Lux
Unidad SI derivada · magnitud: iluminancia
01 · Definición
La iluminancia es el flujo dividido por la superficie; la luminancia de una superficie difusora es la reflectancia por la iluminancia, dividida por pi; una bujía-pie equivale a 10,764 lux
Las mediciones en cuadrícula dan un mapa de iluminancia y un factor de uniformidad: un único valor bajo la lámpara no dice nada de lo que ocurre en el rincón. Sin ese mapa la recepción de la instalación no se aprueba.
De ahí la propiedad principal de la unidad: una misma lámpara da iluminancias completamente distintas según a qué altura cuelgue y hacia dónde apunte. El flujo decrece como el cuadrado de la distancia, y una lámpara subida de un metro a dos ilumina la mesa cuatro veces más débilmente. El segundo factor es el ángulo de incidencia: la luz que llega de través se reparte sobre una superficie mayor, y el coseno de ese ángulo entra directamente en el cálculo. Precisamente por eso en el diseño de la iluminación no se cuentan lámparas sino lux sobre el plano de trabajo, y las normas fijan el valor a ochenta centímetros del suelo.
Las normas de iluminancia no son una recomendación sino una exigencia obligatoria: trescientos lux para una oficina, quinientos para trabajos de dibujo, veinte mil en el campo quirúrgico. Las mediciones se hacen con luxómetro a la altura del plano de trabajo, no bajo el techo.
En un día nublado a cielo abierto hay cinco mil lux, junto a la ventana dos mil, y a cuatro metros de ella apenas medio centenar: una diferencia de cuarenta veces a lo largo de una habitación. El ojo casi no lo nota, porque se adapta de forma logarítmica, y subjetivamente la habitación parece iluminada por igual. Por eso las normas de edificación no trabajan con lux directamente, sino con el factor de luz diurna — la razón entre la luz en un punto y la luz a cielo abierto, expresada en porcentaje.
02 · Conversión
Introduzca una iluminancia — la hoja la desglosará por unidades
El lux es la única unidad fotométrica regulada por ley: cuánta luz debe caer sobre una mesa de trabajo, una mesa de operaciones y una pizarra escolar está escrito en las normas sanitarias.
La última fila de la lista no es una conversión sino una estimación: si la luz cae sobre una superficie blanca mate que devuelve casi todo, la luminancia de esa superficie en candelas por metro cuadrado es unas tres veces menor que la iluminancia en lux. El factor exacto es la reflectancia dividida por pi, de modo que para una pared gris es cuatro veces menor y para el terciopelo negro se va casi a cero. El luxómetro mide la luz incidente y el ojo ve la reflejada — de ahí la diferencia de sensación entre habitaciones igualmente iluminadas.
La bujía-pie es la misma magnitud referida al pie cuadrado: un factor de casi once. El fot y el nox son unidades del sistema CGS que se encuentran en la literatura luminotécnica antigua.
| Unidad | Nombre | Valor | Dónde se encuentra |
|---|---|---|---|
| lx | lux, unidad del SI | 500 | normas de iluminación, luminotecnia |
| klx | kilolux | 0,5 | luz del día, sol |
| mlx | mililux | 500000 | astronomía, crepúsculo |
| lm/m² | lumen por metro cuadrado | 500 | cálculo a partir del flujo de las luminarias |
| fc | bujía-pie | 46,45 | EE. UU., Canadá, normas de iluminación |
| cd/m² | la luminancia de una superficie blanca | 159,15 | una estimación de lo que ve el ojo |
| ph | fot, sistema CGS | 0,05 | luminotecnia hasta los años sesenta |
| nx | nox, una milésima de lux | 500000 | iluminancia nocturna, oscurecimiento |
| metro-vela | el antiguo nombre del lux | 500 | literatura anterior a 1948 |
| vela-pie | la traducción rusa de foot-candle | 46,45 | literatura hasta los años sesenta |
| lm/ft² | lumen por pie cuadrado | 46,45 | la escritura de la bujía-pie mediante el flujo |
| lx | lux | 500 | la unidad actual |
Una hoja blanca con quinientos lux tiene una luminancia de unas ciento sesenta candelas por metro cuadrado — más o menos como la pantalla de un portátil en una habitación.
03 · Órdenes de magnitud
del cielo estrellado al quirófanoConvertir a bujías-pie y fots
04 · Instrumentos de medida
Con qué se mide la iluminancia
Un fotodiodo de silicio con filtro corrector: sin él el aparato vería la radiación infrarroja que el ojo no percibe. El filtro ajusta la sensibilidad a la curva de eficacia luminosa, y de la precisión de ese ajuste depende toda la clase del instrumento.
La comisión de iluminación promedió la sensibilidad del ojo humano a lo largo del espectro y obtuvo una curva con el máximo en 555 nanómetros. Desde ese momento las magnitudes fotométricas dejaron de ser puramente físicas: llevan dentro un observador promediado.
El pariente fotográfico del luxómetro: mide la misma luz, pero no entrega lux sino un par «tiempo de exposición — diafragma». La escala de números de exposición es logarítmica, y cada paso significa duplicar la iluminancia — una costumbre que llegó a la fotografía desde la luminotecnia.
