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RISPARMIARE CON L’ILLUMINAZIONE NELL’USO DOMESTICO PREMESSA A inizio 2008 ho inviato ai quotidiani il seguente articolo: Ormai lo sanno anche i paracarri che sostituendo le comuni lampade a incandescenza con quelle alogene, quelle fluorescenti di diverso tipo e con le LED recentemente messe sul mercato, si risparmia energia e pertanto si riducono le emissioni di CO2. In effetti tutti, la confederazione, i cantoni, i comuni, le aziende elettriche, le scuole di tutti i livelli, i grandi magazzini, gli ambientalisti, gli ecologisti e gli altri ancora che non mi vengono alla mente, scrivono le stesse cose già sapute e risapute. Quello che manca invece è un'informazione accessibile a tutti sulla scelta delle lampade a parità di lumen emessi, sulla loro utilizzazione corretta, in particolare riguardo al colore della luce, all'ambiente da illuminare, alle attività che vi si svolgono, frequenza di accensione-spegnimento e tensione elevata, parametri che ne riducono notevolmente la durata. Con questo non vorrei che tutti si mettessero a scrivere, uno indipendentemente dall'altro, su questo argomento. Sarebbe tuttavia auspicabile che qualcuno informasse correttamente e scrivesse per tutti e anche con la loro collaborazione, per esempio la SUPSI, su questo importante problema. Ho scritto in questo senso anche a Coop, Migros e all’ACSI. Siccome non ho più sentito nulla, in considerazione del fatto che la materia è molto complessa, pur non essendo uno specialista in questo campo,senza inventar nulla, alfine di dare la possibilità a tutti di risparmiare energia nell’uso domestico, ho pensato di fare cosa utile richiamando alcune nozioni indispensabili di illuminotecnica limitatamente all’illuminazione tradizionale 230V. LA LUCE La luce è energia che si propaga nello spazio sotto forma di onde elettromagnetiche perpendicolari alla direzione in cui si muovono, di lunghezza λ (lamda) compresa tra 380 nm e 780 nm. La velocità c di propagazione delle onde elettromagnetiche nell’aria è di ca. 300'000 km/s, praticamente come quella nel vuoto (c = 299'792'458 m/s = ca. 0,3 . 109 m/s = 300'000 km/s) La lunghezza d’onda λ è la distanza espressa in nanometri (1 nm = 10-9 m) percorsa dall’onda durante un ciclo completo di oscillazione. La frequenza è il numero di cicli completi di oscillazioni che avvengono ogni secondo e si esprime in Hz (herz).

Tra queste grandezze esiste la relazione: c = λ . f dalla quale, conoscendo c e λ si ricava: f in Hz, c in m/s, λ in m

f = c/λ

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oppure conoscendo c e f si ricava: λ = c/f λ in m, c in m/s, f in Hz L’intervallo di lunghezza d’onda contenuto nello spettro è molto ampio: da λ = 10-5 a 1016 nm. Le radiazioni visibili all’uomo occupano una piccolissima porzione dello spettro: da λ = 380 (limite dell’ultravioletto) a 780 nm (limite dell’infrarosso). Tutte le altre onde elettromagnetiche con lunghezze inferiori a 380 nm e superiori a 780 nm sono invisibili (onde radio lunghe, medie, corte, cortissime,televisione, radar, microonde, radiazioni infrarosse, radiazioni ultraviolette, raggi X o Röntgen, raggi gamma, raggi cosmici).

Lunghezze d’onda λ = c/f nell’aria Raggi x o Röntgen 0,0057 a 37,5 nm Raggi ottici 100 a 1 nm Raggi ultravioletti 1 a 380 nm Raggi visibili 380 a 780 nm Raggi infrarossi 780 a 1 mm Luce monocromatica È costituita da onde elettromagnetiche di uguale lunghezza che rivelano un solo colore (per esempio le lampade al sodio a bassa pressione che producono luce gialla). Luce bianca È quella del sole poiché comprende tutti i colori virtualmente infiniti dell’arcobaleno, tuttavia la sensazione visiva può essere ridotta a sei colori (famiglie di colori) principali dello spettro visibile: viola (λ = 400 a 430 nm), blu (λ = 431 a 490 nm), verde (λ = 491 a 560 nm), giallo (λ = 561 a 580 nm), arancione (λ = 581 a 620 nm), rosso (λ = 621 a 700 nm),

λ= c/f

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Rifrazione e scomposizione della luce

Rifrazione Fenomeno per il quale un raggio incidente, passando da un mezzo a un altro di diversa densità e proprietà ottiche, cambia la direzione di propagazione. Un raggio di luce solare, bianca, attraversando un prisma di cristallo, si scompone nei sei colori principali dello spettro visibile: rosso, arancione, giallo, verde, blu, viola. Ricomposizione della luce Proiettando su un supporto nero e sovrapponendoli, i sei colori-luce dello spettro, rosso, arancione, giallo,verde, blu, viola, si riottiene la luce bianca. Questi sei colori possono essere ridotti ai soli tre colori-luce primari: rosso (λ = 700,0 nm), verde (λ = 546,1 nm), blu (λ = 435,8 nm). in RGB. Anche proiettando su un supporto nero e sovrapponendo questi tre colori-luce primari si riottiene la luce bianca. Sintesi additiva dei tre colori-luce primari

