Illuminazione:  Lumen-Lux-Watt

Per comprendere le varie unità di misura dell'illuminazione, partiamo dall’origine di tutto che è la “candela”.
La candela è una delle sette unità definite nel
sistema internazionale delle: Unità di Misura, il suo simbolo è “cd” e definisce  l’intensità luminosa di una sorgente emettente una radiazione monocromatica della lunghezza d’onda pari a 555 nm e di intensità radiante di 1/683 di watt per steradiante.
La candela e il lumen sono in relazione diretta: 1 candela = 4π lumen.

Il disegno aiuta a capire quanto sopra.

http://fabrizio.zellini.org/wp-content/plugins/picgrab/resize.php?url=e%3BI%3AEex-%7E%23Doequ%28C_%2FD%40%7B%7D%2F8%5Bp%3Br4IfdZNvzBh%3Bkl%7Ef%3Cpkb%5BfR7-YZ%7C%2CT%23%24%3Ck%24X&size=%2AT%3C1ox%2A%3FLa frazione di luce che esce dal cono (steradiante) è il lumen, tutta la luce è una candela.
Per cui dato che nella sfera ci sono 4π steradianti, 1 candela equivale a 4π lumen, approssimativamente quindi 1 candela equivale a circa 12 lumen.

( Lo steradiante (simbolo sr) misura gli angoli solidi ed è un cono che intercetta, sulla superficie della sfera con centro nel vertice, una calotta sferica la cui superficie ha l’area pari al quadrato del raggio della sfera ).

La candela e il lumen sono quindi unità di misura del flusso luminoso.

 

Da quanto sopra si deduce che è possibile misurare il flusso luminoso di qualsiasi sorgente luminosa sia in lumen o candele.
Esempio pratico: vediamo approssimativamente i lumen di varie sorgenti luminose.

15 W    120 lumen

25 W     210 lumen

40 W     490 lumen

60 W     855 lumen

75 W     1180 lumen

100 W   1750 lumen

17 W     1300 lumen

25 W     2100 lumen

30 W     2600 lumen

40 W     3600 lumen

65 W     5850 lumen

86 W     7800 lumen

75 W     1350 lumen

100 W     1700 lumen

200 W     3400 lumen

300 W     5400 lumen

500 W     10000 lumen

N.B. I valori sono approssimativi, occorre sempre consultare le caratteristiche che fornisce il costruttore (vedere anche Classe  efficienza).

Confronto dei watt con i lumen ?

Il confronto è in funzione dell’efficacia della lampada, pertanto non è possibile relazionare direttamente le due grandezze, anche perchè sono due unità di misura differenti .
Esempio: le lampade ad incandenza “trasformano” un watt in circa 12 lumen ( circa 1 candela; per approssimazione 1 W= 1 candela per le classiche lampadine INC). Nel caso invece di un tubo fluorescente un watt viene “trasformato” in 100 lumen.
L’efficienza luminosa è il rapporto tra la l’efficacia di una sorgente luminosa e la massima efficacia teorica espressa in percentuale.  Teoricamente la massima  efficacia è di 683 lumen per Watt.

Esempio: Le lampade ad incandescenza hanno una efficienza di circa il 2%, le alogene il 2.9%, i tubi al neon arrivano al 16%. Attualmente la tecnologia più efficiente per l’illuminazione è data dalle lampade: vapori di sodio, usate normalmente per l’illuminazione stradale ( però hanno un basso indice di resa del colore ).

Pertanto se si punta ad un risparmio energetico occorre tener presente l'efficienza.

L’illuminazione a LED  è una tecnologia in rapida ascesa, l’efficienza raggiunta per ora è di poco superiore a quella delle lampade al neon, per approfondire vedere questo articolo su Wikipedia. Il grande vantaggio sta nella Vita dei LED che può raggiungere le 50.000h (vedere valori espressi dal costruttore).

Il top dei faretti a LED, ad esempio  quelli che sostituiscono le lampade Alogene G4, hanno una efficacia massima di 140 lumen per watt, per cui un’efficienza di circa il 19%.

Ora vediamo di capire il lux.
Il lux misura semplicemente l’illuminazione, (densità di luce), ed è definito come l’illuminazione prodotta da un flusso luminoso di un lumen su un metro quadrato.

Da qui ne conviene che l’illuminazione dipende dalla distanza dalla quale ci troviamo rispetto la sorgente luminosa e da come il flusso luminoso viene “concentrato”.

A un metro di distanza, un faretto da 1000 lumen con apertura di 10° produrrà una illuminazione maggiore rispetto ad uno con apertura di 50°, però l’area coperta sarà minore.    L’illuminazione si misura con lo strumento: luxmetro.

ESEMPI di Illuminazione

Luna Piena            1 lux

Ufficio luminoso    400 lux

Sole                           30.000 - 100.000 lux