5 conceptos en la medición de la Luz

5 medidas que debes conocer si te interesa el diseño de iluminación.

En la disciplina de la iluminación hay cinco medidas básicas que se necesitan aprender; pero desafortunadamente tienen nombres similares y unidades comunes, lo cual puede ser un reto para las personas que empiezan en la iluminación. A continuación trataremos de describirlas brevemente:

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Figura 1. Flujo luminoso

Flujo luminoso

El flujo luminoso es la medida de la potencia luminosa de una fuente en términos de lo que el ojo humano percibe. Normalmente el flujo luminoso es definido por la visión fotópica y su símbolo es la letra griega “Phi” (Φ).

La unidad de flujo luminoso para el Sistema Internacional de Unidades (SI por sus siglas en inglés) es el lumen (lm).

La figura 1 ilustra la salida de la luz o el flujo luminoso que se aleja de la lámpara en casi todas direcciones. La analogía más común que se usa para explicar el flujo luminoso es la del flujo del agua, como se vería en una regadera o en una manguera de jardín con aspersor, cuando los chorros de agua se dispersan y viajan hacia el exterior. (Si no fuera por la gravedad, la analogía sería perfecta, pero eventualmente, los chorros de agua caen hacia el piso).

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Figura 2. Regadera, analogía del flujo luminoso.

Una segunda analogía es la eléctrica, en la que el flujo luminoso es comparado con la corriente eléctrica en Amperes, que es la medida del flujo de la carga eléctrica a través de un cable.

Una lámpara consume watts y produce (o emite) lúmenes; la medida de su éxito en hacer esto es a lo que se llama “eficiencia” y se mide en lúmenes por watt.

Intensidad luminosa

La intensidad luminosa es el flujo luminoso por unidad de ángulo sólido de una fuente de luz en una dirección dada. El símbolo de la intensidad luminosa es la letra capital I.

La unidad de intensidad luminosa del SI es la candela (cd); en la documentación técnica del producto (tales como los reportes fotométricos) usualmente se refiere a la intensidad luminosa en términos de Poder-candela.

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Figura 3. Curvas de distribución de la intensidad luminosa.

La intensidad luminosa es análoga a la presión en un sistema fluído y al voltaje en un sistema eléctrico.

Un examen fotométrico muestra típicamente un informe de la “distribución de las candelas”. Los ángulos polares son ángulos verticales, con 0º hacia abajo (nadir) y en 90º horizontal.

Más que mostrar el perfil de intensidad de una lámpara o una luminaria como una colección de flechas radiales (ejemplo: Figura 1), es más común para indicar la intensidad con una línea conectando el final de las flechas para formar la distribución de las curvas de intensidad como se muestra en la Figura 3 basándose en la distribución del las candelas.

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Figura 4. Tragaluz

Así como el flujo luminoso viaja hacia el exterior desde una fuente, incide al final en las superficies, donde se refleja, se transmite y/o absorbe. El Sol es una fuente de luz como cualquier otra; esta produce enormes cantidades de flujo luminoso e intensidad luminosa. En la fotografía (Figura 4), la luz del sol se transmite a través del tragaluz y es absorbida y reflejada por las paredes.

Las secciones restantes introducen las métricas de la iluminación para cuantificar la cantidad de la luz que cae en la cima del tragaluz (iluminancia), la intensidad luminosa direccional de la superficie iluminada, y la cantidad de luz reflejada en las curvas de las paredes (exitancia luminosa).

Iluminancia

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Figura 5. iluminancia

La iluminancia de una superficie es la densidad del flujo luminoso (flujo por unidad de área) incidente (descendente) en esa superficie. El símbolo de la iluminancia es la letra capital E.

La Unidad de SI para la iluminancia es el lux (lx); un lux es equivalente a un lumen por metro cuadrado (lm/m²). La unidad pulgada/libra de la iluminancia es el pie-candela (fc); un pie-candela es equivalente a un lumen por pie cuadrado (lm/ft²). Un pie candela es equivalente a 10.764 lux; en la mayoría de los casos la aproximación 1fc:10lux es usualmente aceptable.

Luminancia

La luminancia de una fuente de iluminación o de una superficie es definida como la intensidad luminosa de la fuente o la superficie (en la dirección del observador) dividido por el área de la fuente o superficie vista por el observador. Su símbolo es la letra capital L y la unidad del SI para la luminancia es la candela por metro cuadrado (cd/m²).

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Figura 6. Área proyectada

Cuando miramos una luminaria no vemos toda su superficie, a menos que estemos observando directamente hacia arriba; a menudo esto aparece en una dimensión y por lo tanto reducido en tamaño. Esta área encogida es llamada “el área proyectada” como se muestra en la Figura 6.

El ángulo de visualización, usualmente designado “alpha” (α), en el ángulo entre la normal y la luminaria o la superficie y la línea entre el observador y el centro de la luminaria. El área proyectada, usualmente designada con A’ se calcula multiplicando  la superficie del área A por el coseno del ángulo de visualización (α).

Exitancia luminosa

La excitación luminosa, la medida final de la iluminación, es el flujo luminoso total emitido por una fuente, o reflejada o transmitida desde una superficie y es independiente de la dirección. El símbolo de la exitancia luminosa es la letra capital M.

La unidad SI de la exitancia luminosa son los lúmenes por metro cuadrado (lm/m2). La unidad pulgada/libra de la exitancia luminosa es lúmenes por pie cuadrado (lm/ft2).  Mientras estas son las mismas unidades que la iluminancia, la exitancia luminosa describe el flujo luminoso que sale, mientras la iluminancia se refiere al flujo luminoso incidente.

La exitancia luminosa puede resultar de la luz reflejada desde la superficie y/o la luz transmitida a través de una superficie; para explicar completamente la métrica debemos definir las siguientes características de la superficie:

Reflactancia: es un número menor a uno que es la proporción del flujo luminoso reflejado por una superficie hacia el flujo luminoso incidente en la misma superficie.

Transmitancia: es la proporción del flujo luminoso transmitido a través de una superficie al flujo luminoso incidente en el lado opuesto de la misma superficie.

1 comentario en “5 conceptos en la medición de la Luz

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