Lujo
Unidad de iluminancia derivada del SI

lujo
Un luxómetro para medir la iluminancia.
información general
Sistema de unidadesSI
Unidad deiluminancia
Símbololx
Conversiones
1lx en...... es igual a...
   Unidades básicas del SI   cd⋅sr⋅m − 2​​​
   Unidades habituales de EE. UU.   0,0929 pies cúbicos
   Unidades CGS   10 −4  fase

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] Equivale a un lumen por metro cuadrado. En fotometría , se utiliza como medida de la intensidad, tal como la percibe el ojo humano, de la luz que incide o pasa a través de una superficie. Es análoga 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 visual del brillo humano , estandarizado por la CIE y la ISO . [3] En inglés, "lux" se utiliza tanto en singular como en plural. [4] La palabra se deriva de la palabra latina para "luz", lux.

Explicación

Iluminancia

La iluminancia es una medida de cuánto flujo luminoso se distribuye sobre un área determinada. Se puede pensar en el flujo luminoso (cuya unidad es el lumen ) como una medida de la "cantidad" total de luz visible presente, y la iluminancia como una medida de la intensidad de la iluminación sobre una superficie. Una cantidad dada de luz iluminará una superficie de manera más tenue si se distribuye sobre un área mayor, por lo que 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/m2 = 1  cd · sr / m2 .

Un flujo luminoso de 1000 lúmenes distribuido uniformemente sobre una superficie de 1 metro cuadrado ilumina dicho metro cuadrado con una iluminancia de 1000 lux. Sin embargo, los mismos 1000 lúmenes distribuidos sobre 10 metros cuadrados producen una iluminancia más tenue de tan solo 100 lux.

Es posible lograr una iluminancia de 500 lx en una cocina doméstica con una sola luminaria fluorescente con una potencia de 500 lx.12 000  lúmenes . Para iluminar una planta de producción con una superficie decenas de veces superior a la de una cocina, se necesitarían decenas de luminarias de este tipo. Por lo tanto, para iluminar una superficie mayor con la misma iluminancia (lux) se necesita un flujo luminoso (lumen) mayor.

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

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

Iluminancia (lux)Superficies iluminadas por
0,0001Cielo nocturno nublado y sin luna ( luz de estrellas ) [5]
0,002Cielo nocturno despejado sin luna y con resplandor atmosférico [5]
0,05–0,3Luna llena en una noche clara [6]
3.4Límite oscuro del crepúsculo civil bajo un cielo despejado [7]
20–50Áreas públicas con ambientes oscuros [8]
50Lámparas de sala de estar familiar (Australia, 1998) [9]
80Iluminación de pasillos y baños de edificios de oficinas [10] [11]
100Día muy oscuro y nublado [5]
150Andenes de estaciones de tren [12]
320–500Iluminación de oficinas [9] [13] [14] [15]
400Amanecer o atardecer en un día claro.
1000Día nublado; [5] iluminación típica de un estudio de televisión
10.000–25.000Luz natural plena (sin sol directo) [5]
32.000–100.000Luz solar directa

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 oscurecer proporciona una iluminación de hasta 100 kilolux (klx) en la superficie de la Tierra, el 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 (ver Luz solar y constante solar ).

La iluminancia de una superficie depende de cómo esté inclinada la superficie con respecto a la fuente. Por ejemplo, una linterna de bolsillo dirigida a una pared producirá un nivel dado de iluminación si está dirigida perpendicularmente a la pared, pero si la linterna está dirigida a 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 está inclinada en un ángulo con respecto a una fuente, la iluminación proporcionada en la superficie se reduce porque la superficie inclinada subtiende un ángulo sólido más pequeño 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 hacer 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 es que las unidades radiométricas se basan en la potencia física, y todas las longitudes de onda se ponderan por igual, mientras que las unidades fotométricas tienen en cuenta el hecho de que el sistema visual formador de imágenes del ojo humano es más sensible a algunas longitudes de onda que a otras y, en consecuencia, a cada longitud de onda se le asigna un peso diferente. El factor de ponderación se conoce como función de luminosidad .

El lux es 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 ; existe un factor de conversión diferente para cada longitud de onda y no es posible realizar una 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 formador 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 la 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 .

