DEL FENOMENO Il nostro lavoro consiste nel permettere agli
altri uomini di proseguire le loro attività anche
Per muoverci sicuri di notte, per svolgere in assenza di luce naturale: l’oggetto del nostro
le nostre attività quotidiane, per continuare lavoro è l’uomo, a cui dobbiamo permettere
a produrre nelle fabbriche abbiamo sempre di continuare a vedere anche dove il sole non
cercato di illuminare la nostra vita anche dopo arriva o quando sta illuminando la vita di altri
il tramonto del sole o dove la luce del sole non uomini: i robot non hanno bisogno di vedere
poteva arrivare, con il risultato aggiuntivo di per lavorare o fare le altre cose per cui sono
scacciare la paura del buio. programmati.
Ora noi identifichiamo la luce artificiale con Al centro del nostro lavoro c’è l’uomo, fin dalla
la luce elettrica, ma basta citare il nome della definizione stessa di luce.
“nostra” unità di misura fondamentale per
renderci conto che non sempre è stato così: la Chiamiamo luce la porzione dello spettro
candela. elettromagnetico compresa tra 380 nm e 780
nm, cioè la zona compresa tra le frequenze che
sono in grado di stimolare il sistema visivo
umano: lo spettro visibile.
Spettro visibile a lunghezza d’onda crescente e frequenza decrescente
Sono indicate anche oggetti di dimensione paragonabile alla lunghezza d’onda
6
ONDE ELETTROMAGNETICHE PROPAGAZIONE DELLA LUCE
Le frequenze comprese nell’intervallo citato E noto sperimentalmente fino dall’antichità che
stimolano, con efficacia diversa in funzione la luce si propaga secondo traiettorie rettilinee
della frequenza, i recettori presenti all’interno per portarsi da un punto A ad un punto B immersi
dell’occhio umano, i coni ed i bastoncelli, e nello stesso mezzo otticamente omogeneo.
permettono la visione.
La relazione tra la velocità della luce nel vuoto L’analisi della propagazione della luce si
c, che è una costante universale, la lunghezza complica considerando la natura quantistica
d’onda λ e la frequenza f risulta: della luce che le attribuisce contemporaneamente
proprietà ondulatorie e corpuscolari: se il raggio
che si propaga interagisce con elementi che
hanno dimensioni paragonabili alla lunghezza
d’onda del raggio in esame la descrizione si
Lunghezza d’onda e frequenza sono complica notevolmente.
inversamente proporzionali.
Se poi si utilizzasse un approccio relativistico le
Se teniamo conto anche del mezzo in cui si complicazioni aumenterebbero notevolmente.
propaga la luce, indichiamo con n l’indice di Ma per i nostri scopi illuminotecnici possiamo
rifrazione del mezzo e con v la velocità effettiva considerare che la luce si propaghi su traiettorie
di propagazione della luce, la relazione sopra rettilinee e valgano in ogni caso le leggi
esposta diventa: dell’ottica geometrica.
Si tratta evidentemente di una semplificazione
che è pienamente giustificata dalla natura
dei fenomeni che stiamo studiando, che sono
Lunghezze d’onda più elevata corrispondono a
limitati nello spazio e nel tempo, e non invalida
frequenze più basse (meno energia).
i risultati che otterremo.
7
VISIONE
Va sottolineato che noi non vediamo con gli lunghezze d’onda. Tale sensibilità è dovuta alla
occhi, ma con il lavoro congiunto di occhi e presenza all’interno di ogni cono di particolari
cervello: gli occhi sono i sensori, ma è il cervello proteine, in grado di percepire singole
che ricostruisce le immagini e le interpreta, lunghezze d’onda.
in funzione degli stimoli trasmessi dagli
occhi tramite il nervo ottico, delle precedenti Bastoncelli: sono fotoricettori responsabili
esperienze e delle conoscenze acquisite. della visione in bassa luminosità. Sono molto
Tutti hanno familiarità con le illusioni ottiche, sensibili alla luce, ma non hanno sensibilità al
casi in cui la ricostruzione operata dal cervello colore
può trarci in inganno. Dobbiamo pertanto Si trovano in tutta la retina, più diradati nella
partire dall’analisi dell’occhio umano per capire fovea.
meglio come funziona il processo di visione.
I coni, come detto, sono responsabili della
FISIOLOGIA DELL’OCCHIO visione a colori ma sono sensibili solo a
luci piuttosto intense; i bastoncelli sono
Tutti sanno fin da bambini che nell’occhio particolarmente sensibili a basse intensità di
sono presenti due tipi di recettori: i coni ed i luce, ma non ai colori.
bastoncelli.
Se il livello di illuminamento è sufficiente
Coni: sono i fotoricettori responsabili prevale l’informazione generata dai coni, che è
della visione dei colori. Si trovano quasi più ricca, comprendendo anche l’informazione
esclusivamente nella fovea, che rappresenta sul colore, mentre a bassi livelli di luce
un avvallamento di forma circolare nella parte continuiamo a vedere grazie alle informazioni
centrale della retina. prodotte dai bastoncelli, e quindi non
Esistono tre tipi di coni, sensibili a tre specifiche distinguiamo più i colori.
8
Eritopsina: Sensibile a 650 nm (Rosso)
coni-L con un picco di assorbimento intorno
ai 570 nm sensibilità per la gamma dei rossi.
Cloropsina: Sensibile a 530 nm (Verde)
coni-M con un picco di assorbimento intorno
ai 530 nm sensibilità per il colore verde.
Ciinopsina: Sensibile a 430 nm (Blu)
coni-S con un picco di assorbimento intorno
ai 430 nm sensibilità per il colore blu-violet-
to.
