Luce artificiale

Alla fonte di luce naturale per eccellenza, ovvero il Sole, indispensabile per la stessa vita umana, l’uomo, nel corso dei secoli, ha affiancato altre fonti di luce, in grado di produrre illuminazione in maniera artificiale. Oggi quando, si pensa alla luce artificiale, il primo tipo di luce che viene in mente è quella prodotta da apparecchiature generalmente elettriche, ma non è sempre stato così. Le prime fonti di luce artificiale risalgono infatti all’antichità, quando era diffuso l’uso del fuoco per produrre, oltre che calore, luce: focolari, torce e poi candele, candelabri e lanterne erano gli strumenti utilizzati per illuminare le case, gli edifici di culto e, spesso, anche le strade. Al fuoco si affiancarono poi le lampade e le torce ad olio e, a partire dai primi anni dell’Ottocento, si diffuse l’illuminazione a gas, sperimentata prima nelle case, e poi per l’illuminazione pubblica. Ma la vera e propria svolta che riguarda la luce artificiale è stata l’applicazione dell’elettricità all’illuminazione, invenzione che si fa risalire alle lampade ad incandescenza costruite da Wilson Swan nel 1878 e perfezionate poi da Thomas Edison l’anno successivo, precedute dalle lampade ad arco, che utilizzavano un arco elettrico per produrre una luce che si avvicinasse il più possibile a quella prodotta dal Sole. A queste lampade si affianca poi la lampada a carburo o ad acetilene, che veniva utilizzata dai minatori e, oggi, dagli speleologi, in sostituzione di quelle ad olio.

La lampadina: da edison ai giorni nostri

Nella lampada ad incandescenza di Thomas Edison, sfruttando l’effetto Joule (che consente ad un conduttore attraversato da una corrente elettrica, in base all’intensità di quest’ultima, di disperdere energia sotto forma di calore), la luce veniva prodotta grazie al riscaldamento di un filamento di tungsteno (un metallo di transizione identificato, nella tavola periodica, dal numero atomico 74 e dal simbolo W) attraverso il quale passa la corrente elettrica: venivano così prodotti, contemporaneamente, calore e luce. Questo tipo di lampada aveva una durata pari a circa 1000 ore, esaurite le quali andava sostituita. Oggi la fonte di luce artificiale più simile alla lampada ad incandescenza è la lampada alogena, ma naturalmente si tratta di una variante molto più evoluta, con una durata e un’efficienza luminosa maggiori. Un altro tipo di lampada è quella a scarica, che produce luce grazie ad un gas, come il sodio oppure il mercurio, che viene ionizzato per effetto di una scarica elettrica: un esempio sono oggi le lampade fluorescenti o al neon nelle quali, oltre al gas, è presente anche un materiale fluorescente, e la cui resa è sicuramente maggiore rispetto alle lampade ad incandescenza. Tutte queste lampade sono caratterizzate dalla presenza di un filamento, e diventano inutilizzabili una volta che questo si brucia completamente. Oggi sono infine molto diffusi i LED, ovvero i diodi ad emissione luminosa: si tratta di dispositivi costituiti da uno o più diodi, alimentati da un apposito circuito elettrico, che producono luce artificiale grazie a quella che in fisica viene definita ricombinazione Elettrone-Lacuna, ovvero attraverso l’emissione di fotoni. I LED, anche se più costosi, hanno una resa e una durata maggiori rispetto ai tipi di lampade precedenti, tanto che quando si avvicinano alla fine della loro "vita" non si spengono subito ma la luce artificiale comincia semplicemente a perdere di intensità.

Perchè è importante una corretta illuminazione artificiale

Nel corso dei secoli le tecniche e gli strumenti che consentono di avere sempre a disposizione la luce si sono evolute e oggi, questo campo, non è più appannaggio esclusivo di elettricisti o tecnici che, per mestiere, si occupano di progettare impianti di illuminazione. Infatti una corretta illuminazione e un corretto utilizzo delle sorgenti di luce artificiale sono fondamentali per la stessa salute umana. Basti pensare che, secondo quanto emerso da studi specifici a riguardo, la luce artificiale può essere annoverata tra le cause dell’insonnia, di disturbi dell’alimentazione, di alterazioni dell’umore. Tutto ciò perché l’organismo umano, evolutosi secondo i ritmi regolati dalla luce naturale, ha dovuto poi adattarsi necessariamente per stare al passo con le innovazioni che riguardano l’illuminazione artificiale. Per tutti questi motivi quindi è necessario che ci sia una progettazione attentamente studiata della luce artificiale, sia per gli ambienti interni, sia per quelli esterni.

