Università di Roma Sapienza Facoltà di Medicina e Odontoiatria. Ruolo dell illuminazione nell ipovisione. Nicola Pescosolido

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1 Università di Roma Sapienza Facoltà di Medicina e Odontoiatria Ruolo dell illuminazione nell ipovisione Nicola Pescosolido

2 Grandezze fotometriche riassumendo. L intensità luminosa I (cd) genera un flusso luminoso Φ (lm) nell angolo solido ampio Ω (sr). Se questo flusso cade su una superficie di S (m 2 ) genera un illuminamento di Φ/S lx.

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5 Grandezze radiometriche/grandezze fotometriche Nome Simbolo Relazione Unità di misura Energia Ie Joule (J) raggiante Flusso Φe Φe=d Ie/dt Watt (W) radiante Energia Iv Candela (cd) luminosa Flusso luminoso Φv Φv=d Iv/dt Lumen (lm)

6 Se abbiamo un flusso radiante e vogliamo calcolare il flusso luminoso applicheremo per la sensibilità luminosa dell occhio: Φv = Flusso luminoso = K λ = 0 P (λ) V(λ) λ = λ : Intervallo di lunghezza d onda (step 5 nm) P (λ): Flusso radiante nell intervallo λ V(λ): Sensibilità luminosa dell occhio in corrispondenza del λ K : Efficienza luminosa, 683 lm/w a 555 nm

7 Esempio di lampada a fluorescenza Potenza elettrica: 40 W, K= 683 lm/w λ P (λ)= Φe V(λ) Φv nm % W lm , , , ,8 0, , > ,2 0, Totali 100%

8 Esempio di lampada a led in commercio con sue caratteristiche: Lumen Watt della luce a led vs luce a incandescenza a parità di lumen Temperatura di colore luce fredda 6400 K

9 Corrispondenza tra watt (grandezza radiometrica) e lumen (grandezza fotometrica) 29 watt lampada incandescente = 7 watt luce a led 290 lm

10 Differenza tra lux e lumen Lux e lumen sono due diverse misure del flusso luminoso, ma mentre il lumen è una misura assoluta della "quantità di luce", il lux è una misura relativa ad un area. Così 1 lumen su un'area di 1 m 2 corrisponde ad 1 lux, mentre lo stesso lumen concentrato in 1 cm 2 corrisponde a lux.

11 Legge dell inverso dei quadrati o Legge fotometrica delle distanze Ev=Iv/d 2 Ev: illuminamento di una superficie in lux Iv: intensità della sorgente in candele d: distanza dalla sorgente in metri Nell ipotesi di propagazione libera

12 Raddoppiando (2) la distanza dal corpo luminoso l illuminamento si riduce ad ¼ ed infatti 1/r 2 =1/2 2 = 0.25 = ¼ Dimezzando (1/2) la distanza l illuminamento si quadruplica ed infatti 1/(1/r) 2 =1/1/2 2 =1/0.5 2 =1/0.25=4

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14 Se la superficie illuminata è inclinata rispetto alla direzione della radiazione incidente l illuminamento (Ev) si riduce Ev = Ev = Illuminamento (lux) Iv = Intensità luminosa (cd) Iv cos α d 2 Legge di Lambert

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16 Illuminamento di alcune sorgenti Luce solare a mezzogiorno (medie latitudini) Cielo azzurro Cielo nuvoloso Luna piena allo Zenith Notte senza luna o luna nuova e cielo coperto Flash fotografico a 2 m di distanza Ufficio illuminato (secondo l'attuale normativa europea Uni En 12464) Illuminazione necessaria per leggere 1.2x10 5 lx 10 4 lx 10 3 lx 0,27 lx 10-4 lx 10 4 lx 500 lx 100 lx

17 UNITÀ FOTOMETRICHE Luminanza (Lv) E il flusso luminoso emesso da una superficie di area unitaria (1 mq) con sorgente entro 1 angolo solido di 1 steradiante in direzione perpendicolare alla superficie. L unità di misura più utilizzata è la Candela/m 2 (cd/m 2 ) o il nit (nt) Una superficie totalmente riflettente avente un area di 1 m 2 risulterà avere una luminanza di 1 cd/m 2, se viene illuminata da 1 cd alla distanza di 1 m e normale alla direzione di emissione entro un angolo solido di 1 sr

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19 Poiché una superficie non rinvia tutto il flusso incidente, ma solo una parte di esso, la luminanza di una superficie è sempre inferiore al suo illuminamento Lv = r Ev lumen per unità di area Lv = Luminanza (cd/mq) Ev = Illuminamento (lux) Ove r = coefficiente di riflessione o albedo, che non raggiunge mai il valore di 1, neppure con le superfici bianche

