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Articulo de referencia

Lux

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El lux (símbolo: lx ) es la unidad de iluminancia , o flujo luminoso por unidad de área, en el Sistema Internacional de Unidades (SI). [ 1 ] [ 2 ] Es igual a un lumen por metro cuadrado. En fotometría , se utiliza como medida de la irradiancia , tal como la percibe el ojo humano, que responde espectralmente de manera desigual, de la luz que incide o atraviesa una superficie. Es análogo a la unidad radiométrica vatio por metro cuadrado , pero con la potencia en cada longitud de onda ponderada según la función de luminosidad , un modelo de percepción del brillo visual humano , estandarizado por la CIE y la ISO . [ 3 ] En inglés, "lux" se utiliza tanto en singular como en plural. [ 4 ] La palabra deriva de la palabra latina para "luz", lux .

Explicación

Iluminancia

La iluminancia es una medida de la cantidad de flujo luminoso que se distribuye sobre un área determinada. El flujo luminoso (en unidades de lumen ) puede considerarse una medida de la cantidad total de luz visible presente, mientras que la iluminancia mide la intensidad de la iluminación sobre una superficie. Una cantidad dada de luz iluminará una superficie con menor intensidad si se distribuye sobre un área mayor; por lo tanto, la iluminancia es inversamente proporcional al área cuando el flujo luminoso se mantiene constante.

Un lux equivale a un lumen por metro cuadrado :

1  lx  = 1  lm/m 2 = 1 cd · sr /m 2 . 

Un flujo de 1000  lúmenes, distribuido uniformemente sobre un área de 1 metro cuadrado, ilumina ese metro cuadrado con una iluminancia de 1000  lux. Sin embargo, los mismos 1000  lúmenes distribuidos sobre 10 metros cuadrados producen una iluminancia menor, de tan solo 100  lux.

Lograr una iluminancia de 500  lx podría ser posible en una cocina doméstica con una sola luminaria fluorescente con una salida de12 000  lúmenes . Para iluminar una planta de producción con una superficie docenas de veces mayor que la de una cocina, se necesitarían docenas de estas luminarias. Por lo tanto, iluminar una superficie mayor con la misma iluminancia (lux) requiere un mayor flujo luminoso (lumen).

Al igual que con otras unidades del SI con nombre, se pueden usar prefijos del SI  . Por ejemplo, 1 kilolux (klx) es 1000  lx.

Aquí se muestran algunos ejemplos de la iluminancia proporcionada en diversas condiciones:

La iluminancia proporcionada por una fuente de luz sobre una superficie perpendicular a la dirección de la fuente es una medida de la intensidad de esa fuente tal como se percibe desde esa ubicación. Por ejemplo, una estrella de magnitud aparente 0 proporciona 2,08 microlux (μlx) en la superficie de la Tierra. [ 16 ] Una estrella de magnitud 6 apenas perceptible proporciona 8 nanolux (nlx). [ 17 ] El Sol sin obstrucciones proporciona una iluminación de hasta 100  kilolux (klx) en la superficie de la Tierra, cuyo valor exacto depende de la época del año y las condiciones atmosféricas. Esta iluminancia normal directa está relacionada con la constante de iluminancia solar E sc , igual a128 000  lux (véase Luz solar y constante solar ).

La iluminancia en una superficie depende de cómo se incline la superficie con respecto a la fuente. Por ejemplo, una linterna de bolsillo apuntando a una pared producirá un nivel de iluminación determinado si se apunta perpendicularmente a la pared, pero si la linterna se apunta en ángulos crecientes con respecto a la perpendicular (manteniendo la misma distancia), el punto iluminado se hace más grande y, por lo tanto, está menos iluminado. Cuando una superficie se inclina en un ángulo con respecto a una fuente, la iluminación proporcionada en la superficie se reduce porque la superficie inclinada subtiende un ángulo sólido menor desde la fuente y, por lo tanto, recibe menos luz. Para una fuente puntual, la iluminación en la superficie inclinada se reduce por un factor igual al coseno del ángulo entre un rayo que proviene de la fuente y la normal a la superficie. [ 18 ] En problemas prácticos de iluminación, dada la información sobre la forma en que se emite la luz desde cada fuente y la distancia y geometría del área iluminada, se puede realizar un cálculo numérico de la iluminación en una superficie sumando las contribuciones de cada punto en cada fuente de luz.

