Il colore di una luce espresso in kelvin
La temperatura di colore è una grandezza colorimetrica che descrive la tonalità di una luce indicando la temperatura, in kelvin, alla quale un corpo nero emette luce dello stesso colore. Non dice quanta luce c’è e non dice quanto scalda l’apparecchio: descrive soltanto il colore.
Il corpo nero è un oggetto ideale che assorbe tutta la radiazione che riceve e riemette in funzione della sola temperatura. Scaldandolo, il colore di ciò che emette segue una sequenza fissa, la stessa che si vede su un metallo nella forgia: rosso cupo, rosso vivo, arancio, giallo, bianco, e infine un bianco che vira all’azzurro. Poiché la sequenza è obbligata, ogni tonalità si può identificare con la temperatura che la produce, e quella temperatura diventa il nome del colore.
L’unità è il kelvin, scala assoluta delle temperature: un intervallo di un kelvin equivale a un grado Celsius, ma lo zero sta allo zero assoluto invece che al punto di fusione del ghiaccio. Il simbolo si scrive K senza il segno di grado, quindi 4000 K e non 4000 °K.
Perché i numeri alti danno luce fredda
Alzando la temperatura di un corpo nero, il massimo dell’emissione si sposta verso lunghezze d’onda più corte: cresce la quota di blu e cala quella di rosso. Sul piano fisico, quindi, più caldo significa più azzurro.
Il linguaggio dell’illuminazione fa esattamente il contrario. Chiama calde le luci sotto i 3000 K, quelle che tendono al giallo e all’arancio, e fredde quelle sopra i 5000 K, le azzurrine. La ragione non è fisica ma di associazione: il rosso e l’arancio richiamano la fiamma e la brace, l’azzurro il ghiaccio e l’ombra. È una convenzione percettiva sovrapposta a una scala fisica che dice il rovescio, e riconoscerla è quanto basta per non leggere al contrario una sigla in kelvin.
Temperatura di colore e temperatura di colore correlata
La definizione stretta vale solo per le sorgenti che emettono davvero per incandescenza, come una fiamma o un filamento di tungsteno. In quei casi il colore emesso cade esattamente sul luogo dei punti di Planck, la curva che nel diagramma di cromaticità raccoglie i colori del corpo nero alle varie temperature, e la temperatura di colore coincide con la temperatura vera del corpo che emette.
Un LED e una lampada fluorescente non emettono per incandescenza, e il loro colore cade fuori da quella curva. Per loro si usa la temperatura di colore correlata, sigla CCT, definita dalla commissione internazionale per l’illuminazione come la temperatura del radiatore di Planck la cui cromaticità è la più vicina a quella della sorgente in esame, valutata su un diagramma cromatico specificato. È una definizione numerica, non percettiva: dice qual è il punto più vicino sulla curva, non che i due colori si equivalgano all’occhio.
Quanto la sorgente sia lontana dalla curva lo misura una seconda grandezza, il Duv, positivo se la cromaticità sta dal lato verde e negativo se sta dal lato magenta. Due sorgenti dichiarate entrambe a 4000 K possono avere Duv di segno opposto e apparire diverse a occhio nudo. La terza edizione della IEC 60601-2-41, la norma sulle lampade scialitiche e per diagnosi, ha sostituito la vecchia regione di cromaticità accettabile definita nello spazio x y con un requisito espresso proprio in termini di Duv.
I numeri che si incontrano
- fiamma di candela: circa 1850 K
- lampada a filamento di tungsteno: circa 2400 K
- bianco caldo delle sorgenti a LED: fra 2700 e 3000 K
- bianco neutro: intorno a 4000 K
- luce diurna di riferimento e cielo coperto: 6500 K
Il salto che si nota di più a occhio è quello fra 3000 K e 4000 K. Una stanza a 3000 K ha un bianco che tende al giallo e restituisce i legni e gli incarnati in modo caldo; la stessa stanza a 4000 K ha un bianco neutro in cui il contrasto fra i colori si legge meglio, ed è la fascia che le norme scelgono dove bisogna guardare con attenzione.
Temperatura di colore e resa cromatica non sono la stessa cosa
Sono due proprietà indipendenti, e in ambito medicale la seconda pesa di più. La temperatura di colore dice di che tonalità è il bianco. L’indice di resa cromatica, sigla Ra, dice quanto fedelmente quel bianco restituisce i colori degli oggetti illuminati: si calcola confrontando l’aspetto di otto campioni di colore normalizzati sotto la sorgente in esame e sotto una sorgente di riferimento alla stessa temperatura di colore, e va da 0 a 100.
Le due cose non si deducono l’una dall’altra. Due lampade a 4000 K possono avere Ra 70 e Ra 95, cioè lo stesso bianco e una fedeltà del tutto diversa. Accanto a Ra si dichiara spesso R9, che riguarda un colore escluso dalla media degli otto, il rosso saturo: è l’indice che conta dove si guardano tessuti e sangue, perché una sorgente con Ra alto e R9 basso appiattisce le sfumature del rosso.
La UNI EN 12464-1:2021 tratta le due grandezze separatamente e le prescrive insieme. Per i locali di diagnosi generale, per le visite oculistiche e per quelle otorinolaringoiatriche chiede una temperatura di colore compresa fra 4000 K e 5000 K e un indice Ra di almeno 90, contro l’80 dei locali di uso generale; per il controllo dei colori nei laboratori e nelle farmacie allarga la fascia a 4000-6500 K, sempre con Ra 90. Nella norma la grandezza compare con il simbolo Tcp.
Quello che il numero in kelvin non dice
Non dice quanta luce c’è: quella è il flusso luminoso, in lumen, e l’illuminamento che ne deriva, in lux. Una sorgente a 6500 K può essere debolissima e una a 2700 K accecante.
Non dice a che temperatura si trova l’apparecchio. Un LED dichiarato 5000 K lavora a poche decine di gradi, e quel numero non ha nulla a che vedere con il calore che dissipa né con quello che arriva sulla superficie illuminata.
Non identifica uno spettro. La temperatura di colore correlata riassume in un numero solo la posizione di un colore su un piano a due dimensioni, e infinite distribuzioni spettrali diverse ci arrivano allo stesso modo. È il motivo per cui, dove la fedeltà dei colori conta davvero, il numero in kelvin va sempre letto insieme a Ra e a R9, e da solo non basta a descrivere una sorgente.
