luminotecnia indalux 2002

8/14/2019 Luminotecnia INDALUX 2002

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Captulo 1.

LA LUZ

1.1. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.2. Caractersticas de las ondas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.3. Espectro de frecuencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

1.4. Naturaleza dual de la luz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18


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1.1. Generalidades

Es sabido que existen diversos tipos de energa: mecnica, trmica, electrosttica y electromagntica.

Si a un cuerpo en reposo se le suministra energa mecnica, ste tiende a ponerse en movimiento transformando la energa

suministrada en energa cintica, energa que lleva consigo y que comunica a otros cuerpos si colisiona con ellos.

El calor es una forma de energa que se propaga por conveccin, conduccin o radiacin.

Cuando encendemos la luz, conectamos el filamento metlico de una lmpara incandescente a travs de una diferencia de

potencial, lo cual hace fluir carga elctrica por el filamento de un modo parecido a como la diferencia de presin de una manguera

de riego hace fluir el agua por su interior. El flujo de electrones constituye la corriente elctrica. Usualmente asociamos la corriente al

movimiento de cargas en cables conductores, pero la corriente elctrica surge de cualquier flujo de carga. Cuando la corriente elctrica

se propaga a travs de los conductores y llega a un receptor se transforma en ste en otro tipo de energa.

Si el cuerpo o fuente emisora irradia energa, la propagacin se produce por radiacin en forma de ondas* que son las perturbaciones

fsicas que se propagan a travs de un determinado medio o en el vaco.

Las ondas mecnicas propagan este tipo de energa a travs de un medio material elstico. Son ondas longitudinales porque en ellas

coincide la vibracin de las partculas con la direccin de la propagacin. Dos ejemplos son las vibraciones de un muelle y el sonido.

En un muelle las vibraciones se propagan en una sola direccin y en el caso del sonido, se propagan tridimensionalmente.

Las ondas electromagnticas propagan energa producida por oscilaciones de campos elctricos y magnticos y no necesitan un

medio material de propagacin. Por ejemplo, la luz.

Dentro de las diferentes formas de propagacin de las ondas se definen diversos regmenes. Desde el punto de vista de la luminotecnia,

nos interesa el rgimen peridico, que se define como aquel que se repite a intervalos regulares de tiempo y que se expresa

grficamente mediante varias formas de onda.

Aqu, la forma de la onda representa oscilaciones como fenmenos en los que la magnitud fsica es funcin peridica de una variable

independiente (el tiempo), cuyo valor medio es nulo. Es decir, se trata de funciones armnicas simples o fundamentales, como el seno o

el coseno, de una sola variable, unidimensional y transversales (se propagan perpendicularmente a la direccin en que vibran las partculas).

En definitiva, existe un conjunto muy amplio de fenmenos fsicos, elctricos y electromagnticos, entre los que se incluye la electricidad, la luz,

el sonido, las ondas hertzianas o el oleaje del mar, cuyas caractersticas quedan determinadas mediante el estudio de las ondas sinusoidales.

De ah que se utilice el concepto de radiacinde las ondas y las caractersticas que las definen.

1.2. Caractersticas de las ondas

Longitud de Onda ()

Se define como la distancia recorrida por la onda en un periodo. En una onda transversal se puede definir como la distancia entre

dos mximos consecutivos o entre otros dos puntos cualesquiera que se encuentren en la misma fase (Fig. 1).

Figura 1. Longitud de onda .

* Onda: Expresin grfica de una variacin peridica representada en amplitud y tiempo. La ampli tud es el valor u ordenada mxima que toma la onda.

15LUMINOTECNIA 2002

Captulo 1. LA LUZ



La longitud de onda es una caracterstica importante para clasificar el espectro de radiaciones visibles, objeto de estudio en esta

LUMINOTECNIA 2002.

Este parmetro queda determinado mediante el producto de la velocidad de propagacin (), por el tiempo que tarda en realizar un

ciclo (Periodo ):

= (m/s s = m)

Frecuencia ( f)

Se define como el nmero de periodos que tienen lugar en la unidad de tiempo.

Como el periodo es inverso de la frecuencia, , la ecuacin anterior se transforma en:

(m/s 1/s-1 = m)

y por consiguiente, la frecuencia es directamente proporcional a la velocidad de propagacin, e inversamente proporcional a la

longitud de onda.

(s-1 = ciclos/segundo = Hz)

La longitud de onda disminuye con el aumento de la frecuencia.

La frecuencia es fija e independiente del medio por el que se propaga la onda, y por ello es una caracterstica importante para clasificar

las ondas electromagnticas.

Velocidad de propagacin ()

La velocidad de propagacin depende del tipo de onda, de la elasticidad del medio y de su rigidez. Si el medio es homogneo e

istropo, la velocidad de propagacin es la misma en todas las direcciones.

Por ejemplo, la velocidad de propagacin del sonido en el aire, a 20 C, es de 3435 m/ s, mientras que la velocidad de propagacinde las ondas electromagnticasen el vaco es de 300.000 km/ s = 3 108 m/s.

La ecuacin fundamental que relaciona la velocidad de propagacin con la longitud y frecuencia de la onda es

= f (m s-1 = m/ s)

1.3. Espectro de frecuencias

Dado que las radiaciones electromagnticas son de la misma naturaleza y todas se propagan en el vaco a la misma velocidad

( = 3 108 m/ s), las caractersticas que las diferencia es su longitud de onda, o lo que es lo mismo, su frecuencia( = f).

Entre las radiaciones electromagnticas debemos incluir los Rayos Gamma, Rayos X, Radiacin Ultravioleta, Luz, Rayos Infrarrojos,

Microondas, Ondas de Radio y otras radiaciones. El ojo humano es sensible a la radiacin electromagntica con longitudes de onda

comprendidas entre 380 y 780 nm. aproximadamente, margen que se denomina luz visible. Las longitudes de onda ms cortas del

espectro visible corresponden a la luz violeta y la ms larga a la luz roja, y entre estos extremos se encuentran todos los colores del arco

iris (Fig. 2). Las ondas electromagnticas con longitudes de onda ligeramente inferiores a las de la luz visible se denominan rayos

ultravioleta, y las que poseen longitudes de onda ligeramente superiores, se conocen como ondas infrarrojas. La radiacin trmica

emitida por los cuerpos a temperaturas ordinarias est situada en la regin infrarroja del espectro electromagntico. No existen lmites

en las longitudes de onda de la radiacin electromagntica; es decir, todas las longitudes de onda (o frecuencias) son tericamente

posibles.

Hay que tener en cuenta que los intervalos de longitud de onda (o de frecuencia) en los que se divide el espectro electromagntico

no estn a veces bien definidos y frecuentemente se solapan. Por ejemplo, la ondas electromagnticas con longitudes de onda delorden de 0,1 nm. suelen denominarse Rayos X, pero si se originan a partir de la radiactividad nuclear, se llaman Rayos Gamma.

f=

= f

= 1f

Captulo 1. LA LUZ


5/264

Figura 2. Clasificacin del espectro visible.

Los fabricantes de lmparas suelen dar las curvas radioespectromtricas con valores comprendidos entre 380 nm. y 780 nm.

Como hemos visto, adems del metro, para expresar la longitud de onda se emplea tambin el nanmetro (nm.) y otras unidadescomo son el Angstrom ()y la micra (m.).

1 m. = 10-60 m

1 nm. = 10-90 m

1 . = 10-10 m

Radiacin de una fuente con espectro continuo

Todo cuerpo, a cualquier temperatura que no sea el cero absoluto, irradia energa segn un amplio campo de longitud de onda. Esta

radiacin se denomina incandescenciao radiacin de temperatura. Son fuentes de luz artificial incandescente:

- La llama de una combustin, como la vela, candil, etc.

- Un lingote o barra de acero caliente al rojo vivo.- El filamento de la lmpara de incandescencia, como fuente ms comn de producir luz artificial.

El trmino incandescenciase aplica a los tipos de radiacin asociados con la temperatura.

Para saber cmo est distribuida la potencia radiada entre las longitudes de onda, se utiliza el espectrorradimetro. La funcin

espectrorradiomtrica o curva de distribucin espectral que se obtiene se indica en la Fig. 3, en la que en abscisas se sitan las

longitudes de onda en nm. y en ordenadas los valores relativos de energa respecto a la mxima radiada que se toma como el 100%.

300 nm.Luz negra

Infrarrojos

Violeta

Ail

Azul

Verde - Azul

Verde

Verde - Amarillo

Amarillo

Naranja

Rojo

Rayos Ultravioleta

790x1012 Hz

400x1012 Hz

384x1012 Hz

370x1012 Hz

320

340

360

380

400 nm.420

440

460

480

500 nm.

520

540

560

580

600 nm.

620

640

660

680700 nm.

720

740

760

780

800 nm.

Dis

tribuc

inespec

tra

lde

laluzv

isible

Distribuci

nespec

tra

lseg

n

fabrican

tes

de

lmparas

17LUMINOTECNIA 2002

Captulo 1. LA LUZ



Figura 3

Radiacin de una fuente con espectro discontinuo

La energa radiante de una fuente de descarga gaseosa, como la de vapor de sodio, vapor de mercurio, argn, nen, etc., consiste en

una radiacin integrada por pequeos intervalos de longitud de onda que se denominan picos de emisin.

Cada gas tiene una longitud de onda caracterstica de su radiacin, que depende de la estructura molecular del gas a travs del cual

tiene lugar la descarga.

Este tipo de descarga se denomina comnmente luminiscencia y se caracteriza porque son tipos de radiacin independientes de la

temperatura.

Las fuentes luminosas o lmparas de descarga ms usuales son los tubos fluorescentes, los de vapor de mercurio, los de vapor de sodio

y los de induccin.

