Luminotecnia: Principales magnitudes
Veremos las siguientes magnitudes:
1. Flujo Luminoso (Potencia luminosa)
2. Rendimiento Luminoso (Eficiencia Luminosa)
3. Intensidad Luminosa
4. Iluminancia (Nivel de Iluminación)
5. Luminancia
Magnitudes que se relacionan con:
La fuente de luz:
• Flujo luminoso (Φ, lm)
• Intensidad luminosa (I, cd)
• Iluminancia (E, lm/m2)
La luz que percibimos:
• Luminancia (L, cd/m2)
En una fuente luminosa, ni toda la energía se convierte en luz visibles, ni toda la luz emitida
llega al ojo y produce sensación luminosa.
Flujo Luminoso, (Potencia Luminosa), Φ (lm)
• Flujo luminoso (Φ, lm)
El Flujo luminoso es la cantidad de luz emitida por una fuente de luz, dentro del espectro visible, en un segundo y en todas las direcciones.
La unidad del flujo luminoso es el lumen (lm).
El lumen es el flujo luminoso de la radiación monocromática que se caracteriza por una frecuencia de valor 5,40·1014 Hz (valor patrón de
referencia), y por un flujo de energía radiante de 1/683 W.
Un vatio de energía radiante de longitud de onda 555 nm (amarillo – verde) en el aire emitida por un cuerpo negro equivale a 683 lm aproximadamente: 1 Vatio-luz a 555 nm = 683 lm
Un cuerpo negro (teórico) es aquel que absorbe toda la radiación que incide sobre él en cualquier dirección y longitud de onda y emite la máxima radiación posible a cualquier temperatura, («es un absorbedor y un emisor de luz (radiación) perfecto»).
La radiación incidente no se refleja ni traspasa el cuerpo.
Potencia luminosa (Φ -lumen): Según el porcentaje de flujo luminoso total distribuido por encima o por debajo del plano horizontal de una luminaria estas se pueden clasificar en:
Valores típicos de flujo luminoso según el tipo de fuente luminosa y de la potencia de esta.
Rendimiento luminoso - Eficiencia luminosa
De la energía eléctrica que una lámpara consume, no toda se transforma el luz visible, perdiéndose un porcentaje en forma de calor, radiación no visible (infrarrojo IR o ultravioleta UV), etc.
El rendimiento luminoso de una fuente de luz, indica el flujo (radiación visible) que emite la mismapor cada unida de potencia eléctrica consumida para su obtención.
Se representa por y su unidad es el lm/w.
La eficiencia luminosa viene determinada por:
• Intensidad luminosa (I, cd)
La intensidad luminosa de una fuente de luz es igual al flujo luminoso emitido en una determinada dirección y contenida en un ángulo sólido cualquiera, cuyo ejecoincida con la dirección considerada. El valor del ángulo sólido se expresará en estereoradianes
Su símbolo es I, y su unidad es la candela (cd)
La intensidad luminosa viene determinada por:
El ángulo sólido o ángulo cónico, es el ángulo tridimensional formado en el vértice de un cono. La unidad es el estereorradian
(sr) y se define como el ángulo sólido para el que la superficie S es igual a r2, donde r es el radio de la esfera. Dado que el área
de la esfera es 4π·r2, en una esfera completa hay 4 π (sr).
Sólido Fotométrico
Corresponde a la representación vectorial de la intensidad luminosa de una fuente de luz (manantial luminoso) en las infinitas direcciones del espacio. Constituye lo que se conoce como distribución luminosa.
Curvas fotométricas (curvas de distribución luminosa)
Si se hace pasar un plano por el eje de la fuente luminosa se obtiene la representación de las curvas fotométricas según la distribución luminosa espacial característica de cada lámpara / luminaria.
Mediante la utilización de la curva fotométrica de una fuente de luz se puede determinar con exactitud la intensidad luminosa en cualquier dirección, lo cual constituye un dato necesario en los cálculos de iluminación.
Curvas fotométricas de varios tipos de luminarias:
• Iluminancia o nivel de iluminación (E, lm/m2)
La iluminancia (E) o nivel de iluminación de una superficie se define como la relación entre el Flujo Luminoso (Φ) que emite una fuente de luz y que es recibido por la superficie. Su unidad es el lux.
El lux (lx) puede ser definido como el nivel de iluminación de una superficie de 1 m2 cuando sobre ella incide uniformemente repartido un flujo luminoso de 1 lm
Es muy importante conocer el nivel de iluminación adecuado para realizar una determinada tarea visual. A tal efecto existen
normas de carácter nacional e internacional que establecen los niveles de iluminación en función de la actividad
desarrollada:
• Código Técnico de la Edificación (alumbrado interior).
• Reglamento de Eficiencia Energética en Instalaciones de alumbrado exterior.
El flujo emitido por una fuente de luminosa proporciona una iluminación (Iluminancia) sobre una superficie, cuyos valores se miden en Lux. Los valores proyectados sobre un mismo plano y unidos los de igual valor por medio de una línea dan lugar a las curvas isolux.
La Iluminancia (E) se rige por la ley inversa de los cuadrados, en la que se relaciona la Intensidad luminosa (I) y la distancia de la fuente luminosa
Para superficies perpendiculares a I:
Tabla de niveles de iluminación recomendados en función de la actividad
desarrollada
La medida del nivel de iluminación real se realiza mediante el uso del Luxómetro.
Los luxómetros disponen de una célula fotoeléctrica
que, al incidir la luz sobre su superficie, generan
impulsos débiles de corriente (mA) que se ve
amplificada en función de la luz incidente. La corriente
se mide con un miliamperímetro, de forma analógica o
digital, calibrado directamente en lux.
Para medir la iluminancia de una superficie se debe situar el luxómetro perpendicularmente a la
fuente luminosa.
• Luminancia (L, cd/m2)
La luminancia mide el brillo tanto de la fuente luminosa como el reflejado por la superficie u objeto
iluminado.
El ojo percibe luminancias (no percibe colores, sino brillos como atributos del color). La
percepción de la luz es realmente la percepción de las diferencias de luminancias, siendo
independiente de la distancia de observación; así a igual nivel de iluminación diferentes objetos
tienen luminancias distintas porque tienen distinto poder de reflexión).
La luminancia (L) es el efecto de luminosidad que produce una superficie en la retina del ojo en una dirección determinada, tanto si procede de una fuente primaria generadora de luz como secundaria que refleja la luz. Su unidad es cd/m2
La luminancia (L) responde a la expresión siguiente
Cuando la superficie a considerar (S) no es perpendicular a la dirección de la luz, habrá que considerar la superficie que resulta de proyecta “S” sobre la perpendicular Saparente = S · cos β
La medida la iluminancia se realiza por medio del luminancimetro o nitómetro.
El lumancimetro se basa en dos sistemas ópticos, uno de dirección y otro de medición.
El de dirección se orienta de forma que la imagen coincida con el punto a medir, la luz que llega una vez orientado se convierte en impulsos de corriente eléctrica que es captada mediante un sistema de lectura analógica o digital mostrando los valores en cd/m2
Fuentes:
- UPV
- PLC Madrid
- Wikipedia
- Paraninfo
- Ikastaroak