En el caso de 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 estar compuesta únicamente por la luz verde, a la que son más sensibles los fotorreceptores visuales del ojo que forman imágenes, 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 solo un 2 % aproximadamente.

En realidad, cada ojo varía ligeramente en sus funciones de luminosidad. Sin embargo, las unidades fotométricas están definidas con precisión y se pueden medir con precisión. Se basan en una función de luminosidad estándar acordada a partir de mediciones de las características espectrales de la fotorrecepción visual formadora de imágenes en muchos ojos humanos individuales.

Uso en especificaciones de cámaras de vídeo

Las especificaciones para cámaras de video, como videocámaras y cámaras de vigilancia, a menudo incluyen un nivel mínimo de iluminación en lux con el que la cámara grabará una imagen satisfactoria. [ cita requerida ] Una cámara con buena capacidad para poca luz tendrá una clasificación de lux más baja. Las cámaras fotográficas no utilizan dicha especificación, ya que generalmente se pueden utilizar tiempos de exposición más largos para tomar fotografías con niveles de iluminación muy bajos, a diferencia del caso de las cámaras de video, donde el tiempo de exposición máximo generalmente se establece mediante la velocidad de cuadros .

Unidades de iluminancia no pertenecientes al SI

La unidad correspondiente en las unidades tradicionales inglesas y estadounidenses es el pie-candela . Un pie-candela equivale aproximadamente a 10,764 lx. Dado que un pie-candela es la iluminancia proyectada sobre una superficie por una fuente de una candela a un pie de distancia, un lux podría considerarse como un "metro-candela", aunque este término no se recomienda porque no se ajusta a las normas del SI para los nombres de unidades.

Una phot  (ph) equivale a 10 kilolux (10 klx).

Un nox (nx) equivale a 1 mililux (1 mlx) en un color de luz de 2042 K o 2046 K (antes 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 2,54 microlux fuera de la atmósfera terrestre, y el 82% de esa cantidad (2,08 microlux) en cielos despejados. [16] Una estrella de magnitud 6 (apenas visible en buenas condiciones) tendría 8,3 nanolux. Una vela estándar (una candela) a un kilómetro de distancia proporcionaría una iluminancia de 1 microlux, aproximadamente la misma que una estrella de magnitud 1.

