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Cause fisiche del coloreMisura di varie sorgenti di luce in casa con i1Pro2 e SpectraShop
Per fare un po’ di esercizio ho misurato alcune sorgenti luminose che ho in casa.
Come strumento ho usato un X-Rite i1Pro2 con filtro ambiente e dunque si tratta di uno spettroradiometro. Come software ho usato SpectraShop 4 di Robin Myers.
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Ho iniziato con una vecchia lampadina ad incandescenza da 60 W che non può essere più prodotta in Unione Europea (ma io ne ho ancora alcune):
Questa è la distribuzione spettrale di potenza misurata:
In ascissa, in basso, ci sono le lunghezze d’onda da 380 nm a 780 nm, che sono le lunghezze d’onda del “visibile” (1 nm = 1 nanometro = 1 miliardesimo di metro). Il grafico si ferma a 730 nm perché lo strumento misura solo fino a questa lunghezza d’onda, ma con uno strumento migliore la curva continuerebbe a salire.
In ordinata, a sinistra, c’è l’energia della luce che viene ricevuta dallo strumento. L’unità di misura è W/m2 e la grandezza si chiama irradiamento (in inglese irradiance). L’irradiamento è la potenza ricevuta da un punto della superficie del filtro ambiente dello spettroradiometro. Quindi è stato misurato l’irradiamento che dalla lampada arriva sullo spettroradiometro. Come si vede, varia, secondo la lunghezza d’onda, da poco più di 0 W/m2 a circa 0.04 W/m2. I valori dipendono ovviamente anche dalla distanza tra la lampada e lo strumento di misura.
Il valore complessivo (integrale) di irradiamento (cioè l’area sotto la curva) è di 633 W/m2.
Le caratteristiche fotometriche sono:
La temperatura colore correlata (CCT) è quasi uguale a quella teorica di corpo nero cioè 2850 K.
Convertendo l’energia radiante in energia luminosa (cioè pesando seconda la funzione di sensibilità dell’occhio umano) l’irradiamento in W/m2 si converte in illuminamento (illuminance) in lux. Il calcolo dà 1232.9 lux.
Le caratteristiche colorimetriche sono:
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Poi ho misurato una lampada a risparmio energetico da 20 W (che dunque consuma 1/3 della lampada ad incandescenza da 60 W).
Questa è la distribuzione spettrale dell’irradiamento:
Come si vede è una distribuzione spettrale molto diversa da quella di una lampada ad incandescenza. Dunque i colori dell’ambiente avranno una resa diversa. Vediamo le caratteristiche colorimetriche e fotometriche:
La temperatura colore correlata è praticamente identica a quella della lampada ad incandescenza. Questo vuol dire che le due luci hanno lo stesso “colore” (o meglio che hanno la stessa “cromaticità”).
L’irradimento è però inferiore (414 contro 633 W/m2) quindi la luce è fisicamente di meno, ma quello che conta è la luce percepita cioè l’illuminamento in lux: e quelli sono 1491 contro 1234, cioè fa un po’ più luce (percepita) di una lampada ad incandescenza da 60 W.
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Ora una moderna lampada LED da 4 W
La distribuzione spettrale di irradiamento è questa:
Caratteristiche colorimetriche e fotometriche:
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Adesso la luce del mio monitor (calibrato in un certo modo ) usato come lampada, quando è bianco (non azzurro come nella immagine qui sotto):
La distribuzione spettrale di irradiamento è questa:
e le caratteristiche colorimetriche e fotometriche sono:
La temperatura colore (cioè il “colore” della luce) è parecchio diversa da quella delle due lampade precedenti.
L’irradiamento (in W/m2) e l’illuminamento (in lux) integrali sono molto inferiori, rispettivamente 0.1 W e 290 lux (ovviamente il monitor non è una lampadina).
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Ultima misura, quella della luce che entra dalla finestra aperta, in un certo momento (metà pomeriggio di fine luglio, verso nord).
Questa è la distribuzione spettrale dell’irradiamento:
Come si vede è una distribuzione spettrale ancora diversa.
Il “colore” della luce del giorno (CCT) è circa come quello del monitor, irradiamento e illuminamento sono circa come quelli della lampada ad incandescenza.
Riassunto
sorgente luminosa | temperatura di colore (K) | consumo (W) | flusso luminoso (lm) | efficienza (lm/W) | illuminamento a 20 cm (lux) |
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lampada a risparmio energetico | 2742 | 20 | 1491 | ||
lampada ad incandescenza | 2754 | 60 | 1233 | ||
lampada bulb LED | 2863 | 4 | 320 | 80 | 736 |
lampada bulb LED | 2863 | 10 | 810 | 81 | |
luce del monitor | 4810 | 128 | |||
sole dentro casa (dalla finestra) | 5393 | ||||
torcia a LED | 12270 | 255 | |||