ILLUMINAZIONE

FLUSSO LUMINOSO (simbolo Φ)
La quantità di luce emessa da una sorgente luminosa e percepita dall’occhio nell’unità di tempo. La unità di misura è il lumen (lm), corrispondente al flusso luminoso emesso nell’angolo solido unitario da una sorgente puntiforme posta al centro di una sfera di intensità luminosa pari a 1cd in tutte le direzioni.

INTENSITA’ LUMINOSA (simbolo I)
La parte del flusso luminoso emesso da una sorgente puntiforme che si propaga verso una determinata direzione. L’unità di misura è la candela (cd) definita come il rapporto tra il flusso luminoso infinitesimale dΦ emesso da una sorgente luminosa entro l’angolo solido infinitesimale dΩ e lo stesso angolo solido. I = dΦ/dΩ. La distribuzione della luce di una lampada o di un apparecchio illuminante in un piano qualsiasi è rappresentata dalla curva di distribuzione dell’intensità luminosa (curva fotometrica)dove le intensità luminose nelle diverse direzioni del piano indicate con frecce in scala (vettori), escono come raggi; unendo le frecce si ottiene la curva, atta a definire le caratteristiche illuminotecniche degli apparecchi illuminanti.

EFFICIENZA LUMINOSA (simbolo N)
Il rapporto tra il flusso luminoso emesso dall’apparecchio e la potenza impiegata dalla lampada nello stesso apparecchio per ottenere tale flusso; consente di valutare il risparmio di energia di una lampada rispetto ad un’altra. L’unità di misura è il lumen per watt (lm/W).

ILLUMINAMENTO (simbolo E)
La quantità di luce che emessa da una sorgente luminosa cade su una superficie. L’unità di misura è il lux=lumen/mq.
L’illuminamento può essere anche calcolato considerando la distanza “d” in metri tra sorgente e punto illuminato e questo quando la distanza , in rapporto all’estensione della sorgente luminosa, è di almeno tre volte tanto (lumen/d2).

LUMINANZA (simbolo L)
L’effetto di luminosità che una certa superficie o sorgente luminosa esprime sull’occhio umano . L’unità di misura è cd/mq, dove L=dI/dA cosa dove cosa rappresenta la sensazione di luce percepita dall’osservatore posizionato ad un angolo “a “ rispetto alla perpendicolare alla superficie.

TEMPERATURA DI COLORE
L’ unità di misura è °K misurata in Kelvin.
E’ una mescolanza in giusta misura di diversi colori; ed ha un’importanza fondamentale nella scelta del tipo di apparecchio per l’ambiente; ad esempio una lampada a incandescenza a luce bianca calda ha una temperatura di 2700K mentre una lampada a fluorescenza con luce simile a quella naturale in pieno giorno ha una temperatura di 6000K.

TONALITA’ DI LUCE
Si descrive tramite la temperatura del colore: con lampade a temperatura di colore < 3300°K il tono è caldo; tra 3300 e 5300°K il tono è neutro; >5300 il tono è freddo. Le caratteristiche di resa del colore sono diverse in funzione della composizione spettrale della loro emissione, nonostante la stessa tonalità di luce. Si impiegano toni caldi per bassi livelli di illuminamento e toni freddi alti livelli di illuminamento.

SORGENTI LUMINOSE: SEI GENERZIONI DI LUCI / LIGHT SOURCES
Distinguiamo due tipi di sorgenti luminose elettriche importanti per l’illuminazione:
- ad incandescenza
- a scarica

LAMPADE A INCANDESCENZA
Nelle lampade a incandescenza un sottile filamento di tungsteno è portato all’incandescenza dal passaggio della corrente elettrica, che non brucia perché l’involucro di vetro in cui è inserito è posto sotto vuoto o contiene un gas inerte (azoto,argo...).
Il tipo di vetro chiaro, smerigliato o opalino, va a incidere sui valori della luminanza.
L’efficienza luminosa aumenta con la potenza della lampada, quelle a bassa tensione hanno un’efficienza luminosa maggiore poiché i loro filamenti, di maggiore diametro, possono sopportare un carico maggiore; la durata delle lampade di questo tipo è fortemente influenzata dalla tensione d’esercizio.
Il colore della luce è bianco caldo e la resa dei colori è buona con tonalità rosse e gialle accentuate e tonalità verdi e azzurre indebolite.
Le lampade con bulbo specchiato internamente hanno la luce che viene convogliata in un fascio luminoso più o meno concentrato e la radiazione termica, che passa all’indietro, nel fascio luminoso può essere ridotta del 75% circa ; essendo a specchio freddo ben si adattano ad illuminare anche oggetti sensibili al calore e se in vetro pressato, che resistono agli sbalzi termici, possono essere impiegate anche all’aperto.