Símbolo Unicode heredado

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

Unidades de fotometría del SI

Magnitudes de fotometría del SI
CantidadUnidadDimensión
[nb 1]		Notas
NombreSímbolo [nb 2]NombreSímbolo
Energía luminosaQ v [número 3]lumen segundolm⋅s​T⋅J​​El segundo lumen a veces se llama talbot .
Flujo luminoso , potencia luminosaΦ v [nota 3]lumen (= candela estereorradián )lm (=cd⋅sr)YoEnergía luminosa por unidad de tiempo
Intensidad luminosaYo vcandela (= lumen por estereorradián)cd (= lm/sr)YoFlujo luminoso por unidad de ángulo sólido
LuminanciaLv​candela por metro cuadradocd/m2 ( =lm/(sr⋅m2 ) )L - 2⋅J​Flujo luminoso por unidad de ángulo sólido por unidad de área de fuente proyectada . La candela por metro cuadrado a veces se denomina nit .
IluminanciaYo vlux (= lumen por metro cuadrado)lx (= lm/ m2 )L - 2⋅J​Flujo luminoso incidente sobre una superficie
Salida luminosa , emitancia luminosaMv​lumen por metro cuadradolm/ m2L - 2⋅J​Flujo luminoso emitido desde una superficie
Exposición luminosaYo vlux segundolx⋅sL - 2⋅T⋅J​​​Iluminancia integrada en el tiempo
Densidad de energía luminosaωv​lumen segundo por metro cúbicolm⋅s/ m3L - 3⋅T⋅J​​​
Eficacia luminosa (de la radiación)Klumen por vatioluz/ WM - 1⋅L - 2⋅T3⋅J​​​​​Relación entre el flujo luminoso y el flujo radiante
Eficacia luminosa (de una fuente)η [nb 3]lumen por vatioluz/ WM - 1⋅L - 2⋅T3⋅J​​​​​Relación entre el flujo luminoso y el consumo de energía
Eficiencia luminosa , coeficiente luminosoV1Eficacia luminosa normalizada por la máxima eficacia posible
Ver también:
  1. ^ Los símbolos en esta columna denotan dimensiones ; " L ", " T " y " J " son para longitud, tiempo e intensidad luminosa respectivamente, no los símbolos de las unidades litro, tesla y julio.
  2. ^ Las organizaciones de normalización recomiendan que las magnitudes fotométricas se denoten con un subíndice "v" (de "visual") para evitar confusiones con magnitudes radiométricas o fotónicas . Por ejemplo: Símbolos de letras estándar de EE. UU. para ingeniería de iluminación USAS Z7.1-1967, Y10.18-1967
  3. ^ abc 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 978-92-822-2272-0, archivado 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 para las unidades del SI. Capítulo 9: Reglas y convenciones de estilo para la ortografía de los nombres de las unidades, Instituto Nacional de Normas y Tecnología.
  5. ^ abcde 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 (1 de febrero de 2017). "¿Qué tan brillante es la luz de la luna?" (PDF) . Astronomía y geofísica . 58 (1): 1.31–1.32. doi :10.1093/astrogeo/atx025.
  7. ^ "Manual de electroóptica" (pdf) . photonis.com . p. 63 . Consultado el 2 de abril de 2012 .[ enlace muerto permanente ]
  8. ^ "Niveles de luz comunes y recomendados por la NOAO en interiores" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 2021-07-06 . Consultado el 2016-11-13 .
  9. ^ ab Pears, Alan (junio de 1998). "Capítulo 7: Tecnologías de electrodomésticos y alcance para la reducción de emisiones". Estudio estratégico sobre energía doméstica y cuestiones de efecto invernadero: un informe para Environment Australia (PDF) . Departamento de Industria y Ciencia, Commonwealth de Australia. pág. 61. Archivado desde el original el 2011-03-02 . Consultado el 2008-06-26 .{{cite book}}: CS1 maint: URL no apta ( enlace )
  10. ^ Oficina Australiana de Efecto Invernadero (mayo de 2005). "Capítulo 5: Evaluación del ahorro en iluminación". Kit de capacitación y recursos energéticos de trabajo: Iluminación. Archivado desde el original el 15 de abril de 2007. Consultado el 17 de marzo de 2007 .
  11. ^ "Calculadora de rendimiento en condiciones de poca luz". Archivado desde el original el 15 de junio de 2013. Consultado el 27 de septiembre de 2010 .
  12. ^ Darlington, Paul (5 de diciembre de 2017). «El metro de Londres: mantener las luces encendidas». Rail Engineer . Archivado desde el original el 16 de noviembre de 2018. Consultado el 20 de diciembre de 2017 .
  13. ^ "Cómo utilizar un luxómetro (recomendación australiana)" (PDF) . Sustainability Victoria. Abril de 2010. Archivado desde el original (PDF) el 7 de julio de 2011.
  14. ^ "Iluminación. - 1926.56". Normas (Normas - 29 CFR) . Administración de Seguridad y Salud Ocupacional, Departamento de Trabajo de los EE. UU. Archivado desde el original el 8 de mayo de 2009.
  15. ^ Ley europea UNI EN 12464
  16. ^ desde Schlyter, Sección 7.
  17. ^ Schlyter, Sección 14.
  18. ^ Jack L. Lindsey, Ingeniería de iluminación aplicada , The Fairmont Press, Inc., 1997 ISBN 0881732125 página 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. Código Bib : 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 chaft  [de] 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 relativo spektrale Hellempfindlichkeit und V λ,W die relativo spektrale 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 Aug es, 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 der allmählich gleitenden Augenempfindlichkeitskurve ihren Sinn verlieren.
  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  [de] 1940 eigene Einheiten ins Leben rief: Die Dunkelleuchtdichte wurde in Skot und die Dunkelbeleuchtung sstärke 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.
  • Preguntas frecuentes sobre radiometría y fotometría Página de preguntas frecuentes sobre radiometría del profesor Jim Palmer ( Universidad de Arizona ).
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