Teoria

Un po di teoria della luce… in pillole ma giusto per capire che nulla ha senso senza una trattazione consapevole della materia e una lieve base teorica della fisica che vi sta alla base.

Fisica/tecnica della luce

Un essenziale punto di partenza della Illuminotecnica è la fotometria:
La misurazione del flusso dell’intensità della radiazione elettromagnetica di un oggetto luminoso
In soldoni, si occupa dei rapporti esistenti fra la sensazione visiva e la luce visibile
La luce visibile è la radiazione elettromagnetica con λ compresa tra 0.38 e 0.78 [μm]

c = λ*f

dove:
c = velocità della luce (in aria circa 300.000.000 [m/s]);
f = frequenza [Hz].

Lo spettro delle onde elettromagnetiche nel visibile

Sorgenti e composizione spettrale
Una sorgente di luce in generale è composta da radiazioni a diverse frequenze e può venire caratterizzata attraverso il suo così detto spettro di emissione che è un grafico (o tabella) che indica, per ogni lunghezza d’onda, l’intensità di radiazione emessa.
Possiamo distinguere diversi tipi di spettri associati alle relative sorgenti:

Spettri monocromatici: sono gli spettri tipici delle sorgenti laser. Tutta l’energia è concentrata intorno ad una unica lunghezza d’onda.

Spettri a righe: sono l’unione di più spettri monocromatici separati da zone senza energia. Sono tipici della materia rarefatta, come i gas, portata ad eccitazione da qualche fonte di energia. Le righe corrispondono ai salti di energia che fanno gli elettroni degli atomi assorbendo e cedendo energia.

Spettri a banda stretta nei quali tutta l’energia è concentrata in una zona molto piccola di spettro e che sono tipici delle sorgenti LED di un certo tipo.

Spettri continui che presentano ampie zone continue di spettro con valori di energia consistenti, tipici delle sorgenti ad incandescenza e dell’ultima generazione di led ed in generale delle sorgenti tipo corpo nero.

Le sorgenti di luce “migliori” sono quelle che presentano uno spettro di radiazioni continuo, esse ci permettono la corretta visione dei colori.
Appartengono a questa classe tutte le sorgenti che producono luce attraverso il raggiungimento di alte temperature come le lampade ad incandescenza, le lampade ad arco e lo stesso Sole che ci fornisce illuminazione ed energia.
Queste ultime sorgenti rispondo ad una legge fisica che va sotto il nome di emissione da corpo nero.

Nel migliore dei mondi possibili alla base di un progetto illuminotecnico bisognerebbe sempre valutare il diagramma di emissione di una lampada.

Ecco qualche esempio:

Diagrammi di emissione di alcune lampade a led Philips (dal catalogo 2014)

Diagrammi di emissione di alcune lampade a fluorescenza Philips (dal catalogo 2014)

Diagrammi di emissione di alcune lampade a scarica Philips (dal catalogo 2014)

Nel catalogo 2014 e 2013 Philips ha omesso i diagrammi di emissione delle tradizionali lampade a incandescenza… In realtà i diagrammi delle lampade ad incandescenza sono i migliori (i più lineari attraverso lo spettro del visibile) il grosso problema delle lampade ad incandescenza è che non si limitano al visibile nell’emissione di onde elettromagnetiche, ma emettono per la maggior parte nel campo dell’infrarosso e dell’ultravioletto.

Questo vuol dire che una lampadina classica ad incandescenza con filamento di tungsteno e bulbo in vetro è più efficiente come stufa che non come lampada.

Una lampada alogena con bulbo al quarzo, se non schermata con un semplice vetro, emette anche raggi ultravioletti. In altre parole invecchia i materiali, pelle compresa, con tutti i rischi del caso.

La consapevolezza di questi fenomeni sta alla base di un corretto uso delle lampade, di una corretta progettazione dei corpi illuminanti e al limite di un’uso consapevole della tecnologia al fine di progettare delle soluzioni ad hoc o utilizzare un proiettore, invece di un altro per un utilizzo specifico.

Un esempio sono le lampade che fanno si un po’ di luce nel visibile ma sono progettare per riscaldare emettendo infrarossi (tubi alogeni), le abbronzanti (progettate per emettere nell’ultravioletto UVB), le attiniche (progettate per emettere UVA e attrarre le zanzare), antisettiche etc…

Credis: Prof. Isetti, Corso di Fisica Tecnica e Fisica Tecnica Ambientale, Facoltà di Architettura, Università di Genova