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Titolo: Candele led e lumen

L'insistenza di produttori di pochi scrupoli a mettere in vendita i led 
dando il valore in millesimi di candele, mi incita ad una breve 
spiegazione che spero' sia di utilita'.
Inoltre un thread recente chiede come misurare la "luce" di un led e 
temo faccia delle misurazioni ... sballate.
Non voglio fare un trattato, percio' quello che scrivo sara' alla carlona.
Se noi prendiamo una fonte luminosa e la piazziamo ad un metro di 
distanza da un'oggetto, o meglio da una superficie, possiamo fare due 
misure:
a) quella dell'intensita' luminosa della fonte
b) quella dell'intensita' luminosa della superficie
Ora allontaniamo a due metri la fonte luminosa dalla superficie.
Ebbene, l'intensita' a) della fonte resta uguale.
Ma attenzione, l'intensita' b) sulla superficie cala drasticamente (piu' 
della meta').
Un fisico direbbe che diminuisce in modo inversamente proporzionale (per 
essere precisi: "inversamente propozionale al quadrato della distanza").
In altre parole, il valore a) dipende dalla fonte ed e' indipendendente 
dalla distanza. Questo valore si misura in "candele". Infatti la 
"candela" e' semplicemente un'altra modo di misurare una potenza ed 
evidentemente la "potenza" luminosa dipende dalla efficienza di 
conversione della fonte, non dalla distanza. Possiamo anche pensare alla 
candela come una misura dell'intensita' luminosa (o della "radianza")
Il valore b) invece e' legata alla posizione effettiva delle superficie 
illuminata e si misura in "lumen". Il lumen cioe' misura l'energia 
luminosa che si muove nello spazio verso l'oggetto illuminato.
Pensiamo ad una fonte che emette 100 candele. Essa puo' emettere in 
tutte le direzioni oppure in un fascio stretto. Ma sempre di 100 candele 
si tratta. Abbiamo cioe' la stessa intensita', ma il flusso luminoso 
della fonte, nei due casi, cambia drasticamente.
Normalmente l'emissione di una lampada si misura in "lumen sommati in 
ogni direzione".
Prendiamo una comune candela, ad esempio quella delle torte di 
compleanno. Essa irradia ugualmente in tutte le direzioni (o quasi).
Immaginiamo la candela all'interno di una sfera di 1 metro di diametro. 
La superficie di questa sfera e' di 12,57 m2.
Ebbene, questa candela, che (non a caso) emette una emissione di circa 1 
candela di potenza, illumina la superficie interna di questa sfera con 
una intensita' di una candela.
Ma quello che ci interessa e' la quantita' di luce ricevuta da una parte 
della superficie. Nelle condizioni descritte essa e' di ... un lumen per 
metroquadro. Percio', visto che la sfera ha 12,57 m2 di superficie, 
l'emissione totale della nostra "candela" e' di ben 12,57 lumen.
E nel caso di un led con una potenza di 1 candela ? E' chiaro che il led 
emette solo in un fascio stretto. Se ad esempio misuriamo ad un metro di 
distanza che il fascio emesso dal led disegna un cerchio (o meglio un 
settore sferico) di 1 metroquadro, quel led da 1 candela (o da 1000 mCd 
come dicono gli imbonitori) emette solo 1 lumen.
Percio' chi vuole ottenere il valore indicativo in lumen della 
illuminanza di un led deve prima piantare il led ad un metro di distanza 
da una superficie e misurare il diametro del cerchio luminoso. Ne' 
calcola la superficie (che approssimativamente - un po' meno - 
corrisponde al settore sferico). Ottenuta la superficie, la moltiplica 
per il numero di candele. Questo e' il valore in lumen.
Se il led e' da 133'000 mCd allora si tratta di 133 candele. Nel caso 
che il suo fascio copra 1 metroquadrato, allora illumina per 133 lumen.
Che per intenderci e' come una lampada ad incandescenza da 13 Watt od 
una alogena da 6W od una a risparmio energetico (fluorescente) da 3W od 
una al sodio da 1W (quelle gialle arancioni usate sulle strade).
Non ho voluto essere "tecnico", ma solo dare un'idea ai chi e' digiuno 
sull'argomento. In qualche punto ho fatto confusione tra radianza ed 
illuminanza ... ma a fin di bene ;-)
Per curiosita' vi riporto una tabella empirica di paragone di quanto una 
superficie viene illuminata da varie fonti.
All'aperto               lumen/m2
-----------------------------------
Sole brillante       50'000-100'000
Giorno con foschia   25'000-50'000
Nuvoloso brillante   10'000-25'000
Nuvoloso cupo         2'000-10'000
Molto scuro             100-2'000
Tramonto                  1-100
Strada illuminata          20
Strada male illuminata     0,1
Luna piena             0,01-0,1
Luce stellare            0,001
Al chiuso               lumen/m2
-----------------------------------
Sala congressi         5'000-10'000
Finestre dei negozi    1'000-5'000
Ufficio tecnico          300-500
Ufficio amministrativo   200-300
Soggiorno                 50-200
Corridoio                 50-100
Ad esempio, se vogliamo 200 lumen/m2 in un soggiorno di 24 m2 illuminato 
solo da faretti puntati in basso, ci bastano 24 x 200 = 4800 lumen.
Ma se vogliamo illuminare il soggiorno a giorno (cioe' anche le pareti e 
il soffitto) ci servono [ 24+24+3x22 ] x 200 = ben 22'800 lumen in tutte 
le direzioni. Ecco la differenza tra un led a 133 candele e di una 
lampada ad incandescenza da 133 candele (cioe' il led fara' circa 12 
volte meno luce a pari candele).
R.L.Deboni

