La visión humana depende de la luz. La luz se refleja en las superficies y llega a los ojos, pasando a través de la córnea y la pupila para formar una imagen en la retina. El ojo es sensible a una amplia gama de intensidades lumínicas, pero a niveles bajos pierde la capacidad de discernir los detalles. Por eso, los trabajos de precisión, como la cirugía, la medición o el montaje, se realizan mejor con luz brillante. Trabajar con poca iluminación provoca fatiga y errores. Los accidentes industriales son más frecuentes cuando los niveles de luz son bajos. Además, una buena iluminación determina la capacidad de las personas para observar un espectáculo y tomar fotografías de calidad. Para ayudar a comprender la medición de la intensidad de la luz, este informe técnico de OMEGA Engineering aborda:
- ¿Qué es la luz?
- ¿Cómo se mide la luz?
- Situaciones que requieren la medición de la luz
- Tecnología de medición de la luz
- Equipos de medición de la luz
¿Qué es la luz?
La luz es una forma de energía electromagnética que viaja por el espacio en forma de onda. Al igual que las microondas y los rayos X, estas ondas tienen una longitud de onda y una frecuencia. La diferencia es que los seres humanos poseen receptores capaces de detectar energía con longitudes de onda entre 400 y 700 nm y convertirla en imágenes.
Las longitudes de onda individuales corresponden a colores distintos. La luz con una longitud de onda de alrededor de 420 nm se percibe como azul, la de 525 nm como verde y la de 635 nm como roja. Las longitudes de onda más largas se denominan infrarrojas (que se perciben como calor) y las más cortas son ultravioletas y, a continuación, rayos X.
Las fuentes de luz basadas en el calor (fuentes «incandescentes») irradian energía electromagnética en todas las longitudes de onda, por lo que parecen blancas. La distribución real de las longitudes de onda dentro de esa luz depende de la temperatura de la fuente. Las luces fluorescentes solo parecen blancas como resultado de la fluorescencia de un recubrimiento en el vidrio o el tubo, y los LED solo emiten luz en una longitud de onda específica.
¿Cómo se mide la luz?
Una fuente de luz, como el filamento de una bombilla incandescente, emite luz en todas las direcciones. Efectivamente, se encuentra en el centro de una esfera de luz radiada (por eso las unidades de luz hacen referencia al estereorradiante). La energía total de toda la luz emitida se denomina «flujo luminoso».
La unidad fundamental de luz es la candela, nominalmente la luz emitida por una vela o, más precisamente, «una fuente que emite radiación monocromática de frecuencia 540 x 1012 hercios y que tiene una intensidad radiante en esa dirección de 1/683 vatios por estereorradiante.»
Una candela por estereorradiante se denomina lumen, que es la medida de intensidad luminosa más conocida por el público. Sin embargo, lo que más importa a la hora de realizar la medición de la intensidad luminosa es el número de lúmenes que inciden sobre una superficie, que se expresa en lux. Así, un lux es un lumen por metro cuadrado, lo que relaciona el brillo con la distancia desde la fuente. (En Estados Unidos es habitual expresar la intensidad luminosa en unidades de bujías-pie. Un pie-vela equivale a un lumen por pie cuadrado).
En resumen, mientras que la potencia luminosa se expresa en lúmenes, la intensidad luminosa se mide en términos de lúmenes por metro cuadrado o lux.
Situaciones que requieren la medición de la luz
Estudio fotográfico Las principales razones para la medición de la intensidad de la luz son garantizar que se cumplan los estándares mínimos de iluminación y determinar los tiempos de exposición adecuados en fotografía y cinematografía. A continuación se describen cuatro situaciones habituales.
1. Ergonomía y seguridad
Se recomiendan niveles mínimos de iluminación para muchos entornos. Si bien algunos, como la construcción y los astilleros, tienen requisitos muy específicos de la OSHA, para aplicaciones industriales generales, la OSHA se remite al estándar ANSI/IESNA RP-7-2001, «Práctica para la iluminación industrial». Este estándar define la intensidad mínima requerida para realizar de forma segura y precisa una serie de tareas.
