Luminotecnia: Ciencia de la Luz

La Luminotecnia es la ciencia que estudia las distintas formas de producción de luz, así como su control y aplicación.

Definición de Luz

• Se define la luz como la forma de energía, visible, que puede transmitirse desde un punto a otro sin necesidad de soporte material.
• A su vez, es la sensación producida en el ojo humano por las ondas electromagnéticas.

Energía Radiante

Se denomina energía radiante a la energía que se desprende de un cuerpo y que se propaga por sí sola. Esta energía radiante se puede convertir en calor, o producir fenómenos: fotovoltaico y fotoeléctrico y, sobre todo, el fenómeno de la visión.

Propiedades de la Onda Electromagnética

• Frecuencia (f): Número de ciclos (oscilaciones) por segundo. Unidad: Hertz (Hz).
• Longitud de Onda (λ): Distancia recorrida por la onda en un periodo (m).

La luz visible se corresponde con curvas espectrales con valores comprendidos entre 380 nm y 780 nm.

Tipos de Radiación Luminosa

• Esta radiación se denomina incandescencia o radiación de temperatura.
• La energía radiante de una fuente de descarga gaseosa, como la de vapor de sodio, vapor de mercurio, argón, neón, etc., consiste en una radiación integrada por pequeños intervalos de longitud de onda que se denominan picos de emisión. Se denomina comúnmente luminiscencia.

Fotometría: Medición de la Luz

Aquí nace la fotometría, que es la medición de la luz.

Cantidades Fotométricas

Las principales cantidades fotométricas son:

• De la fuente de luz:
  • Flujo luminoso (Φ, lm)
  • Intensidad luminosa (I, cd)
  • Iluminancia (E, lx o lm/m²)
• De la luz que se percibe:
  • Luminancia (L, cd/m²)

Definiciones Clave en Fotometría

• Flujo luminoso (Φ, lm): Energía radiante emitida, transmitida o recibida a través de una superficie por unidad de tiempo.
• Eficacia luminosa: Se mide en lm/W.
• Intensidad luminosa (I, cd): La intensidad luminosa no se distribuye por igual en el espacio, debido a la forma de las ampollas.
• Ángulo sólido: Es un ángulo medido en volumen (unidad: estereorradián, sr).
• Curva fotométrica: Representación gráfica de la intensidad luminosa de una lámpara (o conjunto lámpara/luminaria). Otro método son las curvas isocandelas.
• Iluminancia (E, lx): Cociente entre el flujo luminoso incidente y la superficie considerada.

El Ojo Humano y la Visión

El ojo humano se compone de:

• Un grupo óptico: la córnea, el iris, la pupila y el cristalino.
• Uno fotorreceptor: la retina.
• Otros elementos accesorios: encargados de diversas tareas como protección, transmisión de información nerviosa, alimentación, mantenimiento de la forma, etc.

Componentes del Ojo

• Párpado: Membrana de piel que protege el ojo del exterior y ayuda a regular la cantidad de luz que llega.
• Córnea: Membrana transparente y muy resistente de curvatura fija que cubre la parte anterior del ojo. Posee forma de lente convexa (concentra los rayos de luz en un punto) que le permite enfocar las imágenes sobre la retina, aunque sin conseguir formar una imagen nítida. Este casquete esférico tiene unos 11 mm de diámetro y un espesor del orden de 0,6 mm en el centro y algo mayor en el borde.
• Cristalino: Es un cuerpo en forma de lente biconvexa transparente, situado detrás del iris y delante del humor vítreo.
• Iris: Está situado detrás de la córnea y delante del cristalino. Tiene una abertura en el centro llamada pupila, que regula la cantidad de luz que entra al ojo.
• Humor acuoso: Líquido acuoso situado entre la córnea y el cristalino.
• Humor vítreo: Es una masa gelatinosa y transparente compuesta casi exclusivamente por agua, que llena el espacio entre el cristalino y la retina.
• Retina: Es la parte del ojo sensible a la luz sobre la que se forman las imágenes. Contiene células fotorreceptoras: conos y bastones.
• Fóvea: Es una pequeña depresión en la retina donde solo hay un tipo de células nerviosas: los conos. Es el área de mayor agudeza visual.
• Nervio óptico: Transporta los impulsos nerviosos producidos en la retina al cerebro.
• Punto ciego: Es el punto de unión entre la retina y el nervio óptico, donde no hay fotorreceptores.

Ojo Emétrope

Es aquel en que los rayos paralelos procedentes de un objeto situado en el infinito convergen en la retina.

Propiedades de la Visión

• Visión binocular: Uso de los dos ojos coordinados.
• Adaptación: Capacidad de la retina para ajustarse a diferentes niveles de iluminación.
• Acomodación: Capacidad del cristalino para enfocar objetos a diferentes distancias.
• Agudeza visual: Precisión para distinguir objetos pequeños.
• Dualidad retiniana: Sensibilidad a la radiación. En el proceso visual todo ocurre como si en la capa sensible del ojo existiesen dos retinas (una para visión diurna/color con conos y otra para visión nocturna/blanco y negro con bastones).

Problemas de Visión Comunes

• Presbicia: Falta de acomodación (se corrige usando lentes convergentes).
• Deslumbramiento molesto: Se experimenta como una sensación de disconfort que tiende a ir aumentando con el tiempo y causa fatiga visual.

Parámetros Principales del Deslumbramiento

• Luminancia
• Tamaño aparente de la fuente
• Número de fuentes
• Distancia angular a la línea de visión
• Luminancia de fondo

El deslumbramiento puede ser directo o indirecto.

El Color

El color se describe mediante tres parámetros:

• Claridad o esplendor (luminosidad)
• Pureza o saturación (cromaticidad)
• Tono o matiz (qué color)

Es fundamental entender que el color es un atributo de la luz y NO de los objetos iluminados. Los objetos son radiadores secundarios: reflejan toda o parte de la luz que reciben. Solamente tienen color los radiadores primarios: sol (estrellas), fuego, lámparas encendidas, etc.

Definición de Color: Una interpretación subjetiva psico-fisiológica del espectro electromagnético visible.

Parámetros del Color Detallados

• Pureza o saturación (cromaticidad): El croma describe lo llamativo (viveza) o apagado de un color.
• Claridad o esplendor (luminosidad): Se refiere al valor de la intensidad lumínica, es decir, su grado de claridad.

Temperatura de Color y Rendimiento Cromático

• La temperatura de color de una fuente luminosa es la que corresponde por comparación con la temperatura de un cuerpo negro que presenta el mismo color que la fuente analizada.
• El rendimiento cromático de una fuente de luz es una medida de la calidad con que reproduce el color de los objetos (índice Ra o CRI).

Modelos de Color

• CMY y CMYK
• RGB

Óptica: Estudio de las Imágenes

Se considera óptica al estudio y manejo de las imágenes en general.

Propiedades Ópticas Fundamentales

• Reflexión
• Transmisión
• Absorción
• Refracción

Lentes y Dioptrías

• La potencia de una lente es la inversa de su distancia focal imagen.
• La unidad de potencia de una lente es la dioptría.
• La dioptría es la unidad que expresa con valores positivos o negativos el poder de refracción de una lente o potencia de la lente.