Flusso luminoso

In fotometria il flusso luminoso o potenza luminosa è una grandezza fotometrica che misura la potenza percepita della luce. La sensibilità dell'occhio umano infatti varia a seconda della lunghezze d'onda della luce emessa. Il flusso luminoso differisce dal flusso radiante, il quale è invece la misura della potenza totale di luce emessa.

Il flusso luminoso viene definito come il prodotto tra la potenza emessa da una sorgente luminosa puntiforme ed il coefficiente di visibilità

${\overline {y}}(\lambda )$

dove λ è la lunghezza d'onda ed il coefficiente è adimensionale.

Il flusso luminoso viene spesso usato come una misura oggettiva della potenza utile emessa da una sorgente luminosa, ed è di solito riportato sulla confezione delle lampadine. Il valore del flusso luminoso è utile quando si confrontino l'efficienza luminosa delle lampade a incandescenza ed a fluorescenza.

Il flusso luminoso non viene utilizzato per confrontare la luminosità, in quanto questa è una percezione soggettiva che varia a seconda della distanza dalla sorgente luminosa.

Unità di misura

Nel Sistema internazionale l'unità di miusra del flusso luminoso è il lumen (lm). Un lumen è definito come il flusso luminoso di luce prodotta da una sorgente luminosa che emette una candela di intensità luminosa su di un angolo solido di uno steradiante:

$\mathrm {lm} =\mathrm {cd} \cdot \mathrm {sr}$

In questa unità di misura il flusso può essere calcolato come:

$F=683{,}002\ \mathrm {lm/W} \cdot \int _{0}^{\infty }{\overline {y}}(\lambda )J(\lambda )d\lambda$

dove

F è il flusso luminoso misurato in lumen;

J(λ) è la distribuzione spettrale di potenza della radiazione emessa (potenza per unità di lunghezza d'onda), in watt per metro;

${\overline {y}}(\lambda )$ (anche indicata come V(λ) è il coefficiente di visibilità luminosa (che è adimensionale);

λ è lunghezza d'onda, in metri.

In altri sistemi di unità, il flusso luminoso può avere unità di misura di una potenza.

Unità di misura anglosassoni

L'unità di misura del flusso luminoso è lo spherical candle power (candela sferica):

$1\ \mathrm {SCP} =1\ \mathrm {cd} \cdot 4\pi \ \mathrm {sr} \simeq 12{,}566\ \mathrm {lm}$

Il coefficiente di visibilità

Il flusso luminoso tiene conto della sensibilità dell'occhio umano ponderando la potenza emessa per ogni lunghezza d'onda attraverso la funzione di efficacia luminosa spettrale, che rappresenta la risposta dell'occhio alle diverse lunghezze d'onda. Il flusso luminoso è una somma ponderata della potenza di tutte le varie lunghezze d'onda nella banda della radiazione visibile. La luce al di fuori della banda visibile non contribuisce. Il rapporto tra il flusso luminoso totale per il flusso radiante è chiamato efficienza luminosa.

Il coefficiente di visibilità luminosa è stato ottenuto statisticamente come il valore atteso o medio tra un certo numero di soggetti testati. Esso varia, come detto con la lunghezza d'onda tra la zona del violetto e quella del rosso ed è massimo in corrispondenza della luce giallo-verde. La curva di visibilità possiede un andamento a campana ristretta.

Sensibilità dell'occhio umano al variare della lunghezza d'onda (colore). L'asse orizzontale è in nanometri

Se una sorgente luminosa, considerata puntiforme, emette un watt di potenza alla lunghezza d'onda di visibilità massima (555 nanometri) è pari a 683 lumen. Per le altre lunghezze d'onda bisognerà moltiplicare per il valore del coefficiente di visibilità, ovvero il peso della curva ${\overline {y}}(\lambda )$. Dal flusso luminoso derivano le altre grandezze fotometriche come l'illuminamento, la radianza e l'intensità luminosa.

La quantità di energia può essere considerata secondo due fattori: il fattore di luce monocromatico o eterocromatico. Il primo rileva un solo colore mentre il secondo rileva un insieme di più radiazioni con diverso valore di intensità.

Collegamenti esterni

• Calcolo e visualizzazione di grandezze fotometriche — Java applet grafico per Lux/Lumen/Candela