Fondamenti di illuminotecnica
FONDAMENTI DI ILLUMINOTECNICA: INTENSITÀ LUMINOSA, LUMINANZA E ILLUMINAMENTO
Dal flusso luminoso derivano due misure fondamentali: l’illuminamento e l’intensità luminosa che meritano una dovuta distinzione per evitare possibili confusioni: l’intensità luminosa (I), che si esprime in candele (cd), misura la quantità di flusso di una sorgente luminosa puntiforme in una specifica direzione, indipendentemente dalla superficie o dall’oggetto illuminato; l’illuminamento invece, orientato alla progettazione illuminotecnica e contemplato dalle norme UNI10380, misura la quantità di luce per unità di superficie.
Considerando che l’unità di misura stabilita è il lux (lx) e che convenzionalmente si riferisce ad una porzione di superficie di 1 m2, la formula sarà:
Dal momento che la fonte d’emissione non è mai puntiforme è stato introdotto il concetto di luminanza (L) cioè il rapporto tra l’intensità luminosa emessa e la superficie emittente. Essa viene espressa in cd/m2.
FONDAMENTI DI ILLUMINOTECNICA: TEMPERATURA COLORE e RESA CROMATICA
La temperatura di colore di una sorgente luminosa si basa sul principio che un oggetto incandescente, all’aumentare della temperatura cambia colore. Il parametro teorico su cui si basa questa misurazione è il “corpo nero radiante”. All’aumentare della temperatura il corpo nero passa gradualmente dal rosso all’arancio, al giallo, al bianco, per arrivare infine al bianco azzurrognolo.
Tale misura si esprime in gradi kelvin (K). La figura seguente ne schematizza l’andamento:
RESA CROMATICA
La resa cromatica delle sorgenti luminose corrisponde alla capacità di riconoscere i colori di un oggetto esposto.
Tale esigenza varia in funzione del tipo di oggetto: in linea di principio sarà più marcata nel caso di oggetti multicolore e minore nel caso di oggetti monocromatici. L’indice di resa cromatica (Ra) è un sistema derivato da esperimenti sulla visione per valutare l’impatto esercitato da differenti sorgenti luminose sul colore percepito di oggetti e superfici.
Va innanzitutto individuata la temperatura di colore della sorgente luminosa in esame. In secondo luogo è prevista l’illuminazione di otto colori campione con la lampada in esame
i cui risultati vanno comparati a quelli risultanti da un “corpo nero” portato alla stessa temperatura di colore. Se nessuno dei campioni muta nell’apparenza cromatica, alla sorgente viene riconosciuto un Ra di 100. Al peggiorare delle performance viene riconosciuto un punteggio decrescente. Generalmente alle sorgenti con un indice Ra pari o superiore ad 80 viene attribuita una buona proprietà di resa cromatica.
DIAGRAMMI E DATI FOTOMETRICI
L’insieme degli infiniti segmenti che tracciano l’intensità luminosa di una fonte in ogni punto della sua superficie, costituiscono il cosiddetto solido fotometrico. Attraverso il diagramma polare si rappresenta la distribuzione dell’intensità luminosa lungo i due piani principali: quello trasversale (0° - 180°) e quello longitudinale (90° - 270°).
I valori sono misurati in cd/m2.
DIAGRAMMA DI ABBAGLIAMENTO POLARE
Si tratta di una rappresentazione delle luminanze su base polare con assi cartesiani 0°-180° e 90°-270°. In esso sono riportati i valori di luminanza per angoli di 55°, 65° e 75° rispetto alla verticale. Sulla base delle prescrizioni della norma 12464-1 esso costituisce il grafico di riferimento nella misurazione dell’abbagliamento.
CLASSI DI QUALITÀ DEGLI IMPIANTI D’ILLUMINAZIONE
Le classi di qualità dell’impianto sono riportate all’interno del diagramma in modo tale da considerare accettabili le curve se si mantengo alla sinistra della retta che li rappresenta.
ILLUMINAMENTO DELL’AREA IMMEDIATAMENTE CIRCOSTANTE
I valori di illuminamento di questa area sono riassunti in tabella:
ILLUMINAMENTO DELL’AREA DI SFONDO
GRIGLIE DI CALCOLO
Le griglie di calcolo sono definite derivandone i criteri dalla UNI EN 12193 e hanno le seguenti caratteristiche:
Il rapporto tra lunghezza e larghezza tra le celle della griglia è compreso tra 0.5 e 2,
i punti di calcolo sono posizionati nel baricentro di ogni cella.
La dimensione massima della cella è data dalla formula,
p=0.2x5log10(d)
Dove “p” è la dimensione della cella della griglia e può assumere un valore massimo di 10m e “d” è la lunghezza del lato maggiore dell’area di calcolo, se il rapporto tra lato maggiore e lato minore è inferiore a 2 altrimenti “d” è la dimensione minore. Il numero “n” di punti di calcolo nella direzione della dimensione “d” è dato dal più vicino numero intero superiore al rapporto
n= d/p
il valore “p” si definisce dal rapporto:
p=d/n
Nello stesso modo vengono calcolati i punti relativi all’altro lato della griglia di calcolo.
