DISEÑO Y CARACTERIZACIÓN EXPERIMENTAL DEL SISTEMA ÓPTICO-FOTOMÉTRICO DE UN GONIOFOTÓMETRO DE DOBLE REFLEXIÓN

DISEÑO Y CARACTERIZACIÓN EXPERIMENTAL DEL SISTEMA ÓPTICO-FOTOMÉTRICO DE UN GONIOFOTÓMETRO DE DOBLE REFLEXIÓN

M. Rubiño1, J. Campos2, V. Muñoz3, F. Pérez-Ocón1, C. Salas1, L. Jiménez del Barco1

1 Departamento de Óptica. Facultad de Ciencias. Universidad de Granada.

2 Departamento de Metrología. Instituto de Física Aplicada. C.S.I.C. Madrid.

3 Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática. Universidad de Málaga.

1. Introducción.

Un goniofotómetro es un instrumento de medida que permite determinar la distribución angular de una determinada magnitud fotométrica: iluminancia, intensidad luminosa, flujo luminoso, etc. Consta de un sistema óptico–fotométrico (detector + filtro V(λ) + diafragmas + amplificador) montado sobre un sistema posicionador que permite el movimiento relativo respecto a la fuente luminosa o luminaria que se desea evaluar.

La medida de la distribución de flujo luminoso es una de las de mayor interés para los fabricantes de lámparas y luminarias. Puede obtenerse mediante dos metodologías diferentes: a partir de la medida de distribución de intensidad luminosa [1] o a partir de la medida de la distribución de iluminancia [2]. El problema del primer tipo de medidas radica en la necesidad de situar el sistema óptico-fotométrico a una distancia de al menos cinco veces la dimensión mayor de la fuente luminosa, lo que puede llevar a la necesidad de diseñar y construir un sistema posicionador de dimensiones considerables para la medida de las fuentes luminosas de mayor tamaño, con los problemas derivados de su instalación en un local adecuado. Por el contrario, el segundo tipo posee la ventaja del menor tamaño requerido para el sistema posicionador, ya que sólo se exige que el sistema óptico-fotométrico no contacte de forma física con la fuente luminosa. Por el contrario, no permite la medición directa de la distribución de intensidad luminosa.

El presente trabajo se enmarca en un proyecto de investigación coordinado que tiene como objetivo el diseño, construcción y calibración de un goniofotómetro de doble espejo. En este caso se presentan los resultados obtenidos en uno de los subproyectos, relativos al diseño y desarrollo del sistema óptico-fotométrico, así como a su caracterización experimental según las recomendaciones de la Comisión Internacional de Iluminación (CIE) [3].

2. Objetivos del trabajo.

2.a. Diseño del sistema óptico-fotométrico.

Este objetivo global se ha desglosado en los siguientes objetivos parciales:

• Selección de un conjunto detector + filtro fotométrico que cumpla las especificaciones de rango dinámico y cuya respuesta espectral reproduzca la respuesta del ojo humano en condiciones fotópicas.

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• Selección del conjunto de diafragmas adecuados para limitar el campo de visión del detector a los valores especificados.

• Estabilización térmica del detector. Necesaria en caso de que la temperatura ambiente a la que se realicen las medidas tenga variaciones notables.

• Selección de un amplificador que no limite el rango dinámico del detector y de un convertidor A/D cuya resolución no limite la incertidumbre de la medida.

2.b. Calibración del sistema óptico-fotométrico.

La caracterización experimental del sistema óptico-fotométrico del goniofotómetro incluye la evaluación y determinación de un gran número de magnitudes y propiedades, entre las que se encuentran: responsividad espectral relativa, responsividad luminosa para distintos iluminantes, respuesta UV, respuesta IR, dependencia con la polarización, efecto de iluminación no uniforme sobre el área sensible del detector, señal de oscuridad, linealidad, dependencia con la frecuencia de modulación y rango dinámico.

3. Resultados.

La primera etapa del sistema de detección está compuesta por un sistema óptico-fotométrico constituido por un detector de silicio, un filtro V(λ) y un conjunto de diafragmas. El sistema se ha optimizado para

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