Lux e lumen: la differenza, e come passare dall'uno all'altro

Quattro unità, e solo una è sulla scatola

Il lumen misura il flusso totale: tutto ciò che una lampada irraggia, in ogni direzione, pesato per come l'occhio umano risponde a ciascuna lunghezza d'onda. Non dice nulla su dove vada quella luce. La candela misura la luce in una direzione — l'intensità luminosa, l'unità di base del SI fra le quattro, da cui le altre derivano. Il lux misura ciò che arriva su una superficie: un lumen per metro quadrato. E il nit, ossia candela per metro quadrato, misura ciò che una superficie rimanda al tuo occhio, ed è per questo che compare sulla scheda di uno schermo e non su una lampadina.

Solo il lumen è stampato sulla confezione, ed è da lì che nasce quasi ogni errore in questa materia. Un costruttore può dirti che cosa esce dalla lampada; nessuno può dirti che cosa arriva sulla tua scrivania senza conoscere la tua scrivania. Una volta accettato questo, il fatto che una conversione richieda un'area smette di sembrare un tecnicismo e diventa la definizione, che è ciò che è.

L'inverso del quadrato, e perché il numero in lumen da solo non dice nulla

La luce di una sorgente piccola si distribuisce su una sfera, e l'area di una sfera cresce col quadrato del raggio. Perciò l'illuminamento cala col quadrato della distanza: una sorgente da 1 000 candele dà 4 000 lux a mezzo metro, 1 000 lux a un metro, 250 a due e 111 a tre. Allontana una lampada da tavolo del doppio e hai diviso per quattro la luce sulla pagina, non per due. È il conto più utile di tutta la materia, ed è il motivo per cui abbassare una sospensione sopra un tavolo funziona molto meglio che comprare una lampadina più potente.

L'angolo di fascio è l'altra metà. Una lampada che concentra il flusso in un cono stretto dà molti più lux sotto di sé degli stessi lumen sparsi. Prendi un faretto da 600 lumen. In un fascio da 24 gradi fa circa 4 370 candele, cioè 1 092 lux a due metri. Gli stessi 600 lumen in un fascio da 36 gradi danno 488 lux alla stessa distanza; a 60 gradi, 178 lux; a 120 gradi, 48 lux. Una lampada, un numero in lumen, e un intervallo di uno a venti nei risultati, solo a seconda di quanto è stretta la luce.

Fa' lo stesso conto su una comune lampadina nuda e il risultato raffredda. Una lampada da 800 lumen che irraggia in tutta la sfera fa circa 64 candele, cioè 64 lux a un metro e 16 a due. Un apparecchio a soffitto a due metri e poco più sopra un tavolo contribuisce quindi a quel tavolo, per sola luce diretta, con qualche decina di lux. Una stanza illuminata arriva a 300 lux perché ci sono più punti luce, perché pareti e soffitto rimandano in basso una gran parte del flusso, e perché il paralume redirige invece di assorbire. Quei rimbalzi sono esattamente ciò che il fattore di utilizzo rappresenta, ed è per questo che il metodo del flusso totale esiste.

Quanta luce serve davvero ai compiti reali

Negli Stati Uniti le cifre primarie e gratuite sono i minimi OSHA per i cantieri, espressi in foot-candle: 5 per l'illuminazione generale di un'area di costruzione, 3 per il getto di calcestruzzo, gli scavi, le zone rifiuti, le vie d'accesso, le aree di stoccaggio attive, le banchine di carico, il rifornimento e la manutenzione in campo, 5 al chiuso per magazzini, corridoi e vie d'uscita, 10 per impianti e officine di cantiere, e 30 per posti di pronto soccorso, infermerie e uffici. Un foot-candle vale 10,76 lux, quindi la cifra degli uffici è circa 323 lux. Nota che cosa sono: minimi di legge per un cantiere, non obiettivi di comfort per un luogo in cui si passano otto ore al giorno.

In Europa il riferimento è la norma EN 12464-1, che fissa l'illuminamento mantenuto per centinaia di compiti con nome. È una norma a pagamento, quindi i suoi valori esatti non hanno potuto essere verificati sul testo stesso per questo articolo e non sono qui citati come se lo fossero. Ciò che si può dire onestamente è la forma della scala su cui tutte le versioni pubblicate di queste raccomandazioni concordano: circolazioni e corridoi in basso, intorno a 100 lux, magazzino corrente intorno a 150, atrio d'ingresso intorno a 200, ufficio generico e lavoro di cucina fra 300 e 500, lettura, scrittura e lavoro al monitor prolungati intorno a 500, disegno tecnico e assemblaggio fine intorno a 750, e ispezione o lavoro molto fine da 1 000 in su.

Due cose rendono quei numeri meno assoluti di quanto sembrino. Un occhio che invecchia richiede parecchia più luce per lo stesso compito, ed è per questo che le raccomandazioni sono scritte per una popolazione al lavoro, non per te. E un illuminamento obiettivo è un valore mantenuto: il livello che l'impianto deve ancora fornire alla fine del suo ciclo di pulizia e sostituzione, non quello che dà il giorno dell'accensione. Un impianto nuovo deve quindi puntare più in alto: è a questo che serve un fattore di manutenzione, e questo calcolatore non ne applica alcuno.