Relación entre iluminancia e irradiancia

Como todas las unidades fotométricas , el lux tiene una unidad radiométrica correspondiente . La diferencia entre cualquier unidad fotométrica y su unidad radiométrica correspondiente radica en que las unidades radiométricas se basan en la potencia física, donde todas las longitudes de onda se ponderan por igual, mientras que las unidades fotométricas tienen en cuenta que el sistema visual del ojo humano es más sensible a algunas longitudes de onda que a otras, por lo que a cada una se le asigna una ponderación diferente. Este factor de ponderación se conoce como función de luminosidad .

El lux equivale a un lumen por metro cuadrado (lm/m² ) , y la unidad radiométrica correspondiente, que mide la irradiancia , es el vatio por metro cuadrado (W/m² ) . No existe un único factor de conversión entre lux y W/m² ; cada longitud de onda tiene un factor de conversión diferente, y no es posible realizar la conversión a menos que se conozca la composición espectral de la luz.

El pico de la función de luminosidad se encuentra en 555 nm (verde); el sistema visual de formación de imágenes del ojo es más sensible a la luz de esta longitud de onda que a cualquier otra. Para la luz monocromática de esta longitud de onda , la cantidad de iluminancia para una cantidad dada de irradiancia es máxima: 683,002 lx por 1 W/m² ; la irradiancia necesaria para producir 1 lx en esta longitud de onda es de aproximadamente 1,464 mW /m² . Otras longitudes de onda de luz visible producen menos lux por vatio por metro cuadrado. La función de luminosidad cae a cero para longitudes de onda fuera del espectro visible .     

Para una fuente de luz con longitudes de onda mixtas, el número de lúmenes por vatio se puede calcular mediante la función de luminosidad. Para que parezca razonablemente "blanca", una fuente de luz no puede consistir únicamente en luz verde, a la que son más sensibles los fotorreceptores visuales formadores de imágenes del ojo, sino que debe incluir una mezcla generosa de longitudes de onda rojas y azules, a las que son mucho menos sensibles.

Esto significa que las fuentes de luz blanca (o blanquecina) producen muchos menos lúmenes por vatio que el máximo teórico de 683,002  lm/W. La relación entre el número real de lúmenes por vatio y el máximo teórico se expresa como un porcentaje conocido como eficiencia luminosa . Por ejemplo, una bombilla incandescente típica tiene una eficiencia luminosa de tan solo un 2 %.

En realidad, las funciones de luminosidad de cada ojo varían ligeramente. Sin embargo, las unidades fotométricas están definidas y son medibles con precisión. Se basan en una función de luminosidad estándar consensuada, fundamentada en mediciones de las características espectrales de la fotorrecepción visual formadora de imágenes en numerosos ojos humanos.

Uso en las especificaciones de las videocámaras

Las especificaciones de las cámaras de vídeo, como las videocámaras y las cámaras de vigilancia, suelen incluir un nivel mínimo de iluminación en lux para que la cámara grabe una imagen satisfactoria. Una cámara con buena capacidad para condiciones de poca luz tendrá una clasificación de lux más baja. Las cámaras fotográficas no utilizan esta especificación, ya que generalmente se pueden usar tiempos de exposición más largos para tomar fotografías con niveles de iluminación muy bajos, a diferencia de las cámaras de vídeo, donde el tiempo máximo de exposición suele estar determinado por la velocidad de fotogramas .

Unidades de iluminancia no pertenecientes al SI

La unidad correspondiente en el sistema de unidades tradicional inglés y americano es el pie-candela . Un pie-candela equivale aproximadamente a 10,764  lux. Dado que un pie-candela es la iluminancia que proyecta una fuente de una candela a un pie de distancia sobre una superficie, un lux podría considerarse como un "metro-candela", aunque este término no se recomienda porque no se ajusta a las normas del SI para la denominación de unidades.

Un fotón  (ph) equivale a 10 kilolux (10 klx).

