Illuminotecnica

La relazione tra resa cromatica ed efficienza luminosa

Quindi la resa cromatica viene rapportata all'efficienza luminosa perché sono inversamente proporzionali, cioè se cresce l'efficienza decresce la resa cromatica e viceversa.

Normativa vigente per ambienti chiusi/aperti

La normativa tecnica di riferimento è costituita dalla UNI EN 12464 parte 1 e 2. Queste sostituiscono e aggiornano la UNI 10380:1994.

Classificazione delle sorgenti luminose

Permette di capire quali sono le lampade in commercio e quali poter scegliere nell'ambito di un progetto illuminotecnico.

Le lampade a incandescenza non solo sono le prime nate ma sono anche le migliori in assoluto per quanto riguarda le caratteristiche illuminotecniche, però avendo questo difetto della bassissima efficienza luminosa e quindi del problema energetico sono state bandite dal mercato (non possono né essere vendute né utilizzate) solamente qualche anno fa.

Lampade ad incandescenza: funzionamento

All'interno del bulbo hanno un filamento metallico.

avvolto di solito aspirale e posto all'interno di un'ampolla di vetro nella quale è immerso un gas inerte (azoto, argon) e/o alogeno (iodio, bromo). Applicando agli estremi del filamento una differenza di potenziale, si genera un campo elettrico e si ha un passaggio di corrente attraverso il filamento, che dà luogo ad un incremento di temperatura del filamento stesso; emette energia raggiante secondo uno spettro di emissione continuo, una porzione del quale nel campo del visibile e una porzione anche nel campo dell'infrarosso. L'energia che spendiamo per riscaldarlo in parte soddisferà alle esigenze del visibile e in parte nell'infrarosso, perciò ci sarà una quota parte di energia che in qualche modo verrà dispersa perché non è centrata nell'obiettivo della lampada ed è per questo motivo che l'efficienza luminosa sarà bassa. La temperatura massima alla quale il filamento (in tungsteno)può arrivare è 2000 – 3000 K.Ci sono diverse tipologie:

• GLS: possono avere il bulbo riempito con un gas inerte oppure può essere praticato il vuoto per potenze ≤25 W. Il gas inerte esercita una pressione sul filamento, ostacolando il passaggio in fase vapore del metallo. Per via della loro struttura possono essere una fonte di abbagliamento e per questo motivo sono utilizzate nell'ambito di apparecchi schermati. Hanno efficienze luminosa bassa (20 lumen/W), hanno vita breve (1000 ore), ma hanno una resa cromatica altissima (100).
• REFLECTOR: una parte dell'ampolla (bulbo) è trattata con una finitura a specchio e quindi riflettono la luce aumentando la concentrazione del fascio e modificano il flusso luminoso. Vengono utilizzate nei faretti e la dimensione del fascio varia in base all'apertura dell'ampolla.
• ALOGENE: all'interno del bulbo c'è un gas alogeno, il quale permette di rigenerare il tungsteno attraverso

una reazione chimica (gas e tungsteno stesso). Ha un'efficienza specifica di circa 20-25 lumen e una durata di 2000-6000 ore.

Lampade a scarica: funzionamento. È costituita da un tubo di vetro o quarzo ermeticamente chiuso; in corrispondenza delle estremità di questo tubo, sono posizionati due elettrodi, l'anodo (positivo) e il catodo (negativo). Il tubo contiene un gas oppure una piccola quantità di metallo che vaporizza quando fra gli elettrodi si innesca il passaggio di corrente, che in un gas prende il nome di scarica. Sostanzialmente i due elettrodi innescano una differenza di potenziale provocando degli urti, dove una parte di energia si trasforma in un quanto energetico che permette di emettere luce (energia nel visibile) e calore (energia di riscaldamento).

Per queste lampade, lo spettro del visibile è discontinuo perché dipende dal tipo di eccitazione, dal tipo di urto di questi elettroni con gli atomi del gas.

Di conseguenza la lampada ha

Un'efficienza luminosa alta ma una resa aromatica bassa. Per rendere possibile il funzionamento della lampada va inserito in serie, anche, un reattoreo alimentatore che limita la corrente che circola nel circuito.

Vi sono diverse tipologie:

• SODIO A BASSA PRESSIONE: la scarica avviene in un tubo di vetro piegato ad U, ai cui estremi sono posti i due elettrodi. Inizialmente la scarica viene innescata in un gas ausiliario (neon/argon), quando viene raggiunta la temperatura di 200°C, il sodio evapora e la scarica passa dal gas ausiliario al vapore emittente. Sono caratterizzate da unospettro discontinuo nel visibile ad una efficienza luminosa alta con una luce giallo-verde;
• MERCURIO A BASSA PRESSIONE: la scarica avviene in un tubo contenente vapori di mercurio a bassa pressione e ai cui estremi sono posti gli elettrodi. La superficie interna del tubo è rivestita con polveri fluorescenti che assorbono la radiazione ultravioletta e la riemettono in parte nel visibile.