Proiettando due alla volta i colori-luce primari si ottengono, colori più chiari, i colori- luce secondari: giallo, azzurro (ciano), porpora (magenta). Anche proiettando il blu e il giallo, che è la somma del rosso e del verde, si ottiene il bianco. Si dice allora che il blu è complementare del giallo e viceversa. Idem per il rosso e l’azzurro e il verde e il porpora.

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Fasci di luce gialla + blu = bianca porpora + verde = bianca azzurra + rossa = bianca

Sintesi sottrattiva per i colori-pigmento

I colori-pigmento primari sono: porpora (magenta), giallo, azzurro (ciano), gli unici non scomponibili. È da notare che i colori-pigmento primari corrispondono ai colori-luce secondari e che i colori-luce primari corrispondono ai colori-pigmento secondari. Mescolando due alla volta i colori-pigmento primari si ottengono i colori-pigmento più scuri, i colori secondari: rosso, verde, blu. Mescolando questi tre colori si ottiene il nero. Anche mescolando il porpora con il verde, che è la somma del giallo e dell’azzurro , si ottiene il nero. Si dice allora che il porpora è complementare del verde e viceversa. Idem per il giallo e il blu e l’azzurro e il rosso. Mescolando un colore-pigmento primario con il suo secondario più prossimo otteniamo i colori terziari: arancione, verde chiaro, verde smeraldo, azzurro oltremare, viola, carminio. Si potrebbe continuare all’infinito.

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Colori-pigmento primari: porpora, giallo, azzurro secondari: rosso, verde, blu terziari: arancione, verde chiaro, verde smeraldo, azzurro oltremare, viola, carminio.

Comunque, con i tre colori primari, porpora, giallo, azzurro e il bianco è possibile riprodurre tutti i colori della natura. Quadro dipinto dal pittore José Maria Parramòn con i soli tre colori primari e il bianco

In generale mescolando i colori opposti sul diametro del circolo cromatico, che sono complementari, si ottiene il nero.

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Circolo cromatico Contrasti massimi di colore

A seconda della lunghezza d’onda noi percepiamo i diversi colori: λ = 380 nm viola, poi, aumentando la lunghezza d’onda, blu, verde, giallo, arancio e, con λ = 780 nm rosso. Il colore è infatti una sensazione ottica che dipende dalle lunghezze d’onda che un corpo non assorbe, cioè riflette. La nostra sensibilità è massima per il colore giallo-verde (λ = 550 nm) e decade rapidamente sia verso l’ultravioletto che verso l’infrarosso.

L’ultravioletto (λ = 100 – 380 nm) pertanto non è visibile. Lunghezze inferiori a λ = 300 nm provocano infiammazioni agli occhi (maschera per saldatura, occhiali per la neve). Le radiazioni ultraviolette di λ = 260 nm arrestano la proliferazione di determinati batteri, virus, microrganismi e vengono usate per la sterilizzazione. L’infrarosso è una radiazione al di sotto del rosso, quindi non visibile (λ = 780 nm - 1 mm) dotata di altissimo potere calorico. N.B. I daltonici non percepiscono in particolare il rosso e il verde.

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Resa dei colori delle lampade

Se illuminiamo gli oggetti con una lampada che emette i tre colori-luce primari rosso, verde, blu, ossia la luce bianca, abbiamo: A) il quaderno bianco riflette la luce bianca e pertanto lo vediamo bianco B) il calamaio nero assorbe la luce bianca e pertanto lo vediamo nero C) il pomodoro rosso assorbe il verde e il blu e pertanto lo vediamo rosso D) la banana gialla assorbe il blu e riflette il verde e il rosso, ossia il giallo E) la pesca porpora assorbe il verde e riflette il rosso e il blu, ossia il porpora Pertanto è essenziale che una lampada di qualità emetta tutti i colori dello spettro. Gli effetti di resa dei colori di una lampada (capacità di distinguere agevolmente i colori) vengono valutati attraverso l’indice di resa cromatica (IRG) Ra. Questo fattore viene determinato confrontando la luce emessa dalla lampada in esame con la luce di una sorgente campione avente la stessa temperatura di colore e indice Ra = 100. Lampada a ottima resa cromatica Ra 85 - 100, buona resa cromatica Ra 70 - 85, discreta resa cromatica Ra 50 - 70.

