Misura tarata dell'illuminamento – dall'illuminazione del posto di lavoro fino a 500.000 lx.
Luxmetri e misuratori di illuminamento per una misura precisa della luce
L'illuminamento descrive il flusso luminoso incidente su una superficie ed è una delle grandezze fotometriche fondamentali. Si esprime in lux. Per ottenere misure riproducibili, la luce deve essere ponderata secondo la sensibilità luminosa spettrale dell'occhio umano.
Opsytec offre sistemi di misura tarati per la determinazione dell'illuminamento. Con un sensore LUX, i radiometri RMD e RM-12 diventano luxmetri – misuratori di luce tarati che visualizzano l'illuminamento in lux. Il sensore copre l'intervallo spettrale visibile da 380 a 780 nm e pondera la luce incidente secondo la funzione V(λ).
Che cosa misura un luxmetro?
Un luxmetro misura l'illuminamento Ev. Esso descrive il flusso luminoso che incide su una data superficie. L'unità di misura è il lux:
1 lx = 1 lm/m²
L'illuminamento è una grandezza fotometrica. Esso pondera la radiazione ottica secondo la sensibilità spettrale dell'occhio umano nella visione diurna.
Ciò rende la misura in lux sostanzialmente diversa da una misura radiometrica in W/m². Due sorgenti luminose con la stessa potenza radiante possono produrre valori in lux differenti a causa dei loro spettri diversi.
Ponderazione V(λ) e sensore V-lambda
Per le misurazioni fotometriche, la sensibilità luminosa spettrale dell'occhio umano è descritta dalla funzione V(λ). Essa raggiunge il picco a 555 nm e decresce rapidamente verso i margini dell'intervallo visibile.
Un luxmetro necessita pertanto di un sensore V-lambda: un sensore la cui sensibilità spettrale corrisponda il più fedelmente possibile a questa funzione di ponderazione. Gli scostamenti tra la risposta del sensore e V(λ) possono causare errori di misura, in particolare con LED a banda stretta o spettri insoliti.
Il sensore LUX di Opsytec opera da 380 a 780 nm con ponderazione V(λ) e può essere utilizzato con i radiometri RMD e RM-12.
Correzione del coseno
L'illuminamento è una grandezza riferita alla superficie. La radiazione che incide obliquamente sulla superficie di misura contribuisce all'illuminamento secondo il coseno dell'angolo di incidenza. Una testa di misura adeguata deve riprodurre questo comportamento angolare.
I sensori Opsytec utilizzano diffusori per la correzione del coseno. Ciò migliora l'accuratezza di misura per la luce che non incide esclusivamente in modo perpendicolare sul sensore.
Scala dei lux: quanta luce è?
Tra una notte stellata di luna nuova e il sole allo zenit c'è un fattore di oltre 100 milioni – e l'occhio vede in entrambe le condizioni. La pupilla modifica la quantità di luce entrante solo di un fattore pari a circa 16; è la retina a svolgere la parte di gran lunga maggiore dell'adattamento. La scala mostra i livelli di illuminamento tipici e i valori di riferimento su un asse logaritmico. Trascinate il cursore sull'asse, passate il mouse su un simbolo oppure inserite il vostro valore di misura.
| Situazione | Illuminamento |
|---|---|
| Cielo sereno, sole allo zenit | 130.000 lx |
| Mezzogiorno d'estate in Europa centrale, cielo sereno | 90.000 lx |
| Mezzogiorno d'inverno, cielo sereno | 20.000 lx |
| Mezzogiorno d'estate, cielo coperto | 19.000 lx |
| All'ombra in estate | 10.000 lx |
| Giornata invernale con cielo coperto | 3.500 lx |
| Giornata nuvolosa, valore tipico | 1.000 lx |
| Crepuscolo (sole appena sotto l'orizzonte) | 750 lx |
| Giornata coperta molto scura | 100 lx |
| Crepuscolo (sole 6° sotto l'orizzonte) | 3 lx |
| Notte di luna piena | 0,05–0,36 lx |
| Mezza luna, cielo sereno | 0,01 lx |
| Notte stellata con luna nuova | 0,001 lx |
| Notte senza luna, cielo coperto | 0,0001 lx |
| Situazione | Illuminamento |
|---|---|
| Illuminazione chirurgica moderna | 160.000 lx |
| Camera di fotostabilità secondo ICH Q1B (esempio pratico) | 75.000 lx |
| Lampada odontoiatrica da operazione (minimo) | 15.000 lx |
| Illuminazione di ufficio o di ambiente | 500 lx |
| Corridoio | 100 lx |
| Soggiorno | 50 lx |
| Esame fluorescente secondo ISO 3059 (luce ambiente, massimo) | 20 lx |
| Illuminazione stradale | 10 lx |
| Candela a circa 1 m | 1 lx |
| Illuminazione di emergenza delle vie di fuga secondo EN 1838 (minimo) | 1 lx |
Norme: ISO 3059, EN 1838, ICH Q1B.
