Il flusso luminoso emesso dalle lampade deve essere opportunamente distribuito nello spazio in modo da soddisfare le diverse esigenze ed evitare i fenomeni di abbagliamento. A tal fine si adoperano dei sistemi costituiti da elementi riflettenti e/o rifrangenti e/o diffondenti che formano un sistema ottico. L’insieme della lampada e di tale sistema è detto apparecchio illuminante.
Altre funzioni dell’apparecchio illuminante: protezione meccanica, elettrica e termica della lampada.
L’intensità luminosa di una sorgente varia al variare della direzione nello spazio. La scelta di un apparecchio illuminante deve essere effettuata sostanzialmente tenendo conto del solido fotometrico, oltre che del flusso luminoso emesso, della potenza assorbita e della tensione di alimentazione. Le ditte produttrici di apparecchi illuminanti forniscono tali dati fotometrici sotto forma di diagrammi o tabelle.
Si consideri l’asse ottico dell’apparecchio illuminante (asse verticale). Su ogni piano passante per esso si definisce l’angolo g a partire dalla posizione verticale orientata verso il basso (nadir, corrispondente a γ=0°), positivo in senso antiorario. I differenti piani verticali sono individuati mediante l’angolo C. Il piano corrispondente a C =0° (comprendente anche C=180°) è solitamente un piano di simmetria (piano longitudinale). C è positivo se antiorario, guardando l’apparecchio dal basso verso l’alto.
I sistemi a illuminazione diretta sono caratterizzati da diverse aperture del fascio luminoso. Per apertura del fascio si intende l’angolo in corrispondenza del quale l’intensità luminosa è il 50% di quella massima. Vi sono ottiche a fascio stretto o concentrato (spot) e ottiche a apertura ampia (flood). L’area illuminata di una superficie dipende dalla distanza tra la superficie e la sorgente e dalla giacitura della superficie rispetto all’asse ottico.
Alcuni apparecchi sono dotati di ottiche asimmetriche, ad esempio per l’illuminazione delle pareti (wall-wash), oppure, per gli esterni, per l’illuminazione stradale.
Dati dell’apparecchio illuminante
Classificazione lampade secondo CIE: 100
CIE Flux Code: 71 100 100 100 87
LOR = 87, il flusso è tutto diretto verso il basso
Lampade: 1 x TL5-35W
Flusso luminoso: 3300 lm
TBS318 1xTL5-35W/830 HF D6-H
Flusso effettivo: 3300 lm x 0.87 = 2871 lm
Lampade: 1 x TL5C60W
Flusso luminoso: 5000 lm
Classificazione lampade secondo CIE: 96
CIE Flux Code: 66 96 99 96 53
Flusso effettivo: 5000 lm x 0,53 = 2650 lm
Il 96% del flusso luminoso è diretto verso il basso
Lampade: 2×35 W, T5 G5
Classificazione lampade secondo CIE: 52
CIE Flux Code: 71 99 100 53 63
Flusso luminoso: 7300 lm
Flusso effettivo: 7300 x 0,63 = 4599 lm
Flusso diretto verso il basso: 4599 x 0,53 = 2437,5 lm
Flusso diretto verso l’alto: 4599 – 2437,5 = 2161,5 lm
Negli ambienti interni, l’abbagliamento da sorgenti artificiali, di tipo molesto, è valutato mediante l’indice UGR, definito nel Technical Report della CIE n.117 del 1995 e ripreso dalla UNI 11165 del 2005 e dalla UNI EN 12464-1 riguardante l’illuminazione dei posti da lavoro negli ambienti interni. Per quanto riguarda l’illuminazione esterna, soprattutto quella stradale (EN 13201-2), ci si riferisce all’abbagliamento debilitante (disability glare), esprimendolo mediante il parametro TI (Treshold Increment), oppure mediante l’indice di abbagliamento GI.
Rappresentano un sistema per la conduzione e la diffusione della luce a partire da una sorgente (lampada). Un sistema di illuminazione a fibre ottiche è costituito da un illuminatore costituito dalla lampada ed un connettore che convoglia la luce all’interno del cavo ottico. Il cavo di fibra ottica fa viaggiare la luce al proprio interno fino al punto desiderato, sfruttando il fenomeno della riflessione totale. Il terminale definisce la distribuzione spaziale del flusso luminoso in uscita dalla fibra ottica. Vi sono fibre ottiche ad emissione laterale per applicazioni decorative.
