Non esistono requisiti chiaramente definiti per la misurazione delle sorgenti luminose a LED. Va comunque ricordato che quanto maggiore è la differenza tra la curva di sensibilità della testa fotometrica di un luxmetro e quella richiesta, tanto più i risultati ottenuti dipenderanno dalle caratteristiche spettrali della radiazione misurata.  Grazie ai loro parametri, i luxmetri Sonel delle classi A e B sono molto efficaci nelle misurazioni dell’illuminamento LED.

In caso di illuminazione insufficiente o mancanza di luce naturale, è necessario utilizzare la luce artificiale.
Nasce quindi la necessità di controllare i parametri di illuminamento con un esposimetro. La necessità di eseguire tali misurazioni risulta non solo dalle esigenze dei produttori o progettisti di illuminazione, ma anche dalle normative legali e dalle normative locali (per es. GB 50034, JIES-008, CIE S 008/E-2001, SNiP 23-05-95, AS 1680.1-2006). Queste normative impongono ai datori di lavoro l’obbligo di eseguire misurazioni e valutazioni della qualità della luce nell’ambiente di lavoro. Pertanto, il datore di lavoro è tenuto a fornire un’adeguata illuminazione elettrica nei luoghi di lavoro secondo la norma EN 12464-1:2012.

Taratura dell’esposimetro

La grandezza base da valutare è l’intensità dell’illuminazione elettrica che si misura con un luxmetro tarato in unità lux. Si consiglia di tarare il luxmetro presso un laboratorio accreditato per garantire che la taratura venga eseguita in conformità alla norma ISO/IEC 17025:2018. Le corrette indicazioni dell’esposimetro vengono garantite dal certificato di taratura che indica l’incertezza di misura. Inoltre, i luxmetri devono soddisfare i requisiti specificati nella Pubblicazione CIE 69-1987.  Per la taratura dei luxmetri vengono utilizzate lampade a incandescenza standard da una temperatura di colore T_c=2856 K.

Fig. 1. Esposimetro Sonel LXP-2 (luxmetro)

Fig. 2 Relative distribuzioni spettrali della potenza radiante dei diodi LED tipici.

Correzione della testa fotometrica

Una delle questioni più importanti relative alle impostazioni dell’esposimetro sono le correzioni spettrali e spaziali della sua testa fotometrica. Il dispositivo deve avere una sensibilità spettrale come la sensibilità colorimetrica standard della sensibilità spettrale relativa dell’occhio umano V(λ) e il valore del segnale di uscita del misuratore deve variare con il coseno dell’angolo di incidenza della luce nel suo piano di misurazione. La testa di misura contiene un rilevatore fotoelettrico a base di silicio (luxmetri Sonel).

La sensibilità spettrale dei rivelatori differisce dalla sensibilità spettrale richiesta per i luxmetri stabilita dalla Commissione Internazionale per l’Illuminazione (CIE). Pertanto, vengono utilizzati filtri di correzione spettrale ed elementi disperdenti per garantire la coerenza delle sue indicazioni con il coseno dell’angolo di incidenza della luce.

Precisione di misurazione

Un altro parametro importante del luxmetro è il valore di errore nella correzione spettrale f₁’ (una misura della mancata corrispondenza tra la sensibilità spettrale del luxmetro e la funzione V(λ) e l’errore f₁ risultante dalla differenza nelle distribuzioni spettrali delle sorgenti misurate e di taratura.

I luxmetri sono divisi in quattro classi a seconda della loro precisione. La massima precisione (classe L) con un errore f₁’ non superiore al 1,5%, è offerta dai luxmetri da laboratorio. I dispositivi nell’intervallo di 1,5%<f₁’<3% appartengono alla classe A che offre un qualità molto buona (Sonel LXP-10A). I luxmetri di qualità media con un intervallo di 3%<f₁’<6% rappresentano la classe B (Sonel LXP-10B, LXP-2). I dispositivi di misurazione con f₁’ superiore al 6% ma inferiore al 9% sono considerati luxmetri di bassa qualità (classe C).

