NOZIONI DI ILLUMINOTECNICA

Grandezze Fondamentali

- Intensità Luminosa

- Flusso Luminoso

- Illuminamento

- Luminanza

Grandezze Derivate

- Rendimento Luminoso

- Efficienza Luminosa

Tabelle e Grafici

- Classificazioni Internazionali

- Tabella Fotometrica

- Diagramma Polare e Cartesiano

- Fattori di Utilizzazione

- Diagramma Abbagliamento


NOZIONI DI ILLUMINOTECNICA

LE GRANDEZZE FONDAMENTALI

INTENSITA’ LUMINOSA

Definizione	L'intensità luminosa è la quantità di luce emessa da una sorgente puntiforme in una determinata direzione
Simbolo	I
Formula	I = dF/dR L'intensità luminosa è quindi definibile anche come il rapporto fra il flusso F emesso in una certa direzione e l'angolo solido unitario dR
Unità di Misura	cd (candela)
Descrizione Tecnica	La candela è l'intensità luminosa, in una certa direzione, di una sorgente che emette la radiazione monocromatica di frequenza 540 x 1012  Hz con intensità radiante in quella direzione pari a F = 1/683 W / sr . Lo steradiante (sr) è definito come l'angolo solido che sottende un'area sulla superficie di una sfera uguale al quadrato del raggio della sfera stessa.
FLUSSO LUMINOSO

Definizione	ll flusso luminoso è la quantità di luce emessa da una sorgente nell'unità di tempo
Simbolo	F
Formula	//
Unità di Misura	lm (lumen)
Descrizione Tecnica	Il lumen è il flusso luminoso emesso nell'angolo solido unitario da una sorgente puntiforme posta al centro di una sfera di raggio unitario di intensità luminosa pari ad 1 cd.
ILLUMINAMENTO

Definizione	l'illuminamento è la quantità di luce che arriva su di una determinata superficie
Simbolo	E
Formula	E = dF/dA L'illuminamento è quindi definibile come rapporto fra il flusso emesso dalla sorgente puntiforme e l'area su cui questo flusso arriva
Unità di Misura	Lux
Descrizione Tecnica	il lux è il flusso emesso dalla sorgente puntiforme che cade su di una superficie pari ad 1 m2.
LUMINANZA

Definizione	La luminanza rappresenta la sensazione visiva percepita dall'occhio umano se colpito dalla luce direttamente prodotta da una sorgente luminosa o riflessa da una superficie; è perciò definibile come l'intensità luminosa riferibile ad una superficie
Simbolo	L
Formula	L = dI/(dS x cos(a) ) Dove: I = intensità in [cd] S = area della superficie in [m] Cos(a) = coseno direttore
Unità di Misura	cd/m2
Descrizione Tecnica	La luminanza di un oggetto luminoso in una determinata direzione è il rapporto fra l'intensità luminosa emessa dall'oggetto in quella direzione e la proiezione dell'area di questo oggetto su di un piano perpendicolare alla direzione stessa
Alcuni Valori di Luminanza (cd/m2)

Sole a Mezzogiorno	16 x 109
Sole al Tramonto	6 x 106
Cielo Sereno	8.000
Cielo Nuvoloso	2.000
Lampada a Incandescenza 60W Bulbo Chiaro	5 x 106
Lampada a Incandescenza 60W Bulbo Opaco	5 x 104
Lampada Fluorescente Lineare da 18W	4.000
Lampada agli Joduri Metallici 70W	1.5 x 107


NOZIONI DI ILLUMINOTECNICA

LE GRANDEZZE DERIVATE

RENDIMENTO LUMINOSO

Definizione	Il rendimento luminoso di un apparecchio di illuminazione è dato dal rapporto fra il flusso emesso all'esterno dall'apparecchio (Fa) e quello della sorgente o delle sorgenti (lampade) in esso contenute (Fl)
Formula	= Fa / Fl
Unità di Misura	essendo il rendimento un rapporto di 2 grandezze omogenee è da considerarsi adimensionale
Note	Il rendimento, in tutte le situazioni pratiche, è sempre minore dell'unità.
EFFICIENZA LUMINOSA (delle lampade)

Definizione	L'efficienza luminosa di una lampada è data dal rapporto fra  il flusso emesso dalla lampada stessa e la potenza elettrica impiegata per generarlo
Unità di Misura	lm/W.


