Dispersión del haz
La dispersión del haz, o ancho angular, define cómo la luz de una fuente se dispersa y distribuye en el espacio. Es crucial en fotometría, diseño de iluminación...
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Lighting
Photometry
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Ángulo de haz
El ángulo de haz es la anchura angular donde la intensidad de la luz cae al 50% de su valor máximo, determinando cuán concentrada o dispersa aparece una luz. Es vital para la selección de luminarias, cálculos de iluminación y cumplimiento de normas fotométricas en arquitectura, industria y aviación.
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Ángulo de Haz – Anchura Angular de la Salida de Luz de una Luminaria – Fotometría
Ángulo de haz
El ángulo de haz es un concepto fundamental en el diseño de iluminación y la fotometría. Se refiere a la dispersión angular de la luz emitida por una luminaria, medida entre dos direcciones desde la línea central del haz donde la intensidad luminosa cae al 50% de su valor máximo (Anchura Total a Media Altura, FWHM). Expresado en grados (°), el ángulo de haz determina cuán concentrada o difusa aparece la luz. Ángulos estrechos (<30°) producen haces enfocados para acento o exhibición, mientras que ángulos amplios (>60°) proporcionan una iluminación general y uniforme.
El ángulo de haz se determina mediante pruebas fotométricas con un goniofotómetro. Los resultados se visualizan en diagramas polares y se documentan en archivos IES, formando la base de los cálculos de iluminación en arquitectura, industria y aviación. Por ejemplo, una luminaria con un ángulo de haz de 20° proyectará un pequeño punto de luz intenso, ideal para resaltar obras de arte o señalización, mientras que un haz de 120° iluminará suavemente toda una habitación o área abierta.
En entornos regulados como aeródromos, la selección del ángulo de haz es crítica: las normas internacionales (por ejemplo, el Anexo 14 de la OACI) especifican distribuciones angulares exactas para la iluminación de pistas, calles de rodaje y aproximaciones para proporcionar una guía óptima a los pilotos y garantizar la seguridad. El ángulo de haz correcto asegura el cumplimiento, previene el deslumbramiento y minimiza la contaminación lumínica.
Ángulo de campo
El ángulo de campo describe la dispersión visible total de un haz de luz, definido como el ángulo entre las direcciones donde la intensidad luminosa cae al 10% del valor máximo. El ángulo de campo incluye la luz periférica o “spill” fuera del haz principal, lo que es crucial en aplicaciones donde importan tanto el núcleo como las zonas de transición de la iluminación.
Por ejemplo, en la iluminación escénica, el ángulo de campo asegura que un actor esté completamente iluminado incluso al moverse. En iluminación arquitectónica y de aviación, ayuda a predecir cuánta luz llegará a superficies o pistas adyacentes, garantizando uniformidad y cumplimiento. El ángulo de campo siempre es igual o mayor que el ángulo de haz, y ambos se presentan en gráficos fotométricos y fichas técnicas de productos.
CBCP (Potencia Central de Haz)
La Potencia Central de Haz (CBCP) es la máxima intensidad luminosa (en candelas, cd) emitida a lo largo de la línea central (0°) de un haz. La CBCP cuantifica el brillo máximo entregado a un área objetivo, siendo fundamental en aplicaciones que requieren una iluminación enfocada y de alto impacto.
La CBCP se mide durante las pruebas fotométricas y es especialmente relevante para focos, proyectores y luces de aproximación en aviación, donde haces de alta intensidad deben penetrar condiciones meteorológicas o cubrir largas distancias. Una luminaria de haz estrecho con alta CBCP concentra la luz en un punto pequeño, mientras que una luminaria de haz amplio con el mismo flujo luminoso tendrá una CBCP menor. La CBCP es un criterio principal de selección para iluminación precisa y orientada a tareas.
Intensidad luminosa
La intensidad luminosa cuantifica la cantidad de luz visible emitida en una dirección particular, medida en candelas (cd). Describe cuánta luz se envía en un ángulo dado, siendo la base de todos los cálculos de iluminación direccional. A diferencia del flujo luminoso (lúmenes), que suma la salida en todas las direcciones, la intensidad se enfoca en una dirección específica.