Al igual que con la incandescencia, se obtiene la curva de distribucin espectral mediante el espectrorradimetro. La funcin

espectrorradiomtrica que se obtiene se indica en la Fig. 4, indicando en abscisas las longitudes de onda en nm. y en ordenadas los

valores relativos de energa respecto a la mxima radiada que se toma como el 100%.

Tambin se suele dar en ordenadas la potencia especfica en mW/ nm. de longitud de onda.

Figura 4

1.4. Naturaleza dual de la luz

La luz ha intrigando a la humanidad durante siglos. Las teoras ms antiguas consideraban a la luz como algo que era emitidopor el

ojo. Posteriormente se comprendi que la luz deba proceder de los objetos que se vean y que entraba en el ojo produciendo la

sensacin de la visin. La cuestin de si la luz est compuesta por un haz de partculas o si es un cierto tipo de movimiento ondulatorio

ha sido una de las ms interesantes en la historia de la ciencia. Entre los proponentes y defensores de la teora corpuscular de la luz

el ms influyente fue sin duda Newton. Utilizando esta teora pudo explicar las leyes de la reflexin y de la refraccin. Sin embargo, su

380nm.

20

40

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100

400nm.

500nm.

600nm.

700nm.

780nm.

380

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nm.

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%%

400

nm.

500

nm.

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nm.

700

nm.

780

nm.

Distribucin espectral de una lmparafluorescente de color blanco fro

Distribucin espectral de una lmparade vapor de mercurio de color corregido

380nm.

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500nm.

600nm.

700nm.

780nm.

Distribucin espectral de la luz del dia normal Distribucin espectral de lmpara incandescente

380nm.

20

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400nm.

500nm.

600nm.

700nm.

780nm.

%%

Captulo 1. LA LUZ


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deduccin de la ley de la refraccin dependa de la hiptesis de que la luz se mueve con ms rapidez en el agua o en el vidrio que en

el aire, hiptesis que posteriormente se demostr que era falsa. Los principales proponentes de la teora ondulatoria de la luz fueron

Christian Huygens y Robert Hooke. Utilizando su propia teora de la propagacin de las ondas, Huygens fue capaz de explicar la reflexin

y la refraccin suponiendo que la luz viaja ms lentamente en el vidrio o el agua que en el aire. Newton se dio cuenta de las ventajas

de la teora ondulatoria de la luz, particularmente porque explicaba los colores formados por pelculas delgadas, que haba estudiado a

fondo. No obstante, rechaz la teora ondulatoria debido a la aparente propagacin rectilnea de la luz. En su poca no se habaobservado an la difraccin, desviacin del haz luminoso que permite rodear obstculos.

La teora corpuscular de la luz de Newton fue aceptada durante ms de un siglo. Luego, en 1801, Thomas Young revitaliz la teora

ondulatoria de la luz. Fue uno de los primeros en introducir la idea de interferencia como un fenmeno ondulatorio que se presentaba

tanto en la luz como en el sonido. Sus observaciones de las interferencias obtenidas con la luz fueron una clara demostracin de su

naturaleza ondulatoria. Sin embargo, el trabajo de Young no fue conocido por la comunidad cientfica durante ms de diez aos. Quizs

el mayor avance en lo que se refiere a la aceptacin general de la teora ondulatoria de la luz, se debi al fsico francs Augustin Fresnel

(1782-1827), que realiz extensos experimentos sobre interferencia y difraccin y desarroll la teora ondulatoria sobre una sana base

matemtica. En 1850, Jean Foucault midi la velocidad de la luz en el agua y comprob que es menor que en el aire, acabando as

con la teora corpuscular de la luz de Newton. En 1860, James Clerk Maxwell public su teora matemtica del electromagnetismo, que

predeca la existencia de ondas electromagnticas que se propagaban con una velocidad calculada mediante las leyes de la electricidad

y el magnetismo y que resultaba valer 3 x 108 m/ s, el mismo valor que la velocidad de la luz. La teora de Maxwell fue confirmada en

1887 por Hertz, quien utiliz un circuito elctrico sintonizado para generar ondas y otro circuito semejante para detectarlas. En la

segunda mitad del siglo XIX, Kirchoff y otros cientficos aplicaron las leyes de Maxwell para explicar la interferencia y difraccin de la luz

y de otras ondas electromagnticas y apoyar los mtodos empricos de Huygens de construccin de ondas sobre una base matemtica

firme.

Aunque la teora ondulatoria es generalmente correcta cuando describe la propagacin de la luz (y de otras ondas electromagnticas),

falla a la hora de explicar otras propiedades de la luz, especialmente la interaccin de la luz con la materia. Hertz, en un famoso

experimento de 1887 que confirm la teora ondulatoria de Maxwell, tambin descubri el efecto fotoelctrico. Este efecto slo puede

explicarse mediante un modelo de partculas para la luz, como Einstein demostr slo unos pocos aos despus. As se volvi a

introducir un modelo corpuscular de la luz. Las partculas de la luz se denominan fotones y la energa E de un fotn est relacionada

con la frecuencia f de la onda luminosa asociada por la famosa relacin de Einstein E = h f (h = constante de Planck). No se logruna comprensin completa de la naturaleza dual de la luz hasta la dcada de los 20 en el siglo XX, cuando los experimentos realizados

por los cientficos del momento (Davisson, Germer, Thompson y otros) demostraron que los electrones (y otras partculas) tambin

tenan una naturaleza dual y que presentan las propiedades de interferencia y difraccin adems de sus bien conocidas propiedades

de partculas.

En definitiva, la teora moderna de la mecnica cuntica de la radiacin luminosa acepta el hecho de que la luzparece tener una doble

naturaleza; por un lado, los fenmenos de propagacin de la luzencuentran mejor explicacin dentro de la teora electromagntica de

Maxwell(naturaleza fundamental ondulatoria electromagntica), y, por otro, la accin mutua entre la luzy la materia, en los procesos

de absorcin y emisin, es un fenmeno fotoelctrico (naturaleza corpuscular).

19LUMINOTECNIA 2002

Captulo 1. LA LUZ



Captulo 2.

EL OJO

2.1. El ojo humano como rgano receptor de luz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.2. Descripcin estructural del ojo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.3. Formacin de imgenes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.4. Curva de sensibilidad del ojo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2.5. Acomodacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

2.6. Contraste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

2.7. Adaptacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

2.8. Deslumbramiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29


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2.1. El ojo humano como rgano receptor de luz

El ojo es el rgano fisiolgico del sentido de la vista, mediante el cual se experimentan las sensaciones de luz y color. Para que se realice

el proceso de la iluminacin, como accin y efecto de iluminar y ver, se requieren tres agentes:

1) La fuente productora de luz o radiacin luminosa.

2) Un objeto a iluminar que necesitamos que sea visible.

3) El ojo, que recibe la energa luminosa y la transforma en imgenes que son enviadas al cerebro para su interpretacin.

El estudio y descripcin de los componentes del ojo, as como el proceso que se realiza desde que la luz le llega y pasa por las vas y

centros visuales hasta que es interpretada por el cerebro, nos llevara al campo de la neurofisiologa. Aqu describiremos y expondremos

algunos comportamientos y conceptos del sentido de la vista, cuyo conocimiento es indispensable y contribuye a un mejor diseo de

las instalaciones de iluminacin.

2.2. Descripcin estructural del ojo

En la Fig. 1 se representa un corte longitudinal esquemtico del ojo humano, en el que se puede apreciar su constitucin anatmica.

Figura 1. Constitucin del ojo humano.

El ojo est constituido principalmente por los siguientes elementos:

a) Globo ocular: Cmara que tiene como funcin principal la formacin de la imagen en la retina.

b) Crnea: Tiene la misin de recibir y transmitir las impresiones visuales y constituye el componente ptico refractor fundamental del ojo.

c) Cristalino: Es una lente biconvexa, transparente e incolora situado tras el iris. Esta membrana elstica cambia su forma para enfocar

los objetivos.

d) Iris: Lmina circular situada frente al cristalino y muy pigmentada. Puede contraer la pupila controlando la cantidad de luz que pasa

al cristalino.

e) Pupila: Orificio circular situado en el centro del iris y a travs del cual pasan los rayos luminosos. La abertura de este orificio la controla

el iris y su constriccin se llama miosisy la dilatacin midriasis.

f) Retina: Es la pelcula interna posterior del ojo constituida por una membrana nerviosa, expansin del nervio ptico, que tiene la

funcin de recibir y transmitir imgenes o impresiones visuales. Contiene una finsima capa de clulas fotosensibles, conos y

bastones, que divergen del nervio ptico y que estn en la parte externa prximas a la capa pigmentada.

Eje visual

Cristalino

Humor vtreo

Prpado superior

Humor acuoso

Crnea

Iris

Msculo ciliar

Prpado inferior Punto ciego

Mancha amarilla

Msculos oftlmicos

Msculos oftlmicos

Nervio ptico

Retina

CoroidesEsclertica

23LUMINOTECNIA 2002

Captulo 2. EL OJO



g) Conos: Clulas fotosensibles de la retina o fotorreceptores que se encuentran principalmente en la fvea. Son muy sensibles a los

colores y casi insensibles a la luz. De ah que cumplan la funcin de discriminar los detalles finos y la de percibir los colores (Fig. 2).

h) Bastones o bastoncillos: Clulas fotosensibles de la retina o fotorreceptores que se encuentran slo fuera de la fvea y ms

concentrados en la periferia. Son muy sensibles a la luz y al movimiento, y casi insensibles al color. De ah que la misin de los

bastones sea la de percibir la mayor o menor claridad con que estn iluminados los objetos (Fig. 2).

i) Mcula: Mancha amarilla situada en el polo posterior de la retina, sobre el eje ptico, donde se produce la fijacin ntida y precisade detalles y colores. En su centro se encuentra la fvea, que slo est formada por conos.

j) Punto ciego: Punto de la retina por donde el nervio ptico conduce las imgenes o sensaciones de luz al cerebro. En este punto

no hay fotorreceptores.

