ILLUMINOTECNICA. Spettro o.e.m. Sensibilità occhio. Grandezze illuminotecniche

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1 U V - A Spettro o.e.m. Sensibilità occhio ILLUMINOTECNICA R A G G I x R A G G I γ ULTRAVIOLETTI U V - C U V - B VISIBILE Infrarossi Onde radio nm Grandezze illuminotecniche La grandezza fondamentale è l intensità luminosa I la cui unità di misura è la candela cd è stata definita come l intensità luminosa prodotta da una superficie di area 1/ m 2 del corpo nero alla temperatura di solidificazione del platino (2042 K) emessa nella direzione perpendicolare alla superficie alla pressione di Pa. candela grandezze Il flusso luminoso Φ si misura in lumen (lm) e rappresenta il flusso luminoso da una sorgente d intensità di una candela nell angolo solido di uno steraradiante (lo steraradiante è l angolo solido che sottende una superficie pari a r2 se r è il raggio) 1 lm = 1cd sr. I lumen consentono di caratterizzare la quantità di luce emessa dalle differenti lampade e rappresenta un criterio di scelta in sede progettuale. 1

2 illuminamento Illuminamento E L illuminamento E si misura in lux (lx) ed è l illuminamento prodotto da un flusso di 1 lm su di una superficie di 1 m2 cioè 1lx=1 lm/m2. L illuminamento rappresenta la grandezza che consenta di stabilire i livello di luminosità e quindi di percezione visiva che si vuole raggiungere in un determinato ambiente. luminanza Un altra grandezza di una certa rilevanza è la luminanza L che dà una misura del livello di abbagliamento, la misura è la cd/m2. L efficienza luminosa η, non è un vero e proprio rendimento perché è dimensionale. Esprime quanti lumen sono ottenuti per ogni watt consumato dalle lampade. Temperatura di colore Rappresenta la temperatura in gradi Kelvin a cui bisogna portare il corpo nero (radiatore ideale) perché emetta una luce di colorazione simile a quella della lampada che si sta analizzando. E molto utile rappresentare i colori secondo il diagramma tricromatico del CIE (Commissione Internazionale d illuminazione). Curva di Plank Temperatura di colore E possibile riportare su questo diagramma il luogo dei punti della luce emessa dal corpo nero. Il corpo nero è un radiatore ideale: nella pratica è realizzato con una sfera annerita con nero fumo. 2

3 Temperatura di colore Resa cromatica Resa cromatica Accanto alla temperatura di colore si è introdotta la resa di colore Ra. Si pone pari a 100 una resa di colore tale che non si riscontri differenza tra 8 colori campione(altri 6 sono previsti per una valutazione più precisa) illuminati da una sorgente campione e gli stessi illuminati dalla sorgente in esame Lampade a incandescenza Lampade ad incandescenza Lampade incandescenza filamento a spirale semplice o doppia codetta tramite essa sono introdotti i gas supporti conduttori Sono costituite da un bulbo che racchiude un filamento di Tungsteno che percorso dalla corrente raggiunge la temperatura di 2800 C e diventando incandescente inizia ad emettere radiazioni. Di tali radiazioni solo il 5 7% è nelle frequenze del visibile il 93 97% è nell infrarosso e produce calore la vita utile della lampada che si aggira sulle 1000 ore. L efficienza di queste lampade è molto bassa e si aggira da 8 a 15 lm/w ma data la semplicità e i bassi costi è ancora la lampada più diffusa. la resistenza della lampada a incandescenza è inizialmente molto bassa, ciò consente un accensione immediata ma anche elevate correnti di spunto, man mano che il filamento si riscalda la temperatura fa aumentare la resistività che in condizione di temperatura ambiente vale 0,051 Ωmm2/m =0,600 Ωmm2/m come si vede questo comporta un incremento della resistenza anche di 10 volte e quindi la corrente in breve si porta al valore nominale 3

