Luxómetros de la marca Sonel: mediciones de las intensidades de la luz LED
Ni en la normativa aplicable hay requisitos claramente definidos que conciernen la medición de las fuentes de iluminación de tipo led. No obstante, hay que tener en cuenta que cuanto mayor sea la diferencia entre la curva de sensibilidad del cabezal fotométrico del luxómetro y la requerida, más dependerán los resultados obtenidos de la característica espectral de la radiación medida. Debido a sus parámetros, los luxómetros de la clase A y B de Sonel funcionan perfectamente en las mediciones de intensidad de la iluminación led.
Figura 1. Los instrumentos de medición ofrecidos por la empresa Sonel podrán usarse para la medición de intensidad de la iluminación de las fuentes de luz LED.
Si el suministro de luz resulta insuficiente o no se dispone de luz natural, surge la necesidad de instalar alumbrado artificial. De ahí que sea necesario controlar los parámetros de intensidad de la iluminación mediante el uso del luxómetro. La exigencia de llevar a cabo mediciones de este tipo no surge únicamente de las necesidades de los fabricantes o de los diseñadores de la iluminación, sino que es la consecuencia de las regulaciones legales. La orden del Ministerio de Trabajo y Política Social por la que se regulan las normas generales de seguridad e higiene en el trabajo [1] obliga a los empresarios a realizar las mediciones y evaluaciones de los parámetros de calidad de la iluminación en el entorno laboral. Por lo tanto, el empresario está obligado a proporcionar iluminación eléctrica en los espacios de trabajo de acuerdo con los requisitos de la legislación polaca [2].
Calibración del luxómetro
La magnitud básica sujeta a evaluación es la intensidad de la iluminación eléctrica, que se mide con un luxómetro calibrado en lux. Se recomienda que el luxómetro se calibre en un laboratorio acreditado cuya calidad haya sido reconocida por el Centro Polaco de Acreditación, donde la calibración se realizará de acuerdo con los requisitos derivados de la norma ISO/IEC 17025:2005 [3]. La precisión de las indicaciones del luxómetro está garantizada por su certificado de calibración junto con la incertidumbre indicada de las mediciones. Además, los luxómetros deberán cumplir con los requisitos derivados de las publicaciones CIE 69-1987 [4], PN 83/E-04040 [5], PN 84/E-02033 [6], PN 90/E-01005 [7]. Para la calibración de los luxómetros se utilizan los patrones de referencia en forma de lámparas incandescentes con una temperatura de color Tc = 2856 K.
Figura 2. Luxómetro LXP-2 de la marca Sonel
Figura 3. Distribuciones espectrales relativas de la potencia radiante de los diodos led típicos.
Corrección del cabezal fotométrico
Uno de los elementos más importantes de la configuración del luxómetro es la corrección espectral y espacial del cabezal fotométrico. La sensibilidad espectral del dispositivo debe ser equivalente a la de un observador de referencia colorimétrica estándar de la sensibilidad ocular relativa V(λ), mientras que el valor de la señal de salida del medidor debe variar junto con la función del coseno del ángulo de incidencia de radiación en su plano de medición. El cabezal de medición consta de un detector fotoeléctrico de silicio (luxómetros de la empresa Sonel). La sensibilidad espectral de estos detectores se desvía de la sensibilidad espectral requerida del luxómetro según la Comisión Internacional de Iluminación (CIE). Por lo tanto, se utilizan filtros de corrección espectral y elementos de dispersión para garantizar que sus lecturas correspondan al coseno del ángulo de incidencia de la luz.
Precisión de las mediciones
En cuanto a precisión, los luxómetros se dividen en cuatro tipos. La mayor precisión (clase L) —error f1’ no superior al 1,5 %— la ofrecen los luxómetros de laboratorio. Los aparatos con f1’ que se encuentra dentro del rango 1,5 %<f1’<3 % son los luxómetros de gran calidad de la clase A (Sonel LXP-10A). Los luxómetros de calidad media con un valor de error en el rango de 3 %<f1’<6 %, son los de la clase B (Sonel LXP-10B, LXP-2). Por otro lado, los luxómetros de baja calidad son considerados como aparatos de medición para los que f1’ es superior al 6 %, pero no supera el 9 % (clase C).
Figura 4. Luxómetro LXP-10 de la marca Sonel.
Mediciones de la intensidad de la iluminación de diodos led
Actualmente, debido al desarrollo dinámico de la tecnología de iluminación, las fuentes de luz incandescente, habida cuenta de su baja eficiencia luminosa, están siendo sustituidas por los diodos led más eficientes. La base del funcionamiento de la luz led es el fenómeno de la electroluminiscencia sobre un cuerpo sólido. Las principales ventajas de los diodos emisores de la luz incluyen: bajo consumo de corriente, bajo valor de tensión de alimentación, alta eficiencia, pequeño tamaño, larga vida útil y alto valor de luminancia. Debido a otro mecanismo de generación de luz de los diodos led, surgieron dudas a la hora de realizar mediciones relativas a su intensidad con diferentes tipos de luxómetros.