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Temperatura di colore delle lampade

Definisce il colore della luce. I fisici per stabilire rapporti precisi tra temperatura e colore hanno preso in esame un corpo nero (sbarretta di carbone). La temperatura di colore è espressa il gradi kelvin (K), ), cioè con una scala il cui 0 corrisponde a – 273,16 °C (zero assoluto). 1 K corrisponde a 1 °C. Esempio: 0 K = ca. – 273 °C ; 273 °K = ca. 0 °C; 373 K = ca. 100 °C; 3'500 K = ca. 3227 °C Si dice che una lampada ha una temperatura di colore di 3'000 K quando la luce che emette ha la stessa tonalità di quella generata dal corpo nero portato alla temperatura di riferimento di 3'000 K. Per esempio la temperatura di colore di una lampada ad incandescenza di 40 W è di 2'800 K, mentre quella di una da 500 W è di 2'960 K. Le lampade sono definite a tonalità: “calda” per temperatura di colore compresa tra 2'000 e 3'000 K “bianca” per temperatura di colore compresa tra 3'000 e 5'000 K “fredda” per temperatura di colore superiore a 5'000 K Bassi valori corrispondono a tonalità calde, alti valori a tonalità fredde. Ad esempio una luce bianca calda per interni è ca. 3‘000 - 3'500 K Una luce bianca fredda per grandi magazzini dai 4'000 K in su. La luce diurna del sole supera i 5'000 K Luce solare a mezzogiorno 5’400 K Luce del cielo 10'000 – 18'000 K Sulle confezioni il colore della luce delle lampade viene anche espresso da un numero: 827 bianco caldo extra 830 bianco caldo 840 bianco Spesso sulle confezioni si trova pure il corrispettivo in lettere: calda, luce calda, bianco caldo, fredda, luce fredda, luce del giorno, bianco bluastro, bianco freddo, bianco ghiaccio, bianco freddo deluxe. (un vero casino!) Clima cromatico Il colore della luce delle lampade a incandescenza contiene il rosso in percentuale maggiore di quelle fluorescenti. In un oggetto di diversi colori illuminato da una lampada a incandescenza i colori rossi vengono sottolineati con maggiore rilievo, mentre se viene illuminato con una lampada fluorescente a luce solare vengono accentuati i colori azzurri. La capacità delle varie sorgenti luminose di rendere i colori non sono quindi uguali. La scelta accurata dell’insieme livello di illuminazione, colore della luce e degli oggetti costituisce il clima cromatico che deve essere armonioso.

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Illuminazione con lampada: a incandescenza fluorescente

FLUSSO LUMINOSO Ф (fi) Le sorgenti luminose elettriche trasformano la potenza elettrica in potenza luminosa. Il flusso luminoso Ф è la potenza luminosa complessiva (quantità di energia luminosa emessa nell’unità di tempo), irradiata in tutte le direzioni da una sorgente di luce, non si misura in watt ma in lumen (lm).

Il paragone con l’idraulica è la portata totale che sprizza in tutte le direzioni da una sfera uniformemente forata su tutta la sua superficie, alimentata con acqua in pressione. Ad esempio, una lampada a incandescenza di 100 W ha una potenza luminosa complessiva, ossia un flusso luminoso Ф di1360 lm, una di 25 W di 220 lm. Non vengono utilizzati i watt per misurare il flusso luminoso perché la nostra vista non reagisce allo stesso modo alle diverse lunghezze d’onda delle radiazioni. La sensibilità maggiore si ha con luce diurna per una lunghezza d’onda λ = 555 nm mentre, con luce notturna, per λ = 510 nm. Come già accennato, le radiazioni visibili all’occhio umano sono comprese tra λ = 380 e 780 nm, tutte le altre sono invisibili. Detto questo, ammettendo una lampada teorica che emette solo luce con λ = 555 nm, per ogni W di potenza avremmo il flusso luminoso massimo di 683 lm. In realtà questo non è possibile perché il fascio luminoso è costituito da un miscuglio di radiazioni di differenti λ. Flusso luminoso

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INTENSITÀ LUMINOSA I L’intensità luminosa è la densità del flusso luminoso nell’angolo solido. Aumenta con l’ampiezza dell’onda elettromagnetica.

La sua unità è la candela (cd). 1 cd è l’intensità luminosa, nella direzione perpendicolare, di una superficie di 1/600'000 m2

(1 e 2/3 mm2) di un corpo nero alla temperatura di 2042 K. Si può immaginare la relazione tra il flusso luminoso Ф e l’intensità luminosa I nel seguente modo: se una sorgente luminosa puntiforme irradia al centro di una sfera di raggio unitario r = 1 m in tutte le direzioni dello spazio con uguale intensità luminosa I = 1 cd, ogni metro quadrato di superficie della sfera riceve il flusso luminoso Ф di 1 lm.

