Intensidad luminosa

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Luz visible por unidad ángulo sólido

En fotometría, la intensidad luminosa es una medida de la potencia ponderada en longitud de onda emitida por una fuente de luz en una dirección particular por unidad de ángulo sólido, basada en la función de luminosidad, un modelo estandarizado de la sensibilidad del ojo humano. La unidad SI de intensidad luminosa es la candela (cd), una unidad base del SI.

Medición

La fotometría se ocupa de la medición de la luz visible tal como la perciben los ojos humanos. El ojo humano solo puede ver la luz en el espectro visible y tiene diferentes sensibilidades a la luz de diferentes longitudes de onda dentro del espectro. Cuando se adapta a condiciones de mucha luz (visión fotópica), el ojo es más sensible a la luz verde amarillenta a 555 nm. La luz con la misma intensidad radiante en otras longitudes de onda tiene una intensidad luminosa más baja. La curva que representa la respuesta del ojo humano a la luz es una función estándar definida $y (λ)$ o $V (λ)$ establecida por la Comisión Internacional de Iluminación (CIE, por Commission Internationale de l&# 39;Éclairage) y estandarizado en colaboración con la ISO.

La intensidad luminosa de las fuentes de luz artificial se suele medir con un goniofotómetro equipado con un fotómetro o un espectrorradiómetro.

SI cantidades de fotometría
v
t
e
Cantidad		Dependencia		Dimensión	Notas
Nombre	Signatura	Nombre	Signatura	Signatura	Notas
Energía luminosa	Q_v	lumen segundo	lm⋅s	T J	El lumen segundo se llama a veces Talbot.
Flujo Luminoso, potencia luminosa	CCPR_v	lumen (= candela steradian)	lm (= cd⋅sr)	J	Energía luminosa por unidad
Intensidad luminosa	I_v	candela (= lumen per steradian)	cd (= lm/sr)	J	Flujo Luminoso por unidad ángulo sólido
Luminance	L_v	candela por metro cuadrado	cd/m² (= lm/(sr⋅m)²)	L⁻²J	Flujo Luminoso por unidad ángulo sólido por unidad proyecciones área fuente. El candela por metro cuadrado se llama a veces Nit.
Iluminancia	E_v	lux (= lumen por metro cuadrado)	lx (= lm/m²)	L⁻²J	Flujo Luminoso incidente sobre una superficie
Salida luminosa, emisión luminosa	M_v	lumen por metro cuadrado	lm/m²	L⁻²J	Flujo Luminoso emitidas de una superficie
Exposición luminosa	H_v	Lujo segundo	lx⋅s	L⁻²T J	Iluminación integrada por el tiempo
Densidad de energía luminosa	⋅_v	lumen segundo por metro cúbico	lm⋅s/m³	L⁻³T J
Rendimiento Luminoso (de radiación)	K	lumen per watt	lm/W	M⁻¹L⁻²T³J	Relación de flujo luminoso con flujo radiante
Rendimiento Luminoso (de una fuente)	.	lumen per watt	lm/W	M⁻¹L⁻²T³J	Relación del flujo luminoso al consumo de energía
Eficiencia luminosa, coeficiente luminoso	V			1	Rendimiento Luminoso normalizado por la máxima eficacia posible
Véase también: SI· Fotometría· Radiometría

^ Las organizaciones de estándares recomiendan que las cantidades fotométricas se denoten con un subscripto "v" (para "visual") para evitar confusión con cantidades radiométricas o fotones. Por ejemplo: Símbolos de la carta estándar para la ingeniería iluminadora USAS Z7.1-1967, Y10.18-1967
^ Los símbolos de esta columna denotan dimensiones; "L", "T"y"J" son para longitud, tiempo e intensidad luminosa respectivamente, no los símbolos para las unidades litre, tesla y joule.
^ a b c símbolos alternativos a veces vistos: W para energía luminosa, P o F para el flujo luminoso, y *** para la eficacia luminosa de una fuente.

Relación con otras medidas

La intensidad luminosa no debe confundirse con otra unidad fotométrica, el flujo luminoso, que es la potencia total percibida emitida en todas las direcciones. La intensidad luminosa es la potencia percibida por unidad de ángulo sólido. Si una lámpara tiene un foco de 1 lumen y la óptica de la lámpara está configurada para enfocar la luz uniformemente en un haz de 1 estereorradián, entonces el haz tendría una intensidad luminosa de 1 candela. Si se cambiara la óptica para concentrar el haz en 1/2 estereorradián, la fuente tendría una intensidad luminosa de 2 candelas. El haz resultante es más estrecho y brillante, aunque su flujo luminoso permanece invariable.

La intensidad luminosa tampoco es lo mismo que la intensidad radiante, la cantidad física objetiva correspondiente utilizada en la ciencia de medición de la radiometría.

Unidades

Al igual que otras unidades básicas del SI, la candela tiene una definición operativa: se define mediante la descripción de un proceso físico que producirá una candela de intensidad luminosa. Por definición, si uno construye una fuente de luz que emite luz verde monocromática con una frecuencia de 540 THz y que tiene una intensidad radiante de 1/683 vatios por estereorradián en una dirección determinada, esa fuente de luz emitirá una candela en la dirección especificada..

La frecuencia de la luz utilizada en la definición corresponde a una longitud de onda en el vacío de 555 nm, que está cerca del punto máximo de respuesta del ojo a la luz. Si la fuente de 1 candela emitiera uniformemente en todas las direcciones, el flujo radiante total sería de aproximadamente 18,40 mW, ya que hay 4π estereorradianes en una esfera. Tenga en cuenta que una vela moderna típica produce aproximadamente una candela mientras libera calor a aproximadamente 80 W.

Antes de la definición de la candela, en varios países se usaba una variedad de unidades para la intensidad luminosa. Por lo general, se basaban en el brillo de la llama de una "vela estándar" de composición definida, o el brillo de un filamento incandescente de diseño específico. Uno de los más conocidos de estos estándares fue el estándar inglés: la potencia de las velas. Una potencia de vela era la luz producida por una vela de espermaceti puro que pesaba un sexto de libra y ardía a una velocidad de 120 granos por hora. Alemania, Austria y Escandinavia utilizaron la Hefnerkerze, una unidad basada en la salida de una lámpara Hefner. En 1881, Jules Violle propuso la Violle como unidad de intensidad luminosa, y se destacó como la primera unidad de intensidad luminosa que no dependía de las propiedades de una lámpara en particular. Todas estas unidades fueron reemplazadas por la definición de la candela.

Uso

Funciones fotográficas (negros) y escotópicas (verde) de luminosidad. El fotografo incluye el estándar CIE 1931 (sólido), los datos modificados Judd-Vos 1978 (dashed), y los datos Sharpe, Stockman, Jagla & Jägle 2005 (dotted). El eje horizontal es longitud de onda en nm.

La intensidad luminosa de la luz monocromática de una determinada longitud de onda λ viene dada por

{displaystyle I_{mathrm {v} }=683cdot {overline {y}}(lambda)cdot I_{mathrm {e} },}

I_v es la intensidad luminosa en candelas (cd),
I_e es la intensidad radiante en vatios por esteriladiano (W/sr),
${textstyle {overline {y}}(lambda)}$ es la función de luminosidad estándar.

Si hay más de una longitud de onda presente (como suele ser el caso), se debe sumar o integrar el espectro de longitudes de onda presentes para obtener la intensidad luminosa:

{displaystyle I_{mathrm {v} }=683int _{0}^{infty }{overline {y}}(lambda)cdot {frac {dI_{mathrm {e} }(lambda)}{dlambda }},dlambda.}

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