LA ILUMINACIÓN Y EL ESPACIO
El Sol es la fuente básica de energía, casi toda la energía que disponemos proviene del sol. Su calor y su luz son la base de numerosas reacciones químicas. La radiación solar llega a la superficie de la tierra por dos vías diferentes: incidiendo en los objetos iluminados por el sol denominada radiación directa, o por reflexión de la radiación solar absorbida por el aire y el polvo atmosférico llamada radiación difusa. La primera es aprovechable de forma directa, mientras que la segunda es aprovechada por células fotovoltaicas.
La función del sistema óptico es capturar la luz es capturar la luz emitida o reflejada por los objetos tridimensionales con la mayor fidelidad posible y conducirla a un detector o sensor en que la imagen, es almacenada, transmitida o reproducida en dos dimensiones.
Un sistema óptico consiste de una sucesión de elementos que pueden incluir lentes, espejos, fuentes, luminosas, prismas, dispersores, filtros, fibras ópticas y detectores, entre otros. Todos los mamíferos y la mayor parte de los animales perciben el mundo exterior mediante los ojos y los oídos.
El ojo humano en una primera aproximación puede considerarse similar a una cámara obscura; la luz reflejada por los objetos externos se enfoca sobre la retina por la acción refractiva de la córnea y el cristalino.
Espectro electromagnético
El espectro electromagnético (o simplemente espectro) es el rango de todas las radiaciones electromagnéticas posibles. El espectro de un objeto es la distribución característica de la radiación electromagnética de ese objeto.
El espectro electromagnético se extiende desde las bajas frecuencias usadas para la radio moderna (extremo de la onda larga) hasta los rayos gamma (extremo de la onda corta), que cubren longitudes de onda de entre miles de kilómetros y la fracción del tamaño de un átomo. Se piensa que el límite de la longitud de onda corta está en las cercanías de la longitud Planck, mientras que el límite de la longitud de onda larga es el tamaño del universo mismo, aunque en principio el espectro sea infinito y continuo.
Radiación visible (luz)
La frecuencia por encima del infrarrojo es la de la luz visible. Este es el rango en el que el Sol y las estrellas similares a él emiten la mayor parte de su radiación. No es probablemente una coincidencia que el ojo humano sea sensible a las longitudes de onda que el sol emite con más fuerza. La luz visible (y la luz cercana al infrarrojo) son absorbidas y emitidas por electrones en las moléculas y átomos que se mueven desde un nivel de energía a otro. La luz que vemos con nuestros ojos es realmente una parte muy pequeña del espectro electromagnético. Un arco iris muestra la parte óptica (visible) del espectro electromagnético; el infrarrojo (si pudiera verse) estaría localizado justo a continuación del lado rojo del arco iris, mientras que el ultravioleta estaría tras el violeta.
La radiación electromagnética con una longitud de onda entre aproximadamente 400 nm (nanómetro=radiación de energía electromagnética, luz visible incluida que se puede concebir en forma de onda) y 700 nm es detectado por el ojo humano y percibida como luz visible. A otras longitudes de onda, sobre todo al infrarrojo cercano (más largo de 700 nm) y al ultravioleta (más corto que 400 nm) también se les llama luz a veces, sobre todo cuando la visibilidad para los humanos no es relevante.
Si la radiación que tiene una frecuencia en la región visible del espectro electromagnético se refleja en un objeto, como por ejemplo un plato hondo de fruta, y luego impacta en nuestros ojos, obtenemos una percepción visual de la escena. El sistema visual de nuestro cerebro procesa la multitud de frecuencias reflejadas en diferentes sombras y matices, y a través de este fenómeno psicofísico que todavía no se entiende completamente, es como percibiríamos los objetos.
Descomposición de la Luz
Uno de los fenómenos más hermosos que suceden en la naturaleza es un arcoíris, el cual es una consecuencia de la descomposición de la luz. Si un rayo de sol, un haz de luz blanca, se hace pasar a través de un vidrio, se observa que esta luz sufre una descomposición y se separa en luces de diferentes colores. Estos colores son el rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta.
De acuerdo a esto, se puede entonces concluir que la luz blanca está constituida por la superposición de todos los colores nombrados anteriormente. Al penetrar superpuestos los colores en el vidrio, cada color sufre una desviación distinta, por este motivo, el haz que penetra el vidrio se presenta en forma multicolor. Este fenómeno, en el cual la luz blanca se separa en diversos colores, se denomina descomposición de la luz. Por lo tanto, al penetrar la luz blanca en el vidrio se descompone o se dispersa en los colores que la forman.