Schermi: interni (blinds), esterni (louvers), fissi, mobili controllati in modo manuale o automatico. Impediscono l’accesso della radiazione solare diretta. Gli schermi esterni sono più efficienti da punto di vista termico.
Tutti i sistemi schermanti ed in particolare quelli esterni richiedono una adeguata manutenzione, soprattutto se localizzati in zone ad elevato inquinamento. La presenza di sporco modifica le caratteristiche ottiche dei sistemi e riduce il fattore di trasmissione della radiazione luminosa, alterando le prestazioni.
I sistemi interni sono generalmente controllabili dall’utenza, oppure regolati in modo automatico. Posso essere costituiti da materiali riflettenti o diffondenti (tende) e possono avere la caratteristica di impedire l’accesso alle radiazioni ultraviolette.
Sono composti da due lastre di vetro fra le quali sono collocati materiali o dispositivi riflettenti e/o rifrangenti atti a migliorare le prestazioni luminose e termiche.
Esistono molteplici tipologie, tra le quali i pannelli con “fish-system”, i pannelli Okalux, i pannelli Kapilux ed Okaflex.
A questa categoria appartengono anche i TIM (Transparent Insulation Materials): hanno una buona trasmissione della luce e un buon isolamento termico. Sono costituiti da materiali in policarbonato, polistirene, cloruro di polivinile.
Il film olografico è costituito da una pellicola che viene inserita in una doppia lastra di vetro e che rifrange in modo selettivo la radiazione luminosa .
I flitri anti-UV sono realizzati con lastre di poliacrilico trasparente che assorbe il 98% delle radiazioni ultraviolette o in acetato di cellulosa che le assorbe totalmente.
I laser cut panels sono delle lastre di plastica acrilica su cui, mediante laser, sono effettuati dei tagli paralleli, in modo che la luce venga rifratta in funzione della lungheza d’onda e dell’angolo di incidenza.
Esistono due tipi di sistemi trasparenti a prismi:
Oltre alla funzione di schermi solari, i sistemi con light shelves interni, come visto nella precedente lezione, consentono, se opportunamente progettati, di distribuire la luce naturale in modo più uniforme all’interno dell’ambiente. Anche le mensole esterne, riflettendo la radiazione proveniente dal sole e convogliandola all’interno, incrementano l’accesso di luce diffusa, schermando la diretta solare. Le mensole possono avere particolari proprietà ottiche ed essere selettive.
Questi sistemi parabolici consentono la captazione della luce naturale (prevalentemente proveniente dalla regione zenitale) e la diffusione ,mediante un sistema de-concentratore, nell’ambiente interno. Grazie alle proprietà ottiche e geometriche del sistema di captazione è possibile un buon accesso di luce naturale anche in giornate con bassi livelli di illuminamento.
Costituiscono sistemi per illuminare dall’alto soprattutto ambienti di grandi dimensioni. Consentono di ottenere ottime uniformità di illuminamento. Grazie all’impiego di materiali e sistemi che riflettono la radiazione solare diretta, si possono limitare o eliminare problemi di abbagliamento e surriscaldamento.
I principali parametri che caratterizzano i componenti finestrati sono:
Si distinguono in termocromici, fotocromici ed elettrocromici. Possono modificare le caratteristiche spettrali di trasmissione della luce in base rispettivamente alla temperatura dell’ambiente esterno, alla radiazione solare incidente su essi e ad una tensione elettrica indotta dall’esterno. In quest’ultimo caso è possibile modificare a piacimento le caratteristiche del vetro anche mediante programmazione automatica. Sono sistemi molto costosi.
Il sistema è composto da tre elementi: il sistema di captazione, il condotto di luce ed il diffusore . Il sistema di captazione può essere fisso o mobile . Un particolare captatore è l’eliostato, che segue il moto del sole e che convoglia il fascio a un ricettore fermo . Il condotto può essere un tubo di metallo con superfici interne altamente riflettenti. I diffusori assomigliano ad apparecchi illuminanti.
1. La natura della luce e le sue caratteristiche fisiche
2. Interazioni tra luce e materia
5. Il meccanismo della visione
6. La percezione dei colori: cenni di colorimetria e spettrofotometria
7. Le sorgenti di luce artificiale: le lampade
9. I sistemi di controllo del flusso luminoso
10. Metodi di calcolo ed uso di software come strumento per la progettazione
11. Cenni sull'illuminazione degli ambienti interni
12. Cenni sull'illuminazione degli ambienti esterni
13. Strategie per il conseguimento di risparmi energetici e cenni di domotica
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