En algunas organizaciones, la intensidad de la luz solo se mide de forma reactiva, normalmente después de una caída u otro accidente. Un enfoque más prudente consiste en realizar un estudio de iluminación, documentando los niveles de luz en todo el lugar de trabajo. Si se encuentran áreas por debajo de los niveles mínimos aceptables, se puede implementar un plan de mejora.
2. Fotografía y cinematografía
La intensidad de la luz es fundamental en la fotografía. La baja luz obliga al fotógrafo a aumentar el tiempo de exposición o abrir la apertura del objetivo, y a veces ambas cosas. Aunque muchas cámaras modernas tienen un medidor de luz incorporado, sigue siendo ventajoso conocer los niveles de luz alrededor del sujeto, especialmente para la fotografía de estudio o de retratos.
Conocer los niveles de luz también ayuda a garantizar la reproducibilidad de una toma, algo importante en la cinematografía. Al medir los niveles de luz, un camarógrafo puede producir resultados consistentes, garantizando la continuidad.
3. Monitorización meteorológica
Aunque muchos medidores de luz están configurados para la luz incandescente, siguen siendo útiles para realizar comparaciones en exteriores. Por ejemplo, un medidor podría producir registros que muestren la diferencia de intensidad entre el solsticio de verano y el de invierno. El mapeo de las intensidades de luz en un área designada para paneles solares podría ayudar a determinar la ubicación óptima para cada panel. Las personas involucradas en la agricultura pueden beneficiarse de la identificación de áreas de menor intensidad de luz dentro de un invernadero.
4. Escenografía teatral y diseño de interiores
Las diferencias en las intensidades de luz son una forma eficaz de dirigir la atención del público. Un escenógrafo puede querer que un determinado atrezo o actor quede en sombra en una escena y resaltado en la siguiente. Del mismo modo, un diseñador de interiores utilizará las diferencias de intensidad para crear un aspecto y una sensación concretos. Establecer los niveles de luz también ayuda a garantizar la reproducibilidad de un aspecto y una sensación concretos, así como a confirmar que hay suficiente luz para que el público vea los rasgos de los actores.
Tecnología de medición de la luz
La luz incide sobre un sensor donde la energía de los fotones se convierte en carga eléctrica. Cuanta más luz incide sobre la superficie, más carga se acumula. En términos generales, ambas están correlacionadas. Una Calibración in situ convierte la corriente o el voltaje en un valor lux.
Para complicar las cosas, el ojo humano no es igualmente sensible a todas las longitudes de onda de la luz y tiene una mayor sensibilidad al verde. Por lo tanto, si inciden en un medidor intensidades iguales de luz azul y luz verde, aunque el valor bruto en lux sea el mismo, el observador humano percibirá más luz verde. Para solucionar este problema, los luxómetros están configurados para esperar una luz con la distribución espectral de la iluminación doméstica de filamento de tungsteno. Esto se define como iluminante estándar A de la CIE y ajusta la medición de intensidad bruta para que se correlacione mejor con la percepción humana del brillo. Se recomienda el uso del iluminante estándar A de la CIE en todas las aplicaciones que impliquen el uso de iluminación incandescente.
Medidores de luz
Entorno de trabajo en interiores Los medidores ambientales portátiles resistentes para la medición de RPM y luz están diseñados como instrumentos portátiles fáciles de usar para medir la intensidad de la luz. Basados en la norma CIE Standard Illuminant A, estas unidades son ideales para su uso en áreas con iluminación incandescente y proporcionan lecturas con un pequeño margen de error bajo iluminación fluorescente, con un rango de medición de 1 a 200 000 lux (0 a 18 580 bujías-pie).
Estos instrumentos son ideales para cualquiera que necesite verificar los niveles de luz en entornos de trabajo interiores, para fotografía, diseño de escenarios teatrales, diseño de interiores y cinematografía. Pueden utilizarse en exteriores donde basten valores o ratios comparativos, pero no se debe confiar en ellos para obtener valores de intensidad precisos debido a su calibración CIE.
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