NOZIONI DI ILLUMINOTECNICA

LE TABELLE E I GRAFICI ILLUMINOTECNICI

Gli apparecchi di illuminazione sono caratterizzati, dal punto di vista illuminotecnico, da una serie di tabelle e grafici che ne descrivono le caratteristiche dal punto di vista dell’emissione luminosa.

CLASSIFICAZIONI INTERNAZIONALI

Le classificazioni rappresentano diverse modalità di classificazione degli apparecchi dal punto di vista dell'emissione luminosa.

La tabella riporta 4 diverse classificazioni:

-	CIE  (Raccomandazione n.52)
-	DIN 5040 (Norma Tedesca)  (esempio A60)
-	UTE C 71-121 (Norma Francese)  (esempio 0.65A + 0.00T)
-	NBN L 14-002 (Norma Belga - metodo BZ)  (esempio BZ2).
TABELLA FOTOMETRICA

La tabella fotometrica riporta i valori delle intensità luminose in cd/klm in funzione delle diverse direzioni dello spazio attorno all'apparecchio che si considera e posto al centro di una sfera di opportuno diametro: in genere i punti in cui si rilevano gli illuminamenti e da cui si ricavano con la formula dell’inverso del quadrato della distanza le intensità luminose sono posti a distanze angolari definite, in genere non costanti.

Preso un apparecchio, ad esempio per lampade fluorescenti, con emissione verso il basso di tipo dark lite (non vi è emissione laterale) definiamo area luminosa l’area da cui esce la luce e asse luminoso l’asse perpendicolare, ovviamente verticale, a tale area passante per il punto di incontro (centro luminoso) delle diagonali dell’area luminosa.

Posta a questo punto la fotocellula di un luxmetro sull’asse luminoso a una determinata distanza dall’apparecchio potremo così ricavare il primo valore corrispondente a Gamma = 0°.

Preso ora un semipiano uscente dall’asse luminoso e orientato trasversalmente alle lampade dell’apparecchio chiameremo tale semipiano C-0°: tale semipiano costituisce l’origine degli altri semipiani posti tutti attorno all’asse luminoso.

Spostata la fotocellula lungo il semipiano C-0° con passo angolare costante, ad esempio ogni 5°, otteniamo in ogni posizione una nuova lettura in genere diversa dalle precedenti, fino ad arrivare a Gamma = 90° (fotocellula posta lateralmente all’apparecchio) dove un apparecchio dark lite non emette più luce (E = 0 lux).

L’operazione può essere ripetuta per ognuno degli infiniti semipiani uscenti dall’asse luminoso: in genere, però, si è soliti prendere in considerazione i semipiani C-90°, C-180° o quelli con interdistanza angolare pari a 30° o 15°.

L’insieme dei valori rilevati e convertiti vengono riassunti in tabella (Tabella Fotometrica) in funzione del semipiano C- di appartenenza e del relativo angolo Gamma.

Le intensità luminose sono ricavate dalle letture di laboratorio convertendo i valori letti dal luxmetro con la formula:

I = (E x d2) / F

Dove:

- I = intensità luminosa in [cd/klm]

- d = distanza apparecchio-fotocellula; tale distanza deve essere superiore a 5 volte la dimensione massima dell’area o del volume luminoso affinché l’apparecchio possa considerarsi puntiforme (metodologia Far Field o a Campo Lungo da non confondersi con quella Near Field)

- F = flusso luminoso totale delle lampade in [klm].

DIAGRAMMI POLARI E CARTESIANI

I dati della tabella fotometrica sono rappresentabili graficamente mediante curve fotometriche distinte a seconda del tipo di coordinate adottato:

- curve fotometriche rappresentate con coordinate polari

- curve fotometriche rappresentate con coordinate cartesiane.

Le prime sono utilizzate per le rappresentazioni degli apparecchi d'interni e stradali, mentre le seconde caratterizzano meglio l'emissione dei proiettori; non è detto, però, che un apparecchio non possa essere rappresentato anche con l'altra tipologia.