Un nox  (nx) equivale a 1 mililux (1 mlx) a una temperatura de color de 2042  K o 2046  K (anteriormente 2360  K). [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]

En astronomía , la magnitud aparente es una medida de la iluminancia de una estrella en la atmósfera terrestre. Una estrella con magnitud aparente 0 tiene una iluminancia de 2,54 microlux fuera de la atmósfera terrestre, y del 82 % de eso (2,08 microlux) bajo cielos despejados. [ 16 ] Una estrella de magnitud 6 (apenas visible en buenas condiciones) tendría una iluminancia de 8,3 nanolux. Una vela estándar (una candela) a un kilómetro de distancia proporcionaría una iluminancia de 1 microlux, aproximadamente la misma que la de una estrella de magnitud 1.

Las unidades de iluminancia que se definen utilizando otras funciones de eficiencia luminosa también se denominan a veces «lux». Por ejemplo, utilizando la función melanópica que describe la respuesta de la melanopsina , se puede definir la iluminancia diurna equivalente melanópica , medida en lux. [ 23 ] De manera similar , se pueden definir versiones alternativas de lux para especies animales no humanas. Véase Función de eficiencia luminosa §  Otras funciones .

Símbolo Unicode heredado

Unicode incluye un símbolo para "lx": U+33D3 ㏓ SQUARE LX . Se trata de un código heredado para dar cabida a páginas de códigos antiguas en algunos idiomas asiáticos . No se recomienda su uso en documentos nuevos.