Di giorno vediamo a colori, utilizziamo la La rètina è la membrana più interna del bulbo
visione fotopica, in cui prevalgono gli stimoli oculare ed è una componente fondamentale per
inviati dai coni, di notte vediamo in bianco e la visione umana essendo formata dalle cellule
nero, visione scotopica, visione regolata dai recettoriali, i coni e i bastoncelli, responsabili
bastoncelli. di trasformare l’energia luminosa in potenziale
elettrico, informazione che poi viene inviata
In generale, per quanto possibile, entrambi – tramite il nervo ottico – al cervello e più in
i recettori lavorano insieme ma prevale di particolare alla corteccia visiva primaria e
volta in volta l’informazione più opportuna. secondaria, responsabili della visione e della
Naturalmente, nel passaggio da livelli elevati di interpretazione della visione.
luminanza a livelli via via più bassi (o viceversa)
si passerà da un tipo di visione all’altro, La retina presenta uno spessore variabile da 0,4
perdendo (o acquistando) progressivamente mm a 0,1 mm.
la capacità di distinguere i colori: siamo in
visione mesopica, quando i due meccanismi Nel complesso forma tutto il rivestimento
di funzionamento operano insieme, senza che interno del bulbo oculare, dal punto di entrata
nessuno dei due prevalga. del nervo ottico al margine pupillare dell’iride.
Occhio Umano 9
Nella retina sono distinguibili tre regioni: Nel complesso i bastoncelli sono circa
110 milioni, mentre i coni 7 milioni circa.
l’ora serrata: è il limite fra la parte ottica I bastoncelli sono disposti a piccoli gruppi
e ciliare della retina localizzata 6–7 mm separati da un cono nella maggior parte
dietro la cornea; della retina.
Nelle vicinanze dell’ora serrata si assiste ad
la papilla ottica: è il punto di convergenza una diminuzione del numero di bastoncelli,
delle fibre nervose per la formazione mentre nella fovea si ha una disposizione
del nervo ottico ed anche il punto di particolare: fino a 0,25 mm dal suo centro
emergenza dei vasi retinici; sono presenti solo coni; più ci si allontana,
più i bastoncelli si fanno via via più
la macula lutea: è una regione leggermente numerosi (fino anche ad essere 20 volte i
ellittica nel polo posteriore dell’occhio per coni) a 3–4 mm dal centro.
il cui centro passa l’asse visivo dell’occhio
stesso (cioè la direzione dei raggi luminosi); Gli occhi sono governati da un complesso
tale centro è noto come fovea, o fovea sistema neuromuscolare che permette la
centralis, ed è la regione della visione sincronizzazione dei movimenti durante
distinta. la visione e una serie di funzioni visive
per ottimizzare l’interazione con il mondo
Lo strato dei fotorecettori è costituito da circostante.
una parte delle cellule recettoriali presenti
nell’occhio e sensibili alle radiazioni Adattamento: attraverso la variazione
luminose: i coni e i bastoncelli. dimensionale della pupilla, regola la
La principale differenza che si ripercuote quantità di luce che arriva al cristallino.
su una diversa capacità funzionale è la L’adattamento continuo a diverse condizioni
presenza di rodopsina nei bastoncelli e di di luce comporta affaticamento. Richiede un
pigmenti sensibili a tre diverse frequenze di tempo minore passando da una condizione
onde elettromagnetiche (rosso, blu e verde) di buio ad una di luce rispetto al passaggio
nei coni. contrario.
10Struttura della retina
Accomodamento: grazie all’azione dei Convergenza: noi utilizziamo entrambi
muscoli ciliari viene modificata la forma del gli occhi per vedere lo stesso oggetto; se
cristallino per permettere la messa a fuoco a si trova a grande distanza le due direzioni
distanze diverse in un tempo medio di circa di osservazione saranno quasi parallele,
0,7s. mentre se l’oggetto è vicino gli occhi
I bambini riescono a mettere a fuoco oggetti ruotano verso l’interno e le due direzioni si
distanti anche meno di 10 cm. A 45 anni la intersecano sull’oggetto stesso.
capacità di adattamento si riduce ed è spesso Il cervello, sintetizzando le due immagini in
necessario l’uso di occhiali per vedere un’unica visione tridimensionale (visione
a brevi distanze, per esempio durante la stereoscopica), è in grado di valutare la
lettura. distanza tra osservatore ed oggetto ed in
genere di percepire la profondità della scena
osservata.
11Curva di visibilità fotopica diurna
PROCESSO PERCETTIVO Inoltre nel campione c’era una leggera prevalenza
femminile. Trattandosi di esperimenti condotti
Naturalmente ciascuno di noi ha una diversa in Europa, ed in particolare in Francia, il
sensibilità e capacità visiva, quindi occorre campione era costituito sostanzialmente da
riferirsi ad un modello condiviso per poter Europei. Quindi, quello che noi chiamiamo
generalizzare i risultati e dare prescrizioni di occhio umano medio è in realtà l’occhio medio
validità generale. di una giovane Europea.
Nel 1924 a Parigi, furono condotti una serie Non sappiamo se altre popolazioni vedano allo
di esperimenti per valutare la sensibilità stesso modo, ma alcuni esperimenti condotti
dell’occhio umano alle varie frequenze e fu soprattutto in Asia confermano i dati ottenuti
determinato l’occhio umano medio. quasi un secolo fa su un campione limitato.
Il campione era composto da persone giovani, I risultati indicano che la massima sensibilità
tra i 23 ed i 24 anni, cioè nell’età corrispondente spettrale si ha in corrispondenza di una
alla massima acuità visiva, perché si voleva lunghezza d’onda di 555 nm, corrispondente
valutare la rispondenza di un occhio sano ed in al giallo verde, decrescendo fino a raggiungere
perfetta efficienza, senza inquinare i dati con la completa insensibilità sia diminuendo sia
le risposte di persone invecchiate o affette da aumentando la lunghezza d’onda.
patologie.
12La curva è stata normalizzata in modo che il Successivamente è stata determinata anche la
coefficiente di visibilità sia 1 a 555 nm e poi curva di visibilità notturna (scotopica), adottata
decresca fino a zero al di fuori del convenzionale dalla CIE nel 1955.
intervallo che va da 380 nm a 780 nm.