Consecuencias prcticas de la funcin de conos y bastones

Cuando miramos un espacio iluminado con poca luz, por ejemplo, en la penumbra por la noche, la agudeza visual es baja, porque

no actan los conos y no se distinguen los colores ni los detalles, de ah el famoso refrn de que de noche todos los gatos son pardos.

A esta visin nocturna se le llama escotpicay en ella intervienen esencialmente los bastones que captan con gran sensibilidad la mayor

o menor cantidad de luz y el movimiento de los objetos.

Ello justifica que en algunos alumbrados pblicos de avenidas, carreteras, y grandes superficies se efecte el alumbrado con lmparas

de vapor de sodio que reproducen mal los colores, pero aportan gran cantidad de luz.

Por el contrario, con luz diurna o cuando el nivel de iluminacin se eleva lo suficiente, los objetos se ven con precisin y detalle porque

actan los bastones y principalmente los conos, con lo cual se pueden distinguir los colores. A la luz diurna se le llama visin fotpica.

En este caso la cantidad de luz exige ir acompaada de calidad, pues slo la cantidad producira irritabilidad en los ojos y

deslumbramientos muy molestos.

Figura 2. Parte fotosensible del ojo. Actuacin de bastoncillos y conos.

2.3. Formacin de imgenes

El campo visual del hombre est limitado por un ngulo de unos 130 en sentido vertical y de unos 180 en sentido horizontal.

De los objetos iluminados o con luz propia situados en el campo de visual parten rayos luminosos que atraviesan la crnea y el humor

acuoso. El iris, mediante la abertura de la pupila, controla la cantidad de luz que se refracta a travs del cristalino para incidir finalmente

en la retina, donde el pigmento fotosensible de los fotorreceptores la registran en imgenes invertidas y mucho ms pequeas de lo

natural, al igual que ocurre en la cmara fotogrfica. Una vez recibidas y formadas las imgenes en la retina, a travs del nervio ptico,

son enviados al cerebro, que se encarga de interpretarlas y rectificar su posicin (Fig. 3).

ClulapigmentariaCono

Bastoncillo

Granosde pigmento

Clulanerviosa

Ampliacin de la retina

Globo ocular

Captulo 2. EL OJO


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Figura 3. Formacin de imagen y su rectificacin en el cerebro.

En la tabla siguiente se hace un smil con la cmara fotogrfica.

Tabla 1

2.4. Curva de sensibilidad del ojo

Las radiaciones de longitud de onda comprendidas entre 380 nm. (ultravioleta) y 780 nm. (infrarrojos) son transformadas por el ojo

en luz. Fuera de esta gama el ojo no ve, es ciego y no percibe nada. Todas las fuentes luminosas tienen su propia radiacin o mezcla

de ellas comprendida dentro de dichos lmites.

La luz blanca del medio da soleado es suma de todas las longitudes de onda del espectro visible. Si las hacemos llegar al ojo

independientemente y con la misma energa, se obtiene una curva como la de la Fig. 4, que ha sido elaborada por la C.I.E.* realizando

medidas en gran nmero de personas.

* C.I.E.: Comisin Internacional de Iluminacin (Commission Internationale de l Eclairage).

Ojo humano Cmara fotogrfica

Cristalino (controla acomodacin) Objetivo (ajusta distancia entre objetivo y pelcula)

Pupila (controla adaptacin) Diafragma - obturador (adapta exposicin y cantidad de luz)

Pigmento de los fotorreceptores Emulsin de la pelcula

Retina ( crea las imgenes) Pelcula (crea las imgenes)

25LUMINOTECNIA 2002

Captulo 2. EL OJO



Figura 4. Curva de sensibilidad del ojo a las radiaciones monocromticas.

En ella se observa que para la luz blanca del da (fotpica), la mxima sensibilidad del ojo corresponde a la longitud de onda de 555

nm. y al color amarillo. La mnima sensibilidad corresponde a los colores rojo y violeta.

De esta forma, las fuentes luminosas cuyas longitudes de onda corresponden al amarillo verde son las que tienen ms eficacia,

aunque de peor calidad debido a que tal luz no es apropiada para nuestro ojo, acostumbrado a la luz blanca del Sol. De aqu que en

locales con alto nivel de iluminacin se realcen los colores naranja y rojo.

En el caso de la luz nocturna (escotpica), el mximo de sensibilidad se desplaza hacia longitudes de onda menores (efecto Purkinje)

y, por consiguiente, las radiaciones de menor longitud de onda (azul violeta) producen mayor intensidad de sensacin con baja

iluminacin. Este efecto es de gran importancia cuando se proyectan locales con bajo nivel de iluminacin en los que se ven mejor los

colores azul y violeta.

2.5. Acomodacin

Es la capacidad que tiene el ojo para ajustarse automticamente a las diferentes distancias de los objetos, y obtener de esta forma

imgenes ntidas en la retina. Este ajuste se efecta variando la curvatura del cristalino y con ello la distancia focal por la contraccin o

distensin de los msculos ciliares. Si el objetivo se encuentra prximo al ojo, la curvatura del cristalino se hace mayor que cuando est

lejos. En la mquina fotogrfica el ajuste se hace variando la distancia entre el objetivo y la pelcula sensible.

La acomodacin o enfoque es ms fcil con altas luminancias* (iluminaciones) que obligan a una adaptacin de la pupila o modificacin

del diafragma en sentido de cierre. El resultado comn de esta accin es el aumento de la profundidad del campo, o lo que es lomismo, visin ntida de objetos a diferente distancia del ojo o la cmara.

La capacidad de acomodacin del ojo disminuye con la edad a consecuencia del endurecimiento del cristalino.

2.6. Contraste

Todos los objetos son percibidos por los contrastes de color y de luminancia que presentan las distintas partes de su superficie entre s

y en relacin al fondo en que aparece el objeto.

* Luminancia: Efecto de luminosidad que produce una superficie en la retina del ojo, tanto si procede de una fuente primaria de luz como si procede de una

superficie que refleja.

20

40

60

80

100

20

0

40

60

80

100

Longitud de onda nm.

NOCHE DIA

%

400 500 600 700

Captulo 2. EL OJO


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Para niveles de iluminacin suficientemente elevados, el ojo normal es sensible a los colores, mientras que para bajos niveles de

iluminacin los objetos son percibidos fundamentalmente por el contraste de luminancias que presentan con relacin al fondo. La

diferencia de luminancia entre objeto que se observa y su espacio inmediato, es lo que se conoce por contraste.

Figura 5

En la Fig. 5 la superficie del objeto tiene una luminacia L0y la superficie de fondo una luminancia L

f, por tanto se llama contraste

Ka la diferencia de estas dos luminancias, divididas por la de fondo, es decir:

Kes, por tanto, un valor relativo entre luminancias.

Como hemos comentado, la visibilidad de un objeto situado sobre un fondo, depende de la diferencia de luminancias entre el objeto

y el fondo. Un objeto claro sobre fondo oscuro, su contraste ser positivo (valores entre 0 e infinito), en cambio un objeto ms oscuro

que su fondo se ver en silueta y su contraste ser negativo, variando entre 0 y (-1).

El contraste K puede ser positivo o negativo:

Si L0

> Lf

K > 0 contraste positivo (objeto ms claro que el fondo).

Si L0

< Lf

K < 0 contraste negativo (objeto ms oscuro que el fondo).

El contraste K puede adquirir los siguientes valores:

Contraste positivo ( objeto claro) 0 < K < e

Contraste negativo (objeto oscuro) -1 < K < 0

En los ejemplos de la Fig. 6, a) presenta un contrate fcil de distinguir, mientras que b) y c) ofrecen mayor dificultad.

Figura 6

Tambin existe un contraste de colores. En la Tabla 2 podemos ver unos ejemplos.

a b c

K=L

0L

f

Lf

Lf

Lo

27LUMINOTECNIA 2002

Captulo 2. EL OJO



Tabla 2. Contrastes de colores.

Sensibilidad al contraste

Se trata de un concepto derivado del anterior que equivale al mnimo contraste de luminancias que puede ser percibido por el ojo

humano. Matemticamente sera el inverso del contraste.

Por consiguiente, la mayor sensibilidad a los contrates que pueden lograrse es aproximadamente:

Sin embargo, en las condiciones encontradas normalmente en la prctica, la sensibilidad a los contrastes es bastante ms pequea por

las causas antes expuestas.

2.7. Adaptacin

Es la capacidad que tiene el ojo para ajustarse automticamente a las diferentes iluminaciones de los objetos. Consiste en el ajuste del

tamao de la pupila para que la luminancia proyectada en la retina sea de un valor tolerable por las clulas sensibles. En su smil con

la cmara fotogrfica, sera la mayor o menor apertura del diafragma.

Si la iluminacin es muy intensa, la pupila se contrae reduciendo la luz que llega al cristalino, y si es escasa, se dilata para captarla en

mayor cantidad.

En iluminaciones de valores muy altos, la pupila se reduce a un dimetro de aproximadamente 2 mm., y en iluminaciones muy bajas,

se abre hasta aproximadamente 8 mm.

Cuando se pasa de un local con mucha iluminancia a otro completamente a oscuras, el ojo se ve sometido a un proceso de adaptacin

para cuyo ajuste total necesita unos 30 minutos; mientras que por el contrario, cuando se pasa de un local a oscuras a otro con muchailuminancia, dicho periodo es de unos segundos (Fig. 7).