Fig. 3 Esposimetro Sonel LXP-10 (luxmetro).

Misura dell’illuminamento dei LED

Attualmente, con lo sviluppo dinamico della tecnologia di illuminazione, le lampade a incandescenza, a causa della loro bassa efficienza luminosa, vengono sostituite da LED più efficienti. Il principio di funzionamento dei LED si basa su un fenomeno ottico chiamato elettroluminescenza nei solidi. I vantaggi di base dei diodi emettitori di luce includono una bassa corrente di ingresso, una bassa tensione di alimentazione, un’elevata efficienza, dimensioni ridotte, un’elevata durata ed un’elevata luminanza. A causa di un meccanismo di generazione della luce diverso nei LED, sono sorti alcuni dubbi sul fatto che potessero essere utilizzati nelle misurazioni dell’illuminamento con vari tipi di luxmetri.

Nella legge polacca non esistono standard chiaramente specificati che regolano le misurazioni della luce a LED.  Il rapporto pubblicato dalla Commissione Internazionale sull’Illuminazione nel 2007 è l’unico a contenere raccomandazioni in merito ai test dell’illuminazione a LED, dividendo la luce emessa in bianca e colorata [CIE-127:2007]. Le distribuzioni spettrali della luce emessa dai LED differiscono da quella utilizzata per la taratura del luxmetro (Fig. 2). La Commissione Internazionale per l’Illuminazione (CIE) ha indicato questa differenza come l’errore f₁.

L’errore f₁

Il valore dell’errore f₁ risultante dalla mancata corrispondenza tra la sorgente luminosa misurata e la luce standard utilizzata per la taratura del luxmetro dipende dal grado di adattamento della sensibilità spettrale della fotocellula a V(λ), nonché dalle distribuzioni spettrali della potenza radiante misurata. Pertanto, per ottenere il valore corretto della misura dell’illuminamento E_r, le indicazioni del luxmetro E_Z devono essere moltiplicate per i fattori di correzione k (1):

E_r=k*E_Z

I valori del fattore di correzione sono stati determinati per i luxmetri in base delle informazioni disponibili. Questi valori sono vicini a 1.

Misurazioni dell’illuminamento a led tramite luxmetri Sonel

La Sonel offre luxmetri di entrambe le classi A e B. Maggiore è la classe del misuratore, minori sono i valori di illuminamento misurabili. Selezionando un luxmetro vanno tenute in considerazione le condizioni di utilizzo e i parametri da misurare. Se si vuole misurare la luce bianca emessa dai LED, è necessario tenere conto delle raccomandazioni CIE, ovvero utilizzare un luxmetro con il parametro f₁’ che rappresenta il valore di mancata corrispondenza, tra la sensibilità del luxmetro e la curva V(λ), non superiore al 3%. Il luxmetro d Classe A Sonel LXP-10A soddisfa questo requisito. Pertanto, è molto adatto per misurare la luce emessa da LED bianchi. 

Tuttavia, per i luxmetri LXP-10B e LXP-2 di Classe B con valore dichiarato di f₁’ < 6%, dovrebbe essere preso in considerazione anche il valore di f₁ che rappresenta le differenze nella distribuzione spettrale delle sorgenti misurate e standard. Poiché per i luxmetri delle classi A e B i fattori di correzione k (1) sono vicini a 1 (k ~ 1), non hanno pertanto nessun effetto significativo sul valore dell’illuminamento misurato.

Fig. 4. Misurazione con l’esposimetro Sonel LXP-10 (luxmetro)

Sommario

Gli esposimetri Sonel classificati nelle Classi A e B consentono misurazioni accurate dell’illuminamento dei LED. Bisogna notare che il misuratore utilizzato per la misurazione deve essere munito di un certificato di taratura valido che confermi le prestazioni dello strumento e la conformità ai livelli dichiarati di incertezze spettrali e di base. Minori sono le incertezze spettrali e totali, più il risultato della misurazione è vicino al valore effettivo.

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