LAMPADE ALOGENE
Le lampade ad alogeni sono un nuovo tipo di lampade ad incandescenza che hanno all’interno oltre al gas di riempimento, una piccola quantità di un alogeno (iodo o bromo) che crea un processo ciclico che riporta sul filamento il tungsteno volatilizzato.
Si ottengono i seguenti vantaggi :
- il flusso luminoso rimane costante per tutta la durata della lampada (non si verifica l’annerimento);
- una maggiore efficienza luminosa per una maggiore pressione internamente;
- una maggiore durata di vita,
- dimensioni estremamente piccole.

LAMPADE A SCARICA
Nelle lampade a scarica i gas o i vapori metallici emettono energia luminosa tramite radiazioni qualora eccitati dal passaggio della corrente elettrica. La durata è ben più lunga rispetto alle incandescenti, sebbene necessitino di una apparecchiatura che limiti la corrente e garantisca una sicura accensione.
Tra i diversi tipi di lampade troviamo:
Altri tipi di lampade a scarica: lampade a vapori di mercurio, lampade a vapori di aligenuri, lampade a luce miscelata, lampade a vapori di sodio.

LAMPADE FLUORESCENTI
La produzione di luce avviene tramite la trasformazione in radiazione luminosa dei raggi ultravioletti della scarica a bassa pressione nel vapore di mercurio, prodotta da sostanze fluorescenti poste all’interno del tubo.
La stabilizzazione della scarica avviene tramite un alimentatore e l’accensione tramite uno starter inserito in parallelo sulla lampada che preriscalda i catodi e fornisce un colpo di tensione.
Il flusso luminoso delle lampade fluorescenti dipende in modo assai rilevante dalla temperatura dell’ambiente; l’optimum è tra i 20° e i 25°.
Il colore della luce varia in base alle opportune sostanze fluorescenti, si può avere:
1- luce diurna con temperatura prossimale di 6500 K;
2- luce bianchissima con temperatura prossimale di 4300 K;
3- luce calda con temperatura prossimale di 2900 K.
Le lampade a fluorescenza compatte oltre che avere un elevato risparmio di energia, una luce morbida e priva di abbagliamento mantengono la compattezza della forma classica ad incandescenza, così da poter essere facilmente inseribili in applicazioni decorative a vista oltre ad essere particolarmente adatte a soluzioni ad incasso.

LED
Il LED è un dispositivo semiconduttore che genera luce al passaggio di cariche elettriche attraverso una giunzione di silicio opportunamente trattata; al raggiungimento della tensione di soglia (circa 3..5V) inizia ad emettere luce. La luce emessa è molto pura (monocromatica) e il colore dipende dal tipo di impurità volutamente introdotte nel silicio: giallo, arancione, rosso, verde o blu.
Corrente - I LED sono alimentati in corrente costante lavorano in bassa tensione (la caduta di tensione per un LED da 1watt si aggira intorno ai 3 V), 350 mA per i LED da 1W e 700mA per quelli a 2W. Una corrente troppo elevata distruggerebbe i LED in pochi secondi, mentre una corrente troppo bassa diminuirebbe la resa luminosa. Per garantire una corrente costante tutti i LED di un circuito devono essere collegati in serie.
Durata di vita - Dipende da due fattori importanti:la temperatura di lavoro e la corrente di alimentazione. L’emissione luminosa si riduce con l’aumentare della temperatura, la massima temperatura di funzionamento per i LED è normalmente di 100°C e non deve essere superata. Il calore generato viene dissipato da un circuito stampato per la regolazione della corrente e la dissipazione del calore, il cui percorso è il seguente: giunzione, corpo metallico, scheda a circuito stampato, piastra irradiante, e ambiente. La dissipazione può essere raggiunta con materiali ad alta trasmissione termica, come rame, oro, alluminio, l’ottone.
La lunghezza e la sezione dei cavi non sono parametri critici perché la corrente è costante ed ha valori molto bassi (350..700mA).
L’uscita degli alimentatori è in corrente continua stabilizzata pertanto i cavi possono avere lunghezze considerevoli, fino a 20..30m
Anche i convertitori devono essere installati in luoghi areati, lontano da fonti di calore, e la durata della vita deve essere come quella dei LED.
Si stima che la durata di vita di un modulo LED si aggiri in 50.000 ore di lavoro alla massima temperatura di impiego ammessa.
Confronto tra LED e lampadina alogena- Il rendimento luminoso esprime la quantità di luce emessa per unità di consumo; nella lampadina alogena è di 13/16 lumen per W assorbito, i LED da 1 W hanno un rendimento luminoso di 39 Lumen per W assorbito; utilizzando un terzo della energia si ottengono dei flussi luminosi superiori.
Ad esempio per calcolare il numero di LED necessari per sostituire un sistema di illuminazione alogena: con faretti installati da 60 W si ha un flusso luminoso di 15L x 60W = 900Lumen; installando un insieme di moduli LED per un totale di 23W si otterrà un flusso luminoso paragonabile all’impianto da 60W.

PRESTAZIONI A CONFRONTO DELLE VARIE TIPOLOGIE
COMPARISON BETWEEN LIGHT SOURCES