G=1

= 1000.01

G=Lf =

1

L0 L

fK

Color del objeto Color del fondo

Negro Amarillo

Verde Blanco

Rojo Blanco

Azul Blanco

Blanco Azul

Negro Blanco

Amarillo Negro

Blanco Rojo

Blanco Verde

Blanco Negro

Captulo 2. EL OJO


17/264

Figura 7. Curva de fotosensibilidad relativa del ojo respecto al tiempo de adaptacin.

2.8. Deslumbramiento

Es un fenmeno de la visin que produce molestia o disminucin en la capacidad para distinguir objetos, o ambas cosas a la vez, debido

a una inadecuada distribucin o escalonamiento de luminancias, o como consecuencia de contrastes excesivos en el espacio o en el

tiempo.

Este fenmeno acta sobre la retina del ojo en la cual produce una enrgica reaccin fotoqumica, insensibilizndola durante un cierto

tiempo, transcurrido el cual vuelve a recuperarse.

Los efectos que origina el deslumbramiento pueden ser de tipo psicolgico (molesto) o de tipo fisiolgico (perturbador). En cuanto a

la forma de producirse puede ser directo como el proveniente de fuentes luminosas (lmparas, luminarias o ventanas), que se

encuentren situadas dentro del campo visual, o reflejado por superficies de gran reflectancia, especialmente superficies especulares

como las del metal pulido.Las fuentes luminosas producen generalmente un deslumbramiento perturbador; ste es proporcional a la iluminacin producida por

la fuente de luz sobre la pupila del ojo, as como a un factor dependiente del ngulo q que forman la lnea recta R que une el ojo

con el foco F y el plano horizontal H que pasa por el ojo en la posicin de trabajo. En la Fig. 8 se indican los distintos

deslumbramientos en funcin de este ngulo, habindose tomado como admisible un valor mnimo de 30.

Figura 8. Deslumbramientos en funcin del ngulo q.

0 10 20 30 40 50 60

Valores del ngulo

Deslumbramien

to

H

R

F

20

40

60

80

100

20

0 10 20 30 40 50

40

60

80

100

Tiempo de adaptacin (min.)

Fotosensibilid

adr

elativa

%

29LUMINOTECNIA 2002

Captulo 2. EL OJO



Las superficies que no sean completamente mates dan lugar, por reflexin de la luz, a imgenes ms o menos netas de los focos

luminosos. Incluso si su luminancia no es excesiva, estas imgenes son casi siempre molestas cuando se encuentran en el campo visual

y, especialmente, en la regin central de este campo.

Segn lo expuesto, se evitar en lo posible toda clase de superficies pulidas innecesarias (cristales sobre las mesas, etc.). En el caso

que se utilicen superficies semi-pulidas (encerados) se iluminarn por medio de fuentes con la menor luminancia posible y cuya

posicin se calcule en funcin de los reflejos que puedan obtenerse (filtros, rejillas, difusores, etc.).En casos especiales, las imgenes que proporcionan reflexin podrn ser tiles (visin por efecto de silueta, examen de defectos en

superficies pulidas, composicin de imprenta, etc.).

Figura 9. Superficies que reflejan la luz.

Captulo 2. EL OJO



Captulo 3.

PROPIEDADES PTICASDE LA MATERIA

3.1. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

3.2. Reflexin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

3.3. Transmisin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

3.4. Absorcin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

3.5. Refraccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37


21/264

3.1. Generalidades

Cuando un rayo de luz se propaga por un medio y alcanza el lmite que lo separa de un segundo medio, puede suceder, que retorne

al primero (reflexin), o que lo atraviese y que ingrese al segundo medio donde parte se convertir en otra forma de energa (absorcin)

y parte no cambiar (transmisin).

Dos, o los tres de dichos fenmenos ocurren simultneamente, y como la energa no se puede destruir, la suma de la energa

transmitida, absorbida y reflejada debe ser igual a la energa incidente.

Por lo tanto, la aplicacin de la luz en la forma ms conveniente exige un control y una distribucin que se consigue modificando sus

caractersticas a merced a los fenmenos fsicos de reflexin, absorcin y transmisin de la luz, sin olvidarnos de otro cuarto factor

conocido como refraccin.

3.2. Reflexin

Cuando unas ondas de cualquier tipo inciden sobre una barrera plana como un espejo, se generan nuevas ondas que se mueven

alejndose de la barrera. Este fenmeno se denomina reflexin.

Cuando la luz es reflejada por una superficie, un porcentaje de dicha luz se pierde debido al fenmeno de absorcin. La relacin entrela luz reflejada y la luz incidente se denomina reflectanciade la superficie.

Cualquier superficie que no es completamente negra puede reflejar luz. La cantidad de luz que refleja y la forma en que dicha luz es

reflejada se determina por las propiedades de reflexin de la superficie. Se distinguen cuatro tipos de reflexiones, a saber: reflexin

especular, reflexin compuesta, reflexin difusa y reflexin mixta. En estas propiedades de reflexin se fundamentan los sistemas

reflectores.

Reflexin especular(Fig. 1): Se produce cuando la superficie reflectora es lisa. Dicha reflexin obedece a dos leyes fundamentales:

1. El rayo incidente, el rayo reflejado y el normal a la superficie en un punto de incidencia se trazan en un mismo plano.

2. El ngulo de incidencia (i) es igual al ngulo de reflexin (r).

Figura 1. Reflexin especular.

Reflexin compuesta(Fig. 2): A diferencia de lo que ocurre en la reflexin especular, no hay imagen de espejo de la fuente de luz, pero

el ngulo de intensidad mxima reflejada es igual al ngulo de incidencia. Esta reflexin ocurre cuando la superficie es irregular o rugosa.

i r

N

33LUMINOTECNIA 2002

Captulo 3. PROPIEDADES PTICAS DE LA MATERIA



Figura 2. Reflexin compuesta.

Reflexin difusa(Fig. 3): Se produce cuando la luz que incide sobre una superficie es reflejada en todas las direcciones, siendo el rayo

normal a la superficie el de mayor intensidad.Este tipo de reflexin se produce en superficies como el papel blanco mate, las paredes y cielos rasos de yeso, la nieve, etc.

Figura 3. Reflexin difusa.

Reflexin mixta (Fig. 4): Es una reflexin intermedia entre la especular y la difusa, en la que parte del haz incidente se refleja y parte

se difunde. Este tipo de reflexin la presentan los metales no pulidos, el papel brillante y las superficies barnizadas.

Figura 4. Reflexin mixta.



23/264

Tabla 1. Factor de reflexin para luz blanca da.

3.3. Transmisin

Es el paso de una radiacin a travs de un medio sin cambio de frecuencia de las radiaciones monocromticas que la componen. Este

fenmeno es caracterstico de ciertos tipos de vidrios, cristales, plsticos, agua y otros lquidos, y del aire.

Al atravesar el material, parte de la luz se pierde debido a la reflexin en la superficie del medio siguiente y parte se absorbe. La relacin

entre la luz transmitida y la luz incidente se denomina transmitanciadel material.

En la transmisin se pueden diferenciar tres tipos: regular, difusa y mixta.Transmisin regular(Fig. 5): En esta transmisin, el haz que incide sobre un medio, la atraviesa y sale de l como tal haz. Los medios

que cumplen esta propiedad, se les denomina cuerpos transparentes y permiten ver con nitidez los objetos colocados detrs de ellos.

Superficie reflectora % factor de reflexin

Plata brillante 92 - 97

Oro 60 - 92

Plata blanca (mate) 85 - 92

Nquel pulido 60 - 65

Cromo pulido 60 - 65

Aluminio pulido 67 - 72

Aluminio electroabrillantado 86 - 90

Aluminio vaporizado 90 - 95

Cobre 35 - 80

Hierro 50 - 55

Porcelana esmaltada 60 - 80

Espejos 80 - 85

Pintura blanca mate 70 - 80

Beige claro 70 - 80

Amarillo y crema claro 60 - 75

Techos acsticos 60 - 75

Verde muy claro 70 - 80

Verde claro y rosa 45 - 65

Azul claro 45 - 55

Gris claro 40 - 50

Rojo claro 30 - 50

Marrn claro 30 - 40

Beige oscuro 25 - 35

Marrn, verde y azul oscuros 5 - 20

Negro 3 - 4

35LUMINOTECNIA 2002




Figura 5. Transmisin regular.

Transmisin difusa(Fig. 6): Transmisin en la que el haz incidente se difunde por el medio, saliendo del mismo en mltiples direcciones.

A estos medios se les denomina traslcidos y los ms conocidos son los cristales esmerilados y los vidrios orgnicos opalizados. Los

objetos colocados detrs de ellos no son distinguidos con precisin.

Figura 6. Transmisin difusa.

Transmisin mixta(Fig. 7): Es una forma de transicin de la transmisin, intermedia entre la regular y la difusa. Se presenta en vidrios

orgnicos, vidrios orgnicos depulidos y cristales de superficie labrada. Aunque la difusin del haz de luz no es completa, los objetos no

se pueden observar claramente detrs del mismo aunque s su posicin.

Figura 7. Transmisin mixta.



25/264

3.4. Absorcin

Se denomina absorcin a la transformacin de la energa radiante en otra forma de energa, generalmente en forma de calor. Este

fenmeno es una caracterstica de todas las superficies que no son completamente reflectoras, y de los materiales que no son

totalmente transparentes. La relacin entre la luz absorbida y la luz incidente se denomina absortanciadel material.

La absorcin de ciertas longitudes de onda de luz se denomina absorcin selectiva. En general, los objetos de color le deben su color

a la absorcin selectiva.