En la legislación polaca no existen normas claramente definidas referentes a la medición de la luz led. Únicamente en el informe publicado por la Comisión Internacional de Iluminación en 2007 se ofrecen recomendaciones para probar la iluminación led con la división entre la luz blanca emitida y la luz de color [8]. Las distribuciones espectrales de la radiación emitida de los diodos led difieren de aquella con la que se realizó la calibración del luxómetro (Fig. 3.). La Comisión Internacional de Iluminación (CIE) ha marcado esta diferencia como error f1.
Error f1
El valor error f1, resultante del desajuste existente entre la fuente de la luz medida y la luz con la que se ha calibrado el luxómetro, depende del grado de coincidencia entre la sensibilidad espectral del fotoelemento a la curva V(λ) y de la naturaleza de distribución espectral de la radiación medida. Por lo tanto, para obtener el valor correcto de la medición de intensidad de la iluminación Er, las lecturas del luxómetro EZ deben multiplicarse por los factores de corrección k (1):
Basándose en los estudios realizados por I. Fryc, P. Tabaka [9], se calcularon los factores de corrección de las fuentes de luz led de trece luxómetros disponibles en el mercado. En función del luxómetro usado, estos aceptan valores de 1 a 0,78.
Mediciones de intensidad de la luz led con el uso de los luxómetros Sonel
La empresa Sonel ofrece los luxómetros de clase A y B. Cuanto mayor sea la clase del medidor, menor será el valor de intensidad de la iluminación que se puede medir con este aparato. A la hora de elegir un medidor para calcular la intensidad de la luz, hay que tener en cuenta cómo se va a utilizar y qué magnitudes se van a medir con el uso de este. Si se trata de la medición de la luz blanca led, deben tenerse en cuenta las indicaciones de la comisión CIE que recomienda la aplicación del parámetro f1’, que es la medición del desajuste de la sensibilidad del luxómetro a la curva V(λ), no superior al 3 %. El luxómetro de la empresa Sonel LXP-10A de la clase A cumple este requisito. De ahí que sea ideal para medir la intensidad de la luz emitida por diodos blancos led. Sin embargo, para los luxómetros LXP-10B y LXP-2 de la clase B, con el valor de error de la corrección espectral declarado f1’ < 6 %, también debe tenerse en cuenta el valor de error f1 resultante de las diferencias en la distribución espectral de la fuente medida y de calibración. Sin embargo, como para los luxómetros de la clase A y B, los factores de corrección k (1) toman los valores cercanos a 1 (k ~ 1), no ejercen una influencia significativa sobre el valor medido de intensidad de la iluminación.
Figura 5. Luxómetro LXP-10 de la marca Sonel: medida.
Resumen
Los luxómetros de la empresa Sonel de la clase A y B permiten realizar mediciones correctas de intensidad de la luz de fuentes led. No obstante, hay que recordar que el medidor utilizado debe disponer de un certificado de calibración vigente que confirme la eficacia del instrumento y su conformidad con los niveles de incertidumbre espectral y básica declarados. Cuanto menor sea la incertidumbre espectral y global, más cercano será el resultado de la medición respecto al valor real.
Referencias:
1] Reglamento del Ministerio de Trabajo y Política Social, de 26 de septiembre de 1997, sobre normas generales de seguridad e higiene en el trabajo (Dz. U. 1997 no. 129 ítem 844).
[2] PN-EN 12464-1:2012 Luz y iluminación. Iluminación de los lugares de trabajo. Parte 1: Iluminación de los lugares de trabajo en interior.
[3] ISO/IEC 17025:2005 Requisitos generales para la competencia de los laboratorios de ensayo y calibración.
[4] CIE 69-1987 Methods of characterizing illuminance.
5] PN 83/E-04040 Mediciones fotométricas y radiométricas - Mediciones de intensidad de la iluminación.
[6] PN-84/E-02033 Iluminación en interior con luz eléctrica.
7] PN 90/E - 01005 Tecnología de iluminación. Terminología.
[8] CIE-127: 2007' Measurement of LEDs, Central Bureau of the CIE, Viena, Austria, 2007.
[9] P. Tabaka, I. Fryc, „Wpływ niedopasowania widmowego luksomierzy na dokładność wykonywanych pomiarów natężenia oświetlenia”, Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej, Nr 54, editorial de la Facultad de Ingeniería Eléctrica y Automatización de la Universidad Politécnica de Gdansk, Gdansk, 2017.
Autor:
Dorota Kołakowska
Especialista en metrología de la empresa Sonel
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