1. Quali sono i termini di base utilizzati per descrivere i parametri ottici di una sorgente luminosa?
In genere, i parametri che descrivono la luce emessa da una sorgente luminosa includono la luminanza, il flusso luminoso, l'intensità luminosa e l'illuminamento, come mostrato nel diagramma seguente.
Il flusso luminoso è la quantità di luce emessa da una sorgente luminosa nell'unità di tempo, misurata in lumen (lm). Questa grandezza descrive la quantità totale di luce emessa dalla sorgente luminosa; maggiore è il flusso luminoso, maggiore è la quantità di luce emessa. È direttamente proporzionale alla potenza luminosa.
Il flusso luminoso emesso da una sorgente luminosa per unità di angolo solido in una data direzione è definito come l'intensità luminosa della sorgente luminosa in quella direzione, misurata in candele (cd). L'intensità luminosa si riferisce a una sorgente luminosa puntiforme e descrive quanto è luminosa la sorgente luminosa. Maggiore è l'intensità luminosa, più luminosa appare la sorgente luminosa e, nelle stesse condizioni, anche gli oggetti illuminati da quella sorgente luminosa appariranno più luminosi.
La luminanza è la grandezza fisica che descrive l'intensità della luce emessa dalla superficie di una sorgente luminosa. Quando l'occhio umano osserva una sorgente luminosa da una direzione, il rapporto tra l'intensità luminosa in quella direzione e l'area della sorgente luminosa "seen" dall'occhio è definito come luminanza per unità di area proiettata, ovvero l'intensità luminosa per unità di area proiettata. L'unità di misura della luminanza è la candela per metro quadrato (cd/m²). La luminanza è la percezione umana dell'intensità luminosa.
L'illuminamento si riferisce al flusso luminoso ricevuto per unità di superficie illuminata, misurato in lux. L'illuminamento è un importante indicatore delle condizioni ambientali. In una notte di luna, l'illuminamento è tipicamente compreso tra 0,02 e 0,3 lux; in una giornata nuvolosa, l'illuminamento esterno è tipicamente compreso tra 50 e 500 lux; e in una giornata di sole, l'illuminamento interno è tipicamente compreso tra 100 e 1000 lux. L'illuminamento richiesto per la lettura è generalmente compreso tra 50 e 60 lux.
2. Cos'è una curva di distribuzione della luce? Perché è necessaria la distribuzione della luce?
Una curva di distribuzione della luce è una curva che descrive la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa di una sorgente luminosa o di un apparecchio di illuminazione. Registra informazioni come il flusso luminoso, il numero di sorgenti luminose e la potenza dell'apparecchio di illuminazione. Possiamo immaginare di posizionare una lampada o una sorgente luminosa al centro di una sfera nello spazio e quindi misurare l'intensità luminosa in una sezione trasversale passante per il centro per ottenere la curva di distribuzione della luce. Naturalmente, per comprendere meglio la distribuzione spaziale della luce emessa dalla sorgente luminosa o dalla lampada, possiamo misurare i dati di intensità luminosa a più angoli spaziali.
(La curva di distribuzione della luce riflette la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa della sorgente luminosa o della lampada.)
Quando una sorgente luminosa emette luce, i raggi luminosi viaggiano in tutte le direzioni. Per utilizzare una sorgente luminosa per l'illuminazione desiderata, sono necessari meccanismi specifici per controllare la luce, riadattandone la distribuzione spaziale per ottenere l'effetto desiderato. Questo controllo è chiamato distribuzione della luce.
3. In che modo lo spettro di un LED differisce dallo spettro di altri apparecchi di illuminazione?
Uno spettro è l'insieme di onde luminose monocromatiche disperse da un sistema dispersivo (come un prisma o un reticolo) e disposte in sequenza in base alla lunghezza d'onda (o frequenza). È anche chiamato spettro ottico. L'intero spettro elettromagnetico comprende onde radio, radiazioni infrarosse, radiazioni ultraviolette e raggi X. Essi differiscono per lunghezza d'onda. La parte più ampia dello spettro, lo spettro visibile, è la porzione dello spettro elettromagnetico visibile all'occhio umano, con lunghezze d'onda comprese tra 400 e 760 nanometri che costituiscono la tipica luce visibile.
Attualmente, la maggior parte dei LED utilizza un chip LED blu per eccitare uno o più fosfori, miscelando la luce blu con la luce emessa dal fosforo per produrre luce bianca. Pertanto, lo spettro di un tipico LED presenta in genere più di due picchi, mentre altri intervalli di lunghezza d'onda hanno un'intensità radiante relativamente bassa.
(Differenze tra gli spettri dei LED e quelli di altri apparecchi di illuminazione)
4. Cos'è la temperatura di colore? Quali sensazioni evocano le diverse temperature di colore?
La temperatura di colore è una misura del colore (superficie di colore) di una sorgente luminosa. Quando il colore emesso da una sorgente luminosa è lo stesso del colore emesso da un corpo nero a una certa temperatura, la temperatura del corpo nero a quella temperatura è definita come la temperatura di colore della sorgente luminosa, espressa in Kelvin (K). Poiché la maggior parte delle sorgenti luminose emette luce comunemente definita luce bianca, la temperatura di colore superficiale o temperatura di colore correlata di una sorgente luminosa viene utilizzata per indicare il grado in cui il suo colore luminoso è relativamente bianco, quantificando la prestazione cromatica della sorgente luminosa. Il luogo del corpo nero sul sistema di coordinate cromatiche CIE mostra il processo di un corpo nero che cambia da rosso a rosso-arancio a giallo a bianco-giallastro a bianco a bianco-bluastro, come mostrato nel diagramma seguente.
(Diverse temperature di colore evocano sensazioni diverse.)
Diverse temperature di colore delle sorgenti luminose producono diversi colori della luce: temperature di colore più elevate producono una luce più bluastra, comunemente nota come luce bianca fredda; mentre temperature di colore più basse producono una luce più rossastra, comunemente nota come luce bianca calda. Le temperature di colore inferiori a 3300 K creano un'atmosfera stabile e calda; le temperature di colore comprese tra 3000 e 5000 K sono considerate intermedie e forniscono una sensazione rinfrescante; le temperature di colore superiori a 5000 K creano una sensazione di freschezza. Diversi colori di luce provenienti da diverse sorgenti luminose creano l'ambiente ottimale.