Scopri di più sull’intensità della luce.
Lux Matters
Misurare l’intensità della luce non è una novità. Tuttavia, i moderni dispositivi elettronici sono sempre più influenzati dai requisiti operativi: autonomia, efficienza energetica, ecc.- che dipendono da valutazioni standardizzate e basate sulla visione umana dell’illuminazione ambientale. Tali valutazioni misurano qualcosa chiamato illuminamento e l’unità SI per l’illuminamento è il lux., Una misura strettamente correlata è il flusso luminoso, l’unità SI per la quale è il lumen.
Il flusso luminoso corrisponde concettualmente a una quantità di luce; l’illuminamento, d’altra parte, è la quantità di luce relativa alla dimensione della superficie illuminata. Quindi, si dà il caso che lux sia definito come lumen per metro quadrato. Ad esempio, una lampadina a incandescenza da 60 W potrebbe generare 850 lumen; questo flusso luminoso non varia a seconda di dove si trova la lampadina.,
Ma l’illuminamento fornito da questa lampadina dipende interamente da circostanze esterne—se la luce della lampadina è distribuita su una superficie di 16 metri quadrati, hai 53 lux, che è probabilmente sufficiente per salire una scala senza inciampare. Quella stessa lampadina in un armadio di 1 metro quadrato ti dà 850 lux, che è sufficiente per somministrare il primo soccorso.
La funzione Luminosità
È qui che l’illuminamento diventa particolarmente interessante. È essenziale capire che l’illuminamento (e quindi anche il flusso luminoso) non riflette una quantità fisica oggettiva., La temperatura è l’energia cinetica media delle molecole; la tensione è la differenza di potenziale elettrico tra due punti. Queste misurazioni rappresentano realtà fisiche oggettive. Un’altra misura oggettiva è l’irraggiamento, che indica la quantità di radiazione elettromagnetica per unità di superficie; l’unità SI per l’irraggiamento è watt per metro quadrato.
Questo suona molto come illuminamento, che è lumen (cioè, la quantità di luce) per metro quadrato., La differenza fondamentale è che l’illuminamento è soggettivo, nel senso che i valori lux sono regolati in base alla sensibilità spettrale dell’occhio umano. In altre parole, quando si calcola l’illuminamento, 1 W/m2 di luce rossa non equivale a 1 W / m2 di luce verde, perché l’occhio umano è più sensibile al verde. Pertanto, l’illuminamento è progettato per trasmettere informazioni su quanto bene un essere umano potrebbe vedere in determinate condizioni di illuminazione.
Dai un’occhiata alla curva seguente, che è chiamata funzione di luminosità.,
Questa particolare curva è indicata come “CIE photopic modified by Judd (1951) and Vos (1978).”È possibile scaricare i dati effettivi come file CSV da questo sito web. CIE sta per Commission Internationale de l’Eclairage (aka International Commission on Illumination), e come avrete intuito, questa curva incorpora correzioni basate sulla ricerca di Judd e Vos. Molto più rilevante per noi è la parola “fotopica”, il che significa che questa particolare curva è valida per la visione umana influenzata da un’illuminazione adeguata (cioè “visione diurna”)., Una curva che trasmette i dati per la visione notturna sarebbe etichettato ” scotopic.”
La prima cosa da notare qui sono le variazioni estreme all’interno dello spettro visibile (cioè da 400 a 700 nm). I valori sono normalizzati, il che significa che le efficienze luminose sono espresse come relative alla massima efficienza a 555 nm. Quindi, se si avessero sorgenti luminose di 555 nm e 450 nm che producono uguale irraggiamento, un essere umano interpreterebbe la luce di 450 nm come 20 volte meno intensa della luce di 555 nm.,
I colori del bianco
Di solito le nostre case e gli uffici sono illuminati non con LED monocolore ma con lampadine che generano lunghezze d’onda abbastanza diverse da darci una luce che appare più o meno bianca. Tuttavia, la composizione spettrale di diverse sorgenti luminose può variare in modo significativo, e dobbiamo tenerne conto quando misuriamo l’illuminamento.,
Se non hai l’abitudine di tradurre intuitivamente la lunghezza d’onda in colore, questa versione della funzione di luminosità potrebbe essere utile:
Subito possiamo vedere che una sorgente luminosa fornirà più illuminamento—cioè valori lux più alti—se concentra la sua energia elettromagnetica vicino alle lunghezze d’onda verdi., Il miglior esempio di tale fonte è il sole; i valori di lux esterni sono estremamente alti non solo perché il sole è così potente, ma anche perché più della sua irradianza è vicino al picco della funzione di luminosità (suppongo che non sia una sorpresa che l’occhio umano sia ottimizzato per l’uso con il sole). Tuttavia, la curva di luminosità non significa che la sorgente luminosa ideale per l’attività umana sia qualcosa che genera tutta la sua radiazione elettromagnetica a 555 nm., È vero che questo produrrebbe il più alto rapporto tra irradianza e illuminamento, ma gli esseri umani generalmente preferiscono vivere in un mondo con più colori del verde.
Cosa aspettarsi
Se si progetta il proprio lux meter, è necessario un modo per verificare che i risultati siano ragionevoli. Il modo migliore per farlo è con un lux meter preesistente, ma i lux meter preesistenti costano denaro. Forse stai progettando il tuo proprio proprio perché non ne hai già uno e non vuoi comprarne uno., Ecco quindi alcuni dati approssimativi di illuminamento che è possibile utilizzare per valutare l’accuratezza delle misurazioni.,
Conclusione
ora sappiamo abbastanza per formulare una definizione sintetica di illuminamento: la percezione del livello di luminosità dell’ambiente, tenendo conto dell’obiettivo di intensità di luce e la risposta spettrale dell’occhio umano., Pertanto, il valore lux in un particolare ambiente dipende dalla quantità di luce prodotta da fonti naturali e/o artificiali e dalle caratteristiche spettrali di questa luce. In un articolo di follow-up discuteremo come calcolare effettivamente un valore lux in base all’output di un dispositivo sensibile alla luce.