Bisogna tener presente che tutti i nostri
L’esperimento è stato condotto con livelli di luce strumenti sono tarati sulla curva fotopica
che permettevano la visione diurna, o fotopica, (diurna) e tutte le misure che facciamo hanno
cioè con livelli di illuminamento (meglio di come riferimento quella curva.
luminanza) ai quali prevale la funzionalità dei
coni e possiamo vedere a colori. Riassumendo, la presenza contemporanea dei
due recettori all’interno dell’occhio ci consente
Quella presentata è la curva di visibilità sostanzialmente due tipi di visione, in funzione
fotopica, diurna, stabilita da Gibson e Tyndall dei livelli di luce, o meglio, della luminanza
a Parigi negli anni venti del secolo scorso presente nella scena che stiamo guadando.
e adottata nel 1924 dalla CIE (Commission
Internationale de l’Eclairage) che è l’organismo Con elevati livelli di luminanza prevale
scientifico internazionale che regola le questioni l’informazione proveniente dai coni e siamo in
concernenti la luce. presenza della visione fotopica, a colori, tipica
del giorno, mentre a bassi livelli di luminanza
Normalmente la curva fotopica viene abbiamo una visione scotopica, in bianco e
rappresentata come indicato nella figura nero, notturna.
seguente, normalizzata a 1:
Nel passaggio tra una modalità e l’altra
operiamo una visione intermedia (mesopica)
che miscela le due modalità fondamentali a
causa della progressiva insensibilità ai vari
colori (effetto Purkinije, detto anche effetto
campo di girasoli).
fotopica:
diurna: superiore a 50 lx o a 2 cd/m2
mesopica:
transizione: tra 0,005 e 10 lux o tra 0,001
e 2 cd/m2
scotopica:
Curva fotopica notturna: inferiore a 0,005 lx o a 0,001 cd/m2
13Curva scotopica (nero) a confronto
con la curva fotopica (bianco)
PRESTAZIONE VISIVA visiva, accomodazione, regolazione della
luce incidente, convergenza dell’asse visivo,
Il compito visivo è la richiesta al sistema visivo motilità oculare, senso cromatico, presenza di
di avere una visione adeguata degli oggetti difetti visivi, adattamento), dalle caratteristiche
su cui si opera e della scena immediatamente del compito visivo e dalle caratteristiche
circostante compresa nel campo visivo. dell’ambiente.
In fase di progettazione dell’illuminazione il Per poter svolgere un compito visivo con la
compito visivo da svolgere viene determinato corretta efficienza funzionale è necessario
a priori in base alla destinazione d’uso rispettare delle condizioni che garantiscano il
dell’ambiente in cui si opera. dovuto comfort.
La CIE (Pubblicazione n.19/2.1, 1981) Affinché ogni oggetto coinvolto
definisce la prestazione visiva come “la nell’osservazione sia percepito con sufficiente
velocità e la precisione con cui viene eseguito dettaglio dall’osservatore, occorre un livello
un dato compito visivo” e fornisce metodi adeguato di illuminamento, una sufficiente
per quantizzare tale parametro in funzione di uniformità di illuminamento, una buona
alcune variabili. Si tratta dell’attitudine che una distribuzione delle luminanze, l’assenza di
persona manifesta nel reagire quando i dettagli abbagliamento, una corretta direzionalità della
dell’oggetto della visione (compito visivo) luce ed una buona resa cromatica delle sorgenti
entrano nello spazio di osservazione. e degli ambienti.
Ciò dipende essenzialmente dalle capacità
visive del soggetto, (intese come acuità
14GRANDEZZE FONDAMENTALI
Dopo aver indagato la fisiologia dell’occhio Tramite il coefficiente di visibilità trasformiamo
possiamo comprendere meglio le grandezze una grandezza fisica come la potenza spettrale,
fondamentali dell’illuminotecnica. la potenza trasportata da una radiazione
elettromagnetica di determinata frequenza,
FLUSSO in una grandezza che dipende dal recettore,
dipende dalla capacità dell’uomo di ricevere
Chiamiamo flusso luminoso la somma dei uno stimolo da quella potenza.
prodotti della potenza trasportata dalla
radiazione elettromagnetica per ciascuna Stiamo mediando una grandezza fisica con la
lunghezza d’onda per il corrispondente valore capacità umana di recepirla tramite il senso
di visibilità relativa. della vista.
In termini matematici: Se ci colpisce una radiazione ultravioletta o un
raggio X, possiamo ammalarci di cancro, ma
non vediamo niente.
Se ci colpisce una radiazione infrarossa di
adeguata lunghezza d’onda avvertiamo un
senso di caldo, viene stimolato un altro senso,
ma comunque non vediamo niente.
Dove: Noi siamo interessati solo alla parte di spettro
elettromagnetico in grado di stimolare la
Φ = flusso luminoso nostra vista, e teniamo conto della reazione
K = coefficiente di proporzionalità. umana alla stimolazione nella definizione del
Nel SI vale683 lm/W flusso luminoso. Al centro del nostro lavoro
P(λ) = potenza spettrale in W c’è l’uomo, che percepisce la radiazione, la
V(λ) = coefficiente di visibilità trasforma in segnali elettrici e ricostruisce
λ = lunghezza d’onda in nm immagini che ci guidano nelle nostre comuni,
quotidiane attività.
In sostanza moltiplichiamo la potenza spettrale Il flusso luminoso si misura in lumen [simbolo
per la funzione di sensibilità spettrale dell’occhio lm].
umano medio e sommiamo i contributi di tutte
le frequenze a cui siamo sensibili. Il valore di K (coefficiente di proporzionalità)
presente nella formula esposta è 683 lm/W.
Quello che stiamo facendo è di valutare la Il valore 683 è stato scelto in modo che le
capacità della radiazione elettromagnetica con definizioni oggi in uso rimangano coerenti
cui interagiamo di stimolare il nostro sistema con le definizioni date in passato quando le
visivo. conoscenze scientifiche erano più primitive
Il flusso luminoso rappresenta una misura di delle nostre; tuttavia sono secoli che l’uomo
quanto la radiazione elettromagnetica che ci studia la luce e occorreva non contraddire le
colpisce sia in grado di essere vista. vecchie definizioni.
