Per comprendere CRI e lumen

Come per molti altri aspetti della scienza del colore, dobbiamo tornare alla distribuzione spettrale di potenza di una sorgente luminosa.
L'indice di resa cromatica (CRI) viene calcolato esaminando lo spettro di una sorgente luminosa e simulando e confrontando lo spettro che si rifletterebbe su una serie di campioni di colore di prova.
L'indice di resa cromatica (CRI) calcola la densità spettrale di potenza (SPD) della luce diurna o del corpo nero, quindi un CRI più elevato indica che lo spettro luminoso è simile alla luce diurna naturale (temperature di colore correlate, CCT) più elevate o all'illuminazione alogena/incandescente (temperature di colore correlate, CCT) più basse.

La luminosità di una sorgente luminosa è descritta dalla sua emissione luminosa, misurata in lumen. La luminosità, d'altra parte, è una costruzione interamente umana! È determinata dalle lunghezze d'onda a cui i nostri occhi sono più sensibili e dalla quantità di energia luminosa presente in tali lunghezze d'onda. Chiamiamo le lunghezze d'onda ultraviolette e infrarosse "invisibili" (cioè prive di luminosità) perché i nostri occhi semplicemente non "percepiscono" queste lunghezze d'onda come luminosità, indipendentemente dalla quantità di energia in esse contenuta.
La funzione della luminosità

All'inizio del ventesimo secolo, gli scienziati hanno sviluppato modelli del sistema visivo umano per comprendere meglio il funzionamento del fenomeno della luminosità, e il principio fondamentale alla base di questo fenomeno è la funzione di luminosità, che descrive la relazione tra lunghezza d'onda e percezione della luminosità.

La curva gialla rappresenta la funzione fotopica standard (sopra)
La curva di luminosità raggiunge il picco tra 545 e 555 nm, che corrisponde a una gamma di lunghezze d'onda del verde lime, e diminuisce rapidamente a lunghezze d'onda superiori e inferiori. È fondamentale notare che i valori di luminosità sono estremamente bassi oltre i 650 nm, che corrispondono alle lunghezze d'onda del rosso.
Ciò significa che le lunghezze d'onda del colore rosso, così come quelle del blu scuro e del violetto, sono inefficaci nel rendere gli oggetti luminosi. Le lunghezze d'onda del verde e del giallo, al contrario, sono le più efficaci nel rendere gli oggetti luminosi. Questo può spiegare perché i giubbotti di sicurezza ad alta visibilità e gli evidenziatori utilizzano in genere i colori giallo/verde per ottenere la loro relativa luminosità.
Infine, confrontando la funzione di luminosità con lo spettro della luce diurna naturale, dovrebbe risultare chiaro perché un elevato indice di resa cromatica (CRI), in particolare R9 per i rossi, sia in conflitto con la luminosità. Uno spettro più ampio e completo è quasi sempre vantaggioso quando si persegue un CRI elevato, mentre uno spettro più ristretto, focalizzato nella gamma di lunghezze d'onda verde-giallo, risulterà più efficace quando si mira a una maggiore efficienza luminosa.

La qualità del colore e l'indice di resa cromatica (CRI) sono quasi sempre relegati in secondo piano nella ricerca dell'efficienza energetica per questo motivo. A dire il vero, alcune applicazioni, comeilluminazione esterna, potrebbe dare maggiore importanza all'efficienza rispetto alla resa cromatica. D'altra parte, la comprensione e l'apprezzamento della fisica coinvolta possono essere molto utili per prendere una decisione consapevole in materia di installazioni di illuminazione.