Unidades de fotometría del SI

  1. ↑ Los símbolos de esta columna denotan dimensiones ; " L ", " T " y " J " corresponden a longitud, tiempo e intensidad luminosa respectivamente, no a los símbolos de las unidades litro, tesla y julio.
  2. ↑ Las organizaciones de normalización recomiendan que las magnitudes fotométricas se indiquen con el subíndice "v" (de "visual") para evitar confusiones con las magnitudes radiométricas o de fotones . Por ejemplo: Símbolos de letras estándar de EE. UU. para ingeniería de iluminación USAS Z7.1-1967, Y10.18-1967
  3. 1 2 3 Símbolos alternativos que a veces se ven: W para energía luminosa, P o F para flujo luminoso y ρ para eficacia luminosa de una fuente.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Oficina Internacional de Pesas y Medidas (2019-05-20), El Sistema Internacional de Unidades (SI) (PDF) (9.ª  ed.), ISBN 978-92-822-2272-0Archivado del original el 18 de octubre de 2021 .
  2. ↑ CIE (2020). CIE S 017:2020 ILV: Vocabulario internacional de iluminación, 2.ª edición (2.ª ed.). CIE. 
  3. ↑ ISO/CIE 23539:2023 CIE TC 2-93 Fotometría — El sistema CIE de fotometría física . ISO/CIE. 2023. doi : 10.25039/IS0.CIE.23539.2023 .
  4. ↑ Guía del NIST sobre las unidades del SI. Capítulo 9: Reglas y convenciones de estilo para la ortografía de los nombres de las unidades , Instituto Nacional de Estándares y Tecnología.
  5. 1 2 3 4 5 Schlyter, Paul (1997–2009). "Radiometría y fotometría en astronomía" .La iluminancia de la luz de las estrellas coincide con la iluminancia mínima del ojo humano, mientras que la luz de la luna coincide con la iluminancia mínima de la visión del color del ojo humano (IEE Reviews, 1972, página 1183 ).
  6. ↑ Kyba, Christopher CM; Mohar, Andrej; Posch, Thomas (2017-02-01). "¿Qué tan brillante es la luz de la luna?" (PDF) . Astronomy & Geophysics . 58 (1): 1.31 – 1.32 . doi : 10.1093/astrogeo/atx025 .
  7. ↑ "Manual de Electroóptica" (pdf) . photonis.com . pág. 63. Consultado el 2 de abril de 2012 . 
  8. ↑ "Niveles de luz comunes y recomendados de NOAO para interiores" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 6 de julio de 2021. Consultado el 13 de noviembre de 2016 .
  9. 1 2 Pears, Alan (junio de 1998). "Capítulo 7: Tecnologías de electrodomésticos y posibilidades de reducción de emisiones". Estudio estratégico sobre energía doméstica y problemas de gases de efecto invernadero: Informe para Environment Australia (PDF) . Departamento de Industria y Ciencia, Commonwealth de Australia. pág. 61. Archivado del original el 2 de marzo de 2011. Recuperado el 26 de junio de 2008 . 
  10. ↑ Oficina Australiana de Gases de Efecto Invernadero (mayo de 2005). «Capítulo 5: Evaluación del ahorro en iluminación». Kit de capacitación y recursos energéticos: Iluminación . Archivado del original el 15 de abril de 2007. Consultado el 17 de marzo de 2007 .
  11. ↑ "Calculadora de rendimiento con poca luz" . Archivado del original el 15/06/2013 . Consultado el 27/09/2010 .
  12. ↑ Darlington, Paul (5 de diciembre de 2017). "Metro de Londres: Manteniendo las luces encendidas" . Rail Engineer . Archivado del original el 16 de noviembre de 2018. Consultado el 20 de diciembre de 2017 .
  13. ↑ "Cómo usar un luxómetro (recomendación australiana)" (PDF) . Sustainability Victoria. Abril de 2010. Archivado del original (PDF) el 7 de julio de 2011.
  14. ↑ "Iluminación. - 1926.56" . Reglamentos (Normas - 29 CFR) . Administración de Seguridad y Salud Ocupacional, Departamento de Trabajo de EE. UU. Archivado del original el 8 de mayo de 2009.
  15. ↑ Legislación europea UNI EN 12464
  16. 1 2 Schlyter, Sección 7 .
  17. ↑ Schlyter, Sección 14 .
  18. ↑ Jack L. Lindsey, Ingeniería de iluminación aplicada , The Fairmont Press, Inc., 1997 ISBN 0881732125página 218
  19. ↑ Lohse, Bernhard; Stille, Ulrich [en alemán] (enero de 1948) [19 de agosto de 1947]. Escrito en Braunschweig, Alemania. Deutsche Physikalische Gesellschaft (ed.). "Einführung und Bestimmung des Lichtäquivalents" . Zeitschrift für Physik (en alemán). 125 ( 1-3 ). Berlín / Göttingen / Heidelberg, Alemania: Springer-Verlag : 133– 158. Bibcode : 1948ZPhy..125..133L . doi : 10.1007/BF01337623 . ISSN 0044-3328 . S2CID 125512557 . Consultado el 19 de marzo de 2023 .  
