Flujo de luz

Flujo de luz
$\Phi _{v}$
Dimensión	j
Unidades
SI	lumen
SGA	lumen
notas
valor de la luz Escalar

El flujo luminoso es una cantidad física que caracteriza la cantidad de potencia "lumínica" en el correspondiente flujo de radiación , entendiendo por potencia luminosa la energía luminosa transferida por radiación a través de una determinada superficie por unidad de tiempo. En otras palabras, "el flujo luminoso es una cantidad proporcional al flujo radiante , estimado de acuerdo con la sensibilidad espectral relativa del ojo humano promedio " [1] . A su vez, el valor de "flujo de radiación" se define como la potencia transportada por la radiación a través de cualquier superficie [2] .

Más formalmente, el flujo luminoso puede definirse como una cantidad luminosa que evalúa el flujo de radiación por su acción sobre un receptor de luz selectivo, cuya sensibilidad espectral está determinada por una función de la eficiencia luminosa espectral relativa de la radiación [3] .

Designacion: $\Phi _{v}$
Unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades (SI) : lumen (designación rusa: lm ; internacional: lm ).

Definición de fórmulas

Si existe una radiación monocromática con una longitud de onda , cuyo flujo de radiación es , entonces, de acuerdo con la definición, el flujo luminoso de dicha radiación se expresa mediante la ecuación [1] : $\lambda$ $\phi _{e}(\lambda)$ $\phi _{v}(\lambda)$

\Phi _{v}(\lambda )=K_{m}\cdot V(\lambda )\cdot \Phi _{e}(\lambda ).

donde es la eficiencia luminosa espectral relativa de la radiación monocromática , que tiene el significado de normalizado al máximo por unidad de sensibilidad del ojo humano promedio en visión diurna , y es un coeficiente, cuyo valor está determinado por el sistema de unidades utilizado. En el sistema SI, este coeficiente es de 683 lm/W [Comm 1] . $V(\lambda)$ $K_{m}$

El flujo luminoso de radiación con espectro discreto (lineal) se obtiene sumando las contribuciones de todas las líneas que componen el espectro de radiación:

\Phi _{v}(\lambda )=K_{m}\sum _{{i=1}}^{{N}}V(\lambda _{i})\cdot \Phi _{e}(\ lambda_{i}),

donde es la longitud de onda de la línea numerada " i ", y N es el número total de líneas. $\lambda _{i}$

En el caso de la radiación no monocromática con un espectro continuo (continuo), una pequeña parte de la radiación total, que ocupa un rango espectral estrecho , se puede considerar como monocromática con un flujo de radiación y un flujo de luz . Luego para la comunicación entre ellos se realizará $d(\lambda)$ $d\Phi _{e}(\lambda )$ $d\Phi _{v}(\lambda )$

d\Phi _{v}(\lambda )=K_{m}\cdot V(\lambda )\cdot d\Phi _{e}(\lambda ).

Integrando esta igualdad dentro del rango de longitud de onda visible (es decir, de 380 a 780 nm ), obtenemos una expresión para el flujo luminoso de toda la radiación considerada:

\Phi _{v}=K_{m}\cdot \int \limits _{{380~nm}}^{{780~nm}}V(\lambda )\cdot d\Phi _{e}(\lambda ).

Si utilizamos la densidad espectral del flujo de radiación , que caracteriza la distribución de la energía de radiación en el espectro y se define como , entonces la expresión del flujo luminoso toma la forma [1] : $\Phi _{{e,\lambda}}$ ${\frac{d\Phi_{e}(\lambda)}{d\lambda}}$

\Phi _{v}=K_{m}\cdot \int \limits _{{380~nm}}^{{780~nm}}V(\lambda )\cdot \Phi_{{e,\lambda } }\cdot d\lambda.

Dimensión

La medición del flujo luminoso de una fuente de luz se lleva a cabo utilizando dispositivos especiales: fotómetros esféricos o goniómetros fotométricos [4] . La dificultad de la medida radica en el hecho de que es necesario medir el flujo que se emite en todas las direcciones, en el ángulo sólido 4 π .

Para ello, puede utilizar un fotómetro esférico - un dispositivo que es una esfera con un revestimiento interno que tiene un coeficiente de reflexión cercano a 1. La fuente de luz en estudio se coloca en el centro de la esfera y, utilizando una fotocélula montada en la pared de la esfera y cubierta con un filtro con una curva de transmisión igual a la sensibilidad de la curva espectral del ojo, se mide una señal proporcional a la iluminación de la fotocélula, que a su vez en este dispositivo es proporcional a la flujo luminoso de la fuente de luz (la fotocélula mide solo la luz dispersa, ya que está protegida de la radiación directa de la fuente por una pantalla especial). Al comparar la señal recibida con la señal de una fuente de luz de referencia , se puede medir el flujo luminoso absoluto de la fuente de luz.

