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La luz desempeña un papel fundamental en nuestras vidas. Nos permite ver el mundo que nos rodea. Sin embargo, no siempre nos damos cuenta de que la luz es un fenómeno físico complejo que puede describirse utilizando muchas medidas y unidades diferentes. En este artículo veremos las medidas más importantes utilizadas para describir la luz, como la candela o la cd/m2.
Luminancia – candela
Una de las medidas básicas de la luz es luminancia, también denominada brillo de la pantalla. Se expresa en candelas por metro cuadrado (cd/m2). La candela, unidad SI de intensidad luminosa, es crucial en este contexto. La luminancia nos indica la luminosidad de un objeto o superficie. Cuanto mayor sea el valor de luminancia, más brillante será el objeto observado.
La luminancia es crucial en el diseño de diversos dispositivos de visualización, como monitores, televisores, pantallas, pantallas digitales, etc. Por ejemplo, un monitor de ordenador típico debería tener una luminancia en el rango de aprox. 140-250 cd/m2, mientras que una pantalla destinada a un uso exterior debe tener una luminancia de al menos 1000 cd/m2. El brillo de la pantalla y los cd/m2 son los parámetros clave.
Cuando se diseñan dispositivos de visualización, es muy importante adaptar la luminancia a la luminosidad del entorno en el que funcionará la pantalla. Un brillo de pantalla demasiado bajo en un entorno luminoso hará ilegible el contenido de la pantalla. A la inversa, un brillo de pantalla demasiado alto en una habitación oscura puede cansar los ojos e impedir la percepción. Por lo tanto, siempre hay que tener en cuenta la ubicación y las condiciones de iluminación a la hora de seleccionar una pantalla.
Por ejemplo, las pantallas LCD instaladas en centros comerciales deben tener una luminancia de 500-750 cd/m2. Los monitores de oficina, en cambio, sólo necesitan proporcionar 150-300 cd/m2. El brillo de la pantalla y los cd/m2 también son clave aquí. La situación es incluso diferente en el caso de las pantallas de los vehículos: aquí se necesitan luminancias de 1.000 cd/m2 y superiores. Sólo así el contenido será claramente visible, independientemente de las condiciones de iluminación del exterior del vehículo.
Curiosamente, si se examinan las especificaciones de los smartphones, se observará que los modelos de gama más alta ofrecen incluso una luminancia superior a 700 cd/m2. Así se garantiza una buena legibilidad de la pantalla incluso en condiciones de mucha luminosidad, como a plena luz del sol. Los smartphones más baratos, en cambio, tienen que conformarse con una luminancia de 300-500 cd/m2.
En resumen, la luminancia es un parámetro clave de cualquier pantalla electrónica. Su correcta selección determina la legibilidad y comodidad del dispositivo. Un fabricante que ofrece una amplia gama de LCD con distintos niveles de luminancia puede satisfacer las necesidades de una gran variedad de clientes y aplicaciones.
Intensidad luminosa – lux
Otra medida importante de la luzes la intensidad luminosa, definida en lux (lx). Un lux es la intensidad de luz que incide sobre una superficie de 1 m2 procedente de una fuente luminosa de 1 lumen. En otras palabras, la intensidad luminosa nos indica la cantidad de flujo luminoso que incide sobre una superficie determinada.
La intensidad de la luz es crucial a la hora de diseñar la iluminación interior. Por ejemplo, una oficina típica debe iluminarse con 300-500 lux, las operaciones de precisión requieren 1.000-2.000 lux y el trabajo sencillo de almacén incluso sólo 100 lux.
Diseñar correctamente la iluminación de una habitación o espacio requiere un análisis en profundidad de las actividades que se llevarán a cabo en él. Se necesitará una intensidad de luz distinta en el quirófano de un hospital, donde se requiere una luz muy brillante para permitir procedimientos precisos, y otra en una oficina, donde es primordial una buena visibilidad de los documentos y monitores, pero sin cegar a los empleados.
Otro ejemplo serían las naves de producción, donde la luz debe permitir un trabajo eficaz y seguro, pero al mismo tiempo no cansar la vista durante largas horas de actividad. En las tiendas, en cambio, la iluminación debe mostrar la mercancía y animar a la gente a comprar. Así pues, se puede ver que elegir la intensidad y el tipo de iluminación adecuados depende de la finalidad específica del espacio.
Luz – candela
La luminosidad es una medida de la potencia de la radiación luminosa emitida por una fuente de luz en una dirección determinada. La unidad SI de luminosidad es la candela (cd). La luminosidad permite comparar la potencia de distintas fuentes de luz. Por ejemplo, una bombilla incandescente típica tiene una intensidad luminosa de aprox. 10-20 cd, lámpara LED – aprox. 100 cd, y un reflector profesional hasta 100 000 cd.
