Un lumen distribuito su un metro quadrato
Il lux, simbolo lx, è l’unità di misura dell’illuminamento: dice quanta luce arriva su una superficie, rapportata all’area di quella superficie. Un lux è un lumen per metro quadrato, che nelle unità di base del Sistema Internazionale diventa una candela per steradiante diviso metro quadrato.
Il nome è la parola latina per luce, e la sua brevità lo ha portato su insegne di cinema e nomi di modelli che con la fotometria non hanno rapporto. L’unità vera è una delle poche del Sistema Internazionale agganciate non a un fenomeno fisico puro ma alla sensibilità dell’occhio umano.
È il punto che separa la fotometria dalla radiometria. Tutte le grandezze fotometriche pesano la radiazione con la curva di sensibilità dell’occhio, per cui una sorgente che emette molta potenza nell’infrarosso non produce nessun lux: quella radiazione scalda ma non si vede. Un valore in lux non dice quindi quanta energia arriva su una superficie, ma quanta luce utile alla visione ci arriva.
Flusso, intensità, illuminamento, luminanza
Quattro grandezze descrivono la luce e vengono scambiate di continuo. Si distinguono per la domanda a cui rispondono.
- Il flusso luminoso, in lumen, dice quanta luce esce in tutto da una sorgente, sommata in ogni direzione.
- L’intensità luminosa, in candele, dice quanta ne va in una direzione, per unità di angolo solido. La candela è l’unità di base della fotometria.
- L’illuminamento, in lux, dice quanta ne arriva su una superficie, per unità di area.
- La luminanza, in candele per metro quadrato, dice quanta ne riparte da una superficie verso l’occhio. È la grandezza dell’abbagliamento e del contrasto: due fogli, uno bianco e uno grigio, sotto lo stesso illuminamento hanno luminanze diverse.
Le prime due descrivono la sorgente, le altre due la scena illuminata. Una lampada si caratterizza in lumen, un posto di lavoro si progetta in lux, un fastidio agli occhi si spiega con la luminanza.
Un valore in lux senza distanza non dice niente
L’illuminamento prodotto da una sorgente piccola rispetto alla distanza cala con il quadrato della distanza stessa: raddoppiando lo spazio, l’illuminamento si riduce a un quarto. Cala anche con l’inclinazione della superficie, in proporzione al coseno dell’angolo fra la direzione della luce e la perpendicolare al piano, ed è il motivo per cui una superficie messa di sbieco riceve meno luce pur essendo alla stessa distanza.
Ne segue che un numero in lux perde metà del suo senso se non porta con sé la distanza a cui vale. È la ragione per cui l’illuminamento delle lampade scialitiche si dichiara sempre riferito a una distanza, di regola un metro dal piano di emissione, e per cui confrontare due valori misurati a distanze diverse non significa nulla: la stessa lampada che dà centomila lux a un metro ne dà venticinquemila a due.
Quanti lux chiedono le norme nei locali sanitari
La norma che fissa i valori per gli ambienti di lavoro al chiuso è la UNI EN 12464-1:2021, che assegna a ogni tipo di zona un illuminamento mantenuto minimo. Per gli ambienti di cura le sue tabelle danno 200 lx alle sale d’attesa, 100 lx ai corridoi di giorno e 50 lx di notte, 300 lx alla lettura in camera di degenza e alla visita semplice, 1.000 lx alla visita con trattamento. Nei locali di diagnosi generale l’illuminazione generale sale a 500 lx, e la visita esterna dell’occhio e la visita dell’orecchio chiedono 1.000 lx.
Sulla sala operatoria la stessa norma assegna 1.000 lx alla zona operatoria, poi si ferma: per la cavità operatoria non dà un numero e rimanda alla norma sugli apparecchi. Quella norma è la IEC 60601-2-41, arrivata alla terza edizione, che stabilisce sicurezza e prestazioni delle lampade scialitiche e delle lampade per diagnosi ed è il documento in cui è definito l’illuminamento centrale, misurato a mille millimetri dalla superficie emittente oppure alla distanza dichiarata dal fabbricante quando quel millimetro non rientra nel campo d’uso.
Il campo operatorio sta al livello del sole
Una scala di riferimento aiuta a dare peso ai numeri.
- notte di luna piena e cielo sereno: da 0,05 a 0,3 lx
- illuminazione di un ufficio: da 320 a 500 lx
- giornata coperta all’aperto: circa 1.000 lx
- piena luce diurna senza sole diretto: da 10.000 a 25.000 lx
- sole diretto: da 32.000 a 100.000 lx
Un campo operatorio illuminato a centomila lux sta quindi al livello del sole a mezzogiorno, concentrato però su un cerchio di pochi decimetri e a un metro dagli occhi di chi opera. Il confronto spiega anche perché queste lampade abbiano sempre un regolatore: fra l’illuminamento del campo e quello del resto della sala, ferma a mille lux, corrono due ordini di grandezza, e l’occhio che passa dall’uno all’altro deve riadattarsi ogni volta.
Watt, lumen e lux non si sostituiscono
Il watt misura la potenza elettrica assorbita e non dice quanta luce esce: il rapporto fra i due, l’efficacia luminosa in lumen per watt, cambia di quasi un ordine di grandezza fra una lampada a filamento e un LED. Il lumen misura la luce che esce, il lux quella che arriva. Passare dai lumen ai lux richiede di sapere come la luce è distribuita e a quale distanza si guarda: mille lumen concentrati in un fascio stretto producono su un piccolo cerchio un illuminamento enorme, gli stessi mille lumen diffusi in una stanza ne producono qualche centinaio.
Resta un’ultima confusione, quella con i lux dichiarati dagli apparecchi che riprendono immagini. Quando una telecamera o un endoscopio dichiara una sensibilità in lux non sta misurando la luce che emette ma l’illuminamento minimo della scena a cui riesce ancora a formare un’immagine: è un requisito d’ingresso, non un’emissione, e i due numeri non si confrontano.