Otra posibilidad es utilizar goniómetros fotométricos. En este caso, la iluminación producida por la fuente en estudio se mide sobre una superficie esférica imaginaria. Para ello, el fotómetro pasa secuencialmente con la ayuda de un goniómetro todas las posiciones de la esfera. Integrando las iluminancias medidas (medidas en lux: 1 lux = 1 lumen/m²) sobre el área de la esfera (m²), obtenemos el flujo luminoso absoluto de la fuente de luz (en lúmenes). La condición para obtener valores absolutos es un luxómetro calibrado en valores absolutos.

Explicaciones

El valor del equivalente fotométrico de la radiación K m se especifica únicamente mediante la definición de la unidad de intensidad luminosa candela , que es una de las siete unidades básicas del sistema SI. Por definición, una candela es “la intensidad de la luz en una dirección dada de una fuente que emite una radiación monocromática con una frecuencia de 540⋅10 12 Hz , cuya intensidad energética en esta dirección es de 1/683 W / sr ” [5] . La frecuencia 540⋅10 12 Hz corresponde a una longitud de onda de 555 nm [Comm 2] en el aire , en la que se encuentra la máxima sensibilidad espectral del ojo humano para la visión diurna . Por lo tanto, el coeficiente K m se encuentra a partir de la igualdad

1 cd \ u003d K m V λ (555) 1/683 W / sr, de donde se sigue K m \u003d 683 (cd sr) / W = 683 lm / W.

Para el caso de la visión nocturna , el valor del equivalente fotométrico de radiación cambia.

El ojo humano se considera adaptado a la luz a luminancias superiores a 100 cd/m². La visión nocturna se produce con brillos inferiores a 10 −3 cd/m². Entre estos valores, el ojo humano opera en modo de visión crepuscular .

Ejemplos

Comparación del flujo luminoso de varias fuentes de luz [6] [7] [8]

Fuente	Flujo luminoso (lumen)
Láser verde de 15 mW (longitud de onda 532 nm)	8.4
Lámpara de kerosene	100
Lámpara fluorescente de 18W	1250

Notas

Comentarios

↑ A veces, el coeficiente se denomina equivalente fotométrico de la radiación. $K_{m}$
↑ Un valor más preciso es 555,016 nm. La contabilización de la diferencia entre este valor y el valor de 555 nm conduce solo a correcciones menores para la práctica y, por lo tanto, no se realiza aquí. Los detalles están disponibles en el artículo " Candela ".

Fuentes

↑ 1 2 3 Gurevich M. M. Fotometría. Teoría, métodos y dispositivos. - 2ª ed. - L . : Energía atomizada. Sucursal de Leningrado, 1983. - S. 23-24. — 272 págs.
↑ Bukhshtab M.A. Flujo de radiación // Enciclopedia física / Cap. edición A. M. Projorov . - M .: Gran Enciclopedia Rusa , 1994. - T. 4. - 704 p. - 40.000 copias. - ISBN 5-85270-087-8 .
↑ Flujo luminoso // Enciclopedia física / Cap. edición A. M. Projorov . - M .: Gran Enciclopedia Rusa , 1994. - T. 4. - S. 463. - 704 p. - 40.000 copias. - ISBN 5-85270-087-8 .
↑ Goniómetros para medidas fotométricas . Consultado el 14 de octubre de 2012. Archivado desde el original el 5 de diciembre de 2014. (indefinido)
↑ GOST 8.417-2002. Sistema estatal para asegurar la uniformidad de las mediciones. Unidades de cantidades. (enlace no disponible) . Consultado el 27 de noviembre de 2014. Archivado desde el original el 10 de noviembre de 2012. (indefinido)
↑ Szokolay, SV Introducción a la ciencia arquitectónica: la base del diseño sostenible . - Segundo. - Routledge , 2008. - Pág. 143. - ISBN 9780750687041 . Archivado el 13 de marzo de 2020 en Wayback Machine .
↑ BeLight . - Trendforce, 2010. - V. 3. - S. 10-12. Archivado el 13 de marzo de 2020 en Wayback Machine .
↑ Jahne, Bernd. Manual Práctico de Procesamiento de Imágenes para Aplicaciones Científicas y Técnicas . - Segundo. - CRC, 2004. - Pág. 111. - ISBN 9780849390302 . Archivado el 3 de octubre de 2017 en Wayback Machine .

Enlaces

Flujo luminoso // Enciclopedia moderna . — 2000. (Ruso)

Véase también

diccionarios y enciclopedias	gran ruso Gran soviet (1 ed.)

Cantidades de luz
energia luminosa Flujo de luz Brillo El poder de la luz Luminosidad iluminación iluminación espacial iluminación exposición a la luz Exposición a la luz espacial Densidad volumétrica de la energía luminosa. Brillo integral Densidad volumétrica de la energía luminosa. Densidad de volumen de la intensidad de la luz. Brillo equivalente