Le basi dell’illuminotecnica

La luce, elemento di fondamentale importanza in tutto l’insieme delle attività umane, consente la percezione dello spazio e, sapientemente usata, ne plasma le forme e le atmosfere. Che sia luce naturale o artificiale poco importa.

Una buona conoscenza delle dinamiche che ne regolano i rapporti con lo spazio e con la percezione visiva, unita ad una ottimale progettazione delle fonti e degli effetti che si desiderano ottenere, consente di plasmare e dare forma agli ambienti del nostro vivere quotidiano.

L’illuminotecnica, abbinata alle necessarie competenze di architettura ed elettrotecnica, completa e valorizza la progettazione architettonica, a tutto vantaggio del comfort e dell’eleganza degli spazi progettati.

La luce – cos’è e come si misura

La luce è indispensabile non solo alle attività umane nel loro complesso, ma alla vita sulla Terra in generale. Senza giungere a conclusioni drammatiche e limitando la discussione alla tematica della sola esperienza sensoriale, si può affermare che la comunicazione visiva, la percezione dei colori, delle forme, del mondo tangibile è pienamente concessa all’uomo solo grazie all’esistenza della luce.

Le radiazioni luminose fondamentalmente sono onde elettromagnetiche e, in quanto tali, possono avere frequenze differenti. L’insieme di tutte le possibili frequenze che può assumere l’onda elettromagnetica forma lo spettro elettromagnetico, ma di questo, solo una piccola parte risulta visibile all’occhio umano, cioè quella compresa, in via approssimativa, tra 380 e 780 nm (nanometri di lunghezza d’onda), vale a dire la parte interclusa tra 790 e 435 THz (TeraHertz) di frequenza.

Al di fuori dell’intervallo sopra indicato, l’occhio umano non è in grado di percepire nulla e, pertanto, non può vedere le radiazioni ultraviolette o quelle infrarosse.

Gli esseri umani, inoltre, non sono sensibili allo stesso modo alle differenti radiazioni. All’interno dello spettro visibile l’uomo risulta più sensibile alle frequenze correlate ai colori verde e giallo piuttosto che a quelle del rosso e del blu.

Le radiazioni luminose, oltre che dalla frequenza e dalla lunghezza d’onda, sono caratterizzate da energia, che si esprime in Joule, e potenza, che si esprime in Watt.

In base al rapporto che hanno con la luce, i corpi si dividono in corpi luminosi e corpi illuminati. I primi emettono la luce e lo fanno, generalmente, quando raggiungono una elevata temperatura. Caso emblematico è il Sole che, a tutti gli effetti, deve essere considerata una sorgente luminosa di indiscutibile importanza per la vita sulla Terra.

I corpi illuminati, invece, sono quelli che si illuminano per effetto della loro capacità di riflettere la luce emessa dai corpi luminosi. Per restare in tema di Sistema solare, la luna è un corpo illuminato la cui luce non è emessa, bensì riflessa. Non a caso, la parte della luna che brilla è sempre quella colpita dai raggi solari.

La quantità di luce emessa o riflessa, può essere determinata facendo ricorso a diverse unità di misura. L’intensità luminosa definisce la quantità di energia emessa da una sorgente di luce; l’intensità di illuminazione è invece la quantità di energia che colpisce l’unità di superficie nell’unità di tempo, e diminuisce progressivamente con l’allontanarsi della superficie stessa dal corpo luminoso.

Le radiazioni luminose, alla stregua di tutte le onde elettromagnetiche, sono soggette ai fenomeni della rifrazione, della riflessione, dell’assorbimento e della trasmissione.

Quest’ultima si verifica nel caso di una lastra trasparente che si fa, chiaramente, attraversare dai raggi luminosi; la rifrazione è invece il fenomeno che vede la deviazione del raggio di luce quando attraversa due mezzi trasparenti accostati, come, ad esempio, l’abbinamento di vetro e aria.

Il funzionamento dell’occhio umano e la percezione visiva

Il meccanismo della visione si realizza attraverso la luce. Sono i raggi luminosi provenienti dall’esterno, infatti, che attraversando cornea, cristallino e vitreo, raggiungono la retina che costituisce, di fatto, il primo stadio del processo di analisi della luce.

