Nuevo post relacionado con la serie que comenzó con Intensidad Luminosa, Candela.
La candela permite medir la intensidad luminosa de una fuente que emite en una longitud de onda visible por el ojo humano (entre 380nm y 760nm), en una dirección particular por unidad de ángulo sólido.
La radiación fuera de ese rango, puede estar presente pero el ojo humano no puede detectarla.
La sensibilidad del ojo humano en diferentes longitudes de onda se expresa por la función de eficacia luminosa relativa que se muestra en el post de candela, y que aquí se copia:
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| Eje Y: Eficacia luminosa relativa Eje X: Longitud de onda (nm) Curva fotópica adoptada por la Comisión Internacional de l'Eclairage ( CIE ), basada en datos medios obtenidos con campos foveales de 2 grados de diámetro, y aplicable solo a observadores de menos de 30 años, observando en ángulos <= 5 grados desde la fóvea |
Si en vez de una longitud de onda visible, medimos la energía que emite una fuente en todas las longitudes de onda visibles por el ojo humano, estaremos midiendo el flujo luminoso.
Para el cálculo del flujo luminoso se debe tener en cuenta el hecho que la retina contiene dos tipos diferentes de receptores. Como resultado, bajo condiciones fotópicas ( brillo ), los conos de la retina son los receptores dominantes, y el pico de la curva de eficacia V(λ) es de 555nm, pero en condiciones escotópicas los bastones son los receptores más efectivos, el pico de la curva de eficacia V( λ' ) es de 509nm. En condiciones normales (mesópicas) conos y bastones contribuyen a la visión, y la curva de eficacia tiene dos extremos, lo que se conoce como "efecto Purkinje" .
En el pico de 555nm, se producen aproximadamente 683,002 lumen por cada watio de radiación:
Si midiésemos la intensidad luminosa escotópica, la formula, con aproximadamente 1700 lumen/watt, quedaría así:
En la práctica, la curva de eficacia luminosa relativa varía no solo con el nivel de flujo ( fotópico, escotópico o mesópico), sino también por el método de medida usado y factores como el tamaño del ángulo Φ(λ), localización de la imagen de estímulo en la retina, etc. Debido a la diferente densidad de bastones y conos. Lo que puede producir variaciones en la visión del color.
Si, entonces, se mide la distribución de longitud de onda del flujo radiante con la curva de eficacia luminosa apropiada, para obtener el flujo luminoso, podemos pasar de parámetros radiométricos a las correspondientes cantidades fotométricas:
Cantidad radiométrica
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Correspondiente cantidad fotométrica
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Flujo radiante ( watts )
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Flujo luminoso ( lumens )
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Intensidad radiante ( watts )
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Intensidad luminosa ( candelas ó lumens*sr-1 )
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Irradiancia ( watts*m-2 )
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Iluminancia ( lux ó lumens*m-2 )
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Radiancia ( watts*sr-1*m-2 )
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Luminancia ( candelas*m-2 )
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La unidad de medida del sistema internacional para el flujo luminoso, es la unidad derivada lumen ( lm ).
Si la fuente es isotrópica, con 1 candela de intensidad, emite un flujo luminoso de 4π lúmenes.
El origen de la unidad de medida lumen se atribuye al físico francés André-Eugène Blondel, que vivió entre los siglos XIX y XX, y a parte de realizar multitud de inventos, y ser profesor, propuso en 1894 la unidad de medida lumen, así como otras unidades de medida para el uso en fotometría, basadas en el metro, y la vela Violle.
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| André-Eugène Blondel |
Propuso además las unidades:
- stilb (sb), como unidad de medida de luminancia en el sistema CGS ( centímetro-gramo-segundo). Se usó frecuentemente en Europa hasta la 1ª Guerra Mundial. Conversiones con otras unidades de medida:
- phot (ph), como unidad de iluminancia o flujo luminoso por área, también en el sistema CGS.
1 phot = 929 fc (foot-candle), en el SAE ( Sistema tradicional de medidas de Estados Unidos)
Enlazando con un futuro post:
Cuando sobre una superficie de 1 m2 incide 1 lumen, esa superficie cuenta con una iluminación de 1 lux.
...Continuará la serie de posts de unidades de fotometría...
Referencias:
- Optometry: Science, Techniques and Clinical Management. 2009
- Borish's Clinical Refraction. William J. Benjamin. 2006
- https://en.wikipedia.org/wiki/Phot
- https://en.wikipedia.org/wiki/Stilb_(unit)
- https://fr.wikipedia.org/wiki/Andr%C3%A9_Blondel
- Borish's Clinical Refraction. William J. Benjamin. 2006
- https://en.wikipedia.org/wiki/Phot
- https://en.wikipedia.org/wiki/Stilb_(unit)
- https://fr.wikipedia.org/wiki/Andr%C3%A9_Blondel