Come progettare una corretta luce artificiale

Nella progettazione della illuminazione artificiale degli ambienti interni bisogna tener conto, oltre che della specifica normativa in materia, anche di alcuni fattori: prima di tutto la luce artificiale è importante sia per il confort visivo e fisiologico, sia per quanto riguarda il risparmio energetico; in secondo luogo i colori subiscono variazioni, ad esempio i raggi infrarossi prodotti dalle lampade ad incandescenza si sovrappongono agli altri colori e ne sfalsano la visione, mentre le lampade fluorescenti possono causare l’affaticamento della vista. Sarà quindi necessario che l’illuminazione artificiale produca una alternanza armonica tra zone chiare e zone scure, da coordinare con le caratteristiche volumetriche, gli arredi e i colori delle superfici dei diversi ambienti.

Domande frequenti

Quali sono i principali rischi per la salute legati a un'illuminazione artificiale scorretta?

Un'illuminazione artificiale mal progettata può interferire con i ritmi circadiani naturali dell'organismo, poiché la nostra biologia si è evoluta sui cicli di luce solare. Studi scientifici indicano che una esposizione eccessiva o inadeguata alla luce artificiale notturna è correlata a problemi di insonnia, disturbi dell'alimentazione e alterazioni dell'umore. È fondamentale scegliere sorgenti luminose e intensità appropriate per evitare affaticamento visivo e garantire il benessere psicofisico negli ambienti domestici e lavorativi.
Come funziona tecnicamente una lampadina LED rispetto alle vecchie lampade a incandescenza?

A differenza delle lampade a incandescenza, che producono luce riscaldando un filamento di tungsteno fino all'emissione di calore (effetto Joule), i LED (diodi a emissione luminosa) generano luce tramite un processo fisico diverso chiamato ricombinazione elettrone-lacuna. In questa reazione, il passaggio di corrente attraverso il semiconduttore provoca l'emissione diretta di fotoni. Questa tecnologia è molto più efficiente energeticamente, dura significativamente di più e non contiene gas nobili o vapori metallici tossici presenti in altre tecnologie.
Perché i LED sono considerati superiori alle lampade fluorescenti e alogene?

I LED offrono vantaggi decisivi in termini di efficienza energetica, durata e sicurezza. Mentre le lampade a incandescenza e alogene sprecano gran parte dell'energia in calore e hanno una vita breve (circa 1000 ore), i LED mantengono l'intensità luminosa per migliaia di ore, degradandosi gradualmente invece di spegnersi improvvisamente. Rispetto alle fluorescenti, i LED non contengono mercurio, accendono istantaneamente senza sfarfallio e permettono una resa cromatica migliore, riducendo l'affaticamento oculare tipico delle luci fluorescenti.
Cosa significa 'alternanza armonica' nella progettazione dell'illuminazione interna?

L'alternanza armonica si riferisce alla necessità di bilanciare zone illuminate e zone d'ombra per creare un ambiente visivamente confortevole e fisiologicamente sano. Non basta illuminare uniformemente una stanza; è cruciale rispettare le volumetrie degli spazi, gli arredi e i colori delle pareti. Una distribuzione equilibrata evita contrasti troppo bruschi che stancano la vista e permette di valorizzare gli elementi decorativi. L'obiettivo è ottenere un'illuminazione che supporti le attività umane senza causare abbagliamenti o ombre dure e fastidiose.
Quale influenza hanno i diversi tipi di lampade sulla percezione dei colori?

Il tipo di sorgente luminosa altera significativamente la resa cromatica degli oggetti. Ad esempio, le lampade a incandescenza emettono molti raggi infrarossi e una luce calda che tende a ingiallire i colori, sovrapponendosi allo spettro visibile reale. Le lampade fluorescenti, invece, possono causare distorsioni cromatiche e affaticamento della vista a causa dello spettro discontinuo. Una corretta progettazione deve considerare l'indice di resa cromatica (CRI) della lampada per assicurarsi che i colori percepiti siano il più possibile fedeli alla realtà.