Con l'avvento delle sorgenti LED possiamo definire superato il diagramma CIE del 1931?

Formalmente no, ma praticamente sì, in molti contesti applicativi.

Ora che abbiamo compreso come la distribuzione spettrale della luce influenzi la resa cromatica, la percezione visiva e gli effetti biologici della radiazione luminosa, è necessario introdurre uno strumento fondamentale per rappresentare e quantificare il colore della luce: il diagramma di cromaticità. Per comprendere appieno la percezione del colore nella progettazione illuminotecnica, è di fondamentale importanza partire dal diagramma di cromaticità CIE 1931, che rappresenta in forma bidimensionale l’intera gamma di colori percepibili dall’occhio umano. Questo diagramma non solo consente di visualizzare la posizione cromatica delle sorgenti luminose, ma costituisce la base teorica per esprimere concetti cruciali come la temperatura di colore e la CCT (Correlated Color Temperature).

Nel diagramma, ogni punto corrisponde a una precisa tonalità di luce, codificata tramite le coordinate (x, y) derivate dalle curve di sensibilità spettrale dei tre fotorecettori teorici (tristimolo XYZ). All’interno della figura, una curva chiamata locus del corpo nero (black-body locus) mostra la traiettoria dei colori emessi da un corpo nero ideale riscaldato a diverse temperature. Questo tracciato costituisce il riferimento per la determinazione della temperatura di colore assoluta, espressa in Kelvin (K).

La temperatura di colore definisce dunque il colore della luce emessa da una sorgente comparata a quella di un corpo nero perfetto alla medesima temperatura. Quando la luce emessa non coincide esattamente con quella di un corpo nero – come accade nella maggior parte delle sorgenti LED o fluorescenti – si utilizza il concetto di temperatura di colore correlata (CCT), che corrisponde alla temperatura del corpo nero la cui emissione risulta più vicina (in termini di percezione cromatica) alla sorgente analizzata.

Nel diagramma, la distanza dalla curva del corpo nero rappresenta la deviazione cromatica: minore è la distanza, più neutra e naturale sarà la luce. Viceversa, le sorgenti che si discostano dal locus (in particolare verso le regioni verdastre o violacee) possono generare percezioni visive alterate o meno confortevoli.

Un altro principio essenziale che il diagramma illustra è quello della mescolanza additiva dei colori: tracciando una retta tra due punti-colore, tutti i colori lungo quella retta possono essere ottenuti combinando le due sorgenti alle estremità, con proporzioni variabili. Questo concetto è particolarmente utile nella progettazione di sorgenti LED multicanale, dove la luce bianca è ottenuta combinando più diodi a lunghezze d’onda diverse.

Nel 1931, quando la Commission Internationale de l’Éclairage (CIE) pubblicò il celebre diagramma di cromaticità, il panorama delle sorgenti luminose era dominato dalle lampade a incandescenza e, in misura crescente, dalle lampade a scarica. Il diagramma fu concepito come uno strumento per rappresentare la cromaticità percepita delle sorgenti luminose, cioè la loro tonalità di colore così come viene interpretata dal sistema visivo umano. Questo modello si basa su un’astrazione matematica della visione tricromatica dell’occhio umano e utilizza le coordinate cromatiche (x, y) per descrivere ogni possibile colore visibile, posizionandolo in un’area bidimensionale.

Le lampade a incandescenza e le successive lampade alogene (1959), basandosi sull’incandescenza termica di un filamento metallico (solitamente in tungsteno), emettono uno spettro continuo che può essere efficacemente rappresentato nel diagramma, in quanto il loro comportamento è assimilabile a quello di un corpo nero. In questo contesto, la temperatura di colore ha un significato fisico diretto, ed è quindi coerente l’utilizzo della curva del corpo nero (black-body locus) come riferimento per la classificazione delle sorgenti secondo la loro tonalità (calda, neutra, fredda). La luce emessa da queste sorgenti è calda, continua e ad elevata fedeltà cromatica, ma la loro efficienza energetica è relativamente bassa.

Contemporaneamente, iniziavano a diffondersi le lampade a scarica, come i tubi al neon, le lampade ai vapori di mercurio (a bassa e alta pressione) e quelle ai vapori di sodio. Queste sorgenti generano luce attraverso il passaggio di corrente in un gas ionizzato, emettendo uno spettro discontinuo, composto da righe spettrali selettive. Sebbene la cromaticità risultante possa comunque essere tracciata nel diagramma CIE 1931 per ottenere una temperatura di colore correlata (CCT), la qualità della luce — in termini di resa cromatica — non può essere dedotta né rappresentata fedelmente con questo strumento. Infatti, sorgenti con spettri discontinui possono occupare la stessa posizione cromatica di sorgenti a spettro continuo, pur differendo radicalmente nella capacità di riprodurre i colori.

