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Illuminotecnica prof. Massimo Paroncini


Grandezze Fisiche caratteristiche

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Benessere Ambientale: Illuminazione

Grandezze Fisiche: Frequenza νVelocità c

È il numero di oscillazioni che l’onda compie nell’unità di tempo. È l’inverso del periodo, il simbolo è ν e la sua unità di misura èl’inverso del secondo (s-1) o Hertz, simbolo Hz

La velocità di propagazione nel vuoto è c0 ≅3 · 108 m/s.

νλλ⋅==

Tc


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Luce naturale


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COEFFICIENTE DI VISIBILITA’

Campo del visibile 380 nm ≤ λ ≤ 780 nm

L’occhio percepisce meglio la gamma di lunghezze d’onda intermedie. Per ottenere la stessa sensazione visiva a due diverse lunghezze d’onda, occorre inviare una maggiore energia nell’unità di tempo per la radiazione alla cui lunghezza d’onda l’occhio è meno sensibile.

Detto K(λ) il fattore di visibilità e W(λ) la potenza della radiazione, per avere la stessa sensazione visiva a due diverse lunghezze d’onda λ1 e λ2 dovrà essere:

Il fattore K(λ) risulta definito a meno di una costante arbitraria.

Il massimo di sensazione visiva si ha per una λ = 555 nm per questa lunghezza d’onda il fattore di visibilitàassume il suo valore Kmax = 683 (lm W-1).

Pertanto il coefficiente di visibilita’ V(λ) viene definito come:

( ) ( ) ( ) ( )K W K Wλ λ λ λ1 1 2 2⋅ = ⋅

( )( )

VKK

λλ

=max


Grandezze Illuminotecniche

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Flusso Luminoso

Il flusso luminoso Φ è la grandezza fotometrica che misura l’intensitàdella sensazione luminosa in relazione alla potenza W(λ) dello stimolo.

L’unità di misura del flusso luminoso è il lumen (lm).

( ) ( )Φ= ∫ ⋅W K dλ λ λ380

780

( ) ( )Φ= ∫ ⋅K W V dmax λ λ λ380

780


Flusso Luminoso

( ) ( ) λλλ dVWKnm

nmm ⋅⋅=Φ ∫

780

380

Simbolo φUnità di misura lumen (lm)

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Intensità Luminosa

Simbolo IUnità di misura candele (cd)

Rappresenta il flusso emesso all’interno di un angolo solido con origine nella sorgente e apertura angolare del cono stessoL’apertura del cono viene definita mediante l’angolo solido Ω e si misura in steradianti. (Nel caso di un angolo solido in tutto lo spazio racchiuso da una sfera di superficie S=4π R2 il suo valore è: Ω=S/R2 =4π sr).


Intensità Luminosa

E’ definita come il flusso luminoso emesso da una sorgente puntiforme nella direzione Ω all’interno dell’angolo solido infinitesimo dω.

L’unità di misura è la candela (cd)

IΩ Ωdω

I dd= Φω

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L’intensità luminosa emessa in una data direzione da una sorgente monocromatica di lunghezza d’onda λ = 555 nm(K(λ)=kmax) e con intensità energetica in quella direzione di 1/683 W/sr.

Kmax = 683 cd sr W-1

Kmax = 683 lm W-1

Per una sorgente emette con la stessa intensità I0 in tutte le direzioni si ha:

I dd= Φω

1 1683cd K W

sr= ⋅max

I0 4= Φπ


Solido fotometrico e curva polare

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Illuminamento

È la grandezza fotometrica normalmente presa a riferimento per valutare l’entitàdell’illuminazione in un ambiente È definito dal rapporto tra il flusso luminoso incidente in una superficie e l’estensione della stessa:

Simbolo EUnità di misura lux (lx)


lm . m-2 = lux (lx)E ddA= Φ

αhr

Iα

dA

nα

dA cosα

E ddA

I ddA

I dAdA r= =

⋅=

⋅ ⋅⋅

Φ α αω αcos2

E Ir

Ih= ⋅ = ⋅α αα αcos cos

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ILLUMINAMENTO SUL PIANO ORIZZONTALE

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h

r

α

Iα

CURVE ISOLUX


ILLUMINAMENTO VERTICALE

dA dA senα

αhr

Iα

nα

E ddA

IdA

I AdA r

Ir

Ih

d d= = = ⋅⋅

= ⋅ = ⋅⋅ ⋅Φ α ω α α αα α α αsen sen sen cos2 2 22

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La luminanza è la grandezza fotometrica certamente più importante nella definizione del comfort visivo in quanto fornisce una misura della luminosità di una superficie che emette o riflette la luce.

La luminanza è definita come il rapporto tra l’intensità luminosa I emessa, riflessa o trasmessa dalla superficie nella direzione di propagazione e l’area apparente della superficie; ovvero la proiezione della superficie sul piano perpendicolare alla direzione di propagazione dell’intensità I

Simbolo LUnità di misura cd/m2

Luminanza

L=dI / (dS cos θ)

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LUMINANZA

Viene utilizzata per determinare la quantità di intensità luminosa emessa o riflessa da una superficie di una certa estensione proiettata in un piano perpendicolare alla direzione di osservazione.

Viene indicata con la lettera L e la sua unità di misura è il nit o cd m-2.

L IdA= Ω

cosαcd m-2


C = (L1 - L2) / L2

È importante sottolineare che la percezione dello spazio circostante avviene apprezzando le differenze di luminanza; a tal proposito si definisce il contrasto come:

Dove dove L1 è la luminanza del dettaglio osservato L2 è la luminanza generale del campo visivo (luminanza di fondo)

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Abbagliamento


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Valori indicativi di luminanze per sorgenti di luce naturale ed artificiale

Tipi di sorgente Luminanzacd m-2

Sole a mezzogiorno 1,6 109

Sole al tramonto 6 106

Cielo sereno 8000

Cielo nuvoloso 2000

Terreno a prato 800

Manto nevoso 3,2 104

Candela stearica 5000

lampada ad incandescenza da 60 W con bulbo chiaro 5 106

lampada ad incandescenza da 60 W con bulbo opalino 5 104

Lampada tubolare a fluorescenza da 18 W

4000

Lampada ad alogenuri metallici 70 W 1,5 107

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Emissione di un corpo nero

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

=⋅ 12

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1,

Tcn

e

ceλ

λ

λ


Emissione di corpi solidi

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Luce naturale ed artificiale


Temperatura di colore

Unità di misura kelvin simbolo K

È la temperatura alla quale bisogna portare un corpo neroPer avere lo stesso colore della luce emessa dalla lampada

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Lampade ad incandescenza


Lampade ad incandescenza alogene

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Emissione in un gas

ν⋅=Δ=− hEEE 12

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Lampade a scarica in gas


Lampade a scarica in gas

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Temperatura di colore


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