Perciò l'indice di resa cromatica dipende dalla composizione delle polveri del rivestimento e varia tra 60 e 100. Le lampade possono essere distinte in lineari (efficienza luminosa 53-94 lumen/W, vita utile 12000-15000 ore) o compatte (efficienza luminosa 50-60 lumen/W, vita utile 6000 ore); ● SODIO AD ALTA PRESSIONE: la scarica è innescata tra due elettrodi posti alle estremità di un tubo contenente una lega di sodio e mercurio e un gas ausiliario (xenon o argon). L'indice di resa cromatica cresce (da 30 a 80), ma l'efficienza specifica diminuisce (da 65 – 125 lumen/W a 30 – 40 lumen/W) mentre la vita media varia da 5000 a 12000 h; ● MERCURIO AD ALTA PRESSIONE: efficienza luminosa (30-55 lumen/W) con vita media (12000 ore) e a basso costo; ● ALOGENURI: nel tubo di scarica del gas, oltre al mercurio e all'argon, ci sono altri gas che sono ioduri di sodio, tallio e indio. Perciò, nel tubo ci sono vari gas con

energia luminosa.I LED hanno avuto maggiore diffusione nelle applicazioni in cui è necessario avere elevataaffidabilità, lunga durata ed elevata efficienza:

• telecomandi a infrarossi, semafori e stop delle automobili, cartelloni a messaggio variabile;
• illuminazione domestica;
• illuminazione di ambienti esterni di interesse storico, artistico o paesaggistico.

La durata è stimata in 100.000 ore, vista l'assenza di elementi deteriorabili.

L'efficienza è principalmente dell'ordine di 40-60 lm/W.

Gli apparecchi illuminanti

Per ogni lampada è accoppiato un apparecchio illuminante.

Come per le sorgenti luminose, anche per gli apparecchi l'intensità luminosa può essere rappresentata per mezzo del solido fotometrico; la rappresentazione fotometrica viene eseguita disegnando una o più sezioni ottenute con un fascio di piani scelto. Tali sezioni sono detti diagrammi polari delle intensità luminose.

in funzione dell'angolo formato dalladirezione dell'intensità stessa con l'asse di riferimento. La curva fotometrica rappresenta graficamente come una sorgente luminosa emette lucenello spazio (in che direzione emette la luce e con quale intensità). La curva fotometrica diun apparecchio d'illuminazione consente di prevedere il suo impatto sull'ambientecircostante. Per costruire una curva fotometrica è necessario misurare l'intensità luminosa. La capacità di un apparecchio di resistere agli agenti atmosferici solidi e liquidi è espressatramite le lettere IP (Internal Protection) seguite da due cifre, di cui la prima (tra 0 e 6) indicail grado di protezione contro la penetrazione di corpi solidi o polvere, la seconda (tra 0 e 8) ilgrado di protezione contro la penetrazione di acqua.Gli apparecchi → Tipologie per interniPossono essere suddivisi in:– apparecchi per illuminazione generale (illuminazioneche consente di evidenziare ostacoli ed evitare fenomeni di abbagliamento, ad esempio uffici, locali commerciali); - apparecchi per illuminazione d'accento (il flusso luminoso uscente dall'apparecchio è indirizzato verso aree contenute, ad esempio illuminazione di vetrine, opere d'arte); - apparecchi decorativi (apparecchi in cui l'aspetto estetico è prioritario). Le illuminazioni possono essere dirette (>90% verso basso), semidiretta (60-90% verso basso), mista (40-60% verso basso), semi indiretta (10-20% verso basso), indiretta (>90% verso alto). Progetto illuminotecnico Potrà essere fatto sia per ambienti chiusi che per ambienti aperti. L'obiettivo è di illuminare il compito visivo, cioè inviare in una determinata zona un flusso luminoso adeguato a quelle attività che si svolgono all'interno della stanza. Andremo a definire i fattori per fornire luce artificiale: tipo e potenza delle lampade.

quantità, posizione e puntamento degli apparecchi. Inoltre, dobbiamo andare a considerare il flusso emesso dalla lampada che produce un illuminamento sul piano di lavoro, la temperatura di colore, la resa cromatica, l'uniformità di illuminamento e quindi il grado di abbagliamento.

Un buon progetto illuminotecnico è tale se tiene conto anche di altri fattori di differente natura, come ad esempio considerazioni di tipo elettrico (consumo ed assorbimento di energia elettrica, la sicurezza dell'impianto).

Il metodo del flusso totale è un metodo utilizzato per fare dei progetti di tipo preliminare mentre il metodo punto-punto definisce l'illuminamento per ogni punto sul piano di compito visivo che viene utilizzato per fare il progetto esecutivo degli impianti illuminazione.

Inoltre, il metodo del flusso totale funziona molto bene per gli ambienti chiusi, invece il metodo punto-punto funziona in entrambi casi molto bene.

Metodi di progettazione e calcolo:

bbiamo effettuare un'analisi qualitativa del flusso totale. Questo significa che dobbiamo valutare la qualità del flusso in base a determinati parametri. Per fare ciò, possiamo utilizzare diversi strumenti e metodi. Ad esempio, possiamo effettuare campionamenti periodici del flusso e analizzare i campioni in laboratorio per determinare la presenza di sostanze inquinanti o altre caratteristiche rilevanti. Inoltre, possiamo valutare la qualità del flusso in base a parametri fisici, come la temperatura, il pH o la turbidità. Possiamo anche considerare la presenza di organismi viventi nel flusso, come alghe o batteri. L'obiettivo di questa analisi qualitativa è quello di valutare se il flusso totale rispetta i limiti di qualità stabiliti dalla normativa vigente. In base ai risultati dell'analisi, potremmo dover prendere delle misure correttive per migliorare la qualità del flusso o per garantire il rispetto dei limiti normativi. In conclusione, il metodo del flusso totale qualitativo ci permette di valutare la qualità del flusso in base a diversi parametri e di prendere le misure necessarie per garantire il rispetto dei limiti normativi.