cap 04 - magnitudes fotométricas
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JOSE LUIS P. GUIJARRO
MAGNITUDES FOTOMETRICAS
CAPITULO 4MAGNITUDES FOTOMETRICAS
4.1
LAS MAGNITUDES FOTOMTRICAS
Como toda disciplina, la iluminacin tiene sus propias magnitudes para poder ser cuantificada. Cinco son las magnitudes fotomtricas y se analiza a continuacin cada una de ellas partiendo de la definicin de Flujo radiante.
4.1.1 FLUJO RADIANTE: Se define como Flujo radiante a la cantidad de energa que una fuente de luz emite al medio que la rodea. Esta energa es entregada por la fuente en diferentes longitudes de onda. Su unidad es el vatio y su simbologa la letra w minscula: (w)
w
100 200 300 400 500 600 700 800 900
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4.1.2 FLUJO LUMINOSO Se define como Flujo luminoso a la cantidad de flujo radiante que emite una fuente de luz y que es capaz de generar sensacin luminosa. Dicho de otra manera, es el flujo radiante que emite una fuente de luz que est comprendido dentro del espectro visible (entre 380 nm y 780 nm). Se lo simboliza con la letra griega y su unidad es el Lmen (Lm).
w
100 200 300 400 500 600 700 800 900 luz visible
4.1.3 INTENSIDAD LUMINOSA Se define como Intensidad luminosa a la cantidad de Flujo luminoso por unidad de ngulo slido radiado en una direccin determinada. Se la simboliza con la letra I y su unidad es la Candela (Cd).
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4.1.4 ILUMINANCIA Se define como Iluminacin a la cantidad de Flujo luminoso que incide sobre una superficie. Se lo simboliza con la letra E y su unidad es el Lux (Lx).
4.1.5 LUMINANCIA Se define como Luminancia a la Intensidad luminosa en la direccin del observador en relacin con la superficie aparente de la fuente de luz o de una superficie iluminada. Se la simboliza con la letra L y su unidad es candelas por centmetros cuadrados (Cd/cm2 = Stilb).
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4.1.6 EXCITANCIA LUMINOSA Se define como Excitancia luminosa a la cantidad de Flujo luminoso que sale de una superficie independientemente de su direccin. Se la simboliza con la letra M y su unidad es el Lumen por metro cuadrado (Lm/m2)
4.1.7 CONTRASTE Se define como Contraste a la diferencia relativa de Luminancias observadas simultneamente o consecutivamente. Se lo simboliza con la letra C y responde a la siguiente relacin: C = (L1 L2) / L1 Siendo: L1: Luminancia del objeto L2: Luminancia del fondo
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4.2
UNIDADESDeterminacin de las unidades de las magnitudes fotomtricas
Para determinar las unidades de las magnitudes fotomtricas se parte de considerar una fuente de luz que rada en forma uniforme en todas las direcciones ubicada dentro de una esfera de radio igual a 1m.
Radio = 1m
Fuente de luz ubicada en el centro de una esfera
4.2.1 Estereoradin: En esta esfera se determina un ngulo slido, el cual queda definido como un cono, contenido por la esfera, cuya base (sobre la superficie de la esfera) es igual a 1m2 y su altura igual al radio de la esfera (1m). En estas circunstancias se establece que el ngulo slido es igual a 1 estereoradin.
Altura = 1m
Superficie = 1m2
ngulo slido = 1 sr Definicin de un ngulo slido = 1 estereoradian (sr) 24
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4.2.2 Lumen: La fuente de luz ubicada en el centro de la esfera emite flujo luminoso en todas las direcciones. Si la Intensidad luminosa en la direccin del cono es igual a 1 candela, la cantidad de flujo luminoso que queda comprendido dentro del cono (cuyo ngulo slido es igual a 1 estereoradin) define la unidad del flujo luminoso: Se determina que esta cantidad de flujo luminoso dentro del cono es igual a 1 lumen. 4.2.3 Lux: Si esta cantidad de flujo luminoso igual a 1 lumen se distribuye sobre la base del cono (la cual es igual a 1m2) queda definida la unidad de la Iluminancia igual a 1 Lux. 4.2.4 Stil y Nit: Cada cm2, de esa superficie de 1m2 iluminada por una Intensidad luminosa de 1 Candela, emite 1 stil como unidad de la Luminancia. Si se considera toda la emisin de la superficie de 1m2 queda definida la unidad Nit para la Luminancia. El contraste no presenta unidad por tratarse de una relacin entre luminancias.
ngulo slido = 1 estereoradin
1 Lux
R = 1m
1 Lm
1 CdDefinicin de unidades de las magnitudes fotomtricas 25
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4.3
RELACIONES FOTOMETRICASSe analiza a continuacin la relacin que existe entre las magnitudes definidas:
Definido ya que ILUMINANCIA es la cantidad de flujo luminoso distribuido en una superficie, podemos expresarlo a travs de la siguiente ecuacin: (1)
E= /ASiendo: E = Iluminancia (Lx) = Flujo luminoso (Lm) A = Superficie (m2)
Si a su vez consideramos que: (2)
= A / r2siendo: = ngulo slido (sr) A = rea (m2) r = radio de la esfera (m)
(3)
=I*siendo: = Flujo luminoso (Lm) I = Intensidad luminosa (Cd) = ngulo slido (sr)
Y se reemplaza en la ecuacin 1 con las ecuaciones 2 y 3 obtenemos lo que se define como la Ley de la inversa de los cuadrados, que determina que la Iluminancia sobre una superficie, producida por una fuente luminosa puntual, decrece con el cuadrado de la distancia de la fuente a la superficie.
E = I / r2Siendo: E = Iluminancia (Lx) I = Intensidad luminosa (Cd) r = distancia entre fuente de luz y superficie (m)
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