Modulo 02 propiedades fotométricas ago 2008

MODULO NR. 02

CARACTERÍSTICAS FOTOMÉTRICAS

SECCIÓN DE ENTRENAMIENTOSNibra 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

Objeto

Se requiere la conjunción de tres factores

Luz Ojos

La Visión humana no es igual a la de

otros animales

100 280 315 380 780 nm

UV-C UV-B UV-A

Espectros invisiblesultra-violeta Infra-rojo

Espectro visible

LO QUE VEMOS

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

LUZUV 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 ColorÍndice de Reproducción Cromática (IRC)

3.- Aspectos económicos:Eficiencia LuminosaVida 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 Características CuantitativasCuantitativas

Cantidad Unidad medición InstrumentoFlujo luminoso (F) Lumen – (lm) Esfera Ulbricht

Intensidad (I) Candela – (Cd) Fotómetro

Luminancia (L) Nits - Candle-mt2 Luxometro

Foot-Lambert

1.- Características Cuantitativas:1.1 – Dependientes del la fuente emisora

1.2.- Percibidas por el usuario

Cantidad Unidad medición InstrumentoIluminancia 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 bombillosincandescentes según su consumo en Vatios

Flujo luminosoFlujo 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 direccióndeterminada.

FOTÓMETROS

MIDIENDO CON EL FOTÓMETRO

LUZ

INCIDENTE REFLEJADA

La iluminancia, es la cantidad de luz que llega hasta una superficie determinada.

180.5

Se mide en lux o lúmenes por metro cuadrado,o candelas por pie cuadrado

Cantidad de Iluminancia requerida (Lux)

El promedio de flujo luminoso deuna área, es el flujo luminosopor unidad de área.

LumenLux = m2

180.5

LUXÓMETRO KYORITSU

ILUMINANCIA

Candle/foots

LuxesLa medimos en:

180.5

MENOR O ESCASA

ILUMINANCIA

MAYOR O ABUNDANTE ILUMINANCIA

Niveles aproximados en luxes en un día de verano

300 luxes al centro de la habitación

10 luxes en el sótano

6000 luxesbajo la marquesina

2500 luxes dentro de la ventana

100,000 luxes a pleno sol

10,000 luxes en la sombra

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

180.5

ILUMINANCIA ≠ LUMINANCIA

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.

180.5

Luminancia en zonas de tránsito

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

ENTORNO3

FLUJO LUMINOSO ILUMINANCIA1

Corta distancia a la fuenteAlta distancia a la fuente

DISTANCIA DE LA FUENTE2

Ley de la inversa del cuadrado de la distancia

S136 luxes

1 m

S2 = 4S1

9 luxes

2 m

S3 = 9S1

4 luxes

3 m

Características Características CualitativasCualitativas

TTEEMPEMPERATURATURARA DELDEL COLORCOLOR

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 corresponden 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.

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

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.

TEMPERATURA DE COLOR

0 °K800 °K2500°K

2500 K

3000°K

3000 K

4100°K

4100 K

5500 °K

5500 K

20000°K

Se usa la escala de grados KELVIN por ser más precisa

COLOR METER

PARA MEDIR TEMPERATURA DEL

COLOR

Termo-colorímetro

Temperatura del color

Ra

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

Ra

Luces cálidas con alta reproducción cromática en Hoteles y Restaurantes.

FRUTAS – LUZ FRÍA

FRUTASLUZ 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 KelvinIRC > 80

Temperatura de color y reproducción cromática

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

Blanco luz de día

Blanco neutral/ Blanco Frío

Blanco cálido

Escala de reproducción cromática

1 2 3 4

100-85 84-70 69-40 <4O

Indice de reproducción cromática

Características Características EconómicasEconómicas

Wlm

Potencia eléctrica (W)

Flujo luminoso (lm)

Eficacia luminosa =flujo luminoso (lm)

Potencia eléctrica (W)

W

W

MENOS LUMENES MENOS EFICACIA

MAS LUMENES MAS EFICACIA

IGUAL VALOR

EFICIENCIA = AHORRO DE ENERGÍA

100W

= POTENCIA (W)= consumo de energía

EFICIENCIA

Luz (lm) +/- 10%

Radiaciones invisibles

PérdidasPérdidas

Pérdidas por calor

Pérdidas

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

Menor voltaje

+ LUMENS- VIDA ÚTIL

+

AUMENTANDO EL VOLTAJE, SE AUMENTA EL CONSUMO Y EL FLUJO LUMINOSO SACRIFICANDO LA VIDA ÚTIL

+

Influencia del voltaje en la vida útil

Voltaje nominal

Vid

a ú

til

+ 5%voltaje

- 5%voltaje

Vida util nominal

PARARECORDAR:

CONCEPTOS FOTOMÉTRICOS

FLUJO LUMINOSOILUMINANCIA LUMINANCIAINTENSIDAD LUMINOSAEFICACIA LUMINOSATEMPERATURA DEL COLORÍNDICE REPRODUCCIÓN CROMÁTICA

VEA EL MUNDO BAJO UNA NUEVA LUZ

nibranibra