Cos'è l'illuminotecnica: definizione, elementi e come effettuare il calcolo

Nella fase di progettazione di spazi e ambienti, intero o esterni che siano, bisogna prestare attenzione in particolare alla "progettazione della luce", ovvero agli interventi da effettuare per garantire agli individui che andranno ad abitare all'interno di quegli ambienti un grado di illuminazione ottimale. Esiste un'apposita disciplina che si occupa di progettare, calcolare e gestire la diffusione della luce negli spazi, ed è l'illuminotecnica. In questo articolo forniremo una definizione della disciplina, approfondendo i suoi elementi peculiari e i principi fondamentali su cui si basa, fornendo delle indicazioni utili per il calcolo illuminotecnico.

Illuminotecnica: Definzione

Il significato "da dizionario" del termine illuminotecnica, è disciplina tecnica che si occupa di mettere in opera dei mezzi di illuminazione in maniera funzionale. Stando a questa definizione, si può affermare che l'illuminotecnica è lo studio volto a determinare i livelli di illuminazione idonei ad un determinato spazio, che si basa sia sulle caratteristiche delle fonti di luce che sugli oggetti che dovranno essere illuminati. Per comprendere e applicare i principi dell'illuminotecnica il requisito principale è la conoscenza degli elementi dell'illuminotecnica, ovvero delle radiazioni elettromagnetiche, delle grandezze della luce di cui essa è composta e delle relative unità di misura.

Le principali radiazioni elettromagnetiche

Nello specifico, le radiazioni principali sono 3 e le abbiamo riassunte in tabella:

Tipo di radiazione	Definizione	Esempi
Termoradiazione	luce e calore generati da una radiazione termica	Lampade ad incandescenza
Luminescenza	fenomeno luminoso che ha luogo quando elettroni di un materiale stimolati a produrre radiazione elettromagnetica	Lampade LED
Radiazione Elettrica	radiazione prodotta da una scarica elettrica all'interno di un GAS	Lampade a scarica a bassa ed alta pressione.

Le Unità di misura

Per quanto riguarda le unità di misura, ecco qualche informazione di cui tener conto nel calcolo illuminotecnico.

Il Lumen, indicato con il simbolo lm, è un'unità di misura che serve a misurare la quantità di luce totale che una fonte può emettere. Nello specifico, più alto sarà il valore rilevato in Lumen e più luminosa sarà la lampada, o l'apparecchio illuminante in questione.

Il Lux, indicato con il simbolo lx, non è altro che il rapporto tra lumen e metri quadrati. Serve a misurare la quantità di luce che investe una determinata superficie. Si tratta di un valore che cambia in base ai lumen della fonte luminosa ma anche in base alle dimensioni e alle caratteristiche dello spazio e delle superfici illuminate.

La Candela, indicata con il simbolo cd, è l'unità di misura utilizzata per quantificare l'intensità luminosa di una sorgente che emette una radiazione elettromagnetica monocromatica alla frequenza di 540×10 alla dodicesima Hz e una potenza pari 1/683 Watt.

Le Grandezze Fotometriche

Altro tassello importante tra gli elementi dell'illuminotecnica sono le grandezze fotometriche della luce, ovvero delle grandezze fisiche che quantificano l'emissione luminosa sulla base degli effetti che essa causa sull'occhio umano che, in virtù della sua sensibilità non uniforme, presenta risposte diverse alle diverse lunghezze d'onda. Nella seguente tabella indicheremo le principali grandezze fornendo per ciascuna una definizione e delle indicazioni per effettuarne la misurazione.

Grandezza	Definizione	Unità di misura
Energia Luminosa	energia radiante che viene trasportata da un campo di radiazione elettromagnetica e rientra nello spettro della luce visibile	Lumen per secondi (lm s)
Flusso Luminoso	energia luminosa che una sorgente di luce emette in una determinata unità di tempo	Lumen (lm)
Emettenza Luminosa	Rapporto tra il flusso luminoso e la superficie emettente	Lux (lx)
Illuminamento	Rapporto tra flusso luminoso e area della superficie da esso illuminata	Lux (lx)
Intensità Luminosa	Grandezza vettoriale che indica la concentrazione di luce radiata in una determinata direzione per la durata di un secondo	Candela (cd)
Luminanza	Rapporto tra l'intensità luminosa e l'area della superficie apparente	Candela al metro quadrato(cd/m2)

Grandezze fotometriche qualitative

Oltre che con le grandezze appena analizzate, ci sono altri parametri che vengono utilizzati per la caratterizzazione della luce: le grandezze fotometriche qualitative. Esse descrivono la sensazione visiva percepita dall'occhio umano e, generalmente, servono per caratterizzare le sorgenti di illuminazione artificiale, esse sono:

la temperatura della luce;
l'indice di resa cromatica.

Analizziamole nel dettaglio.

La Temperatura della luce si misura in gradi Kelvin (K) ed indica il colore che assume una determinata luce in base alle propria temperatura. La regola è la seguente: più basso è il valore dei gradi Kelvin, più caldo sarà il colore della luce. Ecco un pratico schema per fare chiarezza in materia.

Tipo di Luce	Colorazione	Temperatura in Kelvin
Calda	colore tendente al giallo	dai 2500K ai 3000K
Fredda	colore tendente al blu	dai 5300K ai 6500K
Neutra	colore più simile alla luce naturale	dai 3000K ai 5300K

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L'indice di resa cromatica, indicato con CRI, indica quanto i colori illuminati da una fonte di luce appaiono "naturali". L'indice CRI varia da 0 a 100 e deve mantenere, per una resa ideale, un valore all'interno del range 80-100. A tal proposito i prodotti e gli ambienti vengono divisi in CRI>80 e CRI>90. Nella seguente tabella forniremo maggiori informazioni a riguardo.

Indice CRI	Luoghi adatti	Esempi
CRI>90	luoghi in cui la resa cromatica ha un ruolo fondamentale	Ospedali, studi dentistici, cliniche, negozi di abbigliamento, gioiellerie ecc.
CRI>80	luoghi in cui la resa cromatica non ha un ruolo fondamentale	Uffici, scuole, studi, abitazioni private.

Come effettuare il calcolo illuminotecnico di base

Dopo aver definito gli elementi dell'illuminotecnica è il momento di fornire delle indicazioni su come effettuare il calcolo illuminotecnico.
Come prima cosa bisognerà raccogliere dati e informazioni sull'ambiente da illuminare in termini di dimensioni dei locali, tipologia di lampade, materiali e colore di tutti gli elementi presenti ovvero:

pareti;
mobili;
pavimentazione;
tipo di soffitto;
infissi.

Nel concreto, il calcolo si effettua tramite software specifici che, in funzione delle caratteristiche dell'ambiente, simulano il comportamento della luce, rilevando la capacità di riflessione degli elementi in base al tipo di lampada scelta.

La formule del calcolo illuminotecnico è la seguente: Flusso luminoso totale = Em S/ U M.
dove:

Em	rappresenta l'illuminamento medio che si vuole ottenere espresso in lux
S	rappresenta la superficie totale del locale da illuminare ed è espresso in metri quadrati
U	rappresenta il fattore di Utilizzazione
M	rappresenta il fattore di Manutenzione

Per una maggiore comprensione il fattore di utilizzazione U dipende da: