Modulo 02 propiedades fotométricas ago 2008

MODULO NR. 02 CARACTERÍSTICAS FOTOMÉTRICAS SECCIÓN DE ENTRENAMIENTOS Nibra C. A. Ing. Carlos Ruiz P. ©

LAS CARACTERÍSTICAS FOTOMÉTRICAS SON AQUELLAS QUE SON MEDIBLES Y SE PUEDEN EXPRESAR EN CANTIDADES Y UNIDADES ESPECÍFICAS

Nos interesa medirlas ya que influyen en la forma como nosotros percibimos nuestro entorno Más o menos luz Mejor o peor calidad

¿Cómo captamos la luz? La captamos a través de nuestros ojos que son órganos FOTO-RECEPTORES

Proceso de la Visión Se requiere la conjunción de tres factores Objeto Luz Ojos

La Visión humana no es igual a la de otros animales

Espectro visible LO QUE VEMOS 100 280 315 380 780 nm UV-C UV-B UV-A Espectros invisibles ultra-violeta Infra-rojo Y LO QUE NO VEMOS

Escena nocturna con visores infra-rojos (militares) así ven muchos depredadores nocturnos.

LED´s Emisores Infra-rojos

Aplicaciones de luz ultra-violeta Germicida

No todos los colores son percibidos por el ojo de la misma forma 400 500 600 700 (nm) 380 780 1,0 0,5 0 Lámparas incandescentes Lámparas de halógeno Lámparas fluorescentes Lámparas de alta intensidad de descarga IR Reflectores de calor LUZ UV Solarios Lámparas para copiadoras Lámparas de luz negra Sensibilidad relativa para la visión diurna

Visión Escotópica = Nocturna, Visión Fotóptica = Diurna,

RETINA (en el fondo del ojo) Conos y cilindros

Visión Escotópica = Nocturna, es monocromática , ya que las células cilíndricas de la retina no actúan a bajos niveles lumínicos

Visión Fotóptica = Diurna, es más sensible al color ya que actúan las células cónicas de la retina con niveles normales de luminancia.

¿CUÁNTA LUZ NECESITAMOS? ¿CÓMO LA MEDIMOS? 180.5

Factores a considerar para iluminación artificial: 1.- Características Cuantitativas (cantidad requerida). Cantidad producida : Intensidad o Brillo Flujo luminoso Luminancia Cantidad percibida Iluminancia 2.- Características Cualitativas (calidad de la luz) Temperatura del Color Índice de Reproducción Cromática (IRC) 3.- Aspectos económicos: Eficiencia Luminosa Vida útil (duración) CANTIDAD CALIDAD ECONOMIA

Cuantitativas (Cantidad) y Cualitativas (Calidad) Nos valemos de la FOTOMETRÍA: Para la medición de las características Que es la ciencia de mediciones relacionadas con la Luz.

Características Cuantitativas

Cantidad Unidad medición Instrumento Flujo luminoso (F) Lumen – (lm) Esfera Ulbricht Intensidad (I) Candela – (Cd) Fotómetro Luminancia (L) Nits - Candle-mt 2 Luxometro Foot-Lambert 1.- Características Cuantitativas: 1.1 – Dependientes del la fuente emisora 1.2.- Percibidas por el usuario Cantidad Unidad medición Instrumento Iluminancia E- Lux Luxometro

Pero el Vatio NO ES medición de parámetros lumínicos es solo una medición de la potencia eléctrica. VATIOS (Watts) 1HP = 746 watt, siendo HP: caballos de fuerza. 1HV = 736 watt, siendo HV: caballos de vapor Las personas se habían acostumbrado a comprar bombillos incandescentes según su consumo en Vatios

Flujo luminoso Flujo luminoso es Toda la radiación emitida por una fuente de luz en todas las direcciones y percibida por el ojo humano. La unidad de medición en nuestro sistema métrico decimal es el Lumen (lm) También se mide en candelas (candle)

Candela : es la intensidad luminosa, en una dirección dada, que emite una fuente de radiación monocromática, de frecuencia 540×1012 Hz, de forma que la intensidad de la radiación emitida, en la dirección indicada, es de 1/683 W por estereoradián . El Lumen , es la unidad en el Sistema Internacional para medir el flujo luminoso de una fuente. Es equivalente al flujo emitido por una fuente luminosa puntual de 1 candela en un ángulo sólido de 1 estereoradian. El estereoradian es la unidad estandard de ángulos sólidos en tres dimensiones..