3.5. Refraccin

Al pasar de un medio a otro, el rayo de luz puede cambiar su direccin. Dicho cambio, se produce por una alteracin en la velocidad

de la luz. La misma disminuye si la densidad del nuevo medio es mayor, y aumenta si es menor. Este cambio de velocidad y de direccin

se denomina refraccin.

Existen dos leyes de refraccin:

1. Cuando la onda pasa de un medio a otro, el rayo incidente, el rayo refractado y la normal a la superficie de separacin de los medios

en el punto de incidencia, estn en el mismo plano.2. La razn del seno del ngulo de incidencia y el seno del ngulo de refraccin es una constante para los medios comprendidos.

Dicha constante se denomina ndice de refraccin, n, para ambos medios. La segunda ley de refraccin generalmente se denomina Ley

de Snell.

Figura 8. Refraccin en el lmite entre dos medios.

n1* = ndice de refraccin del primer medio.

n2* = ndice de refraccin del segundo medio.

a1

= ngulo de incidencia.

a2

= ngulo de refraccin.

Cuando el primer medio es el aire, n1

= 1 y la frmula es:

sen a1

= n2

sen a2

La distancia D en la Fig. 8. se conoce como desplazamiento. Dicho desplazamiento depende del ngulo de incidencia y del ndice derefraccin. Cuando el rayo de incidencia es perpendicular a la superficie, la refraccin y el desplazamiento equivalen a cero.

n1 sen a1 = n2 sen a2 c sena

1 = n2 = nsen a

2= n

1

2

1

1

D

n1

n2

n1

37LUMINOTECNIA 2002




La refraccin vara segn la longitud de onda. Las ondas cortas (como la azul y la violeta) se transmiten ms que las ondas largas (como

por ejemplo las rojas). Este fenmeno se utiliza para separar la luz blanca en sus colores componentes atravesando un prisma de

refraccin. El grado de la separacin de color, que depende del ngulo de incidencia y de las propiedades refractivas del material del

prisma, se denomina dispersin.

* ni se calcula por el cociente entre la velocidad de la luz en el aire y la velocidad de la luz en el medio i.




Captulo 4.

EL COLOR

4.1. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

4.2. Clasificacin de los colores segn el diagrama cromtico C.I.E. . . . . . 41

4.3. Temperatura del color (Tc) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

4.4. ndice de rendimiento de color (IRC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434.5. Efectos psquicos de los colores y su armona . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44


29/264

4.1. Generalidades

El color es una interpretacin subjetiva psicofisiolgica del espectro electromagntico visible.

Las sensaciones luminosas o imgenes que se producen en nuestra retina, al enviarlas al cerebro, son interpretadas como un conjunto

de sensaciones monocromticas que constituyen el color de la luz.

El sentido de la vista no analiza individualmente cada radiacin o sensacin cromtica. A cada radiacin le corresponde una

denominacin de color, segn la clasificacin del espectro de frecuencias.

Es importante indicar que distinguimos a los objetos por el color asignado segn sus propiedades pticas, pero en ellos ni se produce

ni tienen color. Lo que s tienen son propiedades pticas de reflejar, refractar y absorber los colores de la luz que reciben, es decir: el

conjunto de sensaciones monocromticas aditivas que nuestro cerebro interpreta como color de un objeto depende de la composicin

espectral de la luz con que se ilumina y de las propiedades pticas que posea el objeto para reflejarla, refractarla o absorberla.

Fue Newtonel primero en descubrir la descomposicin de la luz blanca en el conjunto de colores que forma el arco iris. Al hacer pasar

un haz de luz blanca a travs de un prisma obtuvo el efecto que se indica en la Fig. 1.

Figura 1. Descomposicin de la luz blanca en el espectro del arco iris.

4.2. Clasificacin de los colores segn el diagrama cromtico C.I.E.

La evaluacin subjetiva de las superficies de los objetos, tal y como son percibidas por el ojo, se interpretan en funcin de los atributos

o cualidades del color. stas son:

a) Claridad o esplendor:Radiacin luminosa que recibimos segn la iluminancia que posea el objeto. Un objeto es ms claro cuanto

ms se aleja su color del negro en la escala de grises. Hace referencia a la intensidad.

b) Tono o matiz:Nombre comn del color (rojo, amarillo, verde, etc.). Hace referencia a la longitud de onda.

c) Pureza o saturacin:La proporcin en que un color est mezclado con el blanco. Hace referencia a la pureza espectral.

Para evitar la evaluacin subjetiva del color existe el diagrama cromtico en forma de tringulo, aprobado por la C.I.E., que se empleapara tratar cuantitativamente las fuentes de luz, las superficies coloreadas, las pinturas, los filtros luminosos, etc.

Todos los colores estn ordenados segn tres coordenadas cromticas, x, y, z, cuya suma es siempre la unidad (x + y + z = 1) y cuando

cada una de ellas vale 0333 corresponde al color blanco. Estas tres coordenadas se obtienen a partir de las potencias especficas para

cada longitud de onda. Se fundamenta en el hecho de que al mezclar tres radiaciones procedentes de tres fuentes de distinta

composicin espectral se puede obtener una radiacin equivalente a otra de distinto valor. El resultado es el tringulo de la Fig. 2, en

el que con dos coordenadas cualesquiera es suficiente para determinar el color de la radiacin resultante formada por la mezcla aditiva

de tres componentes.

Luz blanca

Prisma

380 nm.

400 nm.

500 nm.

600 nm.

700 nm.

780 nm.

41LUMINOTECNIA 2002

Captulo 4. EL COLOR



Figura 2. Diagrama cromtico de la C.I.E.

4.3. Temperatura de color (TC )

En el diagrama cromtico C.I.E. de la Fig. 2 se ha dibujado la curva que representa el color que emite el cuerpo negro en funcin de

su temperatura. Se llama curva de temperatura de color del cuerpo negro, TC..

La temperatura de color es una expresin que se utiliza para indicar el color de una fuente de luz por comparacin de sta con el color

del cuerpo negro, o sea del radiante perfecto terico (objeto cuya emisin de luz es debida nicamente a su temperatura). Como

cualquier otro cuerpo incandescente, el cuerpo negro cambia de color a medida que aumenta su temperatura, adquiriendo al principio,

el tono de un rojo sin brillo, para luego alcanzar el rojo claro, el naranja, el amarillo y finalmente el blanco, el blanco azulado y el azul.

El color, por ejemplo, de la llama de una vela, es similar al de un cuerpo negro calentado a unos 1.800 K*, y la llama se dice entonces,

que tiene una temperatura de color de 1.800 K.

Las lmparas incandescentes tienen una temperatura de color comprendida entre los 2.700 y 3.200 K, segn el tipo, por lo que su

punto de color determinado por las correspondientes coordenadas queda situado prcticamente sobre la curva del cuerpo negro. Esta

temperatura no tiene relacin alguna con la del filamento incandescente.

Por lo tanto la temperatura de colorno es en realidad una medida de temperatura. Define slo color y slo puede ser aplicada a fuentes

de luz que tengan una gran semejanza de color con el cuerpo negro.

La equivalencia prctica entre apariencia de colory temperatura de color, se establece convencionalmente segn la Tabla 1.

* K = Kelvin. Las temperaturas de la escala Kelvin exceden en 273 C a las correspondientes a la escala centrgada.

520

510

500

490

480

470

460450

400-380

530

540

550

560

580

590

24.000

10.000 6.500

5.000

3.200

2.500

800

600

610

620630

650

700750

570

Captulo 4. EL COLOR


31/264

Tabla 1

4.4. ndice de rendimiento de color (IRC)

El dato de temperatura de color se refiere nicamente al color de la luz, pero no a su composicin espectral que resulta decisiva para

la reproduccin de colores. As, dos fuentes de luz pueden tener un color muy parecido y poseer al mismo tiempo unas propiedades

de reproduccin cromtica muy diferentes.

El ndice de reproduccin cromtica (IRC), caracteriza la capacidad de reproduccin cromtica de los objetos iluminados con una fuente

de luz. El IRC ofrece una indicacin de la capacidad de la fuente de la luz para reproducir colores normalizados, en comparacin con la

reproduccin proporcionada por una luz patrn de referencia.

Tabla 2

Fuentes Luminosas Tc (K) IRC

Cielo azul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.000 a 30.000 85 a 100 (grupo 1)

Cielo nublado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.000 85 a 100 (grupo 1)

Luz solar da. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.000 85 a 100 (grupo 1)

Lmparas descarga (excepto Na) . . . . . . . . . . . . . .

Luz da (halogenuros) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 .000 96 a 100 (grupo 1)

Blanco neutral. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.000 a 5.000 70 a 84 (grupo 2)

Blanco clido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Menos de 3.000 40 a 69 (grupo 3)

Lmpara descarga ( Na) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.900 Menos de 40

Lmpara incandescente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.100 a 3.200 85 a 100 (grupo 1)

Lmpara fotogrfica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 .400 85 a 100 (grupo 1)Llama de vela o de buja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.800 40 a 69 (grupo 3)

Grupo de apariencia de color Apariencia de color Temperatura de color (K)

1 Clida Por debajo de 3.300

2 Intermedio De 3.300 a 5.300

3 Fro Por encima de 5.300

43LUMINOTECNIA 2002

Captulo 4. EL COLOR



Grupos de rendimiento de color en las lmparasPara simplificar las especificaciones de los ndices de rendimiento en color de las lmparas que se utilizan en iluminacin, se han

introducido grupos de rendimiento en color como se indica en la Tabla 3.

Tabla 3. Grupos de rendimiento de color de las lmparas.