15Come detto ancora oggi la grandezza In genere con efficacia si intende il rapporto
fondamentale inserita nel Sistema tra due grandezze omologhe ma non identiche,
Internazionale è la candela [cd], che già nel in questo caso la potenza luminosa (cioè la
nome richiama metodi e costumi di altri secoli. potenza modulata dal coefficiente di visibilità)
rapportata alla potenza fornita al sistema,
683 rappresenta un importante limite teorico mentre con efficienza si intende il rapporto tra
per l’illuminotecnica: immaginiamo di avere due grandezze identiche, che risulterà quindi
una radiazione monofrequenza a 555 nm che un numero adimensionale; caso classico di
trasporti un W di potenza. efficienza è il rendimento, che è il rapporto tra
potenza utilizzata e potenza fornita al sistema.
Poiché il coefficiente di visibilità a 555 nm è pari
a 1, ed immaginando di riuscire a trasformare È facile vedere che 683 è la massima
tutta la potenza in flusso luminoso, otteniamo efficacia teorica possibile: qualunque altra
683 lm. onda monocromatica (composta da una sola
frequenza) avrà efficacia minore, mentre
La nostra lampadina, cioè l’oggetto in grado se utilizziamo onde con spettro esteso, che
di trasformare una potenza, per esempio una contengano quindi più frequenze, la somma dei
potenza elettrica, in luce avrà una efficacia di vari contributi sarà sempre minore di 683 lm/W.
683 lm/W; Per esempio la luce del sole varia tra i 175
per efficacia, in illuminotecnica, si intende lm/W e i 207 lm/W, in funzione delle diverse
la capacità di trasformare potenza in potenza ore del giorno, mentre uno spettro in cui tutte le
luminosa e si misura il lm/W. frequenze veicolano la stessa potenza ha circa
182 lm/W.
16INTENSITÀ Data una sorgente stiamo identificando e
seguendo un singolo raggio che esce dalla
Chiamiamo candela l’unità di misura sorgente stessa.
dell’intensità luminosa, cioè, scelta una
direzione nello spazio, deriviamo il flusso Abbiamo definito la candela partendo dal flusso
luminoso Φ rispetto all’angolo solido W luminoso; in realtà, come abbiamo detto, nel
centrato su quella direzione. Sistema Internazionale la candela è la grandezza
fondamentale per l’illuminotecnica ed è definita
In sostanza, data una sorgente ed una semiretta nel seguente modo:
che parte dalla sorgente, misuriamo il flusso
contenuto in un cono centrato su quella candéla (derivato del latino candela, da
semiretta e facciamo il rapporto tra il flusso e candere “essere bianco, splendere”) Unità di
l’angolo solido stesso. misura fotometrica dell’intensità luminosa, pari
Stringendo sempre più il cono identifichiamo all’intensità luminosa, in una data direzione,
l’intensità luminosa nella direzione dell’asse di una sorgente che emette una radiazione
del cono. monocromatica di frequenza 5.40 1014 Hz, la
cui intensità radiante nella stessa direzione è
1/683 W/sr
simbolo cd
è fra le unità fondamentali SI e il suo campione
italiano è conservato presso INRIM (Istituto
Nazionale di RIcerca Metrologica) di Torino.
Questa definizione, introdotta nel 1979 dalla
XVI Conferenza Generale dei Pesi e Misure,
ha sostituito quella precedente SI del 1948,
secondo la quale la c. era l’intensità luminosa
di 1/60 di cm2 del corpo nero alla temperatura
di solidificazione del platino (2042 K), misurata
perpendicolarmente alla superficie radiante in
aria a pressione normale.
L’unita illuminotecnica fondamentale è la
candela e non il flusso; questa scelta è stata
fatta per ragioni pratiche, di riproducibilità
in laboratorio. In ogni caso resta valida la
relazione tra intensità e flusso che abbiamo
descritto precedentemente.
17ILLUMINAMENTO LUMINANZA
Definiamo ora l’illuminamento prodotto da La luminanza rappresenta la sensazione visiva
una sorgente puntiforme su un punto di una percepita dall’occhio umano se colpito dalla
superficie. luce direttamente prodotta da una sorgente
luminosa o riflessa da una superficie; è perciò
Consideriamo puntiforme una sorgente di definibile come l’intensità luminosa riferibile
dimensioni trascurabili rispetto alla distanza tra ad una superficie.
la sorgente stessa e la superficie da illuminare:
una lampadina appesa al soffitto ha dimensioni
trascurabili rispetto al pavimento, considerando
la distanza tra pavimento e soffitto.
Definiamo illuminamento su di una superficie
prodotto da una sorgente il rapporto tra il flusso Definizione: La luminanza di una superficie
proveniente dalla sorgente e la superficie stessa. è data dal rapporto tra l’intensità luminosa I
emessa, riflessa o trasmessa dalla superficie A
Se la sorgente è puntiforme il flusso è secondo la direzione di osservazione e l’area
contenuto in un angolo solido centrato sulla apparente della superficie stessa.
sorgente; restringendo sempre più la superficie
fino a farla collassare in un punto otteniamo L’area apparente è la proiezione della superficie
l’illuminamento prodotto da una sorgente A sul piano normale alla direzione dell’intensità.
puntiforme su un punto di una superficie.
La luminanza dipende dalla posizione
In formule: dell’osservatore.
Se l’osservatore si sposta verrà raggiunto da una
intensità diversa da quella che lo raggiungeva
nella posizione precedente e vedrà la superficie
L’unità di misura dell’illuminamento è il lux emittente sotto un angolo diverso: quindi
[lx]. complessivamente la luminanza percepita
dall’osservatore cambierà.
La luminanza si misura in candele al metro
quadro [cd/m2].
18LEGGI FONDAMENTALI DEL CALCOLO ILLUMINOTECNICO
LEGGE LEGGE FONDAMENTALE
DELL’INVERSO DEL QUADRATO DELL’ ILLUMINOTECNICA PER
APPARECCHI AD ALTEZZA COSTANTE
Per sorgenti puntiformi che illuminano punti
perpendicolari alla sorgente stessa possiamo Se il punto non è perpendicolare alla sorgente
scrivere che: ma il raggio incide sulla superficie da illuminare
con un angolo α, allora la formula diventa:
Cioè per una sorgente puntiforme che Se la o le sorgenti sono tutte alla stessa distanza
illumina un punto perpendicolare alla sorgente (h) dalla superficie da illuminare allora la
l’illuminamento è pari alla intensità emessa distanza tra punto e sorgente è pari a
dalla sorgente in direzione del punto divisa per
l’inverso del quadrato della distanza tra punto
e sorgente.
