La luminancia es una medida fotométrica de la intensidad luminosa por unidad de área de luz que viaja en una dirección determinada. [1] Describe la cantidad de luz que pasa a través, se emite desde o se refleja desde un área particular y cae dentro de un ángulo sólido determinado .
El procedimiento de conversión de radiancia espectral a luminancia está estandarizado por la CIE y la ISO . [2]
El brillo es el término para la impresión subjetiva del estándar de medición de luminancia objetivo (ver Objetividad (ciencia) § Objetividad en la medición para la importancia de este contraste).
La unidad SI para la luminancia es la candela por metro cuadrado (cd/m2 ) . Un término no perteneciente al SI para la misma unidad es el nit . La unidad en el sistema de unidades centímetro-gramo-segundo (CGS) (que precedió al sistema SI) es el stilb , que equivale a una candela por centímetro cuadrado o 10 kcd/ m2 .
La luminancia se utiliza a menudo para caracterizar la emisión o reflexión de superficies planas y difusas . Los niveles de luminancia indican cuánta potencia luminosa podría detectar el ojo humano al mirar una superficie determinada desde un ángulo de visión determinado . Por tanto, la luminancia es un indicador de lo brillante que parecerá la superficie. En este caso, el ángulo sólido de interés es el ángulo sólido subtendido por la pupila del ojo .
La luminancia se utiliza en la industria del vídeo para caracterizar el brillo de las pantallas. Una pantalla de ordenador típica emite entre 100 y 200 nits.50 y 300 cd/m 2 . El sol tiene una luminancia de aproximadamente1,6 × 10 9 cd/m 2 al mediodía. [3]
La luminancia es invariante en óptica geométrica . [4] Esto significa que para un sistema óptico ideal, la luminancia en la salida es la misma que la luminancia de entrada.
En los sistemas ópticos pasivos reales, la luminancia de salida es, como máximo, igual a la de entrada. Por ejemplo, si se utiliza una lente para formar una imagen más pequeña que el objeto fuente, la potencia luminosa se concentra en un área más pequeña, lo que significa que la iluminancia es mayor en la imagen. Sin embargo, la luz en el plano de la imagen llena un ángulo sólido más grande, por lo que la luminancia resulta ser la misma suponiendo que no hay pérdida en la lente. La imagen nunca puede ser "más brillante" que la fuente.
La retina puede sufrir daños cuando el ojo se expone a una alta luminancia. El daño puede producirse por el calentamiento local de la retina. Los efectos fotoquímicos también pueden causar daños, especialmente en longitudes de onda cortas. [5]
La serie IEC 60825 proporciona orientación sobre la seguridad relacionada con la exposición del ojo a los láseres, que son fuentes de alta luminancia. La serie IEC 62471 proporciona orientación para evaluar la seguridad fotobiológica de lámparas y sistemas de lámparas, incluidas las luminarias. Específicamente, especifica los límites de exposición, la técnica de medición de referencia y el esquema de clasificación para la evaluación y el control de los peligros fotobiológicos de todas las fuentes de radiación óptica de banda ancha incoherente alimentadas eléctricamente, incluidos los LED pero excluidos los láseres, en el rango de longitud de onda de200 nm a través de3000 nm . Esta norma fue preparada como Norma CIE S 009:2002 por la Comisión Internacional de Iluminación.
Un medidor de luminancia es un dispositivo utilizado en fotometría que puede medir la luminancia en una dirección particular y con un ángulo sólido particular . Los dispositivos más simples miden la luminancia en una sola dirección, mientras que los medidores de luminancia de imágenes miden la luminancia de una manera similar a la forma en que una cámara digital graba imágenes en color. [6]
La luminancia de un punto específico de una fuente de luz, en una dirección específica, se define mediante la derivada parcial mixta donde
Si la luz viaja a través de un medio sin pérdidas, la luminancia no cambia a lo largo de un rayo de luz dado . Cuando el rayo cruza una superficie arbitraria S , la luminancia está dada por donde
De manera más general, la luminancia a lo largo de un rayo de luz se puede definir como donde
La luminancia de una superficie reflectante está relacionada con la iluminancia que recibe: donde la integral cubre todas las direcciones de emisión Ω Σ ,
En el caso de un reflector perfectamente difuso (también llamado reflector lambertiano ), la luminancia es isotrópica, según la ley del coseno de Lambert . Entonces la relación es simplemente
Se han utilizado diversas unidades para la luminancia, además de la candela por metro cuadrado. La luminancia es esencialmente lo mismo que el brillo superficial , el término utilizado en astronomía. Se mide con una escala logarítmica, magnitudes por segundo de arco cuadrado (MPSAS).
