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Capítulo 5.
- 5.1. Flujo luminoso (Potencia luminosa) MAGNITUDES LUMINOSAS
- 5.2. Cantidad de luz (Energía luminosa)
- 5.3. Intensidad luminosa
- 5.4. Iluminancia (Nivel de iluminación)
- 5.5. Luminancia
- 5.6. Otras magnitudes luminosas de interés
- 5.7. Representación gráfica de magnitudes luminosas
- 5.8. Cuadro resumen de las magnitudes
5.2. Cantidad de luz (Energía luminosa)
De forma análoga a la energía eléctrica que se determina por la potencia eléctrica en la unidad de tiempo, la cantidad de luz o energía luminosa se determina por la potencia luminosa o flujo luminoso emitido en la unidad de tiempo. La cantidad de luz se representa por la letra Q , y su unidad es el lumen por hora (lm · h). La fórmula que expresa la cantidad de luz es: Q = F · t (lm · h)
5.3. Intensidad luminosa
Esta magnitud se entiende únicamente referida a una determinada dirección y contenida en un ángulo sólido w. Al igual que a una magnitud de superficie corresponde un ángulo plano que se mide en radianes, a una magnitud de volumen le corresponde un ángulo sólido o estéreo que se mide en estereorradianes. El radián se define como el ángulo plano que corresponde a un arco de circunferencia de longitud igual al radio (Fig. 2).
Figura 2. Ángulo plano.
El estereorradián se define como el ángulo sólido que corresponde a un casquete esférico cuya superficie es igual al cuadrado del radio de la esfera (Fig. 3).
Figura 3. Ángulo sólido.
La intensidad luminosa de una fuente de luz es igual al flujo emitido en una dirección por unidad de ángulo sólido en esa dirección. Su símbolo es , su unidad es la candela (cd), y la fórmula que la expresa:
Ι = (lm/sr)
ω
r = 1m.
1cd
1cd
φ = 1 Lm
E = 1 Lux
S = 1 m^2
ω (total) = 4π estereorradianes
r = 1
α = 1 radián
α (total) = 2 π radianes
La candela se define como la intensidad luminosa de una fuente puntual que emite un flujo luminoso de un lumen en un ángulo sólido de un estereorradián (sr). Según el S.I.*, también se define candela como la intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540 · 10 12 Hz y cuya intensidad energética en dicha dirección es 1/683 watios por estereorradián.
5.4. Iluminancia (Nivel de iluminación)
La iluminancia o nivel de iluminación de una superficie es la relación entre el flujo luminoso que recibe la superficie y su área. Se simboliza por la letra E , y su unidad es el lux (lx). La fórmula que expresa la iluminancia es:
(lx = lm/m^2 )
Se deduce de la fórmula que cuanto mayor sea el flujo luminoso incidente sobre una superficie, mayor será su iluminancia, y que, para un mismo flujo luminoso incidente, la iluminancia será tanto mayor en la medida en que disminuya la superficie. Según el S.I., el lux se define como la iluminancia de una superficie que recibe un flujo luminoso de un lumen, repartido sobre un metro cuadrado de superficie.
Medida del nivel de iluminación
La medida del nivel de iluminación se realiza por medio de un aparato especial denominado luxómetro, que consiste en una célula fotoélectrica que, al incidir la luz sobre su superficie, genera una débil corriente eléctrica que aumenta en función de la luz incidente. Dicha corriente se mide con un miliamperímetro, de forma analógica o digital, calibrado directamente en lux (Fig. 4).
Figura 4. Luxómetro.
5.5. Luminancia
Se llama Luminancia al efecto de luminosidad que produce una superficie en la retina del ojo, tanto si procede de una fuente primaria que produce luz, como si procede de una fuente secundaria o superficie que refleja luz. La luminancia mide brillo de las fuentes luminosas primarias y de las fuentes que constituyen los objetos iluminados. Este término ha sustituido a los conceptos de brillo y densidad de iluminación, aunque como concepto nos interesa recordar que el ojo no ve colores sino brillo, como atributo del color. La percepción de la luz es realmente la percepción de diferencias de luminancias. Se puede decir, por lo tanto, que el ojo ve diferencias de luminancias y no de iluminación (a igual iluminación, diferentes objetos tienen luminancia distinta porque tienen distinto poder de reflexión). La luminancia de una superficie iluminada es el cociente entre la intensidad luminosa de una fuente de luz, en una dirección, y la superficie de la fuente proyectada según dicha dirección.
- S.I. c Sistema Internacional.
