Come rendere fedelmente tutti i colori con l’illuminazione

rendere fedelmente i colori con illuminazione resa cromatica

Tra i più importanti requisiti qualitativi di molti impianti di illuminazione figura quello della resa cromatica, la resa dei colori. Negli ambienti commerciali e in tutti i luoghi espositivi, come i musei e le gallerie d’arte, la fedele restituzione di tutte le gamme cromatiche è tra le prime richieste a cui progettisti ed installatori devono dare adeguate risposte. Oggi la tecnologia LED offre prodotti di alta qualità ottimizzati per raggiungere questo obiettivo: non solo singoli diodi luminosi ma anche moduli LED, ottiche, driver e dimmer.

Come valutare la resa cromatica

Ma prima di addentrarci nelle soluzioni di progetto diamo alcune indicazioni di base sulla valutazione delle resa cromatica. Il colore di un oggetto è dato dall’interazione tra le radiazioni elettromagnetiche di data lunghezza d’onda da parte di una sorgente luminosa, il potere riflettente dell’oggetto e infine – terzo elemento – gli occhi dell’osservatore.

Se il colore di un oggetto è il verde, questo colore viene percepito quando l’oggetto riceve e riflette le radiazioni che causano nell’osservatore la percezione di quel colore. Se la sorgente di luce non emette radiazioni di quelle lunghezze d’onda, il colore non sarà visto anche se l’oggetto rimane (virtualmente) verde. Si spiega così la necessità che ci sia un pieno accordo tra lo spettro della sorgente (l’insieme delle radiazioni emesse) e la capacità di riflettere la luce da parte di quell’oggetto.

Gli spettri “equilibrati” e l’indice CRI

Galleria d’Arte Moderna
Nei musei e nelle gallerie d’arte è richiesta la massima resa dei colori per le opere in esposizione (Galleria d’Arte Moderna. Palazzo della Ragione, Verona)

Considerando tutti i colori che possono avere gli oggetti da illuminare, risulta che una sorgente che emette tutte le radiazioni dello spettro alla medesima potenza, cioè una fonte di luce a spettro equilibrato, sia da ritenere la migliore ai fini delle fedele restituzione dei colori. La luce generata dal sole, nelle ore centrali di una giornata con cielo sereno, possiede uno spettro ben equilibrato. Ma anche utilizzando i LED è possibile ottenere buoni risultati.

Per stimare il grado di equilibratura dello spettro si ricorre al cosiddetto “corpo nero”, un modello fisico di sorgente ideale a spettro continuo. Il corpo nero è un corpo capace di assorbire tutte le radiazioni che riceve e di emetterle in quella miscela che prende il nome di “spettro”.

In pratica si confrontano le riflessioni di alcuni campioni cromatici illuminati con il corpo nero ad una certa temperatura e con la sorgente in esame alla stessa temperatura di colore. Se non si riscontrano differenze si ottiene il valore massimo dell’indice CRI, “Colour Rendering Index”, pari a 100. Se si riscontrano differenze, si calcola la media dei valori ottenuti dalle misurazioni sui singoli campioni. Agli indici CRI con valori di 70-60 corrispondono basse rese.

I campioni cromatici utilizzati in questo confronto sono stati selezionati dalla CIE (Commission Internationale de l’Eclairage) che ha definito in una Raccomandazione i criteri da adottare nella valutazione. Le Norme UNI dedicate agli impianti di illuminazione, sia per gli ambienti interni che per gli esterni, fanno esplicito riferimento all’indice della CIE. Questi campioni standardizzati erano in origine otto, ma successivamente il loro numero è stato portato a quindici. E’ evidente, tuttavia, che la valutazione che ne deriva è parziale e indicativa perché tiene conto solo di un numero limitato di colori (15) ed inoltre la stima si condensa in un valore medio.

Il puro riferimento alle Norme UNI che, come si è detto contengono i riferimenti all’indice, non può ritenersi sufficiente laddove occorre esaminare particolari gamme cromatiche. Generalmente, in questi casi, si provvede con indagini mirate, condotte sul campo o in laboratorio colorimetrico, confrontando la restituzione dello specifico colore sotto la luce del corpo nero e la luce della sorgente in esame. Riepilogando, sono due i parametri in gioco necessari per valutare la fedeltà nella restituzione dei colori in un impianto di illuminazione: la temperatura di colore e l’indice CRI. Con la prima si definisce la tonalità della luce emessa mentre con la seconda si valuta la resa dei colori.

La resa cromatica delle lampade

Le lampade in commercio sono offerte in un’ampia gamma di tonalità e rese dei colori. Il vecchio tipo a filamento incandescente, attualmente non più prodotto o commercializzato nei paesi dell’Unione Europea, aveva temperature comprese tra 2700 e 2900 K e indice CRI al massimo valore poiché la sua emissione era molto simile a quella del corpo nero. Questo dato però non deve ingannare. Il confronto viene fatto col corpo nero che, alle basse temperature di colore, presenta uno spettro non equilibrato: prevalgono le radiazioni di alta lunghezza d’onda, corrispondenti ai colori “caldi”, vale a dire quelli compresi nella gamma giallo-arancione-rosso. Questo sbilanciamento fa sì che i colori caldi risultino più brillanti e saturi rispetto ai colori “freddi” (verde-azzurro-blu-viola).

Questo effetto non è dovuto all’indice di resa cromatica, bensì alla temperatura di colore. Facendo riferimento alla luce naturale, il confronto va fatto non con la luce delle ore centrali di una giornata serena, quando la temperatura raggiunge i valori di 5000-6000 K, ma nelle ore in cui la luce è meno fredda e più calda, quelle prossime al tramonto del Sole.

Con le lampade a scarica, fluorescenti e a vapori di alogenuri metallici, aumenta la gamma delle temperature di colore ma si riduce il valore del CRI e causa della marcata discontinuità dei loro spettri. Non mancano, tuttavia, i modelli (per esempio: fluorescenti lineari) con valori vicino a 100, grazie all’impiego di particolari miscele di polveri fluorescenti. I tipi a vapori di sodio hanno indici molto bassi avendo spettri molto sbilanciati.

Museo Van Gogh Amsterdam Resa cromatica
Sala del Museo Van Gogh ad Amsterdam (fotografia: Jan Kees Steenman). Le opere sono illuminate da apparecchi equipaggiati con LED ad alto indice CRI (98), 3000 K, 110 lm/W, modello XIM, produzione e documentazione Xicato

Con le sorgenti LED di ultima generazione gli spettri presentano una buona continuità anche se l’equilibratura non è ancora perfetta. Di solito la distribuzione delle potenze nelle radiazioni emesse presenta dei valori elevati nelle zone del blu e del giallo-arancione. Gli indici CRI, nei modelli di alta gamma, si avvicinano al valore massimo. In alcuni diodi luminosi l’indice CRI raggiunge valori intorno ai 97-98 con temperature di colore di 3000 K – 4000 K. Sono prodotti che garantiscono un’ottima resa cromatica.

Foto in apertura – Negli spazi espositivi commerciali si installano apparecchi equipaggiati con sorgenti ad alto valore di CRI per dare il massimo risalto a tutte le gamme cromatiche (temporary shop Pirelli a Milano)

Gianni Forcolini
Informazioni su Gianni Forcolini 14 Articoli
Architetto e designer, docente in Lighting Design alla Facoltà del Design, Politecnico di Milano. Autore di libri, saggi e articoli. Si occupa di progettazione di oggetti e installazioni luminose, impianti, apparecchi e sistemi di illuminazione per ambienti interni ed esterni.