La luminosidad es una característica importante de las lámparas y luminarias. Comparando la luminosidad de los distintos modelos, podemos seleccionar los que mejor se adaptan a la aplicación. La lámpara de alta luminosidad será una buena solución para iluminar grandes superficies, como patios, aparcamientos o naves de producción. En cambio, una lámpara con poca luminosidad funcionará mejor como foco para un escritorio en casa o una sala de lectura en una biblioteca.
También hay que tener en cuenta que, además de la luminosidad, el ángulo de la lámpara también es importante. El gran angular permitirá iluminar una gran superficie con luz difusa. Un ángulo estrecho enfocará el haz de luz y le permitirá iluminar con mayor intensidad una superficie u objeto seleccionado. Por eso, para iluminar monumentos, memoriales o elementos arquitectónicos se suelen utilizar focos de gran luminosidad y ángulo estrecho.
Eficacia luminosa
Para comparar distintas fuentes de luz, además de la intensidad luminosa se necesita otra medida: la eficacia luminosa. Determina la relación entre el flujo luminoso emitido por una fuente luminosa y la potencia eléctrica que consume. La unidad de eficacia luminosa son los lúmenes por vatio (lm/W).
La eficacia luminosa evalúa la eficiencia con la que una fuente luminosa convierte la energía eléctrica en luz. Por ejemplo, una bombilla incandescente típica tiene una eficiencia de aprox. 15 lm/W, una lámpara fluorescente 50-100 lm/W y un LED incluso más de 150 lm/W. Por eso, las lámparas LED están desplazando poco a poco a las tecnologías más antiguas.
En una época de subida de los precios de la electricidad y de mayor conciencia medioambiental, cada vez se presta más atención a la iluminación de bajo consumo. Por eso cada vez aparecen en el mercado más lámparas LED con una eficacia récord de hasta 200 lm/W. Además, los fabricantes mejoran constantemente la tecnología LED, de modo que las últimas lámparas LED son capaces de proporcionar la misma cantidad de luz que las tecnologías más antiguas, ¡consumiendo hasta 4-5 veces menos electricidad!
Una alta eficacia luminosa también significa que la lámpara emite menos calor. Como resultado, se necesitan disipadores de calor más pequeños para refrigerarlos, lo que permite construir lámparas LED de tamaños cada vez más reducidos. Esto es especialmente importante en las lámparas diseñadas para empotrarse en muebles, estanterías, regletas de iluminación, etc. En resumen, la eficacia luminosa, junto con otros parámetros como la longevidad y la temperatura de color, permite evaluar plenamente las propiedades de una fuente de luz determinada y seleccionar la solución óptima para sus necesidades.
Temperatura de color
La temperatura de color de la luz es una medida del color de la luz que emiten. Se especifica en kelvins (K). Cuanto mayor sea la temperatura de color de la luz, más azul será su color. La luz de las velas, por ejemplo, tiene una temperatura de aprox. 1900 K, lámparas incandescentes típicas aprox. 2700 K, lámparas fluorescentes 3000-6000 K, y luz solar hasta aprox. 5500 K.
La elección correcta de la temperatura de color de las fuentes de luz es importante en muchas aplicaciones, como la iluminación de oficinas, tiendas, hospitales o quirófanos. Una temperatura de color demasiado baja puede provocar somnolencia y reducir la productividad. Por el contrario, una temperatura demasiado alta puede provocar fatiga visual e irritabilidad.
Por ejemplo, las lámparas con una luz blanca fría de más de 5.000 K se recomiendan para iluminar espacios de oficinas, consultas médicas o talleres que requieran precisión. Los tonos más cálidos de 3.000-4.000 K funcionarán bien en dormitorios, salones, salas de lectura… en cualquier lugar donde se desee un ambiente más acogedor y hogareño.
La temperatura del color también determina la reproducción cromática de los objetos y espacios iluminados. La luz fría refleja mejor los colores azul-verde, mientras que la luz cálida refleja mejor los colores rojo-naranja. Por eso, en las tiendas de ropa se suelen utilizar lámparas cálidas para acentuar los colores de las prendas. En los huertos, en cambio, es mejor presentar las verduras y frutas con una luz más próxima a la diurna.
En resumen, la temperatura del color de la luz influye notablemente en la atmósfera y la funcionalidad de los espacios iluminados, así como en la percepción del color. Su elección consciente permite crear un espacio óptimamente adaptado a su finalidad y a las preferencias de sus usuarios.
Color de la luz
Además de por su temperatura, la luz también se caracteriza por su color. Se distingue entre luz blanca y luz de un color específico, por ejemplo, roja, verde, azul. El color de la luz es importante en muchos campos, como el diagnóstico médico, los semáforos o la iluminación de plantas en invernaderos.
