Energía lumínica

Definición

Si se denota por F el flujo luminoso y éste se mantiene constante en un período dado t, entonces se tiene que:

$Q_{v}=F\cdot \ t$

si no, la expresión válida sería la integral del flujo luminoso respecto al tiempo.

La cantidad de luz se puede definir a partir de la energía radiante espectral, $Q_{e}(\lambda )$, gracias a la función de sensibilidad luminosa, $V(\lambda )$:

$Q_{v}=K\int _{\mathrm {visible} }^{\ }Q_{e}(\lambda )V(\lambda )\,d\lambda$

Esta cantidad difiere de la energía radiada en forma de luz:

$Q_{rad}=\int _{0}^{\infty }Q_{e}(\lambda )\,d\lambda =\int _{0}^{\infty }{\frac {hc}{\lambda }}n_{fot}(\lambda )\,d\lambda$

Energía radiante

La energía radiante es una cantidad objetiva que depende sólo de la intensidad y el color de la luz. La intensidad está relacionada con el número de fotones por unidad de tiempo que inciden en una superficie y el color está relacionado con la longitud de onda o frecuencia de la luz incidente. La potencia lumínica asociada a una fuente es la tasa de transferencia de energía radiada por unidad de tiempo y puede expresarse como:

$P_{rad}={\frac {dE_{rad}}{dt}}=\int _{0}^{\infty }n_{fot}(\nu )h\nu \ d\nu$

Donde:

$n_{fot}(\nu )\,$ es el número de fotones de una cierta frecuencia $\nu \,$ emitidos por unidades de tiempo.

$h\,$, es la constante de Planck.

Energía lumínica absorbida

Panel solar.

En las situaciones prácticas la energía luminosa transferida a una superficie dependerá tanto de propiedades físico-químicas de esta como de factores geométricos como su orientación respecto a la dirección de incidencia de la luz.

Esto tienen interés práctico porque a partir de la energía luminosa puede obtenerse bien directamente o bien indirectamente energía eléctrica. La forma directa involucra el uso de células fotovoltaicas, mientras que las formas indirectas consisten en calentar un fluido circulante, que puede usarse en mover algún tipo de turbina o elemento mecánico generando energía cinética, y transformar la energía mecánica resultante en energía eléctrica. En este segundo caso frecuentemente se usan espejos curvados que concentran la energía luminosa en un volumen o área más reducidos aumentando localmente la intensidad de la luz. El fluido calentado frecuentemente está dentro de un circuito provisto de un sistema de válvulas movidas por vapor de agua que ha sido vaporizada por el calor concentrado de los espejos.

Organización

La organización de la energía luminosa es específica en situaciones prácticas de factores geométricos con respecto a la luz.

Energía Luminosa Absorbida

Forma directa involucrada en células fotovoltaicas, mientras que las otras calientan fluidos.

Energía lumínica visible

De toda la energía lumínica absorbible sólo una fracción es percibida por el ojo, que además presenta diferente sensibilidad a la luz de diferentes colores. Por lo que una medida de la luz percibida debe ponderar diferente cada longitud de onda, así por ejemplo, el ojo presenta la máxima sensibilidad para longitudes entorno de 380 nm a 780 nm.

Invisibilidad

Una luz con la misma energía radiante pero con longitud de onda más corta (0 nm a 380 nm) o más largas que 780 nm nm será percibida con menor energía lumínica.

Unidades

Unidades de fotometría del Sistema Internacional

Magnitud	Símbolo	Unidad	Símbolo	Notas
Energía lumínica	Qv	lumen segundo	lm·s	A veces se usa la denominación talbot, ajena al Sistema Internacional.
Flujo luminoso	Φv, F	lumen (= cd·sr)	lm	Medida de la potencia luminosa percibida.
Intensidad luminosa	Iv	candela (= lm/sr)	cd	Es una medida de la intensidad luminosa.
Luminancia	Lv	candela por metro cuadrado	cd/m2	A veces se usa la denominación nit, ajena al Sistema Internacional.
Iluminancia	Ev	lux (= lm/m2)	lx	Usado para medir la incidencia de la luz sobre una superficie.
Emitancia luminosa	Mv	lux (= lm/m2)	lx	Usado para medir la luz emitida por una superficie.
Exposición luminosa	Hv	lux segundo	lx·s	Iluminancia integrada en el tiempo.
Eficacia luminosa de la radiación	K	lumen por vatio	lm/W	Razón entre flujo luminoso y flujo radiante.
Eficacia luminosa de una fuente	η	lumen por vatio	lm/W	Razón entre flujo luminoso y potencia eléctrica consumida.

En otros sistemas de unidades, la energía lumínica se puede expresar en unidades de energía.

Véase también

• Energía radiante
• Coeficiente de utilización