Siccome la superficie totale della sfera è 4.π.r2, quella di raggio unitario è 4.π = 12,56 m2, il flusso totale prodotto è di 1 lm/m2 . 12,56 m2 = 12,56 lm. Sostituendo la sorgente con un’altra di intensità di 5 cd la densità del flusso risulta 5 volte maggiore. In questo caso il flusso luminoso totale è di 5 lm/m2 . 12,56 m2 = 62,8 lm . Se l’intensità di luce di 1 cd illumina una superficie di 1 m2 (angolo solido unitario) il flusso luminoso è di 1 lm. Il lm è l’unità del flusso luminoso Ф (potenza illuminante); W è l’unità della potenza elettrica. Fra le due unità esiste la seguente relazione: 1 W = ca. 630 lm Una lampada di 1 W dovrebbe avere una potenza illuminante di 630 lm, se la trasformazione avvenisse senza perdite, ma questo non è possibile. Quando il flusso luminoso di 1 lm illumina in modo omogeneo una superficie di 1 m2, l’intensità dell’illuminamento è esattamente 1 lm/m2

ossia 1 lx. La lunghezza delle frecce rappresenta l’intensità luminosa nella direzione indicata. La media di tutti i valori dà l’intensità luminosa media I0 che permette di calcolare il flusso prodotto Ф.

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Flusso luminoso di una sorgente: Ф = 12,56 . I0

Curva di distribuzione dell’intensità luminosa (curva fotometrica) Il flusso luminoso di una lampada non è uniforme, pertanto per poterne valutarne le caratteristiche il produttore fornisce le curve fotometriche che ne indicano la distribuzione dell’intensità luminosa I. Per poter paragonare facilmente tra loro i diversi tipi di lampade le curve fotometriche sono riferite a un flusso luminoso Ф di 1000 lm. Con i lampadari e i riflettori si influenza la forma di queste curve. Intensità luminosa: I, Ic in cd, Ф in lumen, Dalla curva fotometrica di una lampada a incandescenza di 100 W, in direzione verticale rileviamo n’intensità luminosa Ic = 70 cd e sapendo che questa lampada ha un flusso luminoso Ф di 1380 lm avremo per la stessa un’intensità luminosa: 1’380 I = 70 . -------- = ca. 100 cd 1’000

Nella lampada rappresentata, ammesso che il flusso luminoso parta dal centro, il cono tratteggiato della figura a contiene un cosiddetto angolo solido attraversato da una parte del flusso luminoso. Nella figura b si vede che la parte di flusso che esce dal cono 1 è maggiore di quella che esce dal cono 2.

Ф I = Ic . ------- 1’000

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Nel primo cono la densità luminosa è superiore, la sorgente luminosa appare più forte in questa direzione. Alcuni valori di intensità luminosa I Lampada per bicicletta senza riflettore 1 cd medesima lampada con riflettore 250 cd Lanterna di un faro 2'000'000 cd Lampada a incandescenza da 100 W 110 cd Lampada fluorescente 40 W 320 cd Lo steradiante sr Viene anche usato in illuminotecnica. Lo steradiante sr è l'angolo solido sotteso al centro di una sfera di raggio unitario r e da una porzione della sfera di area r2. Poiché l'area della sfera è 4πr2, l'angolo solido sotteso da tutta la sfera di raggio unitario è pari a: 4π steradianti = 12,56 sr. COEFFICIENTE DI EFFICIENZA LUMINOSA η (eta) Per la valutazione della convenienza di una sorgente luminosa è interessante conoscere in quale misura la potenza elettrica della lampada P in watt viene trasformata in potenza luminosa Ф in lumen. Il coefficiente di efficienza luminosa η è il rapporto tra il flusso luminoso prodotto Ф e la potenza elettrica P. η in lm/W, Ф in lm, P in W Ad esempio una lampada a incandescenza di P = 100 W e Ф = 1380 lm ha un coefficiente di efficienza luminosa basso, ossia: 1380 lm η = ----------- = 13,8 lm/W 100 W mentre una lampada fluorescente tubolare Ø 16 mm di P = 35 W e Ф = 3300 lm ha un coefficiente di efficienze luminosa elevato, ossia: 3300 lm η = ----------- = 94,3 lm/W 35 W

Ф η= ------ P

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Equivalente di irraggiamento fotoelettrico Km per λ = 555 nm Km = 683 lm/W = 683 cd sr/W = 683 lx m2/W QUANTITÀ DI LUCE Q È il prodotto del flusso luminoso Ф per il tempo t Q in lm s, Ф in lm, t in s Riflessione I raggi luminosi hanno un andamento rettilineo, se incontrano la superficie di un corpo non trasparente, levigato, riflettente, vengono riflessi e l’angolo di incidenza è uguale all’angolo di riflessione.

Q = Ф . t

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Diffusione Se la superficie del corpo è ruvida i raggi non vengono riflessi tutti nella stessa direzione, la luce viene diffusa.

LUMINANZA L È l’impressione di chiarore (luminosità) che l’occhio riceve osservando una superficie illuminante. In altre parole: la luminanza L è l’intensità luminosa I riferita a 1m2 di una superficie illuminante A1 in m2 perpendicolare alla direzione dell’osservatore. L in cd/m2, I in cd, A1 in m2

Per esempio, se guardiamo due lampadari con sfera opalizzata di grandezza diversa ma muniti della stessa lampada, quindi con identico e omogeneo flusso luminoso Ф, notiamo che la sfera più piccola è più abbagliante, pertanto ha una luminanza maggiore.