  20. ↑ Westphal, Wilhelm Heinrich (1952). "Nox, Dunkelleuchtdichte, Skot" . En Westphal, Wilhelm H. (ed.). Physikalisches Wörterbuch (en alemán) (1 ed.). Berlín / Gotinga / Heidelberg, Alemania: Springer-Verlag OHG . págs.125 , 271, 389. doi : 10.1007/978-3-662-12706-3 . ISBN   978-3-662-12707-0. Consultado el 16 de marzo de 2023 . págs.  125, 271: Nox, abgek[ürzt] nx, Einheit der Dunkelbeleuchtungsstärke (Dunkelleuchtdichte), welche für zahlenmäßige Angaben und zum Anschluß der Dunkelbeleuchtungsstärke an die normale Beleuchtungsstärke 1940 von der Deutschen Lichttechnischen Gesellschaft geschaffen wurde. Bezüglich der Farbtemperatur der Strahlung und des Anschlusses von Zahlenwerten der Beleuchtungsstärke E und der Dunkelbeleuchtungsstärke E gelten analog die gleichen Festlegungen wie bei der Dunkelleuchtdichte und dem Skot (sk). Für eine Strahlung der Farbtemperatur T 1  = 2360  K dorado: 1  nx  = 10 −3  lx (Lux). Para una beliebige Strahlung bekannter spektraler Strahlungsleistung S 1 lautet die Verknüpfungsbeziehung zwischen in 10 −3  lx gemessenem Zahlenwert { E } der Beleuchtungsstärke und in nx gemessenem Zahlenwert { E } der Dunkelbeleuchtungsstärke: { E } nx  = (2,161  ± 0,001)  · { E } 10 −3  lx  · ∫ S λ V λ,W dλ / ∫ S λ V λ dλ , wobei V λ die spektrale Hellempfindlichkeit und V λ,W die spectrale Dämmerungsempfindlichkeit des menschlichen Auges nach Weaver [A] bedeuten. [...] Dunkelleuchtdichte. [...] Ist das Auge dunkeladaptiert, dh einer Leuchtdichte von weniger als 0,01 asb ausgesetzt, so gilt infolge des Purkinje-Phänomens eine von der spektralen Hellempfindlichkeitskurve abweichende, nach dem kurzwelligen Ende des Spektrums hin verschobene Empfindlichkeitskurve des Auges, die Stäbchenkurve des Dämmerungssehens . Unter Zugrundelegung dieser Empfindlichkeitskurve hat man 1940 in Deutschland die Dunkelleuchtdichte mit der Einheit Skot (sk) so festgesetzt, daß bei einem Licht der Farbtemperatur 2360 ° K 1 sk = 10 −3 asb gilt. 1948 ist von der Internationalen Beleuchtungskommission (IBK) die Bezugstemperatur auf 2046 K, die Erstarrungstemperatur des Platins , festgesetzt worden. Die Bezeichnung Skot wurde von der IBK nicht übernommen, dafür soll " skotopisches Stilb         " gesagt werden. Als höchstzulässiger Grenzwert für die Dunkelleuchtdichte ist in Deutschland 10  Skot festgesetzt worden, um eine Verwendung der Dunkelleuchtdichte im Gebiet des gemischten Zapfen - und Stäbchensehens zu vermeiden, da in diesem Bereich die photometrischen Maßgrößen wegen der allmählich gleitenden Augenempfindlichkeitskurve ihren Sinn verlieren.{{cite book}}: Incompatibilidad de ISBN/Fecha ( ayuda )
  21. ↑ Grimsehl, Ernst [en alemán] ; Schallreuter, Walter [en alemán] (1988) [1976]. "1. Luz: 1.4. Fotometría: 1.4.1. Grundbegriffe" . En Haferkorn, Heinz (ed.). Lehrbuch der Physik: Optik (en alemán). vol. 3 (19 ed.). Leipzig, Alemania: BSB BG Teubner Verlagsgesellschaft . págs. 33–38 [37–38]. doi : 10.1007/978-3-322-96431-1 . ISBN    978-3-322-96432-8. N.º de pedido 6666211, VLN 294-375/84/88, LSV 1164 . Consultado el 16 de marzo de 2023 . págs. 37-38 : Dunkelsehen [...] Für das Dunkelsehen, bei dem nur die Stäbchen ragegt werden, definiert man die Dunkelleuchtdichte mit der Einheit Skot (sk) und die Dunkelbeleuchtungsstärke mit der Einheit Nox (nx). Die Umrechnungsfaktoren zwischen den Hell- und Dunkelgrößen hängen von der spektralen Zusammensetzung des Lichtes ab. Sie werden deshalb für the Farbtemperatur 2042 K (früher 2360 K) festgelegt. Bei esto es 1 sk = 10 −3 asb y 1 nx = 10 −3 lx.         
  22. ^ Keplinger, Thomas (29 de marzo de 2021). "1939 a 1945 - Im Keller glüht das Lumogen" . Worte im Dunkel (en alemán austriaco). Viena, Austria. Archivado desde el original el 16 de marzo de 2023 . Consultado el 16 de marzo de 2023 . Skot und Nox [...] Interessant ist in diesem Zusammenhang die Einführung neuer Messeinheiten. Die Voraussetzungen der Forschung beziehungsweise die Erfordernisse an die Leuchtfarben unterschieden sich so stark von allen bis dahin erforschten Gebieten, dass die Deutsche Lichttechnische Gesellschaft 1940 eigene Einheiten ins Leben rief: Die Dunkelleuchtdichte wurde in Skot und die Dunkelbeleuchtungsstärke en Nox gemessen. [B] Diese Einheiten grenzten an die bereits bestehenden Größen der Leuchtdichte und Beleuchtungsstärke an und dienten der zahlenmäßigen Erfassung geringster Lichtwerte. Entonces entsprach etwa ein Nox 10 −3 Lux. 
  23. ↑ "Medición de la iluminancia melanópica y la irradiancia melanópica" . Grupo Lucas .
  • Preguntas frecuentes sobre radiometría y fotometría. Página de preguntas frecuentes sobre radiometría del profesor Jim Palmer ( Universidad de Arizona ).
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