Nessuna meraviglia dunque che le lampade della serie 8xx sembrino (ma, come detto, solo in apparenza, vale a dire solo alla vista e quindi anche per le misure fotometriche) emettere più luce.
Alcune lampade molto utilizzate in acquariofilia come le Interpet Triton, le Sylvania Aquastar e le Philips Aquarelle (tutte lampade trifosforo) sembrano possedere caratteristiche molto simili (ad esempio temperatura di colore dichiarata dal fabbricante di 10000 K per le Aquastar e le Aquarelle, o dichiarata “non misurabile” per le Triton) e gli spettri appaiono essere quantomeno simili. Pure la luce emessa sembra essere per la vista della medesima tonalità ed infatti la fotografia seguente delle lampade mostra che anche sulla pellicola fotografica a luce diurna le differenze della luce emessa da queste tre lampade è minima.
La conclusione è che queste tre lampade sono, per quanto riguarda la radiazione emessa, praticamente equivalenti, anche se la Triton vanta, a detta dei produttori, particolari qualità in termini di durata. Si può anche osservare che, in accordo con l’elevata temperatura di colore (10000 K), la pellicola ha registrato una luce che sostanzialmente è bluastra, mentre all’occhio umano la luce di queste lampade appare rosata ad ulteriore conferma che la vista può essere molto ingannevole nel giudicare le proprietà radiometriche di una luce.
Nella foto seguente si può osservare invece il confronto tra la luce emessa da una Aquarelle (10000 K) e da una TLD 965 (6500 K).
Infine è interessante notare come la pellicola fotografica sia in grado di rilevare la differenza notevole che può esservi nella luce emessa da alcune delle diverse lampade disponibili sul mercato. Nella foto seguente il confronto è tra una Aquarelle (trifosforo da 10000 K), una TLD 930 (a spettro completo da 3000 K) ed una TLD 840 (da 4000 K).
La differenza registrata dalla pellicola fotografica è maggiore di quella apparente alla vista umana, che pure per queste lampade è anch’essa in grado di rilevare una significativa diversità nella tonalità di luce.
Resa dei colori per gli oggetti illuminati
Si è visto che il valore della temperatura di colore fornisce un’informazione incompleta, che indica soltanto che la luce emessa appare all’occhio umano approssimativamente di un certo definito “colore”. Oltre alle limitazioni rilevate nel paragrafo precedente esiste tuttavia un ulteriore inconveniente. Infatti per due luci diverse avere la stessa temperatura di colore non comporta necessariamente che gli oggetti illuminati appaiano poi alla vista dello stesso colore. Anche sotto questo aspetto perciò la sola temperatura di colore fornisce un’informazione insufficiente.
Ad esempio uno stesso oggetto porpora illuminato da una lampada Philips TLD/840 o da una Philips TLD/940 apparirà all’occhio umano di colore sostanzialmente diverso perché nel campo delle lunghezze d’onda che contribuiscono alla resa visiva di tale colore lo spettro d’emissione delle due è molto diverso nonostante esse sembrino, osservandole direttamente, emettere la stessa luce, avendo la stessa temperatura di colore di 4000 K. E qui entra in gioco la “resa del colore di sorgenti luminose” per la cui valutazione il sistema più diffuso è “l’indice generale di resa del colore Ra dato dalla prima cifra (avevamo visto prima serie philips 8xx o 9xx “. Esiste pure la serie 7xx ma non è adatta totalmente all’uso acquariologico)