Luminanza di alcune sorgenti di luce naturale Sole a mezzogiorno 1,6 . 109 cd/m2

Sole al tramonto 6 . 106 cd/m2 Cielo sereno 8'000 cd/m2 Cielo nuvoloso 2'000 cd/m2

Prato 800 cd/m2 Manto nevoso 3,2 . 104 cd/m2

Luminanza di alcune sorgenti di luce artificiale Candela stearica 5'000 cd/m2 Lampada a incandescenza 60 W bulbo chiaro 5 .106 cd/m2 Lampada a incandescenza 60 W bulbo opalino 5 .104 cd/m2

Lampada fluorescente tubolare 18 W 4'000 cd/m2

I L = ------ A1

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ILLUMINAMENTO E Solo una parte del flusso luminoso Ф colpisce la superficie che deve essere illuminata.

L’illuminamento è il rapporto tra il flusso luminoso ricevuto Фr da una superficie A2 e l’area della superficie stessa. l’illuminamento è la quantità di luce che colpisce una superficie e si misura in lux (lx). L’illuminamento è di 1 lx se il flusso luminoso di 1 lm colpisce uniformemente una superficie di 1 m2. E in lx, Фr in lm, A2 in m2

L’illuminamento E è la grandezza più usata nell’illuminotecnica. Con essa si definiscono i valori necessari per i diversi ambienti o attività. L’illuminamento si misura con il luxometro o illuminometro L’istrumento comprende una fotocellula che trasforma l’energia luminosa in energia elettrica. La corrente che ne risulta dipende dall’illuminamento e viene misurata con un microamperometro con scala tarata in lx.

Фr E = ------- A2

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Illuminamento E in lx = lm/m2

Minimo percettibile 10 Muro bianco al sole 30'000 Carta bianca al sole 100'000 Officine secondo genere lavoro 200… 500 Posti di lavoro 200… 1'500 Lavori meccanici 250 Lavori di montaggio 500 Montaggio mini 1'500 Uffici 500… 750 Camere 200… 500 Servizi 120 Strade e piazze con circolazione 20… 100 Legge delle distanze L’illuminamento di una superficie è inversamente proporzionale al quadrato della distanza dalla sorgente luminosa:

E1, E2 in lx, r2, r1 in m, A1, A2 in m ESPOSIZIONE LUMINOSA H È il prodotto dell’illuminamento E per il tempo t Q in lx s, E in lx, t in s È utile all’analisi delle alterazioni cromatiche prodotte sulle superfici dei corpi illuminati. Rendimento η delle installazioni Genere d’illuminazione Superficie illuminata bianca chiara scura diretta 0,60 0,45 0,30 indiretta 0,35 0,25 0,15 Illuminazione strade e posti di lavoro diretta diffusa indiretta 0,45 0,40 0,35 Illuminazione Il complesso degli apparecchi e dei mezzi usati per illuminare artificialmente. Illuminare Rendere chiaro o luminoso diffondendo luce. Abbagliamento Diminuzione della capacità visiva dell’occhio dovuta intensità luminosa troppo intensa.

E1/E2 = r2

2/r12 = A1/A2

H = E . t

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Illuminazione scorretta Illuminazione corretta

Tensione e frequenza della rete di distribuzione a bassa tensione La tensione è definita dalle norme svizzere e internazionali in materia. Dal 2008 230/400 V +/- 10% (minimo 207 V, massimo 253 V)/(minimo 360 V/massimo 440 V). Idem per la frequenza che è di 50 Hz +/- 1% (minimo 49,5 Hz/massimo 50,5 Hz). La normativa deve essere rispettata scrupolosamente dai distributori di energia elettrica ma anche tenuta in considerazione dai produttori di apparecchi e lampade. Normalmente però sugli apparecchi è indicato solo il valore nominale della tensione e non i limiti minimi e massimi consentiti senza compromettere il funzionamento dell’apparecchio stesso. Lampade a incandescenza comuni 230 V Nelle lampade a incandescenza la corrente che passa nel filamento in tungsteno (wolframio), punto di fusione superiore a 3'600 K, lo rende incandescente e quindi luminoso. Perché il filamento non bruci, il bulbo di vetro viene privato dell’aria e riempito con un gas inerte (argon con aggiunta di azoto o di kripton), inoltre la temperatura è limitata a 2’700 K. Le lampade a incandescenza hanno un’ottima resa dei colori, temperatura di colore 2’000/3'000 K, indice di resa cromatica Ra = 85 -100. Aumentando la temperatura aumenta il coefficiente di efficienza luminosa e migliora ancora il colore della luce ma diminuisce la durata. Siccome la resistenza del filamento freddo è circa 12 volte inferiore di quella in servizio, all’inserzione, per un tempo brevissimo , la corrente è circa 12 volte superiore a quella nominale. Sono costruite per una durata di 1'000 ore. Causa l’evaporazione del filamento che aderisce alla parte interna del bulbo annerendolo, dopo 750 ore di servizio il flusso luminoso si riduce di circa il 10% . Il flusso luminoso di una lampada a incandescenza aumenta o diminuisce di una percentuale relativa maggiore rispetto alla variazione di tensione, inoltre, una tensione maggiore di quella nominale ne influenza negativamente la durata.