La separación de los colores es muy pequeña y en ocasiones difícil de observar. Se puede conseguir una descomposición más acentuada de la luz blanca si se hace pasar el haz por dos refracciones sucesivas; esto sucede cuando se hace incidir un haz de luz blanca en un prisma de vidrio, el haz sufre una descomposición al penetrar y nuevamente al salir de él provocando una mayor separación de los colores.
Medición del color
Para medir el color, la Comisión Internacional de Iluminación (CIE) creó el programa de cromaticidad CIE 1931, que representa todos los colores que puede percibir el ojo humano. La curva que forma la periferia o los márgenes del diagrama se denomina el lugar espectral, que corresponde a los colores espectrales en el espectro de luz visible y contiene los valores de la longitud de onda.
El diagrama CIE es un gráfico bidimensional que especifica la cromaticidad mediante las coordenadas X e Y, representa el color tal y como lo ve el ojo humano a plena luz del día. Los colores espectrales se sitúan fuera de la curva en forma de herradura (lugar espectral). Los colores situados en otras áreas no son espectrales. Por ejemplo, la línea recta en la parte inferior representa una línea de morados, mientras que en el interior se encuentran colores no saturados: una mezcla de un color espectral y un color de la escala de grises.
La luz monocromática (que consta de una sola longitud de onda) es, por definición, totalmente saturada. Los LED simples son esencialmente monocromáticos y, por consiguiente, emiten una luz saturada. Sin embargo, cuando se combinan varios LED de diferentes colores para obtener otro color, el resultado es una luz no saturada.
Cromaticidad blanca
Blanco cálido, neutro y frio.
La temperatura de color también se puede asociar a la luz blanca. La luz blanca puede ser cálida, neutra o fría, en función de su gama de temperaturas de color. Pero esta terminología da lugar a confusión porque es de todo menos intuitiva: cuanta más alta es la temperatura del color, más fría la luz; y viceversa, cuanto más baja es la temperatura del color, más cálida la luz. Frio significa que la luz blanca tiene un tono más azulado, y cálido un tono más rojizo.
• Cálido: 2.700 K - 3.700 °K
• Neutro: 3.700 K - 5.000 °K
• Frío: 5.000 K – 10.000 °K
Temperatura de color
La temperatura de color podría definirse como la sensación que percibe el ojo humano ante una luz, siendo cálida si predomina el color ámbar o fría si predomina el azul. Esta medición solo se aplica a la luz blanca y técnicamente se define como “la impresión de color a ciertas temperaturas de un radiador de cuerpo negro perfecto”.
Este término se refiere a la distribución espectral de la energía de una fuente luminosa y, por lo tanto, de su calidad de color. Se expresa en grados Kelvin (°K), que se obtienen sumando 273 a los grados centígrados. Cuando se dice que una fuente luminosa tiene una determinada temperatura de color 5000K por ejemplo, quiere decir que habría que calentar un cuerpo negro a esta temperatura para que emitiese radiación luminosa del mismo color que la fuente en cuestión.
Cuando se calienta un cuerpo negro se pone primero rojo, luego naranja, etc., por tanto, la luz del extremo rojo del espectro se dice que tiene una temperatura baja, que va subiendo conforme se pasa a la región azul del mismo. Esta temperatura de color no guarda ninguna relación con la temperatura real, ni con la consideración cultural del rojo como color cálido y el azul como frio.
El efecto cromático que emite la luz a través de una fuente luminosa depende de su temperatura. Si la temperatura es baja, se intensifica la cantidad de amarillo y rojo contenida en la luz, pero si la temperatura de color se mantiene alta, habrá mayor número de radiaciones azules. La temperatura cromática se puede modificar anteponiendo filtros de conversión sobre las fuentes luminosas.
Las curvas de distribución espectral permiten tener una rápida apreciación de las características de color de una determinada fuente de luz. Se puede decir que una lámpara tiene un rendimiento cromático óptimo si el IRC (Índice de Reproducción Cromática) está comprendido entre 85 y 100, bueno si está entre 70 y 85 y discreto si lo está entre 50 y 70.
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