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Grandezze, unità

Flusso luminoso

Flusso luminoso

Il flusso luminoso φ è un’unità di misura della potenza di una sorgente luminosa.

= lumen (lm)

Il flusso luminoso descrive l’intera potenza della luce prodotta da una sorgente luminosa. In linea di principio si potrebbe rilevare questa potenza irradiata sotto forma di energia prodotta, indicandolo con l’unità di misura watt. In questo modo, tuttavia, non si descrive compiutamente l’effetto ottico di una sorgente luminosa, in quanto l’irradiazione emessa viene rilevata senza differenze nell’intero range di frequenza, senza tenere conto quindi della diversa sensibilità spettrale dell’occhio umano. Se si considera anche la sensibilità spettrale dell’occhio umano si ottiene l’unità di misura lumen. Un flusso d’irradiazione di 1W prodotto entro il limite massimo di sensibilità spettrale dell’occhio umano (fototipica, 555 nm) produce un flusso luminoso di 683 lm. Viceversa, lo stesso flusso d’irradiazione nei range di frequenza di una minore sensibilità produce flussi luminosi proporzionalmente inferiori secondo la curva V (λ).

Efficienza luminosa

Efficienza luminosa

η = F / P



η = lm / W

L’efficienza luminosa indica il rendimento di una lampada. Viene espressa dal rapporto fra il flusso luminoso prodotto in lumen e la potenza applicata in watt. Il valore massimo teoricamente raggiungibile in caso di completa espressione dell’energia a 555 nm sarebbe 683 lm/W. L’efficienza luminosa concretamente raggiungibile varia in funzione della lampada utilizzata, ma rimane in ogni caso molto al di sotto di questo valore ideale.

Intensità luminosa

Definizione

Una sorgente luminosa puntiforme ideale irradia il suo flusso luminoso uniformemente in tutte le direzioni dello spazio, ciò significa che la sua intensità luminosa è la stessa in tutte le direzioni. In pratica, tuttavia, si ottiene sempre una distribuzione spaziale disomogenea del flusso luminoso, in parte come conseguenza della struttura della lampada, in parte come effetto dell’orientamento mirato dell’apparecchio. La candela come unità di misura dell’intensità luminosa è l’unità fondamentale dell’illuminotecnica, da cui vengono derivate tutte le altre grandezze illuminotecniche.

Rappresentazione

La distribuzione spaziale dell’intensità luminosa di una sorgente luminosa produce un corpo tridimensionale di distribuzione dell’intensità luminosa. La sezione di questo corpo d’intensità luminosa produce una curva di distribuzione dell’intensità luminosa, che descrive tale distribuzione su un piano. In questo caso l’intensità luminosa viene registrata per lo più in un sistema di coordinate polari come funzione dell’angolo di distribuzione. Per confrontare direttamente la distribuzione dell’intensità luminosa di varie sorgenti luminose, i dati vengono riferiti ad un flusso luminoso di 1000 lm. In caso di apparecchi a simmetria rotativa è sufficiente un’unica curva di distribuzione dell’intensità luminosa per descrivere gli apparecchi. Gli apparecchi a simmetria assiale necessitano invece di due curve che, tuttavia, vengono rappresentate per lo più in un unico diagramma.

Illuminamento

L'illuminamento è una misura della densità del flusso luminoso su una superficie. È definito come il rapporto tra il flusso luminoso che cade su una superficie e le dimensioni di tale superficie. L'illuminamento non è tuttavia legato a una superficie reale, ma può essere determinato in qualsiasi punto dell'ambiente. L'illuminamento può essere ricavato dall'intensità luminosa. L'illuminamento diminuisce con il quadrato della distanza dalla sorgente luminosa (legge fotometrica della distanza).

Illuminamento

Illuminamento Illuminamento Illuminamento

L‘illuminamento è una misura della densità del flusso luminoso su una superficie. È definito come il rapporto tra il flusso luminoso che cade su una superficie e le dimensioni di tale superficie. L’illuminamento non è tuttavia legato a una superficie reale, ma può essere determinato in qualsiasi punto dell‘ambiente. L’illuminamento può essere ricavato dall‘intensità luminosa. L’illuminamento diminuisce con il quadrato della distanza dalla sorgente luminosa (legge fotometrica della distanza).

Illuminazione

Illuminazione

Come quantità d'illuminamento il prodotto è definito dall'intensità luminosa e dalla durata dell'illuminamento che illumina una superficie. La quantità d'illuminamento svolge un ruolo soprattutto nel calcolo dei carichi d'illuminazione sui pezzi esposti ad es. in un museo.