Che cosa fa esattamente il calcolatore, e dove si ferma

Sei ingressi, tre uscite, una riga di aritmetica. Moltiplica la lunghezza per la larghezza, convertendo i piedi in metri se hai scelto i piedi; moltiplica quell'area per il tuo lux obiettivo; divide per il fattore di utilizzo; e divide il risultato per i lumen per lampadina, arrotondando per eccesso. Non succede altro. I valori predefiniti danno 7 500 lumen e dieci lampadine, e puoi verificarlo a mente: 5 per 4 fa 20, per 300 fa 6 000, diviso 0,8 fa 7 500, diviso 800 fa 9,375, arrotondato a 10.

Il fattore di utilizzo è l'unico giudizio che ti chiede, e sposta molto la risposta. Al 100 %, un ideale irraggiungibile, la stessa stanza chiede 6 000 lumen e otto lampadine. All'80 %, il valore predefinito di una stanza tipica, 7 500 e dieci. Al 60 %, per una stanza grande o pareti scure, 10 000 e tredici. Cinque lampadine di differenza su un solo menù a tendina: è l'ingresso su cui vale di più ragionare, perché pareti bianche e un soffitto chiaro fanno davvero gran parte del lavoro.

Dove si ferma conta quanto ciò che fa. Non c'è campo di distanza, né angolo di fascio, né altezza di montaggio, né fattore di manutenzione. Risponde a «quanto flusso totale chiede questa stanza», non a «quanta luce avrò sulla scrivania», e non c'è modo di convincerlo a rispondere alla seconda domanda. Non convalida nulla, per giunta: non scrivere niente in lunghezza e larghezza e annuncia zero lumen e zero lampadine come se fosse una risposta. E un dettaglio che sorprende chi lavora in piedi: la superficie a terra è sempre mostrata in metri quadrati. È corretto — il calcolo è metrico da capo a fondo e la conversione è fatta bene — ma una stanza inserita come 14 per 12 piedi torna come 15,61, non come 168.

Domande frequenti

500 lux quanti lumen fanno?

La domanda è incompleta, e non è pedanteria. 500 lux su un metro quadrato sono 500 lumen. Sulla stanza da 20 m² usata in tutto questo articolo sono 10 000 lumen che arrivano a terra, o 12 500 di flusso di lampada con l'80 % di utilizzo. Su una stanza da 15,61 m² sono 7 805 a terra e 9 755 di flusso. Stesso obiettivo, tre risposte, e l'unica cosa cambiata è l'area. Qualsiasi pagina che ti dia un unico moltiplicatore da lux a lumen ha assunto in silenzio una dimensione della stanza senza dirti quale.

Perché la mia stanza sembra buia se le lampadine fanno il totale giusto?

Perché i lumen totali non dicono nulla su dove la luce arrivi. Un unico apparecchio da 7 500 lumen in mezzo a un soffitto produce una macchia chiara sotto e penombra ai bordi, e l'occhio giudica la stanza dalla penombra. Distribuisci lo stesso flusso su più apparecchi e la stanza si legge come illuminata in modo uniforme. Altre due cause frequenti: pareti scure, che assorbono la luce che sarebbe stata rimandata nella stanza — il fattore di utilizzo che lavora al contrario — e paralumi che mandano quasi tutto il flusso verso l'alto o verso il basso invece che ai lati.

Questo calcolatore può dirmi i lux sulla mia scrivania?

No, e non dovrebbe fingere il contrario. Non ha un campo per la distanza fra lampada e superficie, nessuno per l'angolo di fascio e nessuno per l'altezza di montaggio, quindi non ha modo di saperlo. Ciò a cui risponde è la domanda a livello di stanza: quanto flusso totale richiede uno spazio di queste dimensioni per raggiungere un illuminamento medio di questo livello. Per la domanda della scrivania serve invece l'aritmetica della sorgente puntiforme — intensità in candele divisa per il quadrato della distanza in metri — dove l'intensità sono i lumen della lampada divisi per l'angolo solido del suo fascio. La sezione sull'inverso del quadrato, sopra, svolge due esempi.

Che fattore di utilizzo devo scegliere?

Ottanta per cento per una stanza ordinaria con pareti chiare e soffitto bianco: è il valore predefinito e il giusto punto di partenza nella maggior parte delle case. Sessanta per cento per una stanza grande, con pareti scure o rivestite in legno, soffitto alto, o apparecchi che mandano quasi tutto il flusso al soffitto. Cento per cento non è una stanza reale: rappresenta un involucro perfetto che non perde nulla, e sceglierlo ti lascerà sempre corto. Nel dubbio, prendi il più basso — una stanza un po' troppo chiara si può abbassare, una troppo scura non si può scablare.

Lux e lumen funzionano allo stesso modo con la luce del giorno?

Le unità sì; l'aritmetica di questo calcolatore no. L'illuminamento dal cielo si misura in lux esattamente come quello artificiale — una giornata coperta dà qualche migliaio di lux su una superficie orizzontale all'aperto, il sole estivo diretto decine di migliaia, e una stanza a qualche metro da una finestra una piccola frazione dell'uno o dell'altro. Ciò che si rompe è il metodo della stanza: la luce del giorno entra da un'apertura in una parete e non da apparecchi distribuiti sul soffitto, quindi cala bruscamente con la distanza dalla finestra e non si modella come una media sul pavimento. La luce del giorno si valuta con una misura sua, il fattore di luce diurna, che questo strumento non calcola.