Qualità della luce

Siamo immersi nella luce; quotidianamente. La luce può essere delicata, morbida, accecante, calda, limitata, mossa, geometrica, diffusa, scura.

Quando entriamo in una stanza, o in una piazza male illuminata, lo percepiamo immediatamente, ci sentiamo poco al sicuro nel transitare in strade buie. La luce ci attira. Richiama costantemente il nostro occhio, può cambiare il modo di percepire e vivere uno spazio; la luce è qualità della vita.

L’evoluzione tecnologica, che ha portato il settore dell’illuminazione a spalancare le porte alle sorgenti LED, ci ha condotto ad una moltitudine di nuove possibilità. Comunemente il LED è noto per i risultati in termini di risparmio energetico, da poco abbiamo imparato che può essere “smart”, ma in verità c’è molto di più. La maggiore innovazione introdotta dal LED è la personalizzazione. La varietà di sorgenti disponibili sul mercato è tale che uno dei principali compiti di chi progetta e costruisce apparecchi di illuminazione è quello di saper scegliere i LED con le caratteristiche più idonee ai diversi tipi di applicazione.

Se vogliamo illuminare la facciata di un edificio storico richiederò una luce con caratteristiche differenti rispetto a quella necessaria per illuminare una strada. Questo vale tanto per le componenti cromatiche quanto per la forma del solido fotometrico emesso dall’apparecchio di illuminazione.

Ma quali sono le caratteristiche di cui stiamo parlando? É necessario individuare almeno 4 elementi principali: CCT, SDCM, CRI e distribuzione luminosa.

La CCT (Correlated Colour Temperature) rappresenta la Temperatura di Colore Correlata, che viene calcolata determinando le coordinate cromatiche x e y della sorgente in esame correlandole con la curva planckiana tramite le curve di iso-temperatura che incrociano la planckiana stessa. Temperature colore più basse sono associate a colori più caldi, viceversa temperature colore più elevate a colori più freddi. Per come è definita, la CCT non può individuare in modo univoco la cromaticità di una sorgente. Per essere più chiari, due sorgenti con la stessa temperatura colore non necessariamente presenteranno anche le medesime coordinate cromatiche, il che vuol dire che potrebbero risultare cromaticamente differenti all’occhio.

È per questo che non ci si limita semplicemente alla CCT, ma è stato introdotto anche l’utilizzo degli Step dell’ellisse di MacAdam e la misura della consistenza cromatica SDCM (Standard Deviation of Colour Matching). Questa grandezza rappresenta il metodo per valutare la distanza cromatica di una sorgente dal corrispettivo planckiano. Maggiore è il numero di Step entro cui cade la mia sorgente e maggiore sarà la sua distanza cromatica, minore è il numero di step più sarà vicina. Soluzioni con un numero di Step minori o uguali a 4 sono molto buone, considerando che variazioni al di sotto dei 3 Step di MacAdam sono difficilmente percepibili dall’occhio umano.

La luce ha però lo scopo di illuminare oggetti, persone, ambienti, e sappiamo che il modo in cui queste figurano dipende proprio dalla luce che le illumina. Proviamo a pensare alle strade illuminate dalle vecchie calde lampade al sodio. Con una tale sorgente diventa molto difficile dire quale sia il reale colore dell’ambiente illuminato. Arriviamo quindi ad aggiungere un altro elemento essenziale che descrive la qualità di una sorgente, ovvero il modo in cui rende i colori di un oggetto quando lo illumina. È per questo che viene introdotto il CRI (Colour Rendering Index) che descrive proprio la capacità di resa cromatica di una sorgente. Questo viene definito dal CIE come “l’effetto di un illuminante sul colore apparente degli oggetti comparato, in modo conscio o inconscio, al colore apparente sotto un illuminante di riferimento”. Semplificando possiamo dire che il CRI rappresenta una valutazione quantitativa della capacità di una sorgente luminosa di rappresentare più o meno fedelmente i colori di un oggetto paragonato alla luce naturale. Più alto è il valore del CRI più “naturale” sarà la resa del colore. Oggi è possibile trovare sul mercato sorgenti LED che vanno da CRI70 fino a CRI99.

Non basta però avere a disposizioni sorgenti così duttili, e qualitativamente elevate, se non si è in grado di modellare la luce secondo le proprie esigenze. Quindi il design ottico definisce il quarto elemento cardine che caratterizza una luce di qualità. Potremmo dire: quando serve, con la forma che serve. Perché la forma giusta permette di disegnare una facciata, di evidenziarne alcuni elementi e di nasconderne altri, permette di avere strade illuminate con buona uniformità e con l’utilizzo di minore energia.

Chi produce apparecchi di illuminazione deve saper bilanciare sapientemente tutti questi elementi, sempre focalizzati sull’applicazione e sapendo che nella buona illuminazione c’è anche una migliore qualità della vita.

Tornando agli esempi precedenti, quando si vuole illuminare una strada, non è necessario avere alte rese cromatiche, un CRI70 è sufficiente, così come non c’è un vincolo prestabilito per la temperatura colore (a meno di particolari obblighi legislativi, vedasi Leggi Regionali). In prossimità di un osservatorio si può (deve) scegliere una soluzione da 3000K o 2200K; se si vuole avere un maggiore risparmio energetico si sceglie una CCT da 4000K, sorgente attualmente a maggiore efficienza. I due elementi più importanti sono invece gli SDCM e la forma della luce; una soluzione con 4 Step SDCM consente di non avere variazioni cromatiche all’interno della stessa strada mentre l’utilizzo del solido fotometrico adeguato al tipo di geometria stradale consente di ottimizzare la potenza consumata ed essere conformi alle richieste normative.

Al contrario, se si vuole illuminare la facciata di un edificio storico, tutti i 4 elementi vanno selezionati nel modo più adeguato. La temperatura colore deve essere scelta in funzione del tipo di architettura e del materiale, la resa cromatica può essere scelta con valori più o meno elevati (CRI70 o CRI90), il numero di step SDCM non può assolutamente essere superiore a 4, mentre è necessario avere a disposizione un certo numero di soluzioni ottiche per poter disegnare la parete.

Una buona illuminazione ha bisogno di una luce di qualità e non può esserci una luce di qualità senza grande studio e competenza.

 

di Luca Marinozzi
Optoelectronic Designer