Si veda lo schema seguente, che illustra i calcoli
sopra esposti:
19 19TABELLA COMPARATIVA DELLE Le prime descrivono fenomeni fisici, le seconde
GRANDEZZE RADIOMETRICHE descrivono gli stessi fenomeni per come sono
E FOTOMETRICHE percepiti dall’uomo.
È possibile comparare le grandezze Posso essere investito da una grande quantità
radiometriche, che esprimono quantità di radiazioni, ma se non sono delle frequenze
fisiche, con le grandezze fotometriche, che adeguate non vedrò nulla.
rappresentano le stesse grandezze mediate dal
sistema sensoriale umano.
GRANDEZZA RADIOMETRICA FOTOMETRICA
Potenza W lumen [lm]
Potenza su Superficie W/ m2 lm/m2 = lux [lx]
Potenza su Angolo Solido W/sr lm/sr = candela [cd]
Potenza su lm/(m2*sr) =
W/(m2*sr) [cd/m2]
Superficie per Angolo Solido lm/sr*1/m2 = cd/m2
20È possibile instaurare una analogia tra le Legge dell’inverso del quadrato
grandezze fotometriche e le grandezze idriche:
Nel caso di una sorgente puntiforme la
diminuzione del livello di illuminamento su una
Flusso luminoso superficie varia in relazione al quadrato della
distanza dalla fonte: raddoppiando la distanza
L’equivalente idrico del flusso luminoso è dato dalla fonte la superficie investita quadruplica
dalla quantità totale di acqua emessa da una ed il livello di illuminamento diviene quindi un
doccia in tutte le direzioni nell’unità di tempo quarto.
ed è misurata in litri al secondo.
Intensità luminosa Il livello d’illuminamento su di una superficie
è massimo quando i raggi luminosi giungono
L’analogia idrica è data dalla quantità di acqua perpendicolari ad essa e diminuisce
emessa da un singolo ugello della doccia, in un proporzionalmente al loro angolo d’incidenza.
cono angolare di dimensione infinitesima. Si ha cioè una diminuzione della capacità
di raccolta della radiazione al variare
dell’inclinazione della superficie.
Illuminamento
L’equivalente idrico è dato dalla quantità Al cinema riusciamo a vedere il film perché lo
di acqua che cade sulla superficie in esame schermo è perpendicolare ai raggi che arrivano
nell’unità di tempo ed è misurata in litri al dal proiettore. Se lo schermo fosse parallelo ai
secondo al metro quadro. raggi la luce scorrerebbe sullo schermo senza
esserne intercettata e illuminerebbe la parete di
fondo.
Allo stesso modo se innaffiassi il giardino
tenendo il getto parallelo al terreno, l’acqua
scorrerebbe sul suolo senza bagnarlo e senza
penetrare in profondità con la conseguenza che
le piante morirebbero.
21FENOMENI DI RIFLESSIONE Superfici con semidiffuse.
Quando una superficie è illuminata da un fascio La luce incidente viene riflessa in tutte le
di luce, rifletterà parzialmente la luce che la direzioni in modo quasi uniforme perché esiste
investe secondo regole che dipendono dal un angolo prioritario di riflessione in funzione
materiale che la costituisce. dell’angolo di incidenza del raggio in arrivo.
Possiamo classificare le superfici in quattro Tipico comportamento degli asfalti.
grandi categorie in relazione alle caratteristiche
di riflessione:
Superfici con riflessione speculare.
L’angolo di incidenza è uguale all’angolo
di riflessione. Tipico comportamento degli
specchi. Se la superficie è diffusiva, vuol dire che segue
la legge di Lambert (superfici Lambertiane).
Nel modello Lambertiano la luce riflessa
varia in funzione del coseno dell’angolo di
emissione rispetto alla normale al piano,
indipendentemente dal piano di riemissione.
Supponendo che la massima riemissione sia
I, in direzione perpendicolare alla superficie
Superfici con riflessione diffusa. riflettente, allora in tutte le altre direzioni
La luce incidente viene riflessa in tutte le Iθ = I * cos(θ)
direzioni in modo uniforme indipendentemente
dall’angolo di incidenza del raggio in arrivo. ed il solido di riemissione è una sfera – vedi
Tipico comportamento delle superfici amorfe. esempio b della tabella precedente.
Si dimostra che se vale la legge di Lambert la
luminanza della superficie non dipende dalla
posizione dell’osservatore che percepisce una
luminanza costante.
In sostanza se guardo uno specchio, ciò che
vedo dipende in maniera essenziale dalla mia
Superfici con semispeculari. posizione, ma se guardo un muro imbiancato a
calce, quello che vedo non dipende dalla mia
La luce incidente viene riflessa principalmente posizione, ed anche se mi sposto vedo sempre
in modo speculare ma il raggio riflesso non è la stessa cosa.
ben definito e si manifesta una certa diffusione
intorno alla direzione di riflessione principale. Se la superficie non è perfettamente
Tipico comportamento delle superfici Lambertiana la luminanza comunque cambia
metalliche lucidate. cambiando punto di osservazione.
22FOTOMETRIA
Con fotometria indichiamo l’insieme delle Il luxmetro deve avere una risposta all’energia
tecniche di misurazione delle grandezze luminosa quanto più vicina alla curva fotopica
(grandezze fotometriche) che caratterizzano la di sensibilità relativa V(λ), cioè deve simulare il
luce: flusso, intensità nelle varie direzioni dello più possibile l’occhio umano normalizzato dal
spazio, luminanza, etc. punto di vista fotometrico.
LUXMETRI Questo si realizza impiegando dei filtri in modo
tale da ottenere una risposta spettrale il più
Il luxmetro è lo strumento di misura dell’ possibile vicina alla curva V(λ).
illuminamento. È composto di solito da una
parte fissa (corpo strumento) e una mobile che L’esposimetro utilizzato in fotografia è un
contiene il sensore vero e proprio costituito dispositivo analogo al luxmetro e misura
generalmente da un trasduttore che sotto l’illuminamento della superficie o oggetto che si
l’effetto dell’energia luminosa reagisce intende fotografare rispetto alle caratteristiche
provocando una corrente elettrica che viene della pellicola e non alla curva di visibilità
rilevata da un galvanometro la cui scala è tarata umana.
in lux.