4.5. Efectos psquicos de los colores y su armonaEst comprobado que el color del medio ambiente produce en el observador reacciones psquicas o emocionales. Por ello, el emplear

los colores de forma adecuada es un tema del mayor inters para los psiclogos, arquitectos, luminotcnicos y decoradores.

No se pueden establecer reglas fijas para la eleccin del color apropiado con el fin de conseguir un efecto determinado, pues cada caso

requiere ser tratado de una forma particular. Sin embargo, existe una serie de experiencias en las que se ha comprobado las sensaciones

que producen en el individuo determinados colores.

Una de las primeras sensaciones es la de calor o fro, de aqu que se hable de colores clidos y colores fros.

Los colores clidos son los que en el espectro visible van desde el rojo al amarillo verdoso, y los fros desde el verde al azul.

Un color ser ms clido o ms fro segn sea su tendencia hacia el rojo o hacia el azul, respectivamente.

Los colores clidos son dinmicos, excitantes y producen una sensacin de proximidad, mientras que los colores fros calman y

descansan, produciendo una sensacin de lejana.

Asimismo, la claridad del color tambin tiene sus efectos psicolgicos. Los colores claros animan y dan sensacin de ligereza, mientras

que los colores oscuros deprimen y producen sensacin de pesadez.

Cuando se combinan dos o ms colores y producen un efecto agradable, se dice que armonizan. La armona de colores se produce,

pues, mediante la eleccin de una combinacin de colores que es agradable y hasta placentera para el observador en una situacin

determinada.

De todo lo anterior, se deduce que el conocimiento de la curva de distribucin espectral de las fuentes de luz es imprescindible para

conseguir el efecto cromtico deseado.

RangoGrupo rendimiento de rendimiento en Apariencia de color Ejemplos para usos preferible Ejemplos para uso aceptableen color

color (IRC o Ra)

ClidoIgualaciones de color, exploraciones

1 A IRC 90 Intermedioclnicas, galerias de arte

Fro

Clido Casas, hoteles, restaurantes,

Intermedio tiendas, oficinas, escuelas, hospitales1 B 90 > IRC 80

Intermedio Imprenta, industria de pintura

Clido y textiles, trabajo industrial

Clido2 80 > IRC 60 Intermedio Trabajo industrial Oficinas, escuelas

Fro

3 60 > IRC 40 Industrias bastas Trabajo industrial

Trabajos bastos, trabajo

4 40 > IRC 20 industrial con bajo requerimiento

de rendimiento de color

Captulo 4. EL COLOR



Captulo 5.

MAGNITUDES LUMINOSAS

5.1. Flujo luminoso (Potencia luminosa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

5.2. Cantidad de luz (Energa luminosa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

5.3. Intensidad luminosa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

5.4. Iluminancia (Nivel de iluminacin) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

5.5. Luminancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

5.6. Otras magnitudes luminosas de inters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

5.7. Representacin grfica de magnitudes luminosas . . . . . . . . . . . . . . . 52

5.8. Cuadro resumen de las magnitudes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56


35/264

En la tcnica de la iluminacin intervienen dos elementos bsicos: la fuente productora de luz y el objeto que se va a iluminar.

En este captulo vamos a ver las magnitudes y unidades de medida fundamentales, empleadas para valorar y comparar las cualidades

y los efectos de las fuentes de luz.

5.1. Flujo luminoso (Potencia luminosa)La energa transformada por los manantiales luminosos no se puede aprovechar totalmente para la produccin de luz. Por ejemplo, una

lmpara incandescente consume una determinada energa elctrica que transforma en energa radiante, de la cual slo una pequea

parte (alrededor del 10%) es percibida por el ojo humano en forma de luz, mientras que el resto se pierde en calor.

El flujo luminoso que produce una fuente de luz es la cantidad total de luz emitida o radiada, en un segundo, en todas las direcciones.

De una forma ms precisa, se llama flujo luminoso de una fuente a la energa radiada que recibe el ojo medio humano segn su

curva de sensibilidad y que transforma en luz durante un segundo.

El flujo luminoso se representa por la letra griega F y su unidad es el lumen (lm). El lumen es el flujo luminoso de la radiacin

monocromtica que se caracteriza por una frecuencia de valor 540 10 12 Hz. y por un flujo de energa radiante de 1/ 683 W. Un watio

de energa radiante de longitud de onda de 555 nm. en el aire equivale a 683 lm aproximadamente.

Medida del flujo luminoso

La medida del flujo luminoso se realiza en el laboratorio por medio de un fotoelemento ajustado segn la curva de sensibilidad fotpica

del ojo a las radiaciones monocromticas, incorporado a una esfera hueca a la que se le da el nombre de Esfera de Ulbricht(Fig. 1), y

en cuyo interior se coloca la fuente a medir. Los fabricantes dan el flujo de las lmparas en lmenes para la potencia nominal.

Figura 1. Esfera de Ulbricht.

Rendimiento luminoso (Eficacia luminosa)

El rendimiento luminoso de una fuente de luz, indica el flujo que emite la misma por cada unidad de potencia elctrica consumida para

su obtencin.

Se representa por la letra griega e, siendo su unidad el lumen/ watio (lm/W).

La frmula que expresa la eficacia luminosa es:

(lm/W)

Si se lograse fabricar una lmpara que transformara sin prdidas toda la potencia elctrica consumida en luz a una longitud de onda de

555 nm., esta lmpara tendra el mayor rendimiento posible, cuyo valor sera 683 lm/ W.

=

47LUMINOTECNIA 2002

Captulo 5. MAGNITUDES LUMINOSAS



5.2. Cantidad de luz (Energa luminosa)

De forma anloga a la energa elctrica que se determina por la potencia elctrica en la unidad de tiempo, la cantidad de luz o energa

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 frmula que expresa la cantidad de luz es:

Q = F t (lm h)

5.3. Intensidad luminosa

Esta magnitud se entiende nicamente referida a una determinada direccin y contenida en un ngulo slido w.

Al igual que a una magnitud de superficie corresponde un ngulo plano que se mide en radianes, a una magnitud de volumen le

corresponde un ngulo slido o estreo que se mide en estereorradianes.

El radin se define como el ngulo plano que corresponde a un arco de circunferencia de longitud igual al radio (Fig. 2).

Figura 2. ngulo plano.

El estereorradin se define como el ngulo slido que corresponde a un casquete esfrico cuya superficie es igual al cuadrado del radio

de la esfera (Fig. 3).

Figura 3. ngulo slido.

La intensidad luminosa de una fuente de luz es igual al flujo emitido en una direccin por unidad de ngulo slido en esa direccin.

Su smbolo es , su unidad es la candela (cd), y la frmula que la expresa:

(lm/sr) =

r = 1m.

1cd

1cd

= 1 LmE= 1 Lux

S= 1 m2

(total) = 4 estereorradianes

r = 1

= 1 radin

(total) = 2 radianes

= 1



37/264

La candela se define como la intensidad luminosa de una fuente puntual que emite un flujo luminoso de un lumen en un ngulo

slido de un estereorradin (sr).

Segn el S.I.*, tambin se define candela como la intensidad luminosa, en una direccin dada, de una fuente que emite una radiacin

monocromtica de frecuencia 540 1012 Hz y cuya intensidad energtica en dicha direccin es 1/683 watios por estereorradin.

5.4. Iluminancia (Nivel de iluminacin)

La iluminancia o nivel de iluminacin de una superficie es la relacin entre el flujo luminoso que recibe la superficie y su rea. Se

simboliza por la letra E, y su unidad es el lux (lx).

La frmula que expresa la iluminancia es:

(lx = lm/ m2)

Se deduce de la frmula que cuanto mayor sea el flujo luminoso incidente sobre una superficie, mayor ser su iluminancia, y que, para

un mismo flujo luminoso incidente, la iluminancia ser tanto mayor en la medida en que disminuya la superficie.

Segn 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 iluminacin

La medida del nivel de iluminacin se realiza por medio de un aparato especial denominado luxmetro, que consiste en una clula

fotolectrica que, al incidir la luz sobre su superficie, genera una dbil corriente elctrica que aumenta en funcin de la luz incidente.

Dicha corriente se mide con un miliampermetro, de forma analgica o digital, calibrado directamente en lux (Fig. 4).

Figura 4. Luxmetro.

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 trmino ha

sustituido a los conceptos de brillo y densidad de iluminacin, aunque como concepto nos interesa recordar que el ojo no ve colores

sino brillo, como atributo del color. La percepcin de la luz es realmente la percepcin de diferencias de luminancias. Se puede decir,

por lo tanto, que el ojo ve diferencias de luminancias y no de iluminacin (a igual iluminacin, diferentes objetos tienen luminancia

distinta porque tienen distinto poder de reflexin).

La luminancia de una superficie iluminada es el cociente entre la intensidad luminosa de una fuente de luz, en una direccin, y la

superficie de la fuente proyectada segn dicha direccin.

* S.I.c Sistema Internacional.

1

2

3

BBAA

=

S

49LUMINOTECNIA 2002



38/264


39/264

5.6. Otras magnitudes luminosas de inters

5.6.1. Coeficiente de utilizacin

Relacin entre el flujo luminoso recibido por un cuerpo y el flujo emitido por una fuente luminosa.

Unidad c %

Smbolo c Relacin c

5.6.2. Reflectancia

Relacin entre el flujo reflejado por un cuerpo (con o sin difusin) y el flujo recibido.

Unidad c %

Smbolo c

Relacin c

5.6.3. Absortancia

Relacin entre el flujo luminoso absorbido por un cuerpo y el flujo recibido.Unidad c %

Smbolo c

Relacin c

5.6.4. Transmitancia

Relacin entre el flujo luminoso transmitido por un cuerpo y el flujo recibido.