Los datos de intensidad luminosa se miden con un goniofotómetro y se presentan en diagramas polares y archivos IES. Son esenciales para calcular la iluminancia (lux) en una superficie, modelar el deslumbramiento y verificar el cumplimiento de las normas de aviación y arquitectura.
Iluminancia
La iluminancia mide la cantidad de flujo luminoso (lúmenes) que llega a una superficie por unidad de área, expresada en lux (lx) o pies-candela (fc). Responde a la pregunta: “¿Qué tan iluminada está esta superficie?” La fórmula básica es:
E (lux) = I (cd) / d²
donde I es la intensidad luminosa y d es la distancia desde la fuente. Los cálculos de iluminancia, a menudo realizados con software de simulación, aseguran que la iluminación cumpla los niveles requeridos de brillo para seguridad, confort y normativas, como en aeropuertos, lugares de trabajo y espacios públicos.
Distribución de la luz
La distribución de la luz caracteriza cómo se emite la luz espacialmente desde una luminaria. Se visualiza en diagramas polares o como “conos de luz”, mostrando la intensidad en varios ángulos. La distribución de la luz está determinada por la óptica de la luminaria: reflectores, lentes y difusores.
Los fabricantes clasifican la distribución como estrecha, media, amplia o asimétrica, según la aplicación. En aviación, los patrones de distribución precisos son obligatorios por OACI/FAA para dirigir la luz a lo largo de las pistas y evitar el deslumbramiento. En arquitectura, informa la ubicación y orientación de las luminarias para cobertura uniforme o efectos dramáticos.
Goniofotómetro
Un goniofotómetro es el instrumento utilizado para pruebas fotométricas: mide cómo una fuente de luz distribuye la intensidad en varios ángulos. Al rotar la luminaria o el detector, registra los datos de intensidad, que se usan para calcular el ángulo de haz, el ángulo de campo, la CBCP y crear archivos IES.
Los goniofotómetros modernos son automatizados, asegurando resultados precisos y repetibles. En industrias reguladas, las pruebas goniofotométricas son necesarias para certificar que las luminarias cumplen los estándares de desempeño y seguridad.
Archivo IES
Un archivo IES es un formato digital estandarizado (.ies) utilizado para describir las propiedades fotométricas de una luminaria. Creado a partir de datos de goniofotómetro, incluye la distribución de la luz, la intensidad en varios ángulos, el flujo luminoso total y otros parámetros clave.
Los diseñadores de iluminación importan archivos IES en software de simulación (como DIALux o AGi32) para modelar el desempeño real, verificar el cumplimiento y comparar luminarias. Para proyectos de aeropuertos, industria y arquitectura, los archivos IES son esenciales para la aprobación normativa y el diseño efectivo de la iluminación.
Iluminación de acento
La iluminación de acento utiliza haces enfocados (ángulos de haz estrechos, 10°–30°) para resaltar características, objetos o detalles arquitectónicos específicos. Crea interés visual y contraste, atrayendo la atención hacia arte, productos o señalización. La eficacia de la iluminación de acento depende de una cuidadosa selección y orientación del haz para evitar luz parásita no deseada.
La iluminación de acento también se utiliza en aviación para señalización o marcas especiales. Una planificación fotométrica precisa garantiza el impacto visual previsto.
Iluminación ambiental
La iluminación ambiental proporciona una iluminación general para visibilidad y confort. Utiliza ángulos de haz amplios (normalmente de 60° o más) y una distribución difusa para minimizar sombras y crear un entorno uniforme. El diseño de iluminación ambiental considera el tamaño de la sala, la altura del techo y la reflectancia de las superficies para lograr el ambiente deseado y cumplir los requisitos normativos de brillo.
Iluminación de tareas
La iluminación de tareas proporciona luz dedicada para actividades específicas: lectura, trabajo, operación de máquinas, usando ángulos de haz medios (30°–60°) para equilibrar intensidad y cobertura. En aviación, se utiliza en torres de control y áreas de mantenimiento, mientras que en hogares y oficinas aparece como lámparas de escritorio o luminarias bajo gabinete. Calcular la iluminancia requerida y utilizar los ángulos de haz correctos asegura confort visual y rendimiento.