La retina è ricoperta dai fotorecettori, le cellule sensibili alla luce, suddivisi in coni e bastoncelli, con differenti funzioni. Se i coni sono molto sensibili ai colori (e poco alla luce) e reagiscono a fonti di elevata luminosità, i bastoncelli sono sensibili al movimento e garantiscono la visione notturna.

La combinazione di questi due tipi di recettori consente di identificare i colori nonostante la luce violenta del giorno e di vedere discretamente, anche se in bianco e nero, nel buio della notte.

Le radiazioni luminose, una volta assorbite dai fotorecettori, vengono convertite in stimolazioni nervose che, mediante il nervo ottico, raggiungono la corteccia visiva, nell’encefalo. Qui gli impulsi elettrici vengono elaborati, confrontati con le figure archiviate in memoria e trasformati nelle immagini della nostra quotidianità.

Sebbene il meccanismo della visione sia notevolmente più complesso di quello qui sintetizzato, emerge con evidenza lo stretto rapporto che intercorre tra l’integrità delle strutture oculari e la visione distinta e limpida, senza contare l’interferenza della memoria e della conoscenza nella capacità percettiva dell’uomo.

L’illuminotecnica

L’illuminotecnica è una disciplina di carattere tecnico – scientifico nel cui campo di applicazione ricade la problematica dell’illuminazione degli ambienti, siano essi interni o esterni, indipendentemente dal fatto che la fonte della luce sia artificiale o naturale.

Nessuna attività progettuale che contempli l’illuminazione può essere compiuta in assenza delle più basilari nozioni di illuminotecnica, necessarie ad assicurare le condizioni ottimali di benessere in funzione della sola percezione visiva di uno spazio architettonico.

Accanto a tali nozioni basilari, per la corretta progettazione della luce sono indispensabili:

• Cognizioni di psicologia e fisiologia della visione, che forniscono gli strumenti atti a definire le modalità in cui il fenomeno luminoso interagisce con l’occhio e la psiche umana;
• Conoscenze circa l’elettrotecnica e le diverse forme in cui è possibile plasmare la fonte di luce artificiale nonché i suoi effetti sull’ambiente circostante;
• Competenze di architettura e di design, che permettono di scegliere e armonizzare al meglio le modalità di illuminazione in funzione degli spazi architettonici e delle atmosfere che si vogliono creare e degli elementi che si vogliono valorizzare.

Le regole intuitive della progettazione illuminotecnica

Gli elementi di cui occorre tenere conto nella redazione di un progetto dell’illuminazione interna o esterna sono diversi. È opportuno, ad esempio, individuare i particolari che si vogliono valorizzare. Questi elementi diventeranno i punti focali del progetto complessivo.

L’atmosfera che vogliamo creare è essenziale nel guidarci nella scelta delle diverse tipologie di luci. Proprio in relazione all’atmosfera che vogliamo ottenere, utilizzeremo corpi illuminanti specifici e temperature di colore diverse.

L’illuminazione indiretta ottenuta puntando la luce su una parete di casa che vada poi a riflettersi nell’intera stanza, aiuta a creare una calda e accogliente atmosfera. Bisogna evitare, invece, di tenere un’illuminazione troppo decisa all’altezza degli occhi, al fine di scongiurare il fastidioso fenomeno dell’abbagliamento.

Una regola da rispettare sempre riguarda l’invadenza della luce; questa non deve emergere violentemente dal contesto bensì essere discreta e fondersi perfettamente con l’ambiente circostante, solo così potrà generare l’accogliente sensazione di comfort e di eleganza che cerchiamo in un ambiente domestico.

Importante è anche la direzione della luce. Nel caso dell’illuminazione da esterni, ad esempio, un fascio di luce che parte dal basso verso l’alto è ideale per illuminare le fronde di un albero, che così scolpite diventano ancora più maestose; una luce orizzontale diretta valorizza un particolare elemento architettonico, come un portale o una scultura.

Luce calda e luce fredda

La temperatura di colore della luce è fondamentale per il tipo di atmosfera che vogliamo ricreare nella progettazione degli ambienti domestici come di lavoro. Si esprime in Kelvin (K) e quanto più questi aumentano, tanto più il colore della luce si raffredda.