Il rapporto tra i due lati della cella deve essere il più vicino possibile a 1.
Le griglie di calcolo devono escludere una fascia di almeno 0.5m dalla pareti tranne quando l’area del compito visivo è posizionata in prossimità della parete.
ILLUMINAMENTO CILINDRICO E MODELLATO
Il modellato invece è il risultato di un equilibrato rapporto tra luce diffusa e luce direzionale. Il rapporto tra gli illuminamenti cilindrici e l’illuminamento orizzontale sugli stessi punti della griglia di calcolo definisce l’indice del modellato. Se abbiamo una distribuzione uniforme degli apparecchi di illuminazione nel locale, o il soffitto è luminoso, il valore del modellato è da considerarsi adeguato se compreso tra 0.3 e 0.6. La luce diurna può introdurre nell’ambiente illuminato dei benefici che compensano gli effetti negativi di un più scadente modellato, possono quindi essere accettati dei valori he sono al di fuori dei limiti del modellator sopra indicati.
L’illuminamento cilindrico è dato dalla media degli illuminamenti verticali che ruotano attorno al punto di calcolo considerato.
LIMITI DELLA LUMINANZA MEDIA DEGLI APPARECCHI CHE PRODUCONO RIFLESSIONI SUI VIDEO
Il caso A riguarda gli schermi piatti funzionanti a polarità positiva con normali esigenze riguardo ai colori ed ai dettagli delle informazioni raffigurate (ad es. uffici, scuole, ecc).
Il caso B riguarda gli schermi piatti funzionanti a polarità negativa e/o con elevate esigenze riguardo ai colori e ai dettagli delle informazioni raffigurate (ad es. CAD, ispezione colori).
Se uno schermo ad alta luminanza viene usato con meno di 200 cd m2 ,vanno usate le prescrizioni relative allo schermo a luminanza media. La luminanza dello schermo descrive la luminanza massima delle parti bianche dello schermo: questo dato è riportato nella documentazione del costruttore.
Alcune attivita, compiti visivi o tecnologie con video display molto lucidi possono richiedere differenti condizione di luce.
FONDAMENTI DI ILLUMINOTECNICA: FLUSSO ED ENERGIA LUMINOSA
Il flusso luminoso rappresenta la quantità di luce erogata da una sorgente nell’unità di tempo. L’unità di misura è il lumen (lm). Dal rapporto tra flusso luminoso e la potenza impiegata (W) si determina l’efficienza luminosa. Quest’ultima costituisce un indice fondamentale nella determinazione del risparmio energetico. La tabella seguente riporta alcuni dati fondamentali relativamente alle principali tipologie di lampade in commercio.
ILLUMINAZIONE DELLE PARETI E DEL SOFFITTO
per le pareti: > 50 lx con U0 ≥ 0.10
per il soffitto: > 30 lx con U0 ≥ 0.10
Le motivazioni che hanno portato ad inserire questa prescrizione sono date dal fatto che sia le pareti che il soffitto entrano nel campo visivo dell’osservatore (backgound) quindi rivestono una notevole importanza nel definire il confort visivo dell’ambiente.
La norma specifica con una nota che in locali dove a causa delle dimensioni, della complessità e di costrizioni operative non è possibile rispettare quanto prescritto, un valore ridotto dell’illuminamento potrebbe essere accettato.
Ad esempio in un locale molto alto con apparecchi a sospensione distanti dal soffitto, valori scarsi di illuminamento medio vengono accettati.
In un’altra nota invece, per locali dove sono presenti attività o compiti visivi che richiedono superfici luminose come negli uffici, scuole ospedali, il valore dell’illuminamneto medio mantenuto diventa > 75lux per le pareti e > 50 lux per il soffitto. L’uniformità per ambedue deve essere U0 ≥ 0.10.
UNIFORMITÀ DI ILLUMINAMENTO
Per le zone immediatamente circostanti l’uniformità minima è di 0.4 mentre per le zone di sfondo è 0.1.
FATTORI DI MANUTENZIONE
MF=LLMFxLSFxLMFxRSMF
Dove:
MF = fattore di manutenzione.
LLMF = % di diminuzione del flusso luminoso della sorgente nel tempo.
LSF = fattore di sopravvivenza delle lampade espresso in %, ovvero le lampade ancora in funzone dopo un tot. di tempo.
LMF = fattore di manutenzione dell’apparecchio: la diminuzione in %del flusso luminoso emesso dall’apparecchio nel tempo.
RSMF = Fattore di manutenzione del locale; indica in % la diminuzione delle caratteristiche riflettenti delle superfici del locale nel tempo.
VARIABILITÀ DELLA LUCE
La banda di variazione raccomandata è ancora in fase di esame.