Lumen, lux e kelvin per un’illuminazione efficiente

Chi progetta un impianto di illuminazione, lo rinnova o semplicemente acquista un nuovo apparecchio, si imbatte ben presto in una serie di termini: lumen, lux, candela, kelvin, Ra, lm/W. Questa varietà può creare confusione, eppure sono proprio questi parametri a consentire un confronto oggettivo tra qualità della luce, efficienza energetica e convenienza economica. Per i facility manager e le aziende, la comprensione di queste unità è alla base di ogni decisione di investimento fondata.

Questo articolo spiega le unità e gli indicatori più importanti rilevanti per la valutazione dell’illuminazione moderna e mostra come utilizzarli nella pratica.

Il flusso luminoso descrive la quantità totale di luce emessa da una sorgente luminosa in tutte le direzioni. L’unità di misura è il lumen (lm). È riportata su ogni confezione di lampadina ed è quindi il parametro di confronto più importante al momento dell’acquisto. Una lampadina a incandescenza tradizionale da 60 Watt emette circa 710 lm, mentre un moderno tubo LED retrofit da 22,5 Watt raggiunge invece i 3600 lm.

Il numero di lumen è una grandezza ponderata in base alla sensibilità dell'occhio umano (curva V-Lambda). La luce verde e quella gialla vengono ponderate maggiormente rispetto a quella rossa o blu.

L'intensità luminosa indica l'intensità della luce in una determinata direzione, misurata in candela (cd). Una singola candela corrisponde all'incirca a 1 cd. Nel caso dei faretti, spesso viene indicato il valore in candele nella direzione principale di emissione. Tuttavia, questo dato da solo dice poco sulla quantità di luce o sull'efficienza, poiché due faretti con intensità luminose identiche ma con angoli di emissione diversi possono generare coni di luce molto diversi. Pertanto, anche nel caso dei faretti, richiedete sempre l'indicazione dei lumen.

L'intensità illuminante misura la quantità di flusso luminoso che arriva su una superficie. È espressa in lux (lx) e può essere misurata direttamente sul posto di lavoro con un semplice luxmetro. I requisiti variano notevolmente a seconda dell'attività visiva:

100 lx sono sufficienti in un corridoio
500 lx sono raccomandati per il lavoro al computer in ufficio
5000 lx e oltre sono necessari per un tavolo operatorio

A titolo di confronto: una giornata estiva senza nuvole raggiunge i 100 000 lux, una notte di luna piena in inverno circa 1 lux.

Sorgente luminosa	Potenza (W)	Flusso luminoso (lm)	Efficienza luminosa (lm/W)
Lampadina a incandescenza 230 V	60	710	12
Lampadina alogena ecologica	42	630	15
Lampadina a risparmio energetico	11	640	58
Lampadina a LED a filamento	6	810	135
Tubo LED retrofit	22,5	3600	160

La temperatura di colore descrive la «tonalità del bianco» di una sorgente luminosa ed è espressa in Kelvin (K). Nella pratica si sono affermate tre categorie:

Bianco caldo (meno di 3300 K): accogliente, tendente al rossastro; corrisponde all'incirca alla luce di una lampadina a incandescenza (2700 K).
Bianco neutro (da 3300 a 5300 K): sobrio, chiaro; spesso utilizzato negli uffici e negli edifici pubblici con 4000 K.
Bianco luce diurna (oltre 5300 K): freddo, favorisce la vigilanza; si ispira alla luce solare (circa 6500 K).

Non è possibile dare una risposta generale su quale temperatura di colore sia «migliore». 3000 K crea un'atmosfera accogliente e si adatta bene alle aree di accoglienza o di soggiorno. 4000 K è la scelta tipica per gli uffici e le officine, perché la luce neutra favorisce la concentrazione. La temperatura di colore, tuttavia, non dice nulla sulla qualità della luce o sulla resa cromatica: si tratta di due parametri distinti.

Lo spettro cromatico mostra come la luce di una sorgente si distribuisca lungo le diverse lunghezze d'onda. Le differenze tra le varie sorgenti luminose sono notevoli:

La luce diurna presenta uno spettro completo con una predominanza di blu.
Anche la luce delle lampadine a incandescenza è completa, ma con una predominanza di rosso.
Le lampadine a risparmio energetico e quelle fluorescenti presentano delle lacune; alcune tonalità intermedie mancano del tutto.
Le lampade a LED raggiungono uno spettro quasi completo con un tipico «buco» tra il blu e il verde.

