Lux
Unità SI derivata · grandezza: illuminamento
01 · Definizione
L’illuminamento è il flusso diviso la superficie; la luminanza di una superficie diffondente è il coefficiente di riflessione per l’illuminamento, diviso pi greco; un piede-candela vale 10,764 lux
Le misure a griglia danno una mappa dell’illuminamento e un fattore di uniformità: un solo valore sotto la lampada non dice nulla di ciò che accade nell’angolo. Senza quella mappa il collaudo dell’impianto non passa.
Da qui la proprietà principale dell’unità: una stessa lampada dà illuminamenti del tutto diversi a seconda di quanto in alto è appesa e di dove è rivolta. Il flusso cala come il quadrato della distanza, e una lampada alzata da un metro a due illumina il tavolo quattro volte più debolmente. Il secondo fattore è l’angolo di incidenza: la luce che arriva di sbieco si spalma su una superficie maggiore, e il coseno di quell’angolo entra direttamente nel calcolo. Proprio per questo nella progettazione illuminotecnica non si contano le lampade ma i lux sul piano di lavoro, e le norme fissano il valore a ottanta centimetri dal pavimento.
Le norme di illuminamento non sono una raccomandazione ma un obbligo: trecento lux per un ufficio, cinquecento per il disegno tecnico, ventimila nel campo operatorio. Le misure si fanno con il luxmetro all’altezza del piano di lavoro, non sotto il soffitto.
In una giornata coperta sotto il cielo aperto ci sono cinquemila lux, proprio alla finestra duemila, e a quattro metri da essa appena una cinquantina: una differenza di quaranta volte lungo una stanza. L’occhio quasi non se ne accorge, perché si adatta in modo logaritmico, e soggettivamente la stanza sembra illuminata in modo uniforme. Le norme edilizie perciò non lavorano direttamente in lux, ma con il fattore di luce diurna — il rapporto fra la luce in un punto e la luce sotto il cielo aperto, in percentuale.
02 · Conversione
Inserite un illuminamento — la scheda lo scomporrà per unità
Il lux è l’unica unità fotometrica regolata dalla legge: quanta luce debba cadere su un tavolo di lavoro, su un tavolo operatorio e su una lavagna scolastica è scritto nelle norme sanitarie.
L’ultima riga dell’elenco non è una conversione ma una stima: se la luce cade su una superficie bianca opaca che rimanda quasi tutto, la luminanza di quella superficie in candele al metro quadrato è circa tre volte minore dell’illuminamento in lux. Il fattore esatto è il coefficiente di riflessione diviso pi greco, quindi per una parete grigia è quattro volte minore e per il velluto nero va quasi a zero. Il luxmetro misura la luce incidente, l’occhio vede quella riflessa — da qui la differenza di sensazione tra stanze illuminate allo stesso modo.
Il piede-candela è la stessa grandezza riferita al piede quadrato: un fattore di quasi undici. Il phot e il nox sono unità del sistema CGS, che si incontrano nella vecchia letteratura illuminotecnica.
| Unità | Nome | Valore | Dove si incontra |
|---|---|---|---|
| lx | lux, unità del SI | 500 | norme di illuminazione, illuminotecnica |
| klx | kilolux | 0,5 | luce del giorno, sole |
| mlx | millilux | 500000 | astronomia, crepuscolo |
| lm/m² | lumen al metro quadrato | 500 | calcolo dal flusso degli apparecchi |
| fc | piede-candela | 46,45 | USA, Canada, norme di illuminazione |
| cd/m² | la luminanza di una superficie bianca | 159,15 | una stima di ciò che vede l’occhio |
| ph | phot, sistema CGS | 0,05 | illuminotecnica fino agli anni sessanta |
| nx | nox, un millesimo di lux | 500000 | illuminamento notturno, oscuramento |
| metro-candela | il vecchio nome del lux | 500 | letteratura fino al 1948 |
| candela-piede | la traduzione russa di piede-candela | 46,45 | letteratura fino agli anni sessanta |
| lm/ft² | lumen al piede quadrato | 46,45 | la scrittura del piede-candela attraverso il flusso |
| lx | lux | 500 | l’unità odierna |
Un foglio bianco a cinquecento lux ha una luminanza di circa centosessanta candele al metro quadrato — pressappoco come lo schermo di un portatile in una stanza.
03 · Ordini di grandezza
dal cielo stellato alla sala operatoriaConvertire in piede-candela e phot
04 · Strumenti di misura
Con che cosa si misura l’illuminamento
Un fotodiodo al silicio con filtro correttore: senza di esso lo strumento vedrebbe la radiazione infrarossa che l’occhio non nota. Il filtro adatta la sensibilità alla curva di visibilità, e dalla precisione di quell’adattamento dipende l’intera classe dello strumento.
La commissione per l’illuminazione mediò la sensibilità dell’occhio umano lungo lo spettro e ottenne una curva con il massimo a 555 nanometri. Da quel momento le grandezze fotometriche hanno smesso di essere puramente fisiche: dentro c’è un osservatore medio.
Il parente fotografico del luxmetro: misura la stessa luce ma non restituisce lux, bensì una coppia «tempo di posa — diaframma». La scala dei valori di esposizione è logaritmica, e ogni gradino significa un raddoppio dell’illuminamento — un’abitudine passata dall’illuminotecnica alla fotografia.