Il parametro più importante per valutare la
precisione dello strumento è la rispondenza alla
curva di visibilità e di conseguenza la sensibilità
del sensore.
23GONIOFOTOMETRI Per cercare di mantenere nella posizione di
normale funzionamento l’apparecchio durante
Il goniofotometro è lo strumento usato per la la misura sono state sviluppate macchine e
misurazione delle intensità luminose emesse tecniche di misura specifiche.
da un apparecchio o da una sorgente luminosa
nelle diverse direzioni dello spazio. Il modo più semplice è di posizionare
l’apparecchio di illuminazione e far ruotare
Esistono vari tipi di goniofotometro, ciascuno la fotocellula intorno ad esso; si realizza
impiegato in diverse configurazioni per così il goniofotometro a testina rotante, che
rispondere ad esigenze specifiche. però richiede spazi enormi per funzionare
correttamente se l’apparecchio ha dimensioni
I goniofotometri che ruotano l’apparecchio elevate.
intorno a due assi perpendicolari tra
loro modificano la normale posizione di
funzionamento dell’apparecchio durante la
misura.
24Negli anni settanta del secolo scorso è stata in particolare resta costante la sua posizione
sviluppata la tecnica di misurare l’immagine rispetto alla gravità, garantendo la corretta
dell’apparecchio riflessa in uno specchio: questo dissipazione termica.
permette di mantenere l’apparecchio nella
normale posizione di funzionamento durante Un’altra possibilità è di tenere l’apparecchio
la misura sfruttando il movimento relativo tra al centro e far ruotare lo specchio intorno
apparecchio e specchio. all’apparecchio che rimane sostanzialmente
fermo, semplicemente ruota intorno al proprio
L’apparecchio trasla in direzione verticale asse.
e può ruotare intorno al proprio asse, ma
resta comunque nella normale posizione di
funzionamento durante tutta la misura, anche se
ad altezze diverse;
25Questo tipo di goniofotometro è indicato Questa prescrizione ha naturalmente dato grande
esplicitamente nella norma LM-79 della IES popolarità a questo tipo di strumento, anche se
(Illuminating Engineering Society), che è l’ente è stato poi chiarito che anche i goniofotometri a
normatore Americano, come uno dei due soli specchio centrale soddisfano le specifiche
tipo di goniofotometro utilizzabile per le misure LM-79.
su apparecchi LED, insieme ai goniofotometri a
testina mobile che abbiamo descritto sopra.
26L’immagine seguente illustra il principio di Da notare il setto rotante con foro eccentrico
funzionamento di questo tipo di goniofotometro. sincrono con i movimenti dello specchio che
scherma la luce proveniente dall’apparecchio
Il sensore vede l’immagine nello specchio e la luce parassita che può essere presente
dell’apparecchio e non deve invece ricevere nell’ambiente a causa delle residue riflessioni
luce direttamente dall’apparecchio stesso. di soffitto, pareti e pavimento.
27SISTEMI DI MISURA stesso, si individua un asse polo Nord, polo
Sud che corrisponde all’asse perpendicolare
Nella fotometria esistono due sistemi di alla superficie emittente dell’apparecchio e
coordinate sferiche normalmente usati si genera un sistema di meridiani, che sono le
nella pratica, che coprono campi applicativi intersezioni tra i piani passanti per l’asse Nord-
complementari. Sud e la superficie della sfera, e di paralleli che
indicano diversi gradi di elevazione rispetto
Il primo sistema, indicato come C-γ (C-gamma), all’asse centrale.
viene usato per gli apparecchi per interni e per
gli apparecchi stradali e corrisponde al sistema Per ogni intersezione tra meridiani e paralleli
di meridiani e paralleli che troviamo su un si effettua una misura. La scelta dei meridiani
normale mappamondo. e dei paralleli determina la maggiore o minore
densità dei punti di misura.
L’apparecchio da misurare viene posto al
centro di una sfera ideale di raggio molto più Naturalmente occorre scegliere un meridiano di
grande delle dimensioni dell’apparecchio riferimento, indicato come C0.
28Il secondo sistema, indicato come V-H, Per ogni intersezione tra meridiani e paralleli si
oppure come B-β (B-beta), viene usato per gli effettua una misura.
apparecchi da proiezione stradali e corrisponde
ad un sistema di coordinate sferiche con asse La scelta dei meridiani e dei paralleli determina
orizzontale (Est-Ovest). la maggiore o minore densità dei punti di
misura.
L’apparecchio è posto al centro di una sfera
ideale di raggio molto più grande delle Il meridiano di riferimento è generalmente
dimensioni dell’apparecchio stesso, ma si perpendicolare alla superficie emittente.
individua un asse Est-Ovest che determina
un sistema di meridiani e paralleli ruotati di
novanta gradi rispetto al mappamondo.
29TECNICHE DI MISURA Nel caso di fotometria relativa, conoscendo
esattamente il flusso uscente dalla lampada
Quando si misura l’emissione di un apparecchio e quello uscente dall’apparecchio è possibile
o di una sorgente i dati possono essere esposti calcolare il rendimento dell’apparecchio stesso
in maniera assoluta o relativa. come rapporto tra i due flussi.
Fino a pochi anni fa la normale tecnica
di laboratorio prevedeva di fornire i dati
normalizzati a 1000 lm, cioè si fornivano i
risultati di misura in candele per ogni 1000
lm di emissione della lampada contenuta
nell’apparecchio. Si fornivano i dati, cioè,
come se la lampada fornisse sempre 1000 lm di Dove:
flusso, più propriamente diremo che i dati erano
normalizzati a 1000 lm. η = rendimento luminoso
φA = flusso uscente dall’apparecchio
La fotometria relativa ha il vantaggio che è φL = flusso uscente dalla lampada
possibile cambiare lampada semplicemente
indicando il flusso della nuova lampada, Il rendimento è un numero adimensionale.
perché si da per scontato che meccanicamente In sostanza il rendimento indica quanta parte
ed otticamente le lampade che possono essere del flusso fornito dalla lampada riesce ad
montate nell’apparecchio si comportano allo uscire dall’apparecchio, misura l’efficienza
stesso modo. dell’apparecchio.
