ILUMINACIÓN LUZ Y VISION 1 QUE ES LA LUZ? Llamamos luz a toda energía radiante capaz de ser distinguida por el ser humano como sensación visual. Para entender correctamente el fenómeno de la LUZ, es imprescindible comprender que el mismo involucra a dos elementos inseparables: El elemento físico: RAD. ELECTROMAGNÉTICA. El elemento humano: EL OJO HUMANO.- Fuente Persona (ojo) 2 LA LUZ COMO FENOMENO FISICO Desde el punto de vista físico puede encararse a partir de dos teorías totalmente compatibles: Teoría corpuscular: la luz es un “paquete de corpúsculos” de energía, llamados fotones, que tienen el comportamiento descrito en la física óptica. Teoría electromagnética: la luz es una radiación electromagnética con longitud de onda entre los 380 y 780 nanómetros (nm).- 3 1 RADIACIONES ELECTROMAGNETICAS 4 CURVA DE SENSIBILIDAD DEL OJO Curva de sensibilidad espectral para un observador estandar, en condiciones de visión “de día” y visión “de noche”.- El sistema visual humano tiene 2 sistemas de fotoreceptores: Los rodillos o bastonsillos que perciben la mayor o menor claridad con que están iluminados los objetos. Los conos que perciben los colores de los objetos.5 CURVA DE SENSIBILIDAD DEL OJO Curva de sensibilidad espectral para un observador estandar, en condiciones de visión “de día” y visión “de noche”.- Según su participación nos definen: Visión fotópica (“día”): intervienen rodillos y conos. Visión escotópica (“noche”): intervienen esencialmente los rodillos; no se llega a distinguir el color de los objetos.6 2 PROCESO DE LA VISION Visión de la Fuente de Luz Fuente de Luz Visión de los Objetos Personas (ojo) Objetos 7 FUENTES ESPECIALES “Luz monocromática”: • radiación compuesta por una única frecuencia o longitud de onda."Luz blanca”: • radiación compuesta por monocromáticas con igual energía.- radiaciones 8 FUENTES ESPECIALES Ninguna fuente artificial lo cumple, por ejemplo: • las lámparas incandescentes dan luz rica en rojos, • las de mercurio en azules, verdes y amarilloverdes. • las de sodio son riquísimas en amarillos, etc..Sin embargo todas aparecen al ojo como luz blanca y les asociamos sensaciones como “cálida” o “fría”, cosa que advertimos sólo cuando iluminamos un objeto y lo “vemos”.- 9 3 REFLEXIÓN Y ABSORCIÓN DE LA LUZ 10 CURSO DE ILUMINACION DEFINICIONES Y CONCEPTOS 11 FLUJO LUMINICO S(l): Curva de sensibilidad del ojo. R(l): Distribución de la Potencia de la fuente radiante en función de la longitud de onda (W/nm). Fuente Radiante λnm LLAMAMOS FLUJO LUMÍNICO A LA CANTIDAD DE ENERGÍA RADIANTE EMITIDA POR UNA FUENTE, QUE ES CAPAZ DE GENERAR SENSACIÓN VISUAL. UNIDAD: lumen (lm) 12 4 INTENSIDAD LUMINICA = Φ LLAMAMOS INTENSIDAD LUMINICA DE UNA FUENTE DE LUZ EN UNA DETERMINADA DIRECCION, AL FLUJO POR UNIDAD DE ANGULO SOLIDO EN LA DIRECCION CONSIDERADA. UNIDAD: candela (cd) 13 LUMINANCIA Representa el efecto de luminosidad (brillo) que una superficie produce en el ojo humano. La:Luminancia Ia:Intensidad Lumínica LLAMAMOS LUMINANCIA A LA RELACION ENTRE LA INTENSIDAD LUMINICA EN UNA DETERMINADA DIRECCION Y EL AREA APARENTE DE LA SUPERFICIE QUE LO EMITE O REFLEJA. UNIDAD: cd/m2 14 LUMINANCIA Representa el efecto de luminosidad (brillo) que una superficie produce en el ojo humano. La:Luminancia Ia:Intensidad Lumínica ES LA PORCIÓN DE INTENSIDAD QUE EL OBSERVADOR PERCIBE DESDE UN ÁREA ORTOGONAL A LA RECTA QUE LO UNE CON LA SUPERFICIE LUMINOSA. 15 5 EJEMPLO DE LUMINANCIAS Fuentes Fuentes Naturales: Sol Cielo despejado Cielo cubierto Luna 150.000 0.3 a 0.4 0.03 a 0.1 0.25 cd/cm2 cd/cm2 cd/cm2 cd/cm2 Artificiales: Lámpara Lámpara Lámpara Lámpara incandescente clara 100 a 200 cd/cm2 fluorescente 0.75 cd/cm2 de Halogenuros Metálicos 400 W 700 cd/cm2 de Sodio de Alta Presión de 400 W 500 cd/cm2 Elementos iluminados por fuentes: Papel blanco iluminado a 1.000 lx Calzada con buena iluminación 250 2 cd/m2 cd/m2 16 ILUMINANCIA NIVEL DE ILUMINACION = Φ LLAMAMOS ILUMINANCIA A LA RELACION ENTRE EL FLUJO UNIFORME QUE RECIBE UNA SUPERFICIE Y EL AREA DE LA MISMA. UNIDAD: lux (lx) 17 EJEMPLOS DE ILUMINANCIAS 2.500 lx detrás de la ventana 10.000 lx en la sombra del muro 300 lx en el centro del local 10 lx en el sótano 6.000 luxes bajo la marquesina 100.000 lx a pleno sol 18 6 EXITANCIA Φ =Φ ∙ : reflectancia luminosa Φ =Φ ∙ : translucencia luminosa Μ= 19 EXITANCIA Μ= LLAMAMOS EXITANCIA A LA RELACION ENTRE EL FLUJO EMITE UN ELEMENTO DE SUPERFICIE Y EL PROPIO DIFERENCIAL SUPERFICIAL. UNIDAD: lumen/m2 NO SE TRATA DE LA ILUMINANCIA, QUE SÓLO CONSIDERA EL FLUJO POR SUPERFICIE QUE LLEGA A UN PLANO!! 