Più lo spettro è completo, più i colori appaiono naturali sotto questa fonte di luce. Nei prodotti a LED, la qualità di questo spettro è una caratteristica distintiva fondamentale tra lampade economiche e di alta qualità.

L'indice di resa cromatica (Ra o CRI, Color Rendering Index) esprime lo spettro cromatico come un unico valore numerico. Vengono valutati otto colori di prova insaturi secondo la norma DIN 6169, integrati da quattro tonalità saturate, oltre a un tono della pelle e al verde delle foglie. Il valore massimo è 100 (luce diurna o lampadina a incandescenza):

Ra superiore a 80: buona resa cromatica, requisito minimo per gli ambienti interni con postazioni di lavoro permanenti secondo la norma SN EN 12464-1.
Ra superiore a 90: ottima resa cromatica, raccomandata per negozi, musei e attività in cui il colore è fondamentale.

Nel caso delle lampade a LED, vale la pena dare un'occhiata anche al valore R9 (rosso saturo). Esso rivela quanto fedelmente vengono riprodotti i toni della pelle e i colori caldi – un aspetto che il valore medio Ra da solo non riflette.

Dal 1° settembre 2021 è in vigore in tutta l'Unione Europea – e quindi anche in Svizzera – l'etichetta energetica UE rivisitata per le sorgenti luminose. Essa sostituisce le vecchie classi «Plus», come A+ o A++, con una scala chiaramente graduata che va da A (classe di efficienza energetica migliore) a G (peggiore). L'etichetta indica inoltre il consumo di energia elettrica per 1000 ore di funzionamento in kWh.

Il calcolo della classe di efficienza energetica si basa sull'efficienza luminosa totale. Questa risulta dal flusso luminoso utile diviso per la potenza assorbita, moltiplicato per il fattore di rete totale ηTM. Questo fattore tiene conto, tra l'altro, delle perdite nel dispositivo di alimentazione.

La nuova scala è nettamente più severa rispetto alla precedente: molti prodotti a LED che in passato erano classificati come A++ oggi rientrano nelle classi da D a F. Non si tratta di una perdita di qualità, ma di un nuovo standard che lascia un vero margine di manovra per le innovazioni future.

Chi è alla ricerca di un'illuminazione efficiente e piacevole, deve verificare i seguenti valori nel loro insieme:

Flusso luminoso (lumen) sufficientemente elevato per l'applicazione – regola empirica: una lampadina a incandescenza da 60 W corrisponde a circa 800 lm.
Efficienza luminosa (lm/W) il più alta possibile.
Classe di efficienza energetica (da A a G) nel confronto tra i prodotti.
Indice di resa cromatica Ra di almeno 80, per applicazioni esigenti 90 o superiore.
Temperatura di colore adeguata all'uso: bianco caldo per la zona giorno, bianco neutro per la zona lavoro.
Durata e garanzia degli apparecchi.

Questi dati sono riportati sulla confezione, nella scheda tecnica o nella banca dati dei prodotti dell'UE EPREL.

In Svizzera, la norma SIA 387/4 disciplina i requisiti energetici degli impianti di illuminazione negli edifici. Essa definisce i valori limite e gli obiettivi per il fabbisogno energetico annuo per metro quadrato di superficie utile. Chi rimane nettamente al di sotto di questi valori non solo beneficia di costi dell’elettricità più bassi, ma può anche richiedere sovvenzioni.

Attraverso il programma Lightbank, l'Ufficio federale dell'energia sostiene la ristrutturazione degli impianti di illuminazione con contributi fino al 30% dei costi di investimento. Il calcolatore dei contributi mostra, a titolo indicativo, l'ammontare del possibile contributo per il vostro progetto.

Chi comprende le unità e gli indicatori più importanti può confrontare in modo mirato i prodotti di illuminazione, pianificare gli investimenti in modo economico e sfruttare appieno i vantaggi dei programmi di sovvenzione.