Il Diagramma Polare (o Curva Polare)

Il Diagramma Polare si ottiene selezionando dalla tabella fotometrica un semipiano (ad esempio C-0°), riportando i corrispondenti valori di intensità e angolo sul piano polare e unendo ordinatamente i vari punti.

La curva polare può anche essere vista come la sezione del solido fotometrico per un piano che passa per l'asse luminoso dell'apparecchio.

Il Diagramma Cartesiano

Se i valori di intensità in funzione dell’angolo Gamma vengono rappresentati in termini di coordinate cartesiane (gli angoli in ascissa, i valori delle intensità in ordinata) su di un piano cartesiano e si uniscono ordinatamente si ottiene la rappresentazione della curva in forma cartesiana (Diagramma Cartesiano).

TABELLA DEI FATTORI DI UTILIZZAZIONE PER IL PIANO DI LAVORO

Le tabelle dei fattori di utilizzazione sono utili per la determinazione del numero di apparecchi dello stesso tipo da utilizzarsi all'interno del locale dato un valore medio di illuminamento.

ELEMENTI DELLA TABELLA

-	Fattori di Riflessione (esempio 773): sono i fattori di riflessione del soffitto, pareti e piano di lavoro e vanno intesi come valori percentuali moltiplicati per 10 (esempio 70%, 70% e 30%)
-	Indice del Locale K (esempio 0,6): l'indice locale è un fattore che tiene conto delle dimensioni del locale in esame
-	Fattori di Utilizzazione (esempio 340): sono fattori che tengono conto di quanto flusso emesso dagli apparecchi cade sul piano di lavoro. I fattori vanno intesi in millesimi (0,340).
UTILIZZO DELLA TABELLA

1.	Si determina, in primo luogo, il valore del fattore di riflessione per soffitto, pareti e piano di lavoro; nel caso di pareti con fattori di riflessione diversi deve essere considerata la media ponderata fra questi
2.	Si calcola l'indice locale corrispondente al locale mediante la formula: k = (a x b ) / ( Hu x (a + b)) dove: a e b sono la lunghezza e la larghezza del locale; Hu è l'altezza utile intesa come distanza fra il piano di lavoro e l'apparecchio
3.	Si determina il fattore di utilizzazione come intersezione della colonna corrispondente ai fattori di riflessione scelti e della riga dell'indice locale calcolato; nel caso non si abbiano valori precisi si dovrà considerare la media
4.	si determina il valore di illuminamento medio desiderato in funzione della tipologia dell'attività all'interno del locale
5.	si calcola il numero di apparecchi sufficienti per ottenere il valore di illuminamento richiesto con la formula: N =  ( E x A) / ( F x Fu ) dove: N = numero apparecchi E = illuminamento richiesto in [lx] A = a x b = area totale in [m2] F = flusso totale del singolo apparecchio in [lm] Fu = fattore di utilizzazione.
DIAGRAMMA DELL'ABBAGLIAMENTO O ABACO DI SOELLNER (Vedere CIE 29/2)

L'abaco di Söllner è utile per caratterizzare l'abbagliamento diretto di un impianto.

UTILIZZO DELL'ABACO

La parte superiore del diagramma riporta la classificazione in base alle CIE ed alle DIN dove scegliere il grado di abbagliamento ammesso per l'impianto; dalla tabella degli illuminamenti medi dell'impianto si sceglie il valore medio desiderato da cui si scende nel diagramma individuando la linea limite di luminanza.

Il diagramma riporta anche la curva di luminanza dell'apparecchio: se questa sta completamente alla sinistra della curva limite l'apparecchio corrisponde alla classe di abbagliamento richiesta; l'apparecchio è invece abbagliante se si intersecano o se è completamente a destra.

Il diagramma riporta le curve delle luminanze in direzione longitudinale e trasversale; i valori di luminanza in funzione degli angoli di osservazione sono riportati nella tabella sotto il diagramma.

Le Classi di Qualità dell’Abbagliamento

Classe	Compito Visivo da Compiere
A	Molto difficoltoso
B	Con prestazioni visive elevate
C	Con prestazioni visive normali
D	Con prestazioni visive limitate
E	Da considerarsi per zone di lavoro in cui si espletano lavoro con modeste prestazioni visive.