Luz

La luz es la parte del espectro electromagnético detectada por el ojo humano. El ojo es un órgano vivo excepcionalmente dotado para detectar la luz, pero no para medirla. El ojo es capaz de adaptarse para ver con una cantidad mínima de luz, como es a la luz de la luna, y también con cantidades millones de veces superiores. La luz la percibimos de un modo espontáneo y natural de un modo cualitativo. A plena luz de día hay más luz que al amanecer o que al anochecer. Y en un día despejado, más que en uno nublado.

La metodología de medición de la luz más allá de la percepción cualitativa es una disciplina compleja. Esto da pie a una diversidad de unidades bastante amplia dependiendo de si se mide el flujo luminoso, la intensidad de la luz emitida, la densidad de luz que llega a una superficie o el ángulo desde el cual se observa la fuente de luz, como podemos ver en la siguiente imagen:

 

Magnitudes características de las fuentes de luz

a) Flujo luminoso

Se define el flujo luminoso (F o Φlum) como la potencia emitida en forma de radiación luminosa a la que el ojo humano es sensible. Su unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades es el lumen y se define a partir de la unidad básica del SI, la candela (cd), como:

1 lumen = 1 cd · estereorradián

El flujo luminoso se obtiene ponderando la potencia para cada longitud de onda con la función de sensibilidad espectral relativa, que representa la sensibilidad del ojo en función de la longitud de onda. El flujo luminoso es, por tanto, la suma ponderada de la potencia en todas las longitudes de onda del espectro visible. La radiación fuera del espectro visible no contribuye al flujo luminoso.

Flujo luminoso (en lúmenes) es una medida de la potencia luminosa total que emite una lámpara (cantidad percibida). La intensidad luminosa (en candelas) es una medida de cuanto brillo tiene el haz en una dirección concreta. Es la relación de las candelas con el ángulo de visión.

Ejemplo: Si una lámpara tiene una fuente de luz de 1 lumen y la óptica de la lámpara se configura para enfocar toda la luz de manera uniforme en un 1 estereorradián, el haz tendría una intensidad luminosa de 1 candela. Si se cambia la óptica para concentrar el haz en medio estereorradián entonces la fuente tendría una intensidad luminosa de 2 candelas, es decir, el haz resultante es más estrecho y más brillante, sin embargo, el flujo luminoso sigue siendo el mismo.

b) Intensidad luminosa

Se conoce como intensidad luminosa al flujo luminoso emitido por unidad de ángulo sólido en una dirección concreta. Su símbolo es I y su unidad la candela (cd ≈ lumen/sr).

La distribución de la intensidad luminosa se indica mediante gráficas de isocandelas.

La candela (símbolo cd) es la unidad básica del SI de intensidad luminosa en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540 × 1012 hercios (longitud de onda de 555 nm, color verde) y de la cual la intensidad radiada en esa dirección es 1/683 vatios por estereorradián. Esta cantidad es equivalente a la que en 1948, en la conferencia general de pesos y medidas, se definió como una sexagésima parte de la luz emitida por un centímetro cuadrado de platino puro en estado sólido a la temperatura de su punto de fusión (2046 K). Básicamente, podemos quedarnos con la idea de que una candela es, aproximadamente, la intensidad lumínica de una vela corriente.

Magnitudes características del objeto iluminado

c) Iluminancia

Se denomina iluminancia al flujo luminoso que incide por unidad de área en el objeto iluminado. Tiene por símbolo E y se mide en lux (lx≈lm/m2). Su aplicación práctica es cuantificar la cantidad de luz que llega a una superficie. Se mide con el luxímetro.

Iluminancia es un término que describe la medición de la cantidad de luz cayendo (iluminando) y expandiéndose en una superficie determinada. Iluminancia también se relaciona en cómo las personas perciben el brillo de un área iluminada. Por ello, la mayoría de la gente usa el término iluminancia y brillo en forma intercambiable lo que genera confusión, dado que el brillo también puede ser usado para describir luminancia. Para clarificar la diferencia, la iluminancia se refiere a un tipo específico de medición de luz, mientras que el brillo se refiere a las percepciones visuales y sensaciones psicológicas de luz. El brillo no es un término usado en forma cuantificativo.

La iluminación es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia existente entre la fuente de luz y la superficie iluminada, como podemos ver en esta imagen

Magnitudes características de la luminaria

d) Luminancia

La luminancia L es la intensidad luminosa que una superficie emite en una dirección determinada por unidad de superficie proyectada (superficie vista desde dicha dirección). La unidad de medición empleada es la candela por metro cuadrado (cd/m²), tambien conocida con Nit.

1 Nit = 1 candela / 1 m²

La luminancia de una determinada superficie está condicionada por la relación entre el flujo luminoso incidente y el flujo luminoso reflejado, ligados ambos por el factor de reflexión característico de cada material, acabado superficial, etc. También indica cuánta energía luminosa puede ser percibida por el ojo humano. Esto significa que la luminancia indica el brillo de la luz emitida o reflejada fuera de la superficie. En la industria de pantallas, la luminancia es usada para cuantificar el brillo de las pantallas. Se mide con el luminancímetro.

Como dato para poder realizar comparación sabemos que el nivel de iluminación en un día soleado va desde unos 10.000 nits a algo más de 32.000 nits. Con esto podremos hacernos una idea de la calidad de una pantalla LED.

Relación entre Radiometría y Fotometría