ESFERA DE ULBRICHT (Integrating sphere) para medir el flujo luminoso (lúmenes o candelas)

A-19 60 Watts = 870 Lumenes A-19 75 Watts = 1070 Lumenes PAR 38 60 Watts = 900 Lumenes DULUX EL 23 Watts = 1580 Lumenes T-12 “ahorradora” 34 Watts = 2700 Lumenes T-8 Trichrome serie “800” = 2950 Lumenes METALARC SUPER = 41000 Lumenes Flujo luminoso de diferentes lámparas

WATTIOS / LUMENES

La magnitud principal de la fotometría es la intensidad luminosa , que se mide en candelas y es la cantidad de energía (luminosa) que se transmite en una dirección determinada.

FOTÓMETROS

MIDIENDO CON EL FOTÓMETRO LUZ INCIDENTE REFLEJADA

La iluminancia, es la cantidad de luz que llega hasta una superficie determinada. Se mide en lux o lúmenes por metro cuadrado, o candelas por pie cuadrado 180.5

Cantidad de Iluminancia requerida (Lux) El promedio de flujo luminoso de una área, es el flujo luminoso por unidad de área. Lumen Lux = m 2 180.5

LUXÓMETRO KYORITSU ILUMINANCIA Candle/foots Luxes La medimos en:

MENOR O ESCASA ILUMINANCIA MAYOR O ABUNDANTE ILUMINANCIA 180.5

Niveles aproximados en luxes en un día de verano 300 luxes al centro de la habitación
10 luxes en el sótano
100,000 luxes a pleno sol
10,000 luxes en la sombra
6000 luxes bajo la marquesina 2500 luxes dentro de la ventana

LOS REFLECTORES SON FORMAS DE AUMENTAR LA ILUMINANCIA SIN CAMBIAR LA FUENTE (QUE MANTIENE LOS MISMOS LUMENES).

ILUMINANCIA “E” LUMINANCIA “L” Lo que llega a la superficie Lo que percibimos con los ojos ILUMINANCIA ≠ LUMINANCIA 180.5

LUMINANCIA “L” Es el brillo que percibe el ojo humano de una superficie luminosa o iluminada. Se mide en nits = (candelas por metro cuadrado) o en foot-lamberts

LA LUMINANCIA (L) es la dimensión que más nos interesa porque es el resultado final que perciben nuestros ojos para realizar cualquier actividad. Para iguales niveles de Iluminancia (E) el resultado percibido (Luminancia “L”) depende de otros factores, tales como la distancia de la fuente y la capacidad de reflexión o absorción de la superficie.

A foot-lambert equals 1 / π candela per square foot, or 3.4262591 candelas per square meter (nits). It is named after Johann Heinrich Lambert (1728 – 1777), a German mathematician, physicist and astronomer.

Luminancia en zonas de tránsito 180.5

Luminancia en áreas de trabajo 180.5

El objetivo primordial de la luminotecnia es producir la mejor luminancia en la zona de actividad con la menor molestia posible, tales como el resplandor molesto. (encandilamiento o deslumbramiento)

FACTORES QUE AFECTAN LA LUMINANCIA FLUJO LUMINOSO ILUMINANCIA 1 DISTANCIA DE LA FUENTE 2 ENTORNO 3

FLUJO LUMINOSO ILUMINANCIA 1

Corta distancia a la fuente Alta distancia a la fuente DISTANCIA DE LA FUENTE 2

Ley de la inversa del cuadrado de la distancia S1 36 luxes 1 m S2 = 4S1 9 luxes 2 m S3 = 9S1 4 luxes 3 m

Características Cualitativas

T E MPE RATU RA DEL COLOR

EL COLOR CAMBIA CON LA TEMPERATURA

Para medir la temperatura se usan generalmente tres escalas : Celcius . Escala termométrica, en la que se asignan los valores de 0° y 100 ° a las temperatura del hielo en fusión y del vapor de agua hirviendo. Fahrenheit . En la escala Fahrenheit, el punto de fusión del agua es de 32 grados, y el de ebullición es de 212 grados. Kelvin . Busca corregir las apreciaciones arbitrarias y establece el cero absoluto .

