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LUCE

 

Quanta luce mi dai?

 

Gli apparecchi di illuminazione hanno lo scopo di fornire una triplice protezione nei confronti della sorgente luminosa contenuta al loro interno:
meccanica (proteggono le lampade dagli urti), elettrica (proteggono le persone dai contatti accidentali con parti in tensione) e termica (proteggono le persone dai contatti con parti ad elevata temperatura).

Dal punto di vista illuminotecnico però, il compito più importante è quello di indirizzare, modificandolo, il flusso luminoso della sorgente in modo da renderlo adatto alle particolari esigenze dell’ambiente da illuminare.

Di fatto gli apparecchi illuminanti riducono il flusso luminoso della/e lampade, assorbendone una parte e diffondendo il resto.

Questa caratteristica viene illustrata da quello che viene definito il rendimento ottico di un apparecchio, ossia il rapporto tra il flusso totale emesso dall’apparecchio, misurato in determinate condizioni, ed il flusso luminoso emesso dalla/e lampade funzionanti senza apparecchio, misurato nelle stesse condizioni.
Il rendimento, che viene espresso normalmente in percentuale, ha valori che possono oscillare tra il 65% e l’85%.
È ovvio che a un maggiore rendimento corrisponde un maggiore sfruttamento della quantità di luce emessa dalla sorgente, ma parallelamente si ha anche un minor controllo sull’emissione di luce: una lampada nuda ha un rendimento del 100%, ma presenta anche una totale assenza di orientamento del flusso luminoso e di riduzione della luminanza.

Ogni apparecchio illuminante, una volta completo di lampada, è caratterizzato da una particolare distribuzione del flusso luminoso che si traduce in differenti intensità luminose nelle diverse direzioni.
Per evitare di utilizzare delle lunghissime tabelle che ci diano il valore dell’intensità luminosa dell’apparecchio illuminante per ogni direzione, si preferisce rappresentare le intensità con segmenti uscenti dal centro ideale della sorgente luminosa di lunghezza proporzionale al valore dell’intensità luminosa.

L’insieme dei valori delle intensità luminose emesse da un apparecchio in ogni direzione forma il cosiddetto solido fotometrico (figura 1).

Fig.1 - Solido fotometrico di una lampada a incandescenza


La “mela” del solido fotometrico può essere tagliata lungo tutte le direzioni per ottenere delle rappresentazioni bidimensionali dell’intensità luminosa in una particolare direzione: la curva fotometrica.

Normalmente, per ogni apparecchio, vengono fornite due curve fotometriche (figura 2) relative a due piani verticali, ortogonali tra loro, passanti per il centro ottico dell’apparecchio (figura 3).

Fig. 2 - Curve fotometriche riferite al piano trasversale (C0-C180=Linea piena) e al piano longitudinale (C90-C270=Linea tratteggiata)

Fig. 3 - Piani perpendicolari sui quali giacciono le curve fotometriche: trasversale (C0-C180) e longitudinale (C90-C270)


Le curve fotometriche sono di solito rappresentate sotto forma di diagrammi polari che sono dei grafici piani, con un’origine (rappresentante il punto in cui è situato il corpo illuminante) e un asse di riferimento che parte dal centro (rappresentato dalla verticale dell’apparecchio).
Per facilitare la lettura di queste misure, di solito sui diagrammi polari vengono riportati dei cerchi concentrici attorno all’origine (rappresentano i livelli di intensità luminosa) e dei segmenti uscenti dall’origine (rappresentano gli angoli rispetto alla verticale).

Per leggere sulla curva fotometrica i valori di intensità luminosa associati ad ogni direzione, si procede in questo modo (figura 4):

Fig. 4 - Esempio di curva fotometrica


- si individua l’angolo che interessa (per esempio 30°) seguendo il segmento uscente dall’origine in quella direzione;
- si trova il punto di intersezione fra il segmento uscente e il grafico della curva fotometrica;
- dalla scala graduata riportata in corrispondenza dei cerchi concentrici intorno all’origine, si legge il valore di intensità luminosa (in figura 3 otteniamo circa 900 cd).

Le curve fotometriche per praticità sono convenzionalmente riferite ad una sorgente luminosa avente un flusso luminoso di 1000 lm.
I valori ricavati dal diagramma, generalmente espressi in cd/Klm, devono quindi essere moltiplicati per un fattore proporzionale al reale flusso della lampada utilizzata (figura 5).

Fig. 5 - L’intensità luminosa emessa a 40° con lampada da 1800 LM è pari a 250X1,8 = 450 CD. L’intensità luminosa emessa a 40°con lampada da 5400 LM è pari a 250X5,4 = 1350 CD

Le curve fotometriche danno la possibilità, applicando alcune formule, di calcolare gli illuminamenti prodotti da un apparecchio (lx), conoscendo le intensità luminose (cd).
Essendo però tali calcoli poco adatti ad essere svolti manualmente, spesso vengono preferiti altri tipi di rappresentazioni che forniscono illuminamenti in maniera più diretta e immediatamente utilizzabili.
Si tratta del diagramma conico (figura 6) e del diagramma veloce (figura 7).

Fig. 6 - Esempio di diagramma conico di un faretto

Fig. 7 - Esempio di diagramma veloce

Nel primo (suddivisibile sempre sui piani trasversale e longitudinale anche se utilizzato soprattutto per apparecchi simmetrici come i faretti) vengono determinati i valori di illuminamento medio attraverso la conoscenza di alcune grandezze:
- altezza utile: distanza fra la superficie di emissione luminosa ed il piano utile di lavoro (che è in genere a 0,85 m dal pavimento);
- diametro: diametro del cono caratterizzato dal fatto che sul margine del cono si ha la metà del valore di illuminamento massimo;
- angolo semivalente: angolo di apertura del cono luminoso, all’interno del quale l’intensità luminosa è maggiore di 0,5 volte rispetto al valore massimo.

Il secondo è un reticolo che fornisce l’illuminamento medio in un locale in base a certe caratteristiche:
- apparecchi: numero di apparecchi necessari per ottenere un certo illuminamento (asse y del diagramma);
- altezza: altezza del locale considerato;
- superficie: superficie del locale considerato (asse x del diagramma);
- ipotesi: il diagramma è valido per locali in cui la lunghezza è circa 1,6 volte la larghezza ed i fattori di riflessione di soffitto, pareti e pavimento valgono 70, 50 e 20.

Gli apparecchi illuminanti riducono il flusso luminoso delle lampade, assorbendone una parte (rendimento ottico)

Il rendimento, che viene espresso normalmente in percentuale, ha valori che possono oscillare tra il 65% e l’85%

Una lampada nuda ha un rendimento del 100%, ma presenta una totale assenza di orientamento del flusso luminoso e di riduzione della luminanza

Ogni apparecchio illuminante, una volta completo di lampada, è caratterizzato da una particolare distribuzione del flusso luminoso che si traduce in differenti intensità luminose nelle diverse direzioni

L’insieme dei valori delle intensità luminose emesse da un apparecchio in ogni direzione forma il cosiddetto solido fotometrico