Il meccanismo su cui si basa è il seguente: “si valutano le differenze tra i colori che certi oggetti standard presentano sotto la sorgente in esame e poi sotto la sorgente di riferimento…. La sorgente di riferimento da impiegare è funzione della temperatura di colore della lampada in prova. Per esempio per sorgenti in prova con temperature prossimali di colore minori di 5000 K, esso è il radiatore di Planck o corpo nero. Per temperature di colore uguali o maggiori di 5000 K, si impiegano gli illuminanti della serie D (Daylight). Le temperature di colore delle due sorgenti devono essere le più vicine possibile.” (da “Misurare il colore”, Hoepli editore, a cura di Claudio Oleari). Vi è da notare che gli illuminanti della serie D forniscono una luce che, come spettro, è piuttosto vicina a quella della luce solare. Poiché “le lampade ad incandescenza hanno una distribuzione spettrale di potenza quasi identica a quella della sorgente di riferimento” (che, si ricorda, è, fino a 5000 K, il corpo nero) allora il loro indice di resa del colore è praticamente massimo (Ra=100). Questo tuttavia non significa che le lampade ad incandescenza forniscano una luce migliore (o simile a quella solare) perché per molti fini la loro temperatura di colore è troppo bassa ed è in effetti di molto inferiore a quella della luce solare (la luce appare con toni molto più “caldi” di quelli della luce del sole) e quindi inadatta per molti scopi (tra cui l’illuminazione in acquario e la fotografia con pellicole diurne e senza filtri). Ad esempio una normale lampadina ad incandescenza mostra una temperatura di colore di circa 2500-2800 K , molto lontana dalla temperatura di colore della luce solare del mattino o pomeriggio (circa 5000-5500 K) o della luce solare di mezzogiorno (circa 6000 K, oppure valori anche superiori se il cielo è velato) (La fonte di alcuni di questi dati è :”Il libro della fotografia a colori”, Feininger, Garzanti ed.). Questa caratteristica dunque rende inadatte per l’uso in acquari le sorgenti a temperatura di colore così bassa, almeno come unica fonte di illuminazione. Per una lampada la combinazione di una temperatura di colore di 5000-6000 K con un valore elevato dell’indice di resa del colore (quanto più prossimo a 100) fornisce invece l’indicazione che molto probabilmente si è abbastanza vicini alla distribuzione spettrale della luce solare. Queste lampade esistono e sono quelle a spettro completo con indice Ra il più alto possibile. Sotto questo punto di vista le Philips 950 (temperatura di colore=5300 K ed Ra=98) ed Osram Deluxe 12 (temperatura di colore=5400 K ed Ra=98) appaiono tra quelle che più si avvicinano alla luce solare, insieme eventualmente alle Osram 72 Biolux e Philips 965 (temperatura di colore=6500 K ed Ra=97-98). Le Philips TLD 950 ed Osram 12 sono tra l’altro anche quelle più consigliate per le applicazione in cui occorre fare una valutazione visiva dei colori di oggetti. D’altra parte ciò è confermato anche dai risultati che si ottengono fotografando con pellicola tarata per luce diurna degli oggetti illuminati da lampade a diversa temperatura di colore e/o indice di resa dei colori. In tale caso le foto fatte di oggetti illuminati da lampade da 5000-6000 K ed elevato Ra (>95) mostrano solo leggere dominanti di colore, mentre forti dominanti di colore sono presenti se la sorgente di colore è ad indice Ra più basso o caratterizzata da temperatura di colore significativamente al di fuori del campo 5000-6000K.
Nelle seguenti foto sono riportati i risultati ottenibili fotografando con pellicola invertibile per luce diurna una tabella di colori ed il cartoncino grigio Kodak a riflessione 18%, che viene utilizzato normalmente in fotografia per la valutazione di dominanti cromatiche e dell’esposizione.
In queste due foto la temperatura di colore della sorgente luminosa è la stessa (6500 K sia per la 965 che per la 865), ma l’indice di resa dei colori diversa (Ra=98 per la 965 ed Ra=85 per la 865). Questa differenza comporta che la resa dei colori, anche nella fotografia, appaia migliore con la lampada ad Ra più elevato. Infatti i colori ed il grigio del cartoncino sono resi abbastanza fedelmenti con la 965 e sembra esservi solo una leggera dominante azzurrina, che invece è piuttosto marcata e tendente al verde nella foto scattata illuminando con la 865.
