Luxímetro Digital: Medidor Profissional de Lúmens

O Luxímetro Digital, também chamado de medidor de luz, tem a função de medir a intensidade da iluminação de forma precisa, visto que seria praticamente impossível ter a exatidão da intensidade de luz apenas com a percepção do olho humano. O valor obtido pelo luxímetro digital não se correlaciona com um valor objetivo de energia irradiada ou refletida, já que diferentes comprimentos de onda dentro do espectro visível são percebidos com sensibilidade variável ao olho humano. Assim, o luxímetro digital avalia a intensidade da luz considerando a sua própria variação.

Figura 1 – Luxímetro digital da GHM

1 – Medição

É sabido que o olho humano distingue as cores da luz de acordo com dois modelos complementares de fisiologia visual. A teoria tricromática afirma que cada um dos três tipos de cones no olho são ativados por uma certa faixa de comprimento de onda: β cones percebem a luz dentro de 400-500 nm, Υ cones entre 450-630 nm e ρ cones entre 500-700 nm. Já a teoria do processo oponente afirma que as cores são percebidas pelos bastonetes e pelos cones de forma antagônica: preto versus branco, azul versus amarelo e vermelho versus verde.

O fato constatado é que um olho percebe certas cores com mais precisão e que mais tons de verde são identificados do que qualquer outra cor sendo esta a principal razão pela qual o equipamento de visão noturna amplifica a reflexão da luz verde. A intensidade da luz visível responsável por essas preferências biológicas inerentes é conhecida como fluxo luminoso. O luxímetro digital não pode compensar deficiências ou variações visuais individuais e a potência total é medida medida neste instrumento como um fluxo radiante.

Uma unidade de fluxo luminoso é conhecida como lux (lx) sendo que 1 lux é igual a um lúmen por metro quadrado e os valores de lux correlacionam-se diretamente ao brilho considerando-se a orientação e o ambiente. Um lúmen é o equivalente a irradiância da luz visível de uma fonte – é equivalente a uma candela por ângulo tridimensional medido, ou uma candela por esterradiano. Essencialmente, pode ser comparado a emissão de luz de uma vela comum. Mais precisamente, candela é especificada como “uma fonte emissora de radiação monocromática onde a freqüência varia entre 540 e 1012 hz e que tem uma intensidade irradiando na direção de 1 / 683 watt por steradian”. Um pé-vela é uma medida alternativa de iluminação usada principalmente nos Estados Unidos; um pé-vela é equivalente a um lúmen por pé quadrado e aproximadamente 10,76 lx.

2 – Operação

O luxímetro digital em sua grande maioria registra o brilho com um fotodetector integrado. O fotodetector é posicionado perpendicularmente à fonte de luz para uma exposição ideal. Neste sentido, temos o luxímetro digital que utiliza um fotodetector articulado ou conectado para essa finalidade e as leituras são apresentadas ao usuário por meio de um instrumento analógico ou LCD digital. Temos também os tipos digitais que geralmente incluem entradas básicas do operador e muitos tipos digitais podem economizar medições tendo ainda um alcance de detecção ajustável.

Fotodetectores compostos por selênio ou silício determinam o brilho fotovoltaico. A corrente gerada é proporcional aos fótons recebidos. Os detectores baseados em silício precisam amplificar a voltagem gerada pela exposição à luz e os detectores baseados em selênio convertem os fótons em uma tensão suficientemente alta para serem conectados diretamente a um galvanômetro, mas por sua vez têm dificuldade em determinar as medições de lux de fontes de luz abaixo de 1.000 lúmens.

Existem ainda os fotodetectores que medem o brilho via fotorresistência sendo estes compostos de um substrato de cerâmica dopado com sulfeto de cádmio. Uma corrente de comutação eletrônica é fornecida à célula e a resistência aumenta à medida que mais fótons são detectados de forma a fornecer uma leitura proporcional. Vale lembrar que a legislação restringe a disponibilidade de dispositivos de cádmio em certos territórios.

3 – Correção

Os fotodetectores são sensíveis a todas as cores da luz visível, incluindo comprimentos de onda não identificados pelo olho. Portanto, após a exposição a uma amostra, os fotodetectores precisam aplicar um fator de correção às leituras. Fontes de luz diferentes requerem diferentes fatores de correção. O luxímetro digital comercial pode ser pré-configurado para registrar a luz incandescente, mas pode apresentar problemas de leitura de descarga de alta intensidade, haleto metálico, sódio de alta pressão e luzes fluorescentes brancas frias. Já o luxímetro digital com fator de correção pré-configurado pode fornecer medições precisas de lux para essas fontes e um luxímetro digital mais avançado pode ser ajustado para fontes de luz específicas com filtros ópticos e lentes, removendo assim a incerteza do fator de correção.

4 – Especificações

• Correção do cosseno: a luz que entra no fotodetector em um ângulo pode ser refratada e causar um erro de medição. Alguns fotodetectores corrigidos para esta leitura errada.
• Alcance: a faixa de detecção dinâmica do luxímetro digital, expressa em lux ou velas de pé. Muitos medidores oferecem ao usuário uma escala de detecção ajustável.
• Precisão: a tolerância das leituras do luxímetro digital; a maioria dos medidores varia entre ± 3-7%. A calibração regular minimiza as tolerâncias e os medidores de laboratório e de referência são calibrados para medições absolutas. Muitos fatores operacionais podem reduzir a precisão do instrumento.
• Resolução: o intervalo mínimo entre os numerais de leitura, geralmente ajustável com base na escala de medição.
• Temperatura de operação: temperatura ambiente máxima para garantir uma operação eficaz. Muitos fotodetectores serão permanentemente danificados acima de 120 ° F.

5 – Características

• Desligamento automático: os modelos eletrônicos geralmente incorporam um recurso de desligamento automático se o dispositivo for deixado ocioso.
• Retroiluminação: o visor LCD utiliza a retroiluminação para ativar a leitura de medições com pouca luz.
• Indicador da bateria: a baixa carga da bateria pode causar flutuações na leitura. Recomenda-se medir amostras duas vezes, com intervalo, para comparar os resultados.
• Espera: o usuário é capaz de travar ou salvar uma leitura com esta função.
• Filtros: mecanismos internos ou externos podem remover certos comprimentos de onda, como a luz negra, da medição que distorcia o resultado
• Outdoor: o luxímetro digital é adequado para aplicações externas, que apresentam as maiores diferenças em intensidade de luz e variáveis ​​ambientais.
• Indicador de excesso de faixa: o luxímetro digital informa ao usuário que a escala de detecção atual é inadequada.