El punto junto a la cámara frontal es el mismo fotodiodo que gobierna el brillo de la pantalla. Las aplicaciones de luxómetro usan precisamente ese, pero el sensor no tiene corrección de coseno, el cristal de la pantalla distorsiona el espectro y el error alcanza fácilmente el treinta por ciento.
Para las plantas los lux son inútiles: la curva de eficacia describe el ojo humano y no la fotosíntesis. Se cuenta el flujo de fotones en micromoles por metro cuadrado y segundo, y lo mide un sensor aparte.
El lux es la iluminancia de una superficie sobre cada metro cuadrado de la cual incide un flujo luminoso de un lumen. La magnitud describe no la fuente sino el lugar: cuánta luz le tocó a la mesa, a la página, al suelo.
05 · Reglas de escritura
Ambas letras minúsculas
El patrón de vela fue sustituido definitivamente por una definición mediante la potencia radiada: una fuente monocromática a 540 terahercios da 683 lúmenes por vatio. El lux, como unidad derivada de la candela, recibió el mismo anclaje exacto.
El símbolo de la magnitud de iluminancia es una E cursiva. El error más frecuente de los catálogos es atribuir lux a una lámpara: la lámpara tiene flujo luminoso en lúmenes, y los lux aparecen solo sobre una superficie y dependen de la distancia. Al revés, en proyectores y linternas se indica la intensidad luminosa en candelas, y a veces la iluminancia a una distancia dada — y entonces la distancia debe figurar junto al número. Los prefijos se usan con libertad: el mililux aparece en astronomía y el kilolux en las descripciones de la luz del día.
06 · Unidades vecinas
El símbolo de la unidad son dos letras latinas minúsculas, lx, en redonda. La unidad no lleva el nombre de una persona sino de la palabra latina «luz», por eso no tiene mayúsculas. En español el plural es invariable: quinientos lux.
De las fichas de Simetrium lindan con el lux lumen y candela de la definición, bujía-pie como equivalente angloamericano, estereorradián del ángulo sólido y vatio, al que el flujo luminoso queda atado por la curva de eficacia.
07 · Sección histórica
La luz que se aprendió a regular
Siete unidades básicas del SI, veintidós derivadas con nombre propio y las unidades ajenas al sistema sin las que no se apañan ni la técnica ni la vida diaria. Cada una tiene su hoja: definición, conversión, instrumentos, reglas de escritura. En 14 idiomas.
El Congreso Internacional de Electricistas adoptó las unidades fotométricas métricas: el lux, el lumen y el fot. El nombre viene del latín lux — luz: una de las pocas del sistema que proceden directamente de una palabra y no de un apellido, como el lumen, el radián y el katal.
Una cúpula lechosa sobre el receptor hace que el aparato responda a la luz de cualquier dirección exactamente como lo haría una superficie plana. Sin esa corrección el luxómetro subestima el aporte de la luz lateral y en una habitación con ventana se equivoca al doble.
El patrón era una vela de espermaceti de cierto grosor, que ardía a cierta velocidad, y la iluminancia se expresaba en bujías-pie. La reproducibilidad era mala: la llama dependía del aire, de la mecha y del tiempo que hiciera en el laboratorio.
Una unidad con un humano dentro
El lux es un caso raro de unidad física cuya definición contiene biología. El flujo luminoso se obtiene ponderando el espectro de potencia con la curva de eficacia luminosa, y esa curva se dedujo en los años veinte de experimentos con unas pocas decenas de observadores que comparaban el brillo de parpadeos de distinto color. La curva se promedió, se normalizó y desde entonces apenas ha cambiado, aunque se sabe que en las personas reales el máximo de sensibilidad se desplaza y que con la edad el cristalino amarillea y deja pasar cada vez peor la parte azul del espectro. De ahí una consecuencia práctica: dos fuentes con la misma iluminancia en lux pueden verse distintas si sus espectros difieren — un LED con un hueco en la zona del cian y una lámpara incandescente darán el mismo número en el aparato y una sensación distinta en la habitación. Por eso las normas acompañan siempre la iluminancia con requisitos de temperatura de color y de índice de reproducción cromática: los lux solos no bastan para describir la luz.
El ojo engaña: entre el crepúsculo y el mediodía la diferencia es de un millón de veces
Una persona lee con soltura tanto con cincuenta lux como con cinco mil, sin notar una diferencia de cien veces: la pupila se estrecha y el cerebro ajusta la percepción. Justamente por eso las normas de iluminación han de fijarse con un número y no a ojo — el luxómetro ve lo que la persona solo siente como «hay luz». De ahí también el error habitual al elegir lámparas para casa: la habitación parece iluminada mientras que sobre la mesa de trabajo no hay ni la mitad de los trescientos lux exigidos.
Catálogo · unidades de medida
Una ficha para cada magnitud
Siete unidades básicas del SI, veintidós derivadas con nombre propio y las unidades ajenas al sistema sin las que no se apañan ni la técnica ni la vida diaria. Cada una, una hoja aparte: definición, conversión, instrumentos, reglas de escritura. En 14 idiomas.