Luminanza

Mentre l'intensità luminosa rileva la potenza luminosa che colpisce una superficie, la luminanza descrive la luce che da questa superfici è emanata. Questa luce può essere emanata anche dalla superficie stessa (per es. dalla luminanza di lampade e diodi). La luminanza è qui definita come il rapporto tra l'intensità luminosa e la superficie proiettata sul piano perpendicolarmente al senso di distribuzione. La luce tuttavia può anche essere riflessa o trasmessa dalla superficie. Per i materiali a riflessione dispersa (opachi) e a trasmissione dispersa (non trasparenti) la luminanza può essere calcolata dall'intensità luminosa e dal grado di riflessione o di trasmissione. La luminosità è in correlazione con la luminanza. L'impressione effettiva di luminosità è comunque influenzata anche dallo stato di adattamento dell'occhio, dai rapporti di contrasto circostanti e dal contenuto informativo della superficie vista.

Colore della luce

Sistema CIE

L'effetto cromatico è il colore della luce emanata da una lampada. L'effetto cromatico può essere indicato dalle coordinate x, y come punto di colore nel sistema colorimetrico standard CIE, ma anche come temperatura colore TF per gli effetti cromatici bianchi. Nel sistema colorimetrico standard CIE l'effetto cromatico viene calcolato dalla composizione spettrale e rappresentato in un diagramma continuo bidimensionale. La tonalità è definita dal punto di colore spettrale e dalla saturazione. Dalla costruzione del diagramma risulta una superficie contenente tutti i colori reali. La superficie cromatica è racchiusa da un tratto curvo su cui si trovano i punti dei colori spettrali completamente saturi. All'interno della superficie si trova il punto di minima saturazione, indicato anche come punto bianco o acromatico. Tutti i gradi di saturazione di un colore possono essere trovati ora sulla retta tra il punto acromatico e il rispettivo punto di colore; anche tutte le miscele di due colori giacciono su una retta t

Temperatura colore più simile

La costante di Planck contiene i punti di colore di tutte le temperature dell'irradiamento di Planck. Poiché il punto del colore di una sorgente luminosa si trova spesso in prossimità della curva, partendo dalla curva del radiatore di Planck si iscrive un fascio di rette con temperatura colore simile. Con il loro aiuto si possono contrassegnare con una temperatura colore simile anche effetti cromatici che non giacciono su questa curva. Per i radiatori di temperatura la temperatura colore più simile corrisponde approssimativamente alla temperatura effettiva della spirale della lampada. Per le lampade a scarica viene indicata la temperatura colore più simile.

Gruppi principali, temperature colore

Gli effetti cromatici bianchi sono suddivisi ulteriormente in tre gruppi: il campo del bianco caldo (ww) con le temperature più simili sotto i 4000 K, il campo del bianco neutro (nw) fra 4000 e 5000 K e il campo del bianco della luce diurna (tw) con le temperature più simili sopra i 5000 k. Gli stessi effetti cromatici possono avere differenti ripartizioni spettrali e una resa cromatica altrettanto differente.

Resa cromatica

Resa cromatica

Resa cromatica

Si indica come resa cromatica la qualità della riproduzione dei colori sotto una certa illuminazione. Il grado di alterazione del colore è indicato dall'indice di resa cromatica Ra o dal grado di classificazione della resa cromatica. Come sorgente luminosa di riferimento si prende una sorgente luminosa analoga a spettro continuo, sia esso un proiettore termico con analoga temperatura colore o la luce diurna.

Resa cromatica

Aree dell'indice di resa cromatica Ra per diversi tipi di lampada

Per determinare la resa cromatica di una sorgente luminosa, si calcolano gli effetti cromatici di una scala di otto colori del corpo sotto il tipo di illuminazione da valutare e sotto l'illuminazione di riferimento e li si mette in relazione tra loro. La qualità di resa cromatica così calcolata è espressa in indici di resa cromatica che possono riferirsi sia alla resa cromatica generale (Ra) come media, che alla resa cromatica di singoli colori. L'indice massimo di 100 rappresenta qui la resa cromatica ideale, quale quella che si ottiene con la luce delle lampade a incandescenza o con la luce diurna. I valori inferiori indicano una resa cromatica via via meno efficace. Gli spettri lineari indicano una buona resa cromatica, gli spettri discontinui in generale una resa peggiore. Gli spettri discontinui multipli sono composti da diversi spettri discontinui e migliorano la resa cromatica.