| Compito / locale | Illuminamento mantenuto |
|---|---|
| Disegno tecnico | 750 lx |
| Ufficio, lavoro al videoterminale, sale riunioni | 500 lx |
| Postazioni CAD | 500 lx |
| Aree di vendita, reception | 300 lx |
| Corridoi, vani scala | 100 lx |
| Parcheggi | 75 lx |
I valori normativi sono valori mantenuti: l'illuminamento non deve scendere al di sotto di essi nemmeno dopo l'invecchiamento e l'imbrattamento degli apparecchi. Con un fattore di manutenzione di 0,8, un impianto nuovo per 500 lx deve quindi fornire circa 625 lx. Per il lavoro al videoterminale la norma richiede inoltre una limitazione dell'abbagliamento con UGR ≤ 19 e un indice di resa cromatica Ra ≥ 80.
Norma: EN 12464-1:2021.
Dove si misura l'illuminamento
Le applicazioni tipiche sono:
- Prova di apparecchi di illuminazione a LED
- Sviluppo di sistemi di illuminazione
- Controllo qualità e collaudo in produzione
- Misure comparative su lampade
- Ricerca e sviluppo
- Caratterizzazione di sistemi ottici
In diverse applicazioni le norme prescrivono direttamente l'illuminamento:
- Rilevamento di cricche con liquidi fluorescenti secondo ISO 3059: Durante l'ispezione la luce ambiente visibile non deve superare 20 lx, con un'irradianza UV-A di almeno 10 W/m². Per questo caso è disponibile per l'RMD un sensore combinato per 365 nm e LUX.
- Fotostabilità secondo ICH Q1B: I campioni di farmaco devono ricevere almeno 1,2 milioni di lux ora di luce visibile e 200 Wh/m² di UV prossimo. A tale scopo l'illuminamento e l'irradianza UV vengono misurati nella posizione del campione.
- Illuminazione dei posti di lavoro secondo EN 12464-1: La norma specifica i valori di illuminamento mantenuto per i posti di lavoro, da 75 lx nei parcheggi a 750 lx per il disegno tecnico.
- Tecnologia LED e dei display: L'illuminamento descrive la luce ambiente e l'emissione luminosa dei moduli LED su una superficie.
Luxmetri di Opsytec: RM-12 e RMD
La scelta del sistema di misura dipende dallo spettro, dall'intensità, dalla geometria di misura e dall'eventuale necessità di valutare anche la radiazione UV oltre alla luce visibile. Per misure di lux rapide e riproducibili sono adatti l'RMD o l'RM-12 con sensore LUX. Per il monitoraggio installato in modo permanente negli impianti, il sensore LUX è disponibile anche come sensore PLC con uscita analogica e come PLC.net con connessione Ethernet.
RM-12 come luxmetro compatto
L'RM-12 è un radiometro portatile compatto, alimentato a batteria, che può essere utilizzato con diverse teste di misura. In combinazione con il sensore LUX, diventa un pratico luxmetro.
La struttura modulare consente di impiegare la stessa unità base per misurazioni fotometriche e radiometriche. Oltre all'illuminamento, sensori adeguati possono misurare ad esempio l'irradianza UVA, UVB o UVC.
Ciò risulta particolarmente vantaggioso nelle applicazioni in cui la luce visibile e la radiazione UV devono essere valutate insieme.
RMD: luxmetro digitale fino a 500.000 lx
L'RMD è un radiometro portatile completamente digitale con due ingressi per sensori. È adatto a misurazioni precise con un'ampia gamma dinamica utilizzando sensori diversi. Con il suo campo di misura fino a 500.000 lx è possibile esaminare sia le tipiche situazioni di illuminazione artificiale sia illuminamenti molto elevati, ad esempio nelle camere di irraggiamento o sotto lampade chirurgiche e per trattamenti.