Il parametro che può cambiare è il flusso, ma
la fotometria è normalizzata a 1000 lm, per cui Con l’avvento dei LED (Light Emitting
basta moltiplicare le candele normalizzate per Diode) diventa problematico cambiare le
i kilolumen emessi dalla lampada inserita per sorgenti all’interno dell’apparecchio, perché
ottenere la fotometria assoluta, cioè le candele se anche fosse possibile sostituire i singoli
realmente emesse dall’apparecchio in quella LED o le matrici di LED che costituiscono il
configurazione. motore luminoso dell’apparato, la sostituzione
influirebbe sui meccanismi di dissipazione
Per effettuare una fotometria relativa si misura del calore, quindi sull’equilibrio termico
il flusso emesso dalla sorgente, si misura la dell’apparecchio, variandone l’emissione.
fotometria dell’apparecchio e si normalizzano
i dati rendendo la misura indipendente dalla Per questa ragione le norme di settore che
lampada specifica utilizzata. regolano le misure sugli apparecchi LED
richiedono fotometrie assolute, in cui non ha più
La tecnica complementare prevede di senso parlare di rendimento luminoso, perché
misurare semplicemente le candele uscenti l’apparecchio influisce in modo sostanziale
dall’apparecchio che contiene quella specifica sull’emissione della sorgente, cambiandone le
sorgente. Si dice che è stata effettuata una condizioni termiche.
fotometria assoluta; in questo caso non è
possibile cambiare la lampada, a meno di non Diventa quindi importante misurare l’efficacia
conoscere esattamente il flusso della lampada dell’apparecchio cioè il rapporto tra il flusso
stessa e con tale valore normalizzare la emesso dall’apparecchio e la potenza (elettrica,
fotometria rendendola relativa. trattandosi di luce elettrica) fornita.
30Le norme specificano che occorre valutare La misurazione viene effettuata per mezzo
la potenza complessiva fornita all’apparato di una cellula fotovoltaica posta dietro una
di illuminazione, tenendo in considerazione piccola fessura praticata sulla superficie della
anche le perdite all’interno dell’alimentatore sfera.
o qualunque altra dispersione all’interno
dell’apparecchio. Per evitare che la cellula riceva direttamente
i raggi luminosi emessi dalla sorgente, la
L’efficacia mette in relazione il flusso emesso fotocellula è schermata in modo che non veda
dall’apparecchio con la potenza complessiva direttamente la sorgente.
fornita dalla rete elettrica.
L’illuminamento E sul sensore è direttamente
proporzionale al flusso totale emesso dalla
lampada.
Dove:
ξ = efficacia luminosa
φA = flusso uscente dall’apparecchio Dove K è una costante che dipende dalle
W = potenza fornita complessivamente caratteristiche del sistema e che si determina
all’apparecchio per taratura, misurando una sorgente campione
che abbia caratteristiche simili alla sorgente in
L’efficacia si misura in lm/W. esame e flusso luminoso noto.
LA SFERA
INTEGRATRICE O DI ULBRICHT
l flusso luminoso di una sorgente può essere
calcolato (per integrazione) dalle intensità
luminose misurate secondo le diverse direzioni,
oppure misurato direttamente attraverso la sfera
integratrice o di Ulbricht.
Si tratta di una sfera la cui superficie interna è
verniciata con vernice bianca opaca diffondente
e non selettiva, che significa che riflette allo
stesso modo tutte le frequenze che compongono
lo spettro da misurare.
La sorgente viene sospesa al centro della sfera. A
causa delle continue riflessioni l’illuminamento
di ogni punto della superficie interna della
sfera è costante e proporzionale al flusso totale
emesso dalla lampada.
31SPETTROMETRIA
Con il termine spettrometria indichiamo una
serie di tecniche per misurare lo spettro della
luce emesse da una sorgente o riflessa da una
superficie.
Lo strumento usato è lo spettroradiometro, che
può essere usato direttamente oppure come
elemento sensibile di una sfera integratrice o di
un goniofotometro.
MISURE SPETTRALI
Lo spettro di emissione di una sorgente è
la distribuzione di energia in funzione della
frequenza (o della lunghezza d’onda) e
rappresenta l’emissione di una sorgente; lo
spettro può limitarsi al campo del visibile o
estendersi anche alle altre frequenze.
Valutare lo spettro di emissione di una lampada
all’interno di un progetto permette di verificare
in modo adeguato la qualità della luce prodotta.
Gli spettri possono essere continui, composti da
una sequenza ininterrotta di frequenze, oppure a
righe, se vengono emesse solo alcune frequenze
o solo alcuni campi di frequenza.
I LED normalmente usati per l’illuminazione
hanno uno spettro continuo caratterizzato da un
picco nel blu, un avvallamento tra blu e verde e
da basse emissioni nel rosso.
Il tipo di spettro rappresentato per i LED è
quello più comunemente usato, e le differenze
si giocano normalmente sull’altezza del picco
blu, in funzione del quale varia la temperatura
di colore del LED stesso.
Naturalmente si trovano sul mercato anche
molte altre soluzioni, corrispondenti a diverse
tecnologie per produrre luce.
3233
IL CORPO NERO La radiazione emessa da un corpo nero viene
detta radiazione del corpo nero.
In fisica un corpo nero è un oggetto
ideale che assorbe tutta la radiazione Lo spettro di un corpo nero è uno spettro dalla
elettromagnetica incidente senza rifletterla, ed caratteristica forma a campana, dipendente
è perciò detto “nero” secondo l’interpretazione unicamente dalla sua temperatura T e non dalla
classica del colore dei corpi. materia che lo compone.
Assorbendo tutta l’energia incidente, per Negli esperimenti in laboratorio un corpo nero
la legge di conservazione dell’energia il corpo è costituito da un oggetto cavo mantenuto
nero re-irradia tutta l’energia assorbita. Si tratta a temperatura costante le cui pareti emettono
di una idealizzazione fisica, dal momento che e assorbono continuamente radiazioni su tutte
in natura non esistono corpi che soddisfano le possibili lunghezze d’onda dello spettro
perfettamente tale caratteristica. elettromagnetico.