Scendendo con la temperatura di colore (nelle foto precedenti la 940 e la 840 emettono entrambe luce a 4000 K), si osserva uno spostamento dei colori verso toni caldi cioè tendenti al giallo-rosso. Questa è la dominante presente nella foto relativa alla 940, che presenta un Ra elevato e pari a 95, segno che la luce emessa è abbastanza simile a quella emessa da un corpo nero (Ra=100) alla temperatura di 4000 K. Nella foto scattata con la lampada della serie 8xx (la 840 in questo caso) è ancora presente la solita dominante verdastra a causa del picco di emissione attorno a 550 nm che le lampade di questa serie presentano per apparire più luminose alla vista. Una conseguenza di cioè è che l’indice Ra risulta più basso (Ra=85) e lo spettro di emissione sarà abbastanza diverso da quello del corpo nero a 4000 K .
Nella foto qui sopra la dominante giallo-rossa è ancora più evidente che nella foto relativa alla 940, in quanto la temperatura di colore con la 930 risulta ulteriormente più bassa (3000 K). Il fatto che l’indice Ra sia abbastanza alto (Ra=95) indica ancora che la radiazione emessa dovrebbe essere abbastanza simile a quella del corpo nero a 3000 K. Tale radiazione sarà anche abbastanza simile a quella emessa da una lampada ad incandescenza in quanto le differenze in termini di temperatura di colore (circa 2700 K per la lampada ad incandescenza e 3000 K per la lampada in esame) e di indice Ra (circa 100 per la lampada ad incandescenza e 95 per la lampada in esame) sono abbastanza contenute (questo significa anche che fotografando sotto questa sorgente luminosa, si possono ottenere discreti risultati utilizzando le pellicole tarate per lampade ad incandescenza, cioè al tungsteno).
Per le tre lampade precedenti, commercializzate per l’utilizzo in acquari, una tonalità blu appare essere prevalente, segno che lo spettro è ricco di queste radiazioni con una certa percentuale anche di raggi UVA. Inoltre le differenze tra queste tre foto sono minime confermando che le tre lampade si assomigliano molto per il tipo di luce emessa. La non trascurabile frazione di radiazioni rosse presenti nello spettro porta anche a rilevare una certa dominante di questo colore che, ad occhio nudo, è più avvertibile che attraverso una fotografia.
In conclusione una luce simile a quella solare la si ottiene se la temperatura di colore è tra 5000 e 6500 K e l’indice Ra è prossimo a 100. Tuttavia questo non significa che questo tipo di illuminazione sia in assoluto quello preferibile e sia la migliore scelta in tutti i casi per l’utilizzo in acquari, sostanzialmente perché non è detto che la luce solare sia la migliore da utilizzare in acquario (anche se probabilmente in molti casi costituisce una buona scelta). Occorre per esempio considerare che se si ritenesse che le condizioni migliori sono quelle presenti in natura nelle acque di origine e si volesse perciò riprodurre tali condizioni, si dovrebbe tenere conto che lo spessore dell’acqua attua una filtrazione della luce assorbendo in misura differente radiazioni a diversa lunghezza d’onda, per cui lo spettro disponibile in realtà (ammesso che sia quello ottimale) varia anche con la profondità e con le proprietà “ottiche” (trasparenza, presenza di particelle in sospensione e/o di sostanze coloranti nell’acqua) dell’acqua attraversata. Possono esistere anche altri motivi che suggeriscono di allontanarsi da un’illuminazione simile a quella del sole, come ad esempio la realizzazione di un maggior potere illuminante (per la vista umana), la ricerca di speciali effetti sulla biologia di piante ed organismi, l’ottenimento di particolari risultati cromatici, ecc.
Per questi motivi non esiste un’unica soluzione ideale, ma occorre tenere presente le esigenze specifiche dei vegetali e degli animali ospitati. Questo è il punto di partenza, dopodiché con i dati tecnici delle possibili sorgenti luminose ed i criteri di valutazione descritti in questo documento, ognuno dovrebbe essere libero di scegliere e sperimentare come meglio crede.