Altura de montaje
La altura de montaje es la distancia vertical desde la luminaria hasta la superficie iluminada. Determina el diámetro del haz y la iluminancia resultante. La fórmula para la dispersión del haz es:
Diámetro del haz = 2 × Altura de montaje × tan(Ángulo de haz ÷ 2)
La altura de montaje, combinada con el ángulo de haz, es crítica para lograr la distribución de luz correcta, especialmente en espacios grandes o donde se aplican normas (por ejemplo, pistas de aterrizaje).
Iluminación de paisajes
La iluminación de paisajes ilumina elementos exteriores: jardines, senderos, fachadas, para seguridad, protección y estética. Utiliza una combinación de haces estrechos para acentuar y haces amplios para cobertura general, con una cuidadosa ubicación de luminarias para evitar el deslumbramiento y la contaminación lumínica. Cumplir con normativas locales (por ejemplo, ordenanzas de cielo oscuro) y la planificación fotométrica son consideraciones clave.
Ópticas asimétricas
Las ópticas asimétricas están diseñadas para distribuir la luz de manera desigual, favoreciendo una dirección. Esto se logra con reflectores o lentes especializados y se utiliza en iluminación de muros, senderos o carreteras, donde se desea una cobertura uniforme desde un solo lado. En aviación, las ópticas asimétricas dirigen la luz a lo largo de las pistas sin causar deslumbramiento a los pilotos.
Conclusión
Comprender el ángulo de haz y los conceptos fotométricos relacionados—ángulo de campo, CBCP, intensidad luminosa, iluminancia, distribución de la luz y más—es esencial para un diseño de iluminación eficaz en cualquier contexto. Estos parámetros guían la selección, ubicación y orientación de luminarias, garantizando confort visual, rendimiento en tareas, cumplimiento normativo y eficiencia energética en entornos arquitectónicos, industriales y de aviación.
Para los profesionales de la iluminación, el dominio de estos términos y herramientas—como los archivos IES y los goniofotómetros—permite una especificación precisa y el éxito en los proyectos.
Véase también
Preguntas Frecuentes
- ¿Cuál es la diferencia entre ángulo de haz y ángulo de campo?
El ángulo de haz es la anchura angular entre los puntos donde la intensidad luminosa cae al 50% del valor máximo, definiendo el cono principal de luz. El ángulo de campo es más amplio, medido donde la intensidad cae al 10% de su valor máximo, abarcando la dispersión visible total, incluida la luz periférica.
- ¿Cómo elijo el ángulo de haz adecuado para mi proyecto?
Selecciona un ángulo de haz estrecho (10°–30°) para acento o iluminación puntual, ángulos medios (30°–60°) para iluminación de tareas y ángulos amplios (60°–120°+) para iluminación ambiental o general. Considera la altura de montaje, el tamaño del área objetivo y el efecto visual deseado. Utiliza datos fotométricos y herramientas de simulación para mayor precisión.
- ¿Por qué es importante el ángulo de haz en la iluminación de aviación?
La iluminación de aviación requiere un control preciso del haz para garantizar la visibilidad del piloto, cumplir con las normas regulatorias (como el Anexo 14 de la OACI), evitar el deslumbramiento y proporcionar una guía segura durante el aterrizaje, despegue y rodaje. Se exigen ángulos de haz y de campo específicos para las luces de pista, calles de rodaje y aproximación.
- ¿Qué es la Potencia Central de Haz (CBCP)?
La CBCP es la máxima intensidad luminosa (en candelas) emitida a lo largo del eje central de una luminaria. Cuantifica el brillo máximo del haz, crucial para proyectores, focos de búsqueda y aplicaciones que requieren una iluminación enfocada y de largo alcance.
- ¿Qué es un archivo IES y por qué es importante?
Un archivo IES es un documento digital estandarizado que contiene los datos fotométricos de una luminaria, incluida la distribución de la luz y la intensidad en varios ángulos. Los diseñadores de iluminación utilizan archivos IES en software de simulación para modelar y especificar luminarias con precisión, asegurando una iluminación conforme y eficaz.
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