La escala KELVIN es una escala absoluta de temperaturas en la que los cero grados correspond en a la temperatura más baja posible desde un punto de vista termodinámico. Comienza en el cero absoluto (273 grados centígrados bajo cero). En la escala kelvin no puede haber temperaturas negativas . La escala centígrada de temperaturas establece que, a la presión de una atmósfera, el punto de congelación del agua corresponde a cero grados, y el de ebullición a cien. Pero se trata de una escala arbitraria, razón por la cual existen temperaturas inferiores a cero grados . Celsius 6000 °C 5000 °C 4000 °C 3000 °C 2000 °C 1000 °C 0 °C - 273 °C Kelvin 6000 K 5000 K 4000 K 3000 K 2000 K 1000 K 0 K -273°C = 0 absoluto

TEMPERATURA DE COLOR Se usa la escala de grados KELVIN por ser más precisa 0 °K 800 °K 2500°K 2500 K 3000°K 3000 K 4100°K 4100 K 5500 °K 5500 K 20000°K

COLOR METER PARA MEDIR TEMPERATURA DEL COLOR Termo-colorímetro

Temperatura del color

R a INDICE REPRODUCCIÓN CROMÁTICA

REPRODUCCION CROMATICA (COLOR RENDERING) El Color verdadero de un objeto es aquel que percibimos con nuestros ojos con la iluminación natural del sol. La reproducción Cromática de una fuente de luz artificial es la relación entre el color visto bajo una fuente natural y el que percibimos bajo la fuente artificial. La mejor reproducción cromática seria equivalente al 100%. El índice de reproducción cromática varia desde 0 hasta 100 R a

Luces cálidas con alta reproducción cromática en Hoteles y Restaurantes.

FRUTAS – LUZ FRÍA FRUTAS LUZ CÁLIDA

Al exhibir productos es muy importante el índice de reproducción cromática y la temperatura del color de la luz utilizada.

Luz cálida y alta reproducción cromática Luz fría y baja reproducción cromática

ÍNDICE REPRODUCCIÓN CROMÁTICA

900 lúmenes 2700 Grados Kelvin IRC > 80

Temperatura de color y reproducción cromática Blanco luz de día Blanco neutral/ Blanco Frío Blanco cálido Celsius 6000 °C 5000 °C 4000 °C 3000 °C 2000 °C 1000 °C 0 °C - 273 °C Kelvin 6000 K 5000 K 4000 K 3000 K 2000 K 1000 K 0 K Cero absoluto Escala de reproducción cromática 1 2 3 4 100-85 84-70 69-40 <4O Indice de reproducción cromática

Características Económicas

Potencia eléctrica (W) Flujo luminoso (lm) Eficacia luminosa = flujo luminoso (lm) Potencia eléctrica (W) W lm

MENOS LUMENES MENOS EFICACIA MAS LUMENES MAS EFICACIA IGUAL VALOR EFICIENCIA = AHORRO DE ENERGÍA W W

100W = POTENCIA (W) = consumo de energía EFICIENCIA Luz (lm) +/- 10% Radiaciones invisibles Pérdidas Pérdidas por calor Pérdidas

DESARROLLO EVOLUTIVO DE EFICACIAS LUMINOSAS 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 1920 1940 1960 1980 2000 NA NAV L HQI HQL HALOG Lm/W

Flujo luminoso contra vida útil en lámparas incandescentes + LUMENS - VIDA ÚTIL + AUMENTANDO EL VOLTAJE, SE AUMENTA EL CONSUMO Y EL FLUJO LUMINOSO SACRIFICANDO LA VIDA ÚTIL + Lumenes Menor voltaje

Influencia del voltaje en la vida útil Voltaje nominal Vida útil + 5% voltaje
5%
voltaje
Vida util nominal

PARA RECORDAR: CONCEPTOS FOTOMÉTRICOS FLUJO LUMINOSO ILUMINANCIA LUMINANCIA INTENSIDAD LUMINOSA EFICACIA LUMINOSA TEMPERATURA DEL COLOR ÍNDICE REPRODUCCIÓN CROMÁTICA

VEA EL MUNDO BAJO UNA NUEVA LUZ nibra

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by dyrkruiz

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