4 Lampade alogene Ciclo alogeno Confronto con le tradizionali La funzione degli alogeni è quello di creare un ciclo di rigenerazione del tungsteno vaporizzato che si basa in questo: 1- a partire della temperatura di 1400 C il tungsten o inizia ad evaporare; 2- il tungsteno prodotto si combina con l alogeno formando un alogenuro di tungsteno; 3- Per convezione l alogenuro circola nel bulbo in vicinanza del filamento; 4- La particella viene accidentalmente in contatto con il filamento e, a seguito delle elevatissime temperature, l alogenuro si dissocia e il tungsteno liberato si rideposita sul filamento. una serie di vantaggi rispetto alla lampada tradizionale: - luce più chiara con temperatura di colore di ; - maggior risparmio a parità di flusso quindi maggiore efficienza; - dimensioni più contenute. Lampade dicroiche Lampade a scarica Il principio di funzionamento si basa su di una scarica in un gas che produce una trasformazione dell energia ultravioletta tramite vapori di gas metallici o con polveri fluorescenti che rivestono il tubo della lampada in radiazioni alle frequenze della luce visibile. Lampade fluorescenti Sono tra le lampade a scarica quelle più utilizzate per illuminare gli interni. L emissione della luce avviene tramite la trasformazione di radiazioni U.V. emesse dalla scarica grazie ai vapori di mercurio e convertite nel visibile tramite le polveri fluorescenti che rivestono le pareti interne del tubo. Possiedono un elevata efficienza pari a circa 100 lm/w e una buona resa cromatica: l indice in alcune lampade può raggiungere un Ra=97. Inoltre, sono disponibili lampade con una vasta gamma di tonalità della luce emessa. 4

5 Il tubo Le polveri fluorescenti E un cilindro di vetro contenente impurità di soda, calce e ferro che servono a controllare l emissione dei raggi U.V.. Il diametro più diffuso è di 26 mm mentre le lunghezze sono standardizzate e valgono 600 mm, 1200 mm, 1500 mm. sale fluorescente Borato di cadmio tungstato di calcio silicato di zinco tungstato di magnesio colore luce emessa rosa azzurra giallo-verde azzurro Effetto stroboscopico Circuito duo I gas di riempimento sono formati da gas inerti (Argon e Kripton) in cui sono aggiunti dei vapori di mercurio. Accanto ai tipi tubolari rettilinei trovano impiego soprattutto negli impianti domestici, delle lampade fluorescenti circolari o quadrate. Quelle compatte hanno il tubo che si sviluppa a serpentina inoltre inglobano anche i circuiti d accensione. Le lampade fluorescenti presentano l inconveniente dell effetto stroboscopico che consiste nell interruzione del flusso luminoso 100 volte al secondo, cioè quando la corrente si annulla a seguito del passaggio della sinusoide per lo zero. Nel caso di alimentazione trifase alimentando una serie di lampade con una fase e le altre con le altre fasi a rotazione in modo che le correnti e quindi i flussi siano sfasati; 5

6 Circuito duo starter Starter - nel caso di alimentazione monofase, con il circuito duo. Il condensatore necessario per il rifasamento sfasa la corrente di una lampada rispetto l altra, in tal modo i flussi prodotti non si annullano contemporaneamente eliminando, perciò, l effetto stroboscopico Lo starter consente, nel caso di lampade fluorescenti a catodo caldo, il preriscaldamento degli elettrodi e l innesco di una sovratensione necessaria alla partenza della scarica Lo starter elettroluminescente è costituito da un contatto fisso e da una lamina bimetallica racchiusi in un ampolla in cui è presente dell argon. TAB.lampade fluorescenti da catalogo Philips Lampada a scarica ai vapori di mercurio. P [W] 18 W 36 W 58 W 65 W l [mm] 600 mm 1213 mm 1514 mm 1514 mm Φ [lm] Ra 95/1A 95/1A 98/1A 63 T Sono lampade in grado di erogare molta luce, con buona qualità, consumando poca energia. Il loro funzionamento si basa sulla emissione luminosa irradiata da un vapore gassoso ad alta pressione in cui è presente mercurio, quando è attraversato dalla scarica. Il bulbo della lampada ha la funzione di assorbire le radiazioni ultraviolette dannose per l occhio. 6

7 Lampade al sodio Lampade al sodio POTENZA FLUSSO Ra Efficienza 50W W W W W W Sono si due tipi ad alta e a bassa pressione. Quelle a bassa pressione risultano particolarmente efficienti anche se la resa cromatica è pessima poichè forniscono una luce monocromatica gialla. Per questo motivo tali lampade sono indicate in modo particolare per aree all aperto, che richiedano una buona illuminazione senza tener conto della resa cromatica, e per l illuminazione stradale. tubo di scarica elettrodi tubo protettivo Ad alta pressione P 37 W 56 W 91 W 135 W Flusso η T Ra Le lampade al sodio ad alta pressione sono ottime per la vita utile che raggiunge le ore. Sono lampade estremamente efficienti che forniscono una luce giallo-oro con Ra=20. Sono adatte per l illuminazione di strutture sportive interne ed esterne, impianti industriali, aree pubbliche e urbane, zone commerciali. i costi sono elevati e i tempi di accensione e di riaccensione sono lunghi. 7

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