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La riduzione di durata è approssimativamente: (Tensione effettiva della rete/Tensione nominale della lampada)14 Esempio per una tensione effettiva della rete di 245 V: (245/230)14 = 1,06514 = 2,42 => 1000 ore : 2,42 = ca. 400 ore Esempio per una tensione effettiva della rete di 250 V: (250/230)14 = 1,08614 = 3,21 => 1000 ore : 3,21 = ca. 300 ore Detto questo, dove la tensione è elevata, è opportuno l’utilizzo di lampade con tensione nominale 240 V o anche 245 V, che esistono in commercio, ma attualmente difficilmente reperibili nei supermercati. Se la tensione effettiva della rete è inferiore a quella nominale della lampada, l’efficienza luminosa (lm/W) e quindi il flusso luminoso (lm) diminuiscono di una percentuale relativa maggiore rispetto alla diminuzione della tensione anche se la durata aumenta enormemente e quindi l’utilizzo, in queste condizioni, non ha senso. Inoltre il coefficiente di efficienza luminosa aumenta con la potenza della lampada. Per esempio una lampada da 40 watt ha un coefficiente di efficienza luminosa di 10,5 lm/W, una di 100 watt 13,6 lm/W. Le lampade a basso voltaggio hanno pure un’efficienza luminosa maggiore di quelle comuni 230V perché, a parità di potenza, la sezione del filamento e quindi la corrente sono maggiori. L’attacco della lampada si chiama virola. Gli attacchi più comuni sono quelli filettati E27 (E abbreviazione di Edison, 27 diametro in mm) e E14. L’intensità luminosa delle lampade a incandescenza si può regolare secondo le necessitä tramite gli attuali apparecchi elettronici chiamati dimmer consentendo così un notevole risparmio energetico. Le lampade a incandescenza possono essere smaltite nei normali rifiuti domestici.

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Lampade a incandescenza alogene 230 V Sono lampade a incandescenza all’interno delle quali viene introdotta una miscela di alogeni (essenzialmente bromo). Si crea un processo di rigenerazione del filamento che aumenta la durata a circa 2'000 ore e che evita l’annerimento dell’interno del bulbo, quindi la riduzione, nel tempo, del flusso luminoso, Il filamento raggiunge una temperatura di 3'000 K, quindi luce più bianca e conseguente resa cromatica ancora migliore delle lampade a incandescenza comuni. Temperatura di colore 3'000 K. Anche il coefficiente di efficienza luminosa è maggiore. Ra = 95 – 100. Per esempio una lampada da 40 watt ha un coefficiente di efficienza luminosa di ca.15 lm/W L’attacco più comune è quello filettato E27. Ci sono anche le lampade alogene con riflettore di diversa apertura angolare per concentrare il fascio di raggi luminosi in modo da ottenere la qualità di luce desiderata. In queste lampade non è indicato il flusso luminoso Ф in lumen (lm) ma l’intensità luminosa I in candele (cd). Ad esempio una lampada da 50 watt con riflettore di 10° d’apertura ha un’intensità luminosa di 3'000 cd, mentre una lampada anche da 50 watt ma con riflettore di 30° d’apertura ha un’intensità luminosa di 1'000 cd. Gli attacchi più comuni sono quelli filettati E27 e E14 e quello a innesto GU10. Sono adatte all’illuminazione diretta di oggetti, particolari che richiedono alta resa cromatica. Anche per le lampade alogene, dove la tensione è elevata, è opportuno l’utilizzo di quelle con tensione nominale 240 V o anche 245 V, che pure esistono in commercio, ma anche attualmente difficilmente reperibili nei supermercati. Anche queste lampade possono essere smaltite nei normali rifiuti domestici. Anche queste lampade possono essere smaltite nei normali rifiuti domestici. Pure le lampade alogene sono regolabili in intensità luminosa con i dimmer. Inoltre le lampade alogene possono anche essere smaltite nei normali rifiuti domestici.

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Lampade fluorescenti tubolari tradizionali 230 V In generale, le lampade fluorescenti, tubolari, tubolari elettroniche, compatte e compatte integrate elettroniche, appartengono alla famiglia delle lampade a scarica di gas.