Occorre anche considerare che, nella lotta contro le alghe infestanti ed a favore delle piante acquatiche o di altre alghe superiori, l’illuminazione costituisce uno solo dei numerosi fattori che contribuiscono al successo. Inoltre molto probabilmente non esiste un’illuminazione che sia favorevole per le piante e che allo stesso tempo inibisca la crescita delle alghe. Si può tuttavia cercare un’illuminazione ottimale per le piante ospitate, cosicché, pur se di per sé è apprezzata anche dalle alghe, alla fine si arrivi nella competizione delle piante con le alghe alla supremazia delle prime togliendo alle seconde nutrienti, spazio e possibilità di crescita. Tuttavia, affinché ciò avvenga, è necessario che anche tutti i rimanenti fattori (nutrienti, CO2, movimento dell’acqua, parametri chimico fisici dell’acqua, ecc.) siano ottimali. Inoltre occorre tenere conto anche dei tempi di adattamento (la capacità di piante e di alghe di adattarsi parzialmente a diverse condizioni di luce è un fenomeno ormai assodato), che per le alghe sono generalmente più brevi che per le piante. Perciò, quando si cambia il tipo di lampade, anche se le nuove condizioni di illuminazione sono migliori per le piante, inizialmente il risultato può essere quello di assistere ad un aumento (temporaneo si spera) delle alghe, più pronte a beneficiare delle condizioni migliori. Questo comporta che talvolta sia necessario, per valutare i risultati, attendere tempi che possono essere anche piuttosto lunghi ed arrivare ad alcuni mesi.
Attualmente esistono è vero alcune tendenze per l’illuminazione dei diversi tipi di acquari, che sono trattate brevemente nell’ultima sezione di questo documento, ma che, come ben sa chi ha seguito la storia e l’evoluzione dell’illuminazione in acquari, sono probabilmente destinate ad essere superate da nuovi studi, da nuovi prodotti ed anche, perché no, da nuove mode. Quello che allo stato attuale sembra tuttavia assodato è che le lampade a spettro completo siano, per l’utilizzo in acquari, superiori alle altre. Da notare che le lampade che in genere vengono comunemente indicate come Daylight, Coolwhite, Warm white ecc. non necessariamente sono a spettro completo, anzi in genere con questi termini vengono siglate lampade che presentano parecchie lacune nello spettro.
[COLOR=blue]Lo spettro di emissione[/COLOR]
Temperatura di colore ed indice di resa dei colori sono indici utili e rapidi per valutare approssimativamente la qualità di luce emessa, ma, come visto non del tutto completi, anche se avere a disposizione entrambi può di fatto fornire già molte indicazioni. Tuttavia l’informazione più completa rimane quella fornita dallo “spettro” della luce emessa dalla lampada in esame, perché contiene tutte i dati per valutare che la luce possieda le caratteristiche desiderate (cioè l’opportuna intensità di radiazione ad ogni lunghezza d’onda), anche se talvolta è difficile sapere quale dovrebbe essere lo spettro ottimale per ottenere certi risultati od interpretare le curve spettrali che vengono presentate. L’analisi dello spettro è particolarmente utile nel caso in cui, come spesso è opportuno fare, si utilizzi una combinazione di lampade diverse, in quanto non ha molto senso fare una media delle temperature di colore o degli indici di resa del colore, mentre una “somma degli spettri” prendendo in considerazione ogni singola lunghezza d’onda ha viceversa un significato ed una giustificazione fisica.
Per convenienza vengono riportati, collegati ad una tabella con altre utili informazioni, molti spettri che possono essere di interesse.
Tabella caratteristiche lampade
Faccio notare che ultimamente le lampade T8 stanno per essere sostituite dalle lampade di tipo T5 con wattaggi diversi e misure anche fuori standard.
In particolare c’è da notare che le T5 sono più sottili e quindi più facili da montare nelle nostre plancie delle vasche in quanto permettono spazi di ingombro ridotti in rapporto all’emissione di luce affiancata pure ad una maggiore penetrazione della colonna d’acqua e all’utilizzo dei reattori di tipo elettronico che ne aumentano la resa,la durata e un minore riscaldamento e consumo di energia in rapporto ai reattori elettromeccanici.
Di queste lampade parleremo più dettagliatamente nelle prossime settimane (è in preparazione la nuova scheda)
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