Il puntino accanto alla fotocamera frontale è lo stesso fotodiodo che regola la luminosità dello schermo. Le app luxmetro usano proprio quello, ma il sensore non ha correzione al coseno, il vetro dello schermo distorce lo spettro e l’errore arriva facilmente al trenta per cento.
Per le piante i lux sono inutili: la curva di visibilità descrive l’occhio umano e non la fotosintesi. Si conta il flusso di fotoni in micromoli al metro quadrato al secondo, e a misurarlo è un sensore a parte.
Il lux è l’illuminamento di una superficie su ogni metro quadrato della quale cade un flusso luminoso di un lumen. La grandezza descrive non la sorgente ma il luogo: quanta luce è toccata al tavolo, alla pagina, al pavimento.
05 · Regole di scrittura
Entrambe le lettere minuscole
Il campione a candela fu infine sostituito da una definizione attraverso la potenza irraggiata: una sorgente monocromatica a 540 terahertz dà 683 lumen per watt. Il lux, in quanto unità derivata dalla candela, ha ricevuto lo stesso ancoraggio esatto.
Il simbolo della grandezza illuminamento è una E corsiva. L’errore più frequente dei cataloghi è attribuire lux a una lampada: la lampada ha un flusso luminoso in lumen, e i lux compaiono solo su una superficie e dipendono dalla distanza. Al contrario, per proiettori e torce si indica l’intensità luminosa in candele, e talvolta l’illuminamento a una distanza dichiarata — e allora la distanza deve stare accanto al numero. I prefissi si usano liberamente: il millilux compare in astronomia, il kilolux nelle descrizioni della luce del giorno.
06 · Unità vicine
Il simbolo dell’unità sono due lettere latine minuscole, lx, in tondo. L’unità non prende il nome da una persona ma dalla parola latina «luce», perciò non contiene maiuscole. In italiano il plurale è invariabile: cinquecento lux.
Fra le schede di Simetrium confinano con il lux lumen e candela dalla definizione, piede-candela come corrispettivo angloamericano, steradiante dall’angolo solido e watt, al quale il flusso luminoso è legato dalla curva di visibilità.
07 · Sezione storica
La luce che si è imparato a normare
Sette unità di base del SI, ventidue derivate con nome proprio e le unità fuori sistema senza le quali non se la cavano né la tecnica né la vita quotidiana. Ciascuna ha la sua scheda: definizione, conversione, strumenti, regole di scrittura. In 18 lingue.
Il Congresso internazionale degli elettricisti adottò le unità fotometriche metriche: il lux, il lumen e il phot. Il nome viene dal latino lux — luce: una delle poche del sistema a venire direttamente da una parola e non da un cognome, come il lumen, il radiante e il katal.
Una cupola lattiginosa sopra il ricevitore fa sì che lo strumento risponda alla luce da qualsiasi direzione esattamente come farebbe una superficie piana. Senza tale correzione il luxmetro sottostima il contributo della luce laterale e in una stanza con finestra sbaglia del doppio.
Il campione era una candela di spermaceti di un certo spessore, che bruciava a una certa velocità, e l’illuminamento si esprimeva in piede-candela. La riproducibilità era pessima: la fiamma dipendeva dall’aria, dallo stoppino e dal tempo che faceva in laboratorio.
Un’unità con dentro un essere umano
Il lux è un raro caso di unità fisica la cui definizione contiene biologia. Il flusso luminoso si ottiene pesando lo spettro di potenza con la curva di visibilità, e quella curva fu ricavata negli anni venti da esperimenti su qualche decina di osservatori che confrontavano la luminosità di sfarfallii di colore diverso. La curva fu mediata, normata e da allora è quasi immutata, benché si sappia che nelle persone reali il massimo di sensibilità si sposta e che con l’età il cristallino ingiallisce e lascia passare sempre peggio la parte blu dello spettro. Da qui una conseguenza pratica: due sorgenti con lo stesso illuminamento in lux possono apparire diverse se differiscono negli spettri — un LED con un avvallamento nel ciano e una lampada a incandescenza daranno lo stesso numero sullo strumento e una sensazione diversa nella stanza. Per questo le norme affiancano sempre all’illuminamento requisiti di temperatura di colore e di resa cromatica: i soli lux non bastano a descrivere la luce.
L’occhio inganna: fra il crepuscolo e il mezzogiorno la differenza è di un milione di volte
Una persona legge senza sforzo sia a cinquanta lux sia a cinquemila, senza accorgersi di una differenza di cento volte: la pupilla si restringe e il cervello aggiusta la percezione. Proprio per questo le norme di illuminazione vanno fissate con un numero e non a occhio — il luxmetro vede ciò che la persona avverte soltanto come «c’è luce». Da qui anche l’errore consueto nella scelta delle lampade per casa: la stanza sembra illuminata mentre sul tavolo di lavoro non c’è nemmeno metà dei trecento lux richiesti.
Catalogo · unità di misura
Una scheda per ogni grandezza
Sette unità di base del SI, ventidue derivate con nome proprio e le unità fuori sistema senza le quali non se la cavano né la tecnica né la vita di ogni giorno. Ognuna ha il suo foglio: definizione, conversione, strumenti, regole di scrittura. In 18 lingue.