Unidad c %

Smbolo c

Relacin c

5.6.5. Factor de uniformidad media

Relacin entre la iluminacin mnima y la media, de una instalacin de alumbrado.

Unidad c %

Smbolo c Um

Relacin c

5.6.6. Factor de uniformidad extrema

Relacin entre la iluminacin mnima y mxima, de una instalacin de alumbrado.

Unidad c %

Smbolo c Ue

Relacin c

5.6.7. Factor de uniformidad longitudinal

Relacin entre la luminacia mnima y mxima longitudinal, de una instalacin de alumbrado.

Unidad c %

Smbolo c ULRelacin c

5.6.8. Factor de uniformidad general

Relacin entre la luminancia mnima y media, de una instalacin de alumbrado.

Unidadc

%Smbolo c U0Relacin c U0 =

Lmin

Lmed

UL =Lmin longitudinalLmax longitudinal

Ue =min

max

Um =min

med

=t

=a

=r

=

e

51LUMINOTECNIA 2002




5.6.9. Factor de mantenimiento

Coeficiente que indica el grado de conservacin de una instalacin.

Unidad c %

Smbolo c Fm

Relacin c Fm = Fpl Fdl Ft Fe Fc

Fpl = factor posicin lmparaFdl = factor depreciacin lmpara

Ft = factor temperatura

Fe = factor equipo de encendido

Fc = factor conservacin de la instalacin

5.7. Representacin grfica de magnitudes luminosas

El conjunto de la intensidad luminosa de una fuente de luz en todas las direcciones constituye lo que se conoce como distribucin

luminosa. Las fuentes de luz utilizadas en la prctica tienen una superficie luminosa ms o menos grande, cuya intensidad de radiacin

se ve afectada por la propia construccin de la fuente, presentando valores diversos en las distintas direcciones.Con aparatos especiales (como el Goniofotmetro) se puede determinar la intensidad luminosa de una fuente de luz en todas las

direcciones del espacio con relacin 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 expresin:

El slido que obtenemos recibe el nombre de slido fotomtrico. En la Fig. 7 se puede apreciar el slido fotomtricode una lmpara

incandescente.

Figura 7. Slido fotomtrico de una lmpara incandescente.

Si hacemos pasar un plano por el eje de simetra de la fuente luminosa, por ejemplo, un plano meridional, obtenemos una seccin

limitada por una curva que se denomina curva fotomtricao curva de distribucin luminosa (Fig. 8).

020

40

80

100

120

140160

180

60

= !

r dr



41/264

Figura 8. Curva fotomtrica de una lmpara incandescente.

Mediante la curva fotomtrica de una fuente de luz se puede determinar con exactitud la intensidad luminosa en cualquier direccin,

dato necesario para algunos clculos de iluminacin.

Las direcciones del espacio por las cuales se radia una intensidad luminosa las podemos determinar por dos coordenadas. Uno de los

sistemas de coordenadas ms usado para la obtencin de curvas fotomtricas es el C - que podemos ver en la Fig. 9.

Figura 9. Sistema de coordenadas C - .

Las curvas fotomtricas se dan referidas a un flujo luminoso emitido de 1.000 lm. y, como el caso ms general es que la fuente de luz

emita un flujo superior, los valores de la intensidad luminosa correspondientes se hallan mediante una regla de tres simple.

Cuando alojamos una lmpara en un reflector, se distorsiona su flujo proporcionando un volumen cuya forma es distinta, ya que

depende de las caractersticas propias del reflector. Por consiguiente, las curvas de distribucin segn los distintos planos son diferentes.En las dos siguientes figuras podemos ver dos ejemplos en los que se han representado las curvas de distribucin de dos reflectores.

ejedeinclinacin

ejede

rotaci

n

plan

os"C"

=180

=0

=90

Ladoacera

Ladocalzada

C=0

C=180C=

90

C=27

0

20

40

40

60

80

180

0 30

150

90

60

120

60

80

100

120

140

cd

53LUMINOTECNIA 2002




El de la Fig.10 es simtrico, y tiene idnticas curvas para cualquiera de los planos meridionales, por lo que una sola curva es suficiente

para su identificacin fotomtrica. El ejemplo de la Fig. 11 es asimtrico y cada plano tiene una curva diferente, por lo que es necesario

conocer todos los planos.

Figura 10. Curva de distribucin fotomtrica simtrica.

Figura 11. Curva de distribucin fotomtrica asimtrica.

Otro mtodo de representar la distribucin 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 lnea los puntos de igual intensidad (curvas

isocandelas). Generalmente las luminarias tienen como mnimo un plano de simetra, por lo que se desarrolla solamente una

semiesfera.

C=45 C=0C=90Unidad = cd/1000 lm

70o

50o

30o

0o

080240320

10o

60o

30o

30o

0o

225450675900

C=45 C=0C=90

Unidad = cd/ 1000 lm



43/264

Figura 12. Curvas isocandelas.

Esta forma de representacin es mucho ms completa, pero tiene el inconveniente de que se necesita una mayor experiencia para su

interpretacin.

El flujo emitido por una fuente luminosa proporciona una iluminacin (iluminancia) en una superficie, cuyos valores se miden en lux.

Si proyectamos estos valores sobre un mismo plano y unimos por medio de una lnea los de igual valor, entonces daremos lugar a las

curvas isolux (Fig. 13).

Figura 13. Curvas isolux.

Por ltimo tenemos las luminacias, que dependen del flujo luminoso reflejado por una superficie en la direccin del observador. Los

valores se miden en candelas por metro cuadrado (cd/ m2) y su representacin nos viene dada por las curvas isoluminancias(Fig. 14).

h

6h 5h 4h

11

5

5

10

20

3040

5060

70

80

3h 2h h 0 h 2h 3h

0

h

2h

3h

Lmax=100%fl=0.154

LADO ACERA

LADO CALZADA

GM=0 Imax=100%10-10

-20

-30

-40

-50

-60

-70

-80

-90C=0350 10 20 30 40 50 60 70 80340330320310300290280

20

30

40

50

60

70

80

90

1

5

10

20

30

9080

60 40

60

55LUMINOTECNIA 2002




Figura 14. Curvas isoluminancias.

5.8. Cuadro resumen de las magnitudes

Tabla 1. Resumen de las magnitudes luminosas.

Magnitud Smbolo Unidad Relaciones

Flujo Luminoso F Lumen (lm) F = I q

Eficacia Luminosa Lumen por watio (lm/W) =

Cantidad de luz Q Lumen hora (lm h) Q = F t

Candela (cd)Intensidad luminosa

(cd = lm/sr) =

Lux (lx)Iluminancia

(lx = lm/ m2)=

S

Nit = cd/ m2Luminancia L

Stilb = cd/ cm2L =

S cos

Coeficiente iluminacin % =

e

Reflectancia % =r

Absortancia % =a

Transmitancia % =t

Factor unifomidad media Um % Um =min

med

Factor unifomidad extrema Ue % Ue =min

max

Factor de uniformidad longitudinal UL % UL =Lmin longitudinalLmax longitudinal

Factor de uniformidad general U0 % U0 =Lmin

Lmed

Factor mantenimiento Fm % Fm = Fpl Fdl Ft Fe Fc

h6h 5h 4h

1 5 2030

4050

6070

80

5

10

50

1

5

3h 2h h 0 h 2h 3h

0

h

2h

3h

A

OBSERVADORES: A, B Y C

B

C

LADO ACERA

LADO CALZADACalzada R2Qo = 0.07

Lmax=100%

fl=0.152




Captulo 6.

PRINCIPIOS FUNDAMENTALES

6.1. Ley de la inversa del cuadrado de la distancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

6.2. Ley del coseno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

6.3. Iluminacin normal, horizontal, vertical y en planos inclinados . . . . . . 61

6.4. Relaciones de iluminancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

6.5. Ley de Lambert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65


47/264

6.1. Ley de la inversa del cuadrado de la distancia

Desde los experimentos primitivos se ha comprobado que las iluminancias producidas por las fuentes de luz disminuyen inversamente

con el cuadrado de la distancia desde el plano a iluminar a la fuente. Se expresa por la frmula siguiente:

(lx)

donde es el nivel de iluminacin en lux (lx), es la intensidad de la fuente en candelas (cd), y des la distancia de la fuente de luz

al plano receptor perpendicular.

De esta forma podemos establecer la relacin de iluminancias 1 y 2 que hay entre dos planos separados una distancia dy Dde la

fuente de luz respectivamente:

1 d2 = 2 D2

Figura 1. Distribucin del flujo luminoso sobre distintas superficies.

Esta ley se cumple cuando se trata de una fuente puntual de superficies perpendiculares a la direccin del flujo luminoso. Sin embargo,se puede suponer que la ley es lo suficientemente exacta cuando la distancia a la que se toma la medicin es, por lo menos, cinco

veces la mxima dimensin de la luminaria (la distancia es grande con relacin al tamao de la zona fuente de luz).

6.2. Ley del coseno

En el caso anterior la superficie estaba situada perpendicularmente a la direccin de los rayos luminosos, pero cuando forma con sta

un determinado ngulo a, la frmula de la ley de la inversa del cuadrado de la distanciahay que multiplicarla por el coseno del ngulo

correspondiente cuya expresin constituye la llamada ley del coseno, que se expresa como:

= cos (lx)d2

F

d

D

E1

S1

S2

E2

1=

D2

2 = d2

=

d2

59LUMINOTECNIA 2002

Captulo 6. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES



La iluminancia en un punto cualquiera de una superficie es proporcional al coseno del ngulo de incidencia de los rayos luminosos

en el punto iluminado.