 quello che scrivo sara' alla carlona[..........]
 
 - si', va bene... pero' quelli di cui parli al punto b)
 non sono i lumen ma i lux, ovvero i lumen/metroquadro. E
 vengono usati per quello che viene chiamato "illuminamento".
 (Mentre invece per indicare l'intensita' luminosa di una superficie
 radiante (una lampada, che ha una superficie), intensita' che li'
 viene chiamata luminanza, si usano le candele/metroquadro.)
 E invece il lumen, di per se', non e' legato a una misura
 di superficie, ma solo a un'emissione sferica. La quale,
 numericamente, viene fatta coincidere con la candela
 nell'angolo solido di una steradiante (1 lm = 1 cd * sr).
 Quindi, l'angolo solido di 1 sr (nella pratica, approssimabile
 a un cono ampio 60 gradi), rappresenta il riferimento
 unitario e quindi il punto d'incontro fra lumen e candele
 
 
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Inviato via 
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 quello che scrivo sara' alla carlona[..........]
 
 - si', va bene... pero' quelli di cui parli al punto b)
 non sono i lumen ma i lux, ovvero i lumen/metroquadro. E
 vengono usati per quello che viene chiamato "illuminamento".
 (Mentre invece per indicare l'intensita' luminosa di una superficie
 radiante (una lampada, che ha una superficie), intensita' che li'
 viene chiamata luminanza, si usano le candele/metroquadro.)
 E invece il lumen, di per se', non e' legato a una misura
 di superficie, ma solo a un'emissione sferica. La quale,
 numericamente, viene fatta coincidere con la candela
 nell'angolo solido di uno steradiante (1 lm = 1 cd * sr).


Quanti sr ci sono in una superficie sferica ?
R.L.Deboni


> unitario e quindi il punto d'incontro fra lumen e candele
 
 - 'notte


 writes:
RLD> Quanti sr ci sono in una superficie sferica ?
4 * Pi = 12,566...
Saluti,
Luca Polo.
-- 
 /Luca Polo : 
Luca...@gest.unipd.it
 || Dipartimento di Tecnica e       \
| System & network administrator      || Gestione dei Sistemi Industriali |
 \
http://www.gest.unipd.it/~jake
      || Universita` di Padova -- Italy  /

Era solo per avere una conferma che scrivessimo della stessa cosa ed 
anche perche' sono un po' arruginito sull'argomento ... :-)
R.L.Deboni
