I sistemi a condotti ottici

Tra i sistemi di illuminazione figurano quelli basati sulla conduzione o trasporto della luce. Si distinguono dai sistemi tradizionali di illuminazione per la separazione fisica tra l'apparecchiatura in cui è installata la sorgente luminosa (chiamata comunemente illuminatore o generatore) e le componenti che erogano nell'ambiente la luce, componenti terminali dei condotti ottici. L'illuminatore contiene una lampada, che può essere a ioduri metallici o alogena a bassa tensione, e delle parti ottiche le quali concentrano i raggi luminosi sulla sezione del condotto. In alcuni casi l'illuminatore può anche essere costituito da un captatore o collettore della luce naturale. Tra questi due elementi la luce è trasportata in canali, tubi, condutture, guide, fibre o, con terminegenerale, in condotti ottici. Data questa separazione è opportuno rimarcare che nei condotti non transita energia elettrica, ossia non c'è differenza di potenziale elettrico, ma solo energia sotto forma di radiazioni luminose.

Le tipologie dei condotti ottici sono:
- condotti costituiti da materiali solidi o liquidi quali vetro, quarzo, tecnopolimeri, gel conformati (nel caso dei materiali solidi) a cilindro di piccolo diametro (nell'ordine delle frazioni di millimetri), filiformi e flessibili, raggruppati in fasci; ogni piccolo condotto così costituito fa capo da una parte all'illuminatore, dall'altra ad una componente terminale ottico-meccanica;
- condotti che si presentano come elementi tubolari cavi o pieni, con sezioni di varia forma (circolare, quadrata, rettangolare), andamento lineare o curvilineo, dimensione trasversale di alcuni centimetri, le cui pareti sono costituite con pellicole micro-prismatizzate (elementi cavi), ovvero conformate in modo tale da riflettere e diffondere le radiazioni luminose (elementi pieni).
Nel primo caso i condotti sono comunemente chiamati fibre ottiche, nel secondo canali o guide di luce. Il termine generale per entrambe è, come si è detto, condotti ottici. Il primo dato che cambia riguarda le dimensioni. I sistemi a fibre ottiche sono in genere più piccoli e hanno ambiti di utilizzo assai vasti. Si possono illuminare micro-spazi in condizioni climatiche estreme, ma si può anche portare la luce in guisa di fili luminosi, su facciate e fronti di edifici per altezze di decine e decine di piani. Le guide di luce si prestano anch'esse per un'ampia gamma di applicazioni, in ambienti interni ed esterni. Il sistema è più semplice, ma presenta generalmente ingombri maggiori. Dal punto di vista illuminotecnico, con i sistemi a fibre abbiamo una pluralità di piccole fonti luminose puntiformi da cui sono emessi fasci luminosi di determinate ampiezze, con i sistemi a guide l'elemento emettitore è sostanzialmente un diffusore di luce.

La radiazione luminosa all'interno della fibra si comporta nel seguente modo: un raggio di luce penetrando nel piccolo cilindro con una inclinazione data, se non risulta perfettamente parallelo all'asse del tubo, andrà a colpire la superficie del condotto cambiando due volte direzione, in entrata e in uscita, tornando poi a propagarsi nell'aria. In pratica all'interno del cilindro la radiazione avrà un percorso a zig-zag poiché essa subirà una riflessione totale ogni qualvolta incontrerà le pareti del condotto. In questo modo la luce "viaggia" anche se, di volta in volta, si potranno avere delle dispersioni dovute a delle impurità che alterano localmente l'indice di rifrazione. Questi dispositivi possono essere usati, oltre che come conduttori, anche come diffusori di luce introducendo ad arte queste impurità nei condotti. Sfruttando il principio delle continue riflessioni, quindi, il condotto può essere, in un caso, sfruttato per trasportare energia luminosa dalla sorgente ad un luogo di utilizzazione; in un altro diventerà esso stesso luminoso.

I vantaggi più consistenti di questi sistemi rispetto a quelli tradizionali basati su normali apparecchi di illuminazione, dipendono dalla separazione tra la fonte luminosa e i punti di erogazione della luce, e sono così sintetizzabili:
- i condotti ottici consentono di illuminare ambienti dalle dimensioni anche molto ridotte (microspazi) oppure ambienti in cui siano presenti elementi o sostanze particolari (acqua, umidità, acidi, gas, vapori, sostanze infiammabili, inquinanti e corrosive) in assenza di campi elettrostatici, elettromagnetici e di effetti termici;
- si dimostrano adatti per illuminare oggetti con superfici sensibili alle radiazioni UV e IR (in particolare le opere d'arte e i manufatti artigianali) data la prerogativa di filtrare tali radiazioni;
- previo un accurato lavoro di progettazione, essi si integrano con elementi costruttivi, architettonici o di arredo diventando parti di questi da sottoporre a minime e localizzate (principalmente nell'illuminatore) operazioni di manutenzione, incrementando il loro grado di sicurezza d'uso;
- sono infine facilmente riutilizzabili e riciclabili nell'ambito di altre possibili integrazioni con un'ampia gamma di componenti e accessori, di tipo ottico e meccanico, costituenti i sistemi. La percezione della luce ha sempre coinciso con la visibilità della sorgente luminosa. Il recente sviluppo delle fibre ottiche e delle guide ottiche ha modificato le nostre consuetudini percettive.

Tratto da "Qualità e uso della luce", supplemento di AREA n. 63, Federico Motta Editore