Una luce calda e dai toni ambrati, ha una temperatura inferiore ai 3.300 Kelvin; la temperatura di una luce naturale, di colore bianco, rientra tra i 3.300 ed i 5.300 Kelvin; una luce fredda, il cui colore vira sull’azzurro, ha una temperatura superiore a 5.300 Kelvin.

La temperatura di luce da preferire per l’illuminazione di un’abitazione o di un giardino è, senza dubbio, la luce calda e non per motivi estetici, considerato che il gusto è estremamente personale ma, essenzialmente per motivi biologici. La produzione di melatonina nel nostro corpo, infatti, è intimamente legata alla luce solare o a quella della fiamma, calda per definizione.

La luce fredda, al contrario, inibisce la produzione di questo ormone che regola il ritmo sonno-veglia e agevola il rilassamento.

Una luce calda, pertanto, è sinonimo di riposo e relax, condizioni la cui presenza risulta essenziale ed irrinunciabile nel giardino o dentro casa. Per le stesse evidenti ragioni, la luce fredda sarà da privilegiare in un ambiente destinato ad attività lavorative.

Il calcolo illuminotecnico

In realtà le regole dell’illuminotecnica sono ben più che intuitive. Esse si fondano su calcoli matematici di estrema complessità, tanto da non poter essere condotti in assenza di un supporto informatico.

Il calcolo illuminotecnico ha l’obiettivo di definire la qualità e la quantità di luce emessa che è necessario inserire in un ambiente, in rapporto al numero delle fonti nonché alla luce riflessa dalle diverse superfici che si trovano nell’ambiente stesso.

Poiché il grado di riflessione delle superfici degli oggetti dipende strettamente dal materiale in cui l’oggetto medesimo è realizzato, nonché dalla grado di ruvidità della superficie, è evidente la difficoltà che si incontra in questo tipo di calcolo.

Determinare il valore di illuminamento degli oggetti che si trovano in un ambiente è indispensabile per calibrare la quantità e la potenza dei corpi luminosi, ma un calcolo preciso richiede la perfetta conoscenza dell’ambiente, del materiale che lo compone, del colore e del rivestimento delle pareti e del soffitto, del materiale utilizzato per il pavimento, della forma e dell’ingombro dei mobili e di tutto ciò che si trova nell’ambiente.

Un calcolo preciso, però, consentirebbe di illuminare alla perfezione uno spazio utilizzando, ad esempio, solo la luce indiretta, vale a dire la luce proiettata su una superficie diversa da quella che necessita di illuminazione, la quale, però, ne riceverà la luce riflessa.

Un calcolo illuminotecnico serio e accettabile in sede di progettazione dello spazio architettonico non può essere realizzato se non mediante appositi software. Solo un programma di calcolo è in grado di considerare tutte le variabili dell’illuminazione degli ambienti simulandone tutte le emissioni, le riflessioni, le rifrazioni e le quantità di luce assorbite.

I software tecnologicamente più avanzati possono anche ricreare alla perfezione l’ambiente che si sta progettando, fornendone delle riproduzioni estremamente realistiche e fedeli, con tanto di illuminazione, esterna ed interna, variabile in funzione delle lampade introdotte.

La normativa vigente in materia

Ad oggi la normativa che in Italia disciplina l’illuminotecnica esiste esclusivamente a livello regionale. Nessuna norma statale è stata ancora promulgata per regolare l’uso delle lampade, gli eventuali fenomeni di abbagliamento o di inquinamento luminoso.

L’Emilia Romagna, tra le Regioni più attente alla problematica, ha prodotto una valida Legge Regionale seguita da un’altrettanto valida Direttiva sulle norme generali dell’illuminotecnica.

Nel 2004 l’Italia ha recepito la Norma Europea EN 12454 che disciplina l’uso della luce artificiale per interni introducendo delle limitazioni all’abbagliamento diretto e alle caratteristiche cromatiche dei corpi luminosi.

In precedenza si utilizzava, soprattutto in sede di gara d’appalto, la UNI 10380, incentrata sull’esigenza di rendere confortevoli gli ambienti correttamente illuminati. Tale norma poneva dei limiti di luminosità entro i quali restare per evitare abbagliamento e garantire un adeguato comfort visivo.

È ragionevole ritenere urgente e non più rinviabile l’adozione di una normativa ad hoc per una disciplina in continua espansione e dalle enormi potenzialità.