(^123)
AA BB
S
5.6. Otras magnitudes luminosas de interés
5.6.1. Coeficiente de utilización
Relación entre el flujo luminoso recibido por un cuerpo y el flujo emitido por una fuente luminosa. Unidad c % Símbolo c η Relación c
5.6.2. Reflectancia
Relación entre el flujo reflejado por un cuerpo (con o sin difusión) y el flujo recibido. Unidad c % Símbolo c ρ Relación c
5.6.3. Absortancia
Relación entre el flujo luminoso absorbido por un cuerpo y el flujo recibido. Unidad c % Símbolo c α Relación c
5.6.4. Transmitancia
Relación entre el flujo luminoso transmitido por un cuerpo y el flujo recibido. Unidad c % Símbolo c τ Relación c
5.6.5. Factor de uniformidad media
Relación entre la iluminación mínima y la media, de una instalación de alumbrado. Unidad c % Símbolo c Um Relación c
5.6.6. Factor de uniformidad extrema
Relación entre la iluminación mínima y máxima, de una instalación de alumbrado. Unidad c % Símbolo c Ue Relación c
5.6.7. Factor de uniformidad longitudinal
Relación entre la luminacia mínima y máxima longitudinal, de una instalación de alumbrado. Unidad c % Símbolo c UL Relación c
5.6.8. Factor de uniformidad general
Relación entre la luminancia mínima y media, de una instalación de alumbrado. Unidad c % Símbolo c U 0 Relación c U 0 =
Lmin Lmed
UL =
Lmin longitudinal Lmax longitudinal
Ue = Εmin Εmax
Um = Εmin Εmed
τ = Φt Φ
α =
Φa Φ
ρ = Φr Φ
η =
Φe
5.6.9. Factor de mantenimiento
Coeficiente que indica el grado de conservación de una instalación. Unidad c % Símbolo c Fm Relación c Fm = F (^) pl · F (^) dl · F (^) t · F (^) e · F (^) c Fpl = factor posición lámpara Fdl = factor depreciación lámpara Ft = factor temperatura Fe = factor equipo de encendido Fc = factor conservación de la instalación
5.7. Representación gráfica de magnitudes luminosas
El conjunto de la intensidad luminosa de una fuente de luz en todas las direcciones constituye lo que se conoce como distribución luminosa. Las fuentes de luz utilizadas en la práctica tienen una superficie luminosa más o menos grande, cuya intensidad de radiación se ve afectada por la propia construcción de la fuente, presentando valores diversos en las distintas direcciones. Con aparatos especiales (como el Goniofotómetro) se puede determinar la intensidad luminosa de una fuente de luz en todas las direcciones del espacio con relación a un eje vertical. Si representamos por medio de vectores (I) la intensidad luminosa de una fuente de luz en las infinitas direcciones del espacio, engendramos un volumen que representa el valor del flujo total emitido por la fuente, el cual viene definido por la expresión:
El sólido que obtenemos recibe el nombre de sólido fotométrico. En la Fig. 7 se puede apreciar el sólido fotométrico de una lámpara incandescente.
Figura 7. Sólido fotométrico de una lámpara incandescente.
Si hacemos pasar un plano por el eje de simetría de la fuente luminosa, por ejemplo, un plano meridional, obtenemos una sección limitada por una curva que se denomina curva fotométrica o curva de distribución luminosa (Fig. 8).
Φ =! ν
rΙ (^) · d ω r
El de la Fig.10 es simétrico, y tiene idénticas curvas para cualquiera de los planos meridionales, por lo que una sola curva es suficiente para su identificación fotométrica. El ejemplo de la Fig. 11 es asimétrico y cada plano tiene una curva diferente, por lo que es necesario conocer todos los planos.
Figura 10. Curva de distribución fotométrica simétrica.
Figura 11. Curva de distribución fotométrica asimétrica.
Otro método de representar la distribución del flujo luminoso es el diagrama de curvas isocandelas (Fig. 12) el cual consiste en imaginar la luminaria en el centro de una esfera en cuya superficie exterior se unen por una línea los puntos de igual intensidad (curvas isocandelas). Generalmente las luminarias tienen como mínimo un plano de simetría, por lo que se desarrolla solamente una semiesfera.
C=90º C=45º C=0º
Unidad = cd/1000 lm
70 o
50 o
30 o^0 o
10 o
60 o
30 o^0 o 30 o
C=90º C=45º C=0º
Unidad = cd/1000 lm
Figura 12. Curvas isocandelas.
Esta forma de representación es mucho más completa, pero tiene el inconveniente de que se necesita una mayor experiencia para su interpretación. El flujo emitido por una fuente luminosa proporciona una iluminación (iluminancia) en una superficie, cuyos valores se miden en lux. Si proyectamos estos valores sobre un mismo plano y unimos por medio de una línea los de igual valor, entonces daremos lugar a las curvas isolux (Fig. 13).
Figura 13. Curvas isolux.
Por último tenemos las luminacias, que dependen del flujo luminoso reflejado por una superficie en la dirección del observador. Los valores se miden en candelas por metro cuadrado (cd/m^2 ) y su representación nos viene dada por las curvas isoluminancias (Fig. 14).
h
6h 5h 4h
(^1 )
5
5
10
20
30 40
(^80706050)
3h 2h h 0 h 2h 3h
0
h
2h
3h
Lmax=100%
fl=0.
LADO ACERA
LADO CALZADA
-10 GM=0 10 Imax=100%
280 290 300 310 320 330 340 350 C=0 10 20 30 40 50 60 70 80
20
30
40
50
60
70
80
90
1 5 10 20 30
90 80 60 40
60