Con l’avvento dei LED, la situazione si è ulteriormente complicata. La luce emessa dai diodi non segue il principio dell’incandescenza, ma si basa su un processo di elettroluminescenza, in cui la composizione spettrale è determinata dall'interazione tra materiali semiconduttori (come il nitruro di gallio o il fosfuro di gallio) e strati di fosfori. Il risultato è una sintesi spettrale artificiale, selettiva e non termica, che produce curve SPD (Spectral Power Distribution) disomogenee, caratterizzate da picchi spettrali e lacune, con effetti significativi su fedeltà cromatica, saturazione e percezione visiva.

In questo nuovo scenario, il diagramma CIE del 1931, pur essendo ancora formalmente in vigore e riconosciuto da organismi come CIE, ISO e IEC, risulta concettualmente superato per molte applicazioni pratiche legate alla luce LED. La sua non uniformità percettiva implica che distanze uguali nel diagramma non corrispondano a differenze cromatiche percepite come equivalenti, rendendolo inadeguato a descrivere con accuratezza la qualità cromatica delle sorgenti a spettro composito.

Per affrontare queste criticità, è stato sviluppato lo standard ANSI/IES TM‑30‑24, che rappresenta oggi lo strumento più avanzato e aggiornato per l’analisi della resa cromatica. Questo documento, pubblicato nella sua ultima versione nel 2024, supera i limiti del tradizionale CRI (CIE Ra) introducendo un sistema di valutazione multidimensionale basato su due metriche principali: Rf (fidelity index) e Rg (gamut index). Il primo misura la fedeltà cromatica rispetto a un riferimento ideale, mentre il secondo quantifica l’ampiezza e la variazione della saturazione dei colori. Entrambi sono calcolati a partire da 99 campioni spettrali standard e utilizzano lo spazio cromatico CAM02-UCS, che assicura una maggiore coerenza con la percezione umana.

Oltre a fornire valori sintetici (Rf, Rg), il TM‑30‑24 consente analisi dettagliate tramite parametri locali (R_fhj, R_cs,hj) e rappresentazioni grafiche come il Color Vector Graphic, evidenziando le modifiche di croma e tonalità per ciascun intervallo di tinta. Grazie a questa granularità analitica, è possibile valutare con precisione l’impatto visivo della luce su oggetti, superfici e persone, offrendo ai progettisti strumenti utili per applicazioni critiche come musei, ambienti retail, ospedali o scuole.

In conclusione, il diagramma CIE 1931 conserva un valore normativo, storico e didattico, rimanendo utile per identificare la cromaticità di base delle sorgenti. Tuttavia, nel contesto contemporaneo, dominato dalla proliferazione di LED ad ampio spettro e da una crescente attenzione a comfort visivo, resa percettiva e stimolazione circadiana, è diventato imprescindibile integrare le analisi cromatiche con strumenti più avanzati e specifici, capaci di considerare non solo la posizione nello spazio cromatico, ma anche la composizione spettrale, la saturazione reale e le implicazioni biologiche della luce. Alla luce di quanto discusso, risulta evidente come l’evoluzione delle sorgenti luminose abbia richiesto metriche più sofisticate rispetto agli strumenti classici. Il TM‑30‑24 si impone oggi come riferimento tecnico e normativo per una progettazione illuminotecnica fondata su dati spettrali reali, criteri percettivi aggiornati e prestazioni cromatiche misurabili.

Tuttavia, per una corretta integrazione nei processi progettuali, è fondamentale comprendere il quadro normativo che consente l’adozione di questi strumenti e ne definisce l’utilizzo. Dalle definizioni metrologiche alle specifiche applicative, il sistema multilivello delle norme illuminotecniche rappresenta l’architettura di riferimento per garantire qualità, coerenza e innovazione nel lighting design contemporaneo. È a partire da questa consapevolezza che diventa necessaria un’analisi sistematica e critica delle principali normative internazionali, con attenzione particolare alle fonti più aggiornate e operative, come i Technical Memoranda (TM) dell’IES, che negli ultimi decenni hanno contribuito in modo determinante alla transizione verso una progettazione più consapevole, integrata e human-centric.