En la Fig. 2 se representan dos fuentes de luz F y F con igual intensidad luminosa (I) y a la misma distancia (d) del punto P. A la fuente

F con un ngulo de incidencia a igual a cero, corresponde un cos0 = 1, y produce una iluminacin en el punto P de valor:

Figura 2. Iluminancia en un punto desde dos fuentes de luz con diferente ngulo de incidencia.

c

De la misma forma el F con un ngulo = 60, al que corresponde el cos60= 05, producir en el mismo punto una iluminacin

de valor:

c

Por lo tanto, p = 05 p, es decir, para obtener la misma iluminacin en el punto P, la intensidad luminosa de la fuente F debe ser

el doble de la que tiene la fuente F.

En la prctica, generalmente no se conoce la distancia ddel foco al punto considerado, sino su altura ha la horizontal del punto.

Empleando una sencilla relacin trigonomtrica y sustituyendo sta en la ecuacin inicial, obtenemos una nueva relacin en la cual

interviene la altura h:

p =

cos3 (lx)h2

cos2 cos

h2p =

cos =

cos =

d2 (h

)2

cos

cos =hc d =

h

d cos

p = 1 (lx)

2 d2p =

cos 60= 05d2 d2

p =

(lx)d2

p =

cos 0 =

1d2 d2

60

h

PF

F'

d

d



49/264

6.3. Iluminacin normal, horizontal, vertical y en planos inclinados

En la Fig. 3 la fuente F ilumina tres planos situados en posiciones normal, horizontal y vertical respecto al mismo. Cada uno de ellos

tendr una iluminancia llamada:

EN = Iluminancia normal.

EH = Iluminancia horizontal.

EV = Iluminancia vertical.

Figura 3. Iluminancia normal, horizontal y vertical.

Vamos a determinar la iluminancia normal, horizontal y vertical para el punto M de la Fig. 3.

Iluminacin normal

Aplicamos la ley de la inversa del cuadrado de la distancia:

donde I es la intensidad luminosa bajo el ngulo a. Prcticamente, slo se considera la iluminancia normal de un punto en el caso que

ste se encuentre situado en la vertical de la fuente sobre el plano horizontal (punto M1), por lo que la frmula anterior se convierte en:

y tambin cuando est situado en lnea recta con la fuente sobre el plano vertical (punto M2), siendo la iluminancia:

Iluminacin horizontal

Si aplicamos directamente la ley del coseno, tenemos que:

Esta expresin la podemos expresar en relacin con la altura h que existe entre la fuente F y el punto M ( d = h / cos):

H =

cos3 (lx)h2

H = N cos =

cos (lx)d2

N = (lx)a2

N =

(lx)h2

N =

(lx)d2

FM2

M1M

I

d

Iluminacinhorizontal

Iluminacin

vertical

Ilumin

aci

n

n

ormal

a

h

61LUMINOTECNIA 2002




Iluminacin vertical

En este caso tambin aplicamos directamente la ley del coseno, y obtenemos que:

V = N cos (lx)

Entre los ngulos y existe una relacin sencilla, ya que ambos pertenecen a un tringulo rectngulo.

+ + 90= 180 c = 90-

Aplicando relaciones trigonomtricas:cos = cos(90- ) = cos90 cos + sen90 sen

Por lo tanto, cos = sen. Sustituimos este valor en la expresin y obtenemos que:

V = N sen (lx)

Podemos expresar la ecuacin en funcin de la altura h que existe entre la fuente F y el punto M.

Iluminacin en planos inclinados

El plano vertical puede cambiar a travs de un ngulo como el que aparece en la Fig. 4. Dicho ngulo es el que forma el plano

vertical que contiene al punto P con el plano de incidencia de la luz.

Figura 4. Iluminancia en el punto P.

Teniendo esto en cuenta, la expresin anterior se transforma en:

h es la altura vertical de la fuente de luz sobre el plano horizontal que contiene al punto P.

6.4. Relaciones de iluminancia

Se han propuesto diferentes conceptos para describir la luz que proviene de otras direcciones que la vertical, entre los que se incluyen los que

vamos a ver a continuacin. stos se deben considerar como parmetros de confort junto con otros como el nivel de iluminacin (iluminancia).

Vertical / Horizontal

La experiencia obtenida de las instalaciones de alto nivel de iluminacin con un buen control del deslumbramiento, indica que la relacin

entre la iluminancia vertical (EV) y la iluminancia horizontal (EH) para un buen modelado* no debe ser inferior a 025 en las principales

direcciones de la visin.

* Modelado: Habilidad de la luz para revelar la textura y forma tridimensional de un objeto creando juegos de luces y sombras.

V 025

H

PI =

cos2 sen cos (lx)h2

P

h

I

V =

cos2 sen (lx)h2

V =

sen (lx)d2



51/264

Vectorial / Esfrica

Los efectos de la iluminacin direccional se pueden describir en parte por la iluminancia vectorial y la relacin entre la iluminancia

vectorial y la esfrica.

El vector iluminancia en un punto tiene una magnitud igual a la diferencia mxima en iluminancia sobre elementos de superficie

diametralmente opuestos en un pequeo disco (Fig. 5) ubicados en un punto, siendo su direccin del elemento de mayor iluminancia

hacia el de menor iluminancia.

Figura 5. Vector ilumanacia E = Ef Er.

La media esfrica en un punto es la iluminancia media sobre toda la superficie de una pequea esfera ubicada en dicho punto (Fig. 6).

Figura 6. Iluminancia media esfrica ES.

La intensidad direccional de la iluminacin se puede indicar por el ndice de modelado dado por la relacin entre la iluminancia vectorial

y la iluminancia esfrica media:

Si la medimos utilizando una esfera de radio r que recibe un haz de luz con flujo luminoso F, esta es:

La iluminancia E en un elemento de la superficie de radio r es:

En una habitacin con luz difusa y con piso, paredes y cielorraso con reflexin difusa, tenemos que j j 0 (es decir, no existen

sombras). Bajo estas condiciones, el ndice de modelado es j/ sj 0. En cambio, en una habitacin completamente oscura donde

=

r2

S =

4 r2

S

Es

E

Er

Ef

63LUMINOTECNIA 2002




la luz proviene de una sola direccin (por ejemplo la luz del Sol), j = (es decir, sombras oscuras). Bajo estas condiciones, el ndice

de modelado es j / = / s = 4.

Por lo tanto, el ndice de modelado puede tener valores entre 0 y 4.

El vector j debe tener una direccin descendente (preferentemente entre 45y 75a la vertical) para obtener una apariencia natural

de las facciones humanas.

Cilndrica / Horizontal

Un concepto alternativo para describir el efecto de modelado es la relacin entre iluminancia cilndrica y la iluminancia horizontal en

un punto.

La iluminancia cilndrica media C en un punto es la iluminancia media sobre la superficie curva de un pequeo cilindro ubicado en

el punto (Fig. 7). Salvo indicacin contraria, el eje del cilindro debe ser vertical.

Figura 7. Iluminacia cilndrica media EC.

La iluminancia cilndrica en un punto es igual a la iluminancia vertical media en todas las direcciones en dicho punto. Se logra un

buen modelado cuando la relacin es :

Cabe destacar que en general la direccin es tomada en cuenta automticamente, por lo tanto no se necesita especificarla

adicionalmente, como en el caso de la relacin vectorial / esfrica: cuando la luz proviene directamente de arriba, C = 0 y C/ H

= 0; cuando la luz es horizontal, H = 0 y C/ Hj q.

Vertical / Semicilndrica

Las pruebas que se han llevado a cabo relacionadas con la iluminacin de reas exteriores para peatones (con niveles de iluminacin

bajos) han demostrado que la relacin entre la iluminancia vertical y la semicilndrica proporciona una media til de aceptacin demodelado de las facciones humanas, para esta rea de aplicacin.

La iluminancia semicilndrica semincil en un punto en una direccin horizontal dada es la iluminancia media sobre una superficie curva

de un semicilindro pequeo vertical ubicado en dicho punto con una superficie curva enfocada a la direccin especificada (Fig. 8).

0'3 C

3H

EC



53/264

Figura 8. Iluminancia semicilndrica.

La iluminacin de relieve bien equilibrada (ni muy chata ni muy dura) se obtiene a:

Las relaciones extremas son:

Cero modelado muy duro.

(/ 2) = 157 modelado muy chato.

6.5. Ley de Lambert

Existen superficies emisoras o difusas que al observarlas desde distintos ngulos se tiene la misma sensacin de claridad. A estas

superficies se las denomina emisores o difusores perfectos.

Si L0

es la luminancia segn la normal y L

la luminancia segn el ngulo de observacin

, se verifica que L

= L0

para cualquier

ngulo .

Como y , se cumple la ecuacin:

= 0 cos

Esta relacin se conoce como Ley de Lambert y slo la cumplen los emisores o difusores perfectos.

Figura 9. Invariabilidad de la luminancia con el ngulo de incidencia.

Io

I

Lo

L

N

Superficie

L =

S cos L0 =

0

S

08

V

13semincil

Esem

65LUMINOTECNIA 2002




Captulo 7.

LUMINARIAS

7.1. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

7.2. Clasificacin de luminarias por el grado de proteccin elctrica . . . . . 70

7.3. Clasificacin de luminarias por condiciones operativas . . . . . . . . . . . . 70

7.4. Grado de inflamabilidad de la superficie de montaje . . . . . . . . . . . . . 71

7.5. Clasificacin de las luminarias por sus condiciones de servicio . . . . . 72

7.6. Datos bsicos fotomtricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

7.7. Eficiencia de las luminarias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86


57/264

7.1. Generalidades

Debido a la muy alta luminanciade las lmparas, es preciso aumentar la superficie aparente de emisin para evitar molestias visuales

(deslumbramientos). Por otro lado, es necesario apantallar las lmparas para pr

luminotecnia indalux 2002

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