Sono costituite da un contenitore di vetro, con elettrodi sigillati alle estremità, all’interno del quale si trovano vapore di mercurio e un gas con particolari sostanze fluorescenti che trasformano le radiazioni ultraviolette invisibili, prodotte all’interno del tubo stesso quando s’innesca la scarica nel vapore di mercurio, in radiazioni luminose visibili. Lampada fluorescente

Queste lampade necessitano di un aggregato comprendente un reattore per limitare la corrente e uno starter per facilitare l’innesco della scarica.

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Le tonalità di luce delle lampade fluorescenti tubolari dipende dal tipo di polvere fluorescente utilizzata. Polveri di scarsa qualità originano tonalità di luce che falsano i colori e li rendono sgradevoli. Le lampade che hanno questa resa cromatica poco soddisfacente, IRC = 65, vengono denominate “a luce standard”, non sono adatte per l’illuminazione domestica, di uffici, negozi, ecc., ma solo per alcune applicazioni industriali. Attualmente sul mercato ci sono lampade con diverse tonalità di luce, anche simile a quella delle lampade a incandescenza. Le lampade “a luce extra”, Ra = 85 – 95, temperatura di colore 2’700/6'500 K. Hanno un coefficiente di efficienza luminosa di ca. 90 lm/W. La durata di vita media è di ca.10’000 ore. I tipi più diffusi hanno un diametro di 26 mm, zoccolo G13. Potenze 10-15-16-18-23-30-36 e 58 watt. Sono disponibili nelle tonalità di luce calda, bianca, fredda o diurna. Recentemente ci sono in commercio quelle con diametro 16 mm, zoccolo G5, anche disponibili nelle tonalità di luce calda, bianca, fredda o diurna. Potenze disponibili: 4-6-8-13 watt

Lampade fluorescenti tubolari elettroniche 230 V Funzionano con reattori elettronici ad alta frequenza.

Temperatura di colore 2’700/4'000 K, indice di resa cromatica Ra = 85. Coefficiente di efficienza luminosa di ca.100 lm/W. Durata di ca. 12'000 ore. Diametro 16 mm, zoccolo G5, anche disponibili nelle tonalità di luce calda, bianca, fredda o diurna Potenze disponibili: 14-21-24-28-35-39-49-54-80 watt. Vantaggi: accensione istantanea senza starter, assenza di farfallamento, assenza di annerimento alle estremità. Possibile regolazione dell’intensità luminosa con speciali apparecchi elettronici detti dimming.

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Lampade fluorescenti compatte 230 V, compatte a globo, compatte a due, tre, quattro, sei tubi e elettroniche integrate Hanno dimensioni e tonalità di luce simili a quelle delle lampade a incandescenza. Il principio di funzionamento è comparabile alle lampade tubolari fluorescenti. Temperatura di colore 2’700/5'000 K, indice di resa cromatica Ra = 85. A seconda del tipo il coefficiente di efficienza luminosa varia da 40 a 60 lm/W. Durata di ca. 10'000 ore. Accensioni e spegnimenti molto frequenti, superiori alle 10 volte nelle 24 ore, ne riducono sensibilmente la durata. Sono pertanto indicate per uso prolungato, per interno (cucina, spazi di lavoro, negozi, centri commerciali, ecc.) e per esterno (giardini, portoni d’ingresso, ecc.). Attacchi E27 e E14. L’accensione elettronica è adatta dove è richiesta l’accensione istantanea; l reattore elettronico è incorporato nell’attacco della lampada. Potenze disponibili: 4-5-7-11-13-15-18-20-23-25 watt.

Lampade LED 230 V(Light Emitting Diode)(diodo ad emissione luminosa). Sono costituite da diversi diodi. Emettono luce bianchissima con scarsa produzione di calore. Hanno una durata da fino a 100'000 ore. Bassissimo consumo energetico. Sono regolabili con i dimmer. Accensione immediata. Per ora costo elevato. Attacchi E27 e GU10. Caratteristiche di alcune di queste lampade vedi sotto: Altro fornitore: Attacco GU10 Numero LED 78 Apertura fascio di luce 60° Flusso luminoso 143 lm ( intensità luminosa 858 cd) Potenza 3 W Temperatura di colore 2'700 K (bianco freddo)

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Etichetta energetica

Sulla confezione di ogni lampada, oltre alla potenza in watt, il flusso luminoso in lm e la durata in ore o anni (ad esempio 6'000 ore o 6 anni) figura anche l’etichetta energetica. Suddivide le lampade in sette classi di efficienza energetica da A, le migliori a G le peggiori. La maggior parte delle lampade sono classificate come segue: Lam pade fluorescenti e a risparmio energetico, classi A e B Lampade alogene, classi B, C e D Lampade a incandescenza , classi D, E, F e G. Alcune misure d’illuminamento Una sera, a casa mia, con l’amico Ciccio che dispone di un luxometro, abbiamo fatto alcune misure d’illuminamento con diverse lampade con attacco E27.