34TEMPERATURA DI COLORE Se una sorgente emette uno spettro con
CORRELATA DELLE SORGENTI coordinate cromatiche che giacciono sul
Locus Planckiano possiamo specificare la sua
Dato lo spettro di emissione di una sorgente, o cromaticità mediante la temperatura del corpo
di un corpo che emetta luce o di una superficie nero che emette uno spettro con le stesse
riflettente, è possibile elaborare i dati spettrali coordinate cromatiche, indicandola come
per rappresentare il colore della luce tramite le Temperatura di colore.
coordinate cromatiche x,y nel diagramma CIE Se invece le coordinate della sorgente sono in
1931. prossimità della Planckiana, ma non esattamente
sovrapposte, specifichiamo una Temperatura di
Il bordo a ferro di cavallo del diagramma Colore Correlata (in Inglese Correlated Color
rappresenta i colori puri, spettrali, associati Temperature – CCT) cioè la temperatura del
ad una singola frequenza; la linea di chiusura punto più vicino del Locus.
inferiore è la cosiddetta linea delle porpore,
colori non spettrali, perché non associati a Nella figura seguente sono indicati i segmenti
nessuna frequenza monocromatica, malgrado che individuano le Temperature di Colore
siano sul bordo, mentre l’interno del diagramma Correlate o, in Italiano, isoprossimali.
rappresenta i colori dati dalla miscelazione dei
contributi dei colori primari; le porpore sono Nel caso si usi una temperatura correlata è
ottenuti dalla miscelazione del rosso e del buona pratica indicare anche la distanza dal
violetto spettrale. locus, per dare una indicazione di quanto ci
scostiamo dall’emissione del corpo nero.
Siamo in presenza di una sintesi additiva: per
creare nuovi colori si mescolano, si sommano, In realtà la temperatura di colore correlata
altri colori, preferibilmente i colori scelti come si misura in uno spazio che costituisce una
primari. trasformazione dello spazio colore CIE del
1931, adottato dalla CIE nel 1960 e ormai
Sul diagramma è anche indicato il Locus abbandonato.
Planckiano, la linea su cui giacciono le
coordinate cromatiche degli spettri di emissione Per questa ragione la distanza dello spettro in
del corpo nero a varie temperature. esame dalla Planckiana viene indicata con duv.
35La Temperatura di Colore o la Temperatura di intorno al Locus Planckiano, dove l’emissione
Colore Correlata (CCT), espressa in Kelvin è paragonabile a quella del corpo nero alle
[K], è una caratteristica dell’emissione di una varie temperature, o, vedendo la questione da
sorgente, che viene classificata come fredda o un altro punto di vista, se siamo in presenza
calda in funzione della sua CCT: più la CCT di una luce che sia simile ad una emissione
aumenta più la sorgente è considerata fredda, nel visibile che contenga tutte le frequenze,
perché la classificazione come fredda o calda variamente miscelate: ad una temperatura di
di una sorgente si riferisce alla sensazione colore di 2000 K corrisponde una prevalenza
prodotta nell’osservatore e non alla temperatura dell’arancione, a valori di temperatura
del corpo nero. inferiori corrispondono il rosso e, ancora più
in basso, l’infrarosso, non più visibile; mentre
Più aumenta la temperatura del corpo nero a temperature superiori ai 2000 K la luce è
più aumenta la componente blu nello spettro, dapprima gialla, poi bianca, azzurra, violetta
generando una sensazione di freddezza e ultravioletta.
nell’osservatore.
In pratica usiamo la Temperatura di Colore
Ha senso parlare di Temperatura di Colore (eventualmente Correlata) per distinguere le
Correlata (CCT) solo in una fascia ristretta varie tonalità della luce “bianca”.
36COLORE
Il colore è un mezzo che consente di
esercitare un influsso diretto sull’anima.
Il colore è il tasto, l’occhio il martelletto,
l’anima è il pianoforte dalle molte corde.
da Dello spirituale nell’arte,
Vassilij Kandinskj
Noi, normalmente, vediamo il mondo a colori Ricondurre ciò che sperimentiamo con i nostri
ed associamo questa sensazione multiforme ai sensi a qualcosa di oggettivo, misurabile e sul
nostri sentimenti: vedere il mondo in bianco quale tutti concordano?
e nero significa non apprezzare le sfumature,
dividere ciò che ci circonda in categorie nette, Sappiamo rispondere alla domanda di ogni
non distinguere le gradazioni. bambino: “il mio amico vede il rosso come lo
vedo io?”.
Il colore è gioia, pienezza di vita, completezza
di informazione. Non abbiamo tutte le risposte a queste domande,
vediamo quello che sappiamo finora.
È possibile dare una misura oggettiva del
colore?
37SINTESI ADDITIVA E SOTTRATTIVA Definendo colore complementare quello
che si ottiene sottraendo dal bianco il colore
Nell’ambito della sintesi dei colori si deve dato, si può constatare che i rispettivi colori
evidenziare la distinzione tra il caso in cui si complementari di rosso, verde e blu, e cioè
sommano luci e quello in cui si mescolano ciano, magenta e giallo, costituiscono una base
pigmenti colorati. per la sintesi sottrattiva dei colori.
Nel primo caso il numero delle componenti È riportato uno schema di base per la sintesi
cromatiche che raggiungono l’occhio aumenta, sottrattiva; si noti come la somma dei tre colori
e si parla di sintesi additiva; nel secondo di base generi il nero.
caso, essendo i pigmenti sostanze assorbenti,
il numero delle componenti cromatiche che
raggiungono l’occhio diminuisce, e si parla di
sintesi sottrattiva.
Il modo più semplice per sperimentare la sintesi
additiva consiste nell’avvicinare l’occhio allo
schermo di una TV a colori sino a distinguere gli
elementi emittenti dello schermo; si potrà notare
così come attraverso diverse combinazioni
di blu, verde e rosso si ottengano, alla dovuta
distanza, gli altri colori visualizzabili.
Viene riportato uno schema di base per la sintesi
additiva; si noti come la somma dei tre colori
fondamentali generi il bianco.
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