- due ingressi digitali per sensori, ad esempio per misurare contemporaneamente l'illuminamento e l'irradianza UVA
- conversione a 24 bit e gamma dinamica di 1 : 10.000.000
- illuminamento fino a 500.000 lx
- visualizzazione di irradianza, illuminamento e dose
- incertezza di taratura dei sensori tipicamente 4,5–6,0 % (k = 2)
Il sistema è adatto a laboratori, sviluppo, assicurazione della qualità e prove industriali e, con due ingressi per sensori, offre la riserva maggiore.
RM-12
Misuratore portatile per irradianza e illuminamento con sensori intercambiabili.
Radiometro RMD Pro
Radiometro portatile completamente digitale per irradianza e dose con due ingressi sensore e 8 GB di memoria.
Sensori PLC con segnali di uscita analogici
Sensori UV e di luce con uscita 4–20 mA, 0–10 V o 0–2 V per il collegamento diretto a controllori PLC.
PLC.net – Sensore UV Ethernet
Sensore UV con Ethernet e PoE; le letture sono disponibili tramite Modbus TCP e HTTP/JSON direttamente in rete.
Misurare l'illuminamento dei LED
I LED possono presentare spettri molto stretti oppure spettri composti da più picchi. La corrispondenza spettrale di un luxmetro alla V(λ) è quindi particolarmente rilevante per le misure su LED: se la sensibilità del sensore alla lunghezza d'onda di emissione si trova leggermente al di sopra o al di sotto della curva V(λ), questo scostamento si ripercuote integralmente sul valore letto nel caso di una sorgente a banda stretta. Quanto possa essere grande tale effetto è spiegato nell'articolo sul disadattamento spettrale.
Un luxmetro tarato con sensore adattato alla V(λ) è adatto per i controlli di routine.
Misurare i lux: come farlo correttamente
- Definire il piano di misura: il sensore si trova nel piano per il quale deve valere il valore – per le postazioni di lavoro solitamente il piano di lavoro – ed è allineato parallelamente ad esso.
- Mantenere costante la distanza: con le sorgenti puntiformi l'illuminamento diminuisce con il quadrato della distanza. Anche pochi millimetri fanno una netta differenza nel valore letto.
- Evitare gli ombreggiamenti: corpi, mani e cavi non devono impedire alla luce di raggiungere il sensore.
- Più punti di misura: l'illuminamento di una superficie è raramente uniforme. Una griglia di più punti mostra il valore medio e l'uniformità.
- Attenzione alla temperatura: il sensore e la sorgente luminosa devono aver raggiunto la loro temperatura di esercizio; molte lampade e molti LED modificano la loro emissione luminosa durante il riscaldamento.
Tarato e riproducibile
La taratura riferibile del sistema di misura è essenziale per ottenere misurazioni riproducibili.
I sensori Opsytec vengono forniti tarati e possono essere sottoposti a nuova taratura. Ciò rende i sistemi adatti a prove ricorrenti, all'assicurazione della qualità e a compiti di misura che richiedono documentazione.
FAQ: luxmetri
Qual è la differenza tra una misura in lux e una misura in W/m²?
Una misura radiometrica in W/m² registra senza ponderazione la potenza radiante fisicamente presente. Una misura fotometrica in lux pondera la stessa radiazione con la funzione di efficienza luminosa V(λ) dell'occhio umano ed è nulla al di fuori dell'intervallo compreso all'incirca tra 380 e 780 nm. Due sorgenti con la stessa potenza radiante possono quindi presentare valori in lux molto diversi.
Perché nell'esame con liquidi penetranti fluorescenti si misura l'illuminamento secondo la ISO 3059?
La luce ambiente visibile riduce il contrasto tra l'indicazione fluorescente e lo sfondo. La norma limita pertanto l'illuminamento durante l'esame a un massimo di 20 lx, con un'irradianza UV-A di almeno 10 W/m². Entrambi i valori vengono misurati sulla superficie da esaminare.
Che cosa significa ponderazione V(λ)?
V(λ) è la curva di efficienza luminosa dell'occhio umano definita a livello internazionale per la visione fotopica, con il massimo a 555 nm. Il sensore di un luxmetro deve seguire spettralmente questa curva affinché il valore indicato corrisponda alla luminosità percepita. Con sorgenti a banda stretta come i LED, gli scostamenti incidono più che con la luce a banda larga.
A che cosa serve la correzione del coseno?
La luce che incide obliquamente su una superficie contribuisce all'illuminamento solo con il coseno dell'angolo di incidenza. Un diffusore posto davanti all'area ottica del sensore riproduce questo comportamento. Senza correzione del coseno, la luce che arriva con un'inclinazione – per esempio da più apparecchi di illuminazione o da sorgenti di grande superficie – verrebbe ponderata in modo errato.