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Luxometro sul tavolo in noce sulla verticale calata dal centro della lampada, a 110 cm dello stesso come da schizzo seguente: -Lampada a incandescenza normale 100 W 230 V 1360 lm 144 lx -Lampada a incandescenza Softone d 120 mm 100 W 230 V 890 lm 113 lx -Lampada a incandescenza normale 75 W 230 V 925 lm 125 lx -Lampada a incandescenza 60 W 240 V 710 lm 100 lx -Lampada alogena 42 W 230 V 630 lm 84 lx -Lampada fluorescente compatta a globo Softone d 120 mm 16 W 230 V 700 lm 61 lx -Lampada fluorescente compatta a tre tubi 26 W 220-240 V 1800 lm 46 lx -Lampada fluorescente compatta a due tubi 11 W 220-240 V 600 lm 36 lx Alcune osservazioni: La lampada a incandescenza Softone d 120 mm 100 W genera un illuminamento di 113 lx, inferiore a quello della lampada normale pure 100 W di 144 lx e inferiore anche a quello della lampada normale 75 W di 125 lx. La lampada alogena 42 W, che sulla confezione è paragonata a una a incandescenza normale 60 W, genera un illuminamento di 84 lx quindi inferiore ai100 lx che dovrebbe generare. La lampada fluorescente compatta a tre tubi 26 W 1800 lm dovrebbe generare, ma non è il caso,un illuminamento di190 lx, ossia superiore a quello della lampada a incandescenza normale 100 W 1360 lm che è di 144 lx. La lampada fluorescente compatta a due tubi 11W 600 lm, che sulla confezione è paragonata a una a incandescenza normale 60 W 710 lm genera un illuminamento di 36 lx quindi inferiore ai 100 lx di quella a incandescenza, ma anche inferiore all’illuminamento che dovrebbe generare, ossia 84 lx. Le lampade fluorescenti compatte impiegano circa 3 minuti per avere l’illuminamento completo. Conclusioni L’illuminazione ideale deve considerare la distribuzione, la quantità e la qualità della luce, diretta, indiretta, mista, ecc. La posizione e il numero di lampade vanno scelte con cura a dipendenza delle dimensioni del locale. Anche l’altezza delle lampade sopra l’oggetto da illuminare è importante. La tinta delle pareti e possibilmente anche del soffitto saranno chiare. La polvere sulle lampade ne diminuisce il rendimento. Approfittare per quanto possibile della luce naturale dall’esterno. Evitare l’abbagliamento. Per esempio evitando il montaggio di proiettori alogeni a parete. Tener presente che la luce delle lampade a incandescenza è quella che si avvicina maggiormente allo spettro della luce naturale, crea un’atmosfera distesa ed è adatta per lavori di concetto. Una carente resa dei colori provoca stress visivo, pertanto scegliere lampade con una buona resa cromatica. Ra da 85 a 100. Dove la tensione è elevata scegliere lampade di 240, 245, 250 V. Per un dato lavoro i giovani necessitano di un illuminamento minore degli anziani. Per evitare l’affaticamento dovuto alla contrazione e dilatazione dell’iride limitare il divario tra la luminanza del compito visivo e quella del suo intorno. Accendere solo le lampade di cui si ha bisogno. Spegnere sempre le luci a incandescenza quando ci si allontana da un locale. Nei locali più utilizzati sostituire le lampade a incandescenza con quelle fluorescenti compatte integrate elettroniche, cambiando l’orientamento e sostituendo se necessario anche il lampadario per avere lo stesso illuminamento. Accensioni e spegnimenti molto frequenti delle lampade fluorescenti compatte e elettroniche integrate, superiori alle 10 volte nelle 24 ore, ne riducono sensibilmente la durata. Evitare lampadari con molte lampade. Cercare di utilizzare un unico o pochi tipi di lampade, per esempio con attacco E27.

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Far controllare l’illuminamento con il luxometro Per cambiamenti importanti farsi consigliare da uno specialista. Tener presente che nel 2009, conformemente all’ordinanza sul’energia (OEn), con determinate eccezioni, le lampade delle classi F e G, verranno bandite. In generale le lampade fluorescenti a risparmio energetico non producono un fascio di luce concentrato che si ottiene però, dove necessario, con le lampade LED. All’esterno prevedere lampade con interruttori crepuscolari e fotocellule. Tener presente che lampade a incandescenza e alogene possono essere smaltite con i normali rifiuti domestici mentre tutte quelle fluorescenti comprese quelle a risparmio energetico attraverso i punti vendita. Da questa breve conclusione risulta chiaro che la sola e semplice sostituzione delle lampade a incandescenza con quelle a risparmio energetico, se non accompagnata da altre misure, non darebbe i risultati che tanti sostengono. Per chi vuol saperne di più, per esempio, in Google digitare: www.diee.unica.it/~ dani/didattica/seminari/illuminotecnica/illuminotecnica.pdf => Go (clic). Eventuali consigli, correzioni, osservazioni, collaborazioni sono bene accetti. Giancarlo Beltrami Biasca, 8 aprile 2008