20 Tipiche luminanze Sole 10 9 cd/m 2 Strada nel sole di mezzogiorno 10 5 cd/m 2 Cielo diurno cd/m 2 Luna piena cd/m 2 Cielo notturno con luna piena 0,01 cd/m 2 Cielo notturno senza luna cd/m 2 Minimo per visione fotopica 10 cd/m 2 Minimo per visione scotopica 0,01 cd/m 2 Illuminazione stradale 1 cd/m 2 Faro di automobile (abbagliante) 10 7 cd/m 2 Lampada fluorescente cd/m 2

21 Illuminamento retinico L unità di misura è il Troland Quando la direzione della radiazione luminosa è perpendicolare al piano della pupilla misurata in mm 2 il valore dell illuminamento retinico si ottiene Troland = cd/m 2 mm 2

22 CARATTERISTICHE DI UN ILLUMINANTE Sorgente Temperatura di colore Resa di colore (indice di resa cromatica) Efficienza luminosa

23 Esempio di sorgente

24 Temperatura di colore Si definisce l emissione di radiazione in funzione della temperatura della sorgente luminosa, detta corpo nero, cioè in grado di assorbire la radiazione che riceve, senza rifletterne alcuna parte

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27 Resa di colore Restituire correttamente il colore di un oggetto L ipovedente ricorre spesso al colore per avere informazioni sul mondo circostante

28 Efficienza luminosa Rappresenta il rapporto tra il flusso luminoso (Φv) emesso nello spazio e il flusso radiante Φe). Viene calcolata in lm/w η= Φv / Φe es lm : 40 W η=181 lm/w N.B. Efficienza della lampada senza perdita del circuito. Una sorgente luminosa avente 1 watt si potenza emette un flusso di 683 lm K = 683 lm/w

29 Potenza nominale ed efficienza luminosa di alcune sorgenti compresa la perdita dei circuiti ausiliari Tipo di lampada Potenza nominale (W) Flusso luminoso (lm) Efficienza luminosa (lm/w) Incandescenza Alogena a bassa tensione Alogena a bassissima tensione Luce miscelata Vapori di mercurio ad alta pressione Fluorescenza tubulare Fluorescenza compatta Alogenuri metallici Vapori di sodio ad alta pressione Vapori di sodio a bassa pressione

30 Luminanza ed acuità visiva nell ipovedente La relazione tra luminanza ed acuità visiva è molto diversa nei vari tipi di patologie

31 Patologie con ipovisione in cui è richiesto un illuminamento elevato Età: a 60 aa necessità di un illuminamento doppio rispetto ai aa Cataratta: effetto di Rayleigh, fluorescenza del cristallino Retinite pigmentosa Glaucoma Coriodistrofia miopica Atrofia ottica Coloboma della retina, coroide e nervo ottico Corioretinite pregressa Maculopatie

32 Patologie con ipovisione in cui è richiesto un illuminamento ridotto Albinismo Acromatopsie Aniridia Cataratta centrale specialmente sottocapsulare posteriore ( Illuminamento miosi)

33 CONTROLLO DELLA LUMINANZA CON FILTRI Per ragioni di protezione retinica o per ridurre fenomeni di scattering a volte è necessario utilizzare filtri selettivi

34 FATTORE LUMINOSO DI TRASMISSIONE (τv) 780 Σ V(λ) τ (λ) Es (λ) (λ) 380 τv = 780 Σ V(λ) Es (λ) (λ) 380

35 τv: Fattore luminoso di trasmissione V(λ): Fattore spettrale di luminosità relativa nell intorno della lunghezza d onda λ τ(λ): Trasmittanza nell intorno della lunghezza d onda λ= Ie/Ii Es (λ): Densità spettrale relativa di energia dell illuminante nell intorno della lunghezza d onda λ (λ): 10 nm step

36 CONTROLLO DELLA LUMINANZA CON MEZZI NON OTTICI Tiposcopio altezza di 3 righe e larghezza di una colonna Visiera o cappello con falda Schermi laterali per occhiali Fori stenopeici multipli

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38 L USO DEL COLORE I colori chiari riflettono fino al 75% I colori scuri possono assorbire fino al 95% della radiazione luminosa

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41 CONCLUSIONI Il controllo dell illuminamento va posto in relazione alla patologia causale e può essere effettuato: Tipo di illuminante Distanza superficie illuminante occhio Angolo di irraggiamento della superficie illuminante Tipo di lente prescritta Filtri e mezzi non ottici Posizionamento della sorgente luminosa L uso del colore

42 CONCLUSIONI Analisi pratica Esame della casa e degli ambienti lavorativi Stretta collaborazione paziente/cliente specialista Centri di riabilitazione

43 Grazie per l attenzione