20 APLICACIÓN DE LA EXITANCIA E = 400 Lx E = 400 Lx M = 320 lm/m2 M = 16 lm/m2 Se llama Exitancia de una superficie emisora, a la relación existente entre el flujo lumínico emitido por unidad de superficie.- | = 80 % Sea una superficie de área S (m2) que emite un flujo lumínico uniforme en todas las direcciones del espacio: = 4% Unidad: Lumen por metro cuadrado lm/m2 Similares unidades a las de Iluminancia (E en lx).- M = Фs/S; lm/m2 E = ФR/S; lm/m2 ФS = ρ ФR M=ρE 21 7 DEFINICIONES - RESUMEN Flujo luminoso (Φ) es la cantidad de energía radiada por una fuente y que es capaz de generar sensación visual.- Lumen (lm) Eficiencia lumínica (e) es la relación entre los lúmenes que entrega una fuente por cada vatio de potencia eléctrica que consume.Lumen/vatio (lm/W) Intensidad lumínica (I) es el flujo lumínico por unidad de ángulo sólido, emitido por una fuente y en una dirección dada.- Candela (cd) 22 DEFINICIONES - RESUMEN Iluminancia (E) es el flujo lumínico por unidad de superficie que recibe un plano dado.- Lux (lx) Luminancia (L) es la intensidad luminosa emitida por una fuente o superficie iluminada, en una dirección dada, por unidad de superficie vista.- (Cd/m2) Exitancia (M) es el flujo lumínico por unidad de superficie, emitido por un plano dado.Unidad: Lúmen por metro cuadrado (lm/m2) Unidad similar a la de Iluminancia (E en lx).23 CURSO DE ILUMINACION CANTIDAD Y CALIDAD DE LA ILUMINACION 24 8 Nivel de Iluminación El nivel de iluminación incide en: • • • • Capacidad visual.Estado de ánimo de las personas.Aptitud para desarrollar un trabajo.Poder de relajación, etc.- Por ejemplo, para leer normalmente: • A los 10 años de edad, se requieren • A los 40 anos de edad, • A los 60 años de edad, 175 lx 500 lx 2.500 lx 25 Cantidad y Calidad de luz Cantidad ¿Cuál es el nivel de iluminación adecuado (lx en plano de trabajo) para efectuar una tarea o acondicionar un ambiente determinado? Iluminancia!! Depende de todos los factores que intervienen en la visión: Tamaño del objeto, Luminancia de fondo, Contraste, Tiempo para realizar la tarea (o velocidad).26 RECOMENDACIONES DE LA CIE 27 9 CANTIDAD DE LUZ Selección del nivel de Iluminación (luxes) En el Manual de la I.E.S. (Iluminating Engineering Society) se presentan los resultados de estudios realizados, con los cuales se establecen recomendaciones.- Una tabla define las categorías según el tipo de tareas a realizar y una segunda tabla de correcciones permite seleccionar el nivel recomendado de acuerdo con la edad, tipos de superficies de paredes, precisión de la tarea y reflexiones de la tarea.- 28 ELECCIÓN DEL NIVEL LUMÍNICO ILUMINANCIA (lux) CATEGORIA RANGO DE ILUMINACIÓN (Lx) A 20 - 30 - 50 B 50 - 75 - 100 C D E F ACTIVIDAD TÍPICA Áreas públicas con alrededores oscuros Iluminación de orientación con poca permanencia (corredores, depósitos). Espacios donde la tarea se desarrolla ocasionalmente (recepción, central telefónica) 100 - 150 - 200 Trabajos con gran contraste o con elementos de gran tamaño 200 - 300 - 500 500 - 750 - 1000 Trabajos con contrastes medios o con elementos de tamaño mediano (Escritura con lápiz duro, trabajo industrial dificultoso). 1.000 - 1.500 - 2.000 Trabajos con contrastes pequeños con elementos de trabajo pequeño (Escritura con lápiz duro, trabajo industrial dificultoso) 2.000 - 3.000 - 5.000 Trabajos con objetos muy finos o de exposición prolongada. Trabajo prolongado con detalles finos. G H I 5.000 - 10.000 Idem, pero especialmente dificultoso (Salas de cirugía, costuras muy finas). 10.000 - 20.000 29 ELECCIÓN DEL NIVEL LUMÍNICO FACTORES DE EVALUACIÓN TRABAJO Y USUARIO FACTOR -1 0 1 Promedio de edad < 40 40 -55 > 55 Velocidad y precisión No importa Importa Crítico Reflectancia del fondo > 0.7 0.3 - 0.7 < 0.3 Para las categorías D a I se seleccionan los factores de la tabla precedente y de acuerdo con la suma total de los mismos se escoge: · Suma = -2 o -3, se toma el nivel menor. · Suma = -1, 0 ó 1, se toma el nivel medio. · Suma = +2 ó +3, se toma el nivel mayor. Para las categorías A, B y C se toma en cuenta sólo la edad promedio. 30 10 Calidad de luz Calidad La modulación de luminarias, la textura de superficies, las sombras producidas por los objetos, el color, las reflexiones especulares y la acentuación de la iluminación en determinados puntos pueden mejorar la calidad del entorno iluminado.- Un factor a tomarse en cuenta: el confort por las relaciones de luminancias. Uniformidad Deslumbramiento 31 11