Intesnidad - Unidades de Fotometría

Unidades de Fotometría

• Se relacionan con las fuentes lumínicas.
• La fuente de luz incluye:
• Flujo luminoso (Φ, lm)
• Intensidad luminosa (I, cd)
• Iluminancia (E, lm/m2)
• La luz que percibimos es la luminancia (L, cd/m2).
• En cálculos prácticos, se consideran fuentes luminosas puntuales, un punto geométrico sin dimensiones que irradia en todas las direcciones.
• No toda la energía en una fuente luminosa se convierte en luz visible, ni toda la luz emitida llega al ojo para producir una sensación luminosa.

Flujo Luminoso

• La potencia luminosa radiada observada de la fuente, es la cantidad de luz emitida ponderada por la curva de respuesta del ojo dentro del espectro visible por segundo y en todas las direcciones.
• La fórmula es: Φ = 683 ‫׬‬λ1λ2 𝑃 𝜆 𝑉 𝜆 𝑑λ (lm)
• La unidad del flujo luminoso (Φ) es el lumen (lm).
• Un lumen es el flujo luminoso (ponderado a 555nm) que se emite en una superficie de 1 estereorradián por una vela (cuerpo negro), que tiene una energía radiante de 1/683W.
• Un vatio de energía radiante de longitud de onda 555 nm (verde) emitida por un cuerpo negro equivale a 683 lm aproximadamente (1 W luz a 555 nm = 683 lm).
• Es una medida que define la fuente luminosa.
• Se mide en laboratorio con un fotoelemento ajustado a la sensibilidad fotópica del ojo a las radiaciones monocromáticas, incorporado a una esfera que contiene la fuente.

Rendimiento Luminoso

• No toda la energía eléctrica que consume una lámpara se transforma en luz visible.
• Parte de la energía se pierde en calor, radiación infrarroja (IR) o ultravioleta (UV).
• El rendimiento luminoso indica el flujo (radiación visible) que emite una fuente de luz por cada unidad de potencia eléctrica consumida.

Intensidad Luminosa

• Es el flujo luminoso emitido en una dirección específica, contenido en un ángulo sólido cuyo eje coincide con esa dirección.
• El valor del ángulo sólido se expresa en estereoradianes.
• El símbolo es I, y su unidad es la candela (cd).
• La candela representa la energía luminosa emitida por una vela con flujo luminoso 1 lumen en un ángulo sólido de 1 estereorradián.
• La formula es: I(cd) = Φ(lm) / ω(sr)
• El ángulo sólido (o cónico) es el ángulo tridimensional formado en el vértice de un cono, medido en estereorradianes (sr).
• Se define como el ángulo sólido para el que la superficie 𝑆 = 𝑟 2 , donde r es el radio de la esfera.
• En una esfera completa, con área 𝑆 = 4π𝑟 2 , hay 4π(sr).

Intsensidad Luminosa Adicional

• Sólido Fotométrico corresponde a la representación vectorial de la intensidad luminosa de una fuente en todas las direcciones del espacio.
• Constituye la distribución luminosa.
• Las curvas fotométricas se obtienen al hacer pasar un plano por el eje de la fuente, representando la distribución luminosa espacial característica de la lámpara.
• La curva fotométrica permite determinar la intensidad luminosa en cualquier dirección, esencial para cálculos de iluminación.
• El diagrama de curvas isocandelas representa la luminaria en el centro de una esfera, uniendo los puntos de igual intensidad para formar las curvas isocandelas.

Iluminancia

• Se define como la relación entre el flujo luminoso emitido por una fuente y el recibido por una superficie (E) o nivel de iluminación.
• Su unidad es el lux (lx).
• El lux es el nivel de iluminación cuando un flujo luminoso de 1 lm incide uniformemente sobre una superficie de 1 m².
• La formula es: E(lux) = Φ(lm) / 𝑆(𝑚2 )
• Las curvas isolux representan la iluminación (Iluminancia) proyectada sobre una superficie, uniendo los puntos de igual valor en lux para crear líneas de igual iluminancia.

Iluminancia y Ley Inversa de los Cuadrados

• La Iluminancia (E) sigue la ley inversa de los cuadrados, relacionando la Intensidad luminosa (I) con la distancia al fuente luminosa.
• La formula es: E(lux) = I / 𝑑^2 (lm/𝑚^2 )
• Cuando la incidencia no es perpendicular, se calcula en función del ángulo α entre el haz de luz y la superficie:
• Para plano horizontal Eh(lux) = (I / 𝑑^2) * cosα (lm/𝑚^2 )
• Para plano vertical Ev(lux) = (I / 𝑑^2) * senα (lm/𝑚^2 )

Iluminancia. Contraste de una Escena, Superficie

• Los ratios de uniformidad de iluminancia definen la variación de iluminancia sobre una superficie o escena.
• Umed = 𝐸𝑚𝑖𝑛 / 𝐸𝑚𝑒𝑑, donde Umed es la uniformidad media, Emin es la iluminancia mínima y Emed es la iluminancia media
• Umax = 𝐸𝑚𝑖𝑛 / 𝐸𝑚𝑎𝑥, donde Umax es la uniformidad máxima y Emax es la iluminancia máxima
• En iluminación tradicional, el contraste se define como la relación entre la iluminación máxima y mínima (𝐸𝑚𝑎𝑥 : 𝐸𝑚𝑖𝑛).
• Normalmente se considera siempre 1 la iluminación mínima como referencia, proporcionando el contraste como 𝐸𝑚𝑎𝑥 / 𝐸𝑚𝑖𝑛 : 𝐸𝑚𝑖𝑛
• El valor se proporciona como pasos de cámara.

Brillo / Luminancia

• Es la relación entre la intensidad luminosa (cd) que emerge de una superficie en una dirección y la superficie aparente vista por el ojo.
• Se calcula sobre fuentes secundarias, considerando la reflectividad de la superficie.
• La superficie aparente es la proyección de la superficie real S sobre la dirección de observación, con α siendo el ángulo entre la dirección de la mirada y la perpendicular a la superficie.
• Su unidad es nit, cd/m2.
• La formula es: 𝐿(𝑛𝑖𝑡) = 𝐼 (𝑐𝑑) / 𝑆 ∗ 𝑐𝑜𝑠α (𝑚^2)