La posibilidad de seleccionar con precisión el color de la luz permite muchas aplicaciones interesantes y útiles. Por ejemplo, las lámparas germicidas utilizan luz azul de una longitud de onda específica para destruir bacterias y microorganismos. En medicina, en cambio, se utilizan lámparas con luz roja o infrarroja para tratar enfermedades de la piel.
En agricultura, el control del color de la luz permite controlar el crecimiento de las plantas, la floración y la fructificación. Por ejemplo, alternar lámparas rojas y azules en los invernaderos acelera el crecimiento de los tomates. En cambio, la luz roja de las lámparas LED ayuda a las fresas a crecer más deprisa.
También en nuestros hogares utilizamos cada vez más la iluminación que cambia de color para crear ambiente y funcionalidad en los interiores. La cálida luz blanca de las lámparas atenuadas por la noche ayuda a relajarse y desconectar antes de acostarse. La luz blanca y fría de la mañana estimula el organismo y mejora la concentración.
La capacidad de cambiar de color sin interrupciones, del blanco a cualquier tono RGB, permite lograr millones de combinaciones y cambiar por completo el carácter de una habitación con la iluminación. Por ello, cada vez son más populares las lámparas y tiras LED RGB, que podemos controlar desde un mando a distancia, una app o un sistema doméstico inteligente.
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Como puede verse, el color de la luz es otro parámetro importante, además de la intensidad y la temperatura, para ajustar la iluminación a las expectativas y necesidades de los usuarios en una aplicación determinada. Los avances tecnológicos nos ofrecen cada vez más opciones y control sobre este aspecto de la iluminación.
¿Con qué se mide la luz?
Para medir los parámetros luminosos se utilizan muchos instrumentos, como luxómetros, colorímetros, espectrómetros o goniorradiómetros. Estos dispositivos utilizan sensores de luz, generalmente fotodiodos, fotorresistencias o fotomultiplicadores. Permiten medir con precisión la intensidad, el color y otras características luminosas tanto de las fuentes de luz como de los objetos iluminados.
Luxómetro
El luxómetro se utiliza para medir la iluminancia, es decir, la cantidad de luz que incide sobre una superficie determinada. Permite controlar si los parámetros de iluminación de una determinada sala, oficina, nave de producción, etc. cumplen las normas exigidas. El colorímetro mide el color de la luz, incluida su temperatura y desviación de la escala estándar. Con su ayuda, es posible comprobar que los parámetros de la luz emitida por las lámparas LED cumplen las especificaciones del fabricante.
Espectrómetro
El espectrómetro analiza la distribución espectral exacta de la luz, es decir, sus componentes a distintas longitudes de onda en la gama visible y en las infrarrojas y ultravioletas. Se utilizan, entre otros, estos avanzados dispositivos. en laboratorios para el estudio preciso de las propiedades de fuentes luminosas, láseres u otros fenómenos ópticos.
En resumen, los avances en las técnicas de medición están permitiendo un análisis y un control cada vez más precisos de los parámetros de la luz en la investigación científica, la industria y la vida cotidiana. Esto permite optimizar la iluminación en términos de ahorro energético, funcionalidad y seguridad de los usuarios.
Resumen
Como puede verse, la luz es un fenómeno físico extremadamente complejo con muchos parámetros. Cada una de ellas tiene una función diferente y permite caracterizar de forma distinta cómo interactúa la fuente de luz con la superficie iluminada o con el observador.
La luminancia determina el brillo de la pantalla y la luz emitida. La intensidad indica cuánta luz incide sobre una unidad de superficie, a menudo expresada en cd/m2 – a veces escrita incorrectamente como cd m2. La candela es una unidad de luminosidad e indica la potencia de una fuente luminosa. La unidad candela se utiliza en el sistema SI. La eficacia luminosa muestra la eficiencia con la que la energía se convierte en luz. La temperatura del color y el tono caracterizan el espectro y el color de la luz.
Comprender estos parámetros básicos y ser capaz de utilizar las métricas pertinentes es crucial para los ingenieros y profesionales implicados en el diseño de iluminación. Permiten definir con precisión los requisitos de los sistemas de iluminación en diversas aplicaciones, desde oficinas y fábricas hasta hospitales o centros comerciales. Estos conocimientos también son útiles para todos los que queremos modelar conscientemente la iluminación de nuestro piso o casa.
También es un conocimiento esencial para un fabricante de pantallas como Unisystem.
Esperamos que este artículo le haya proporcionado una mayor y mejor comprensión de los fundamentos de la metrología óptica. Demostró claramente que la elección correcta de los parámetros lumínicos es crucial para la funcionalidad, el rendimiento y la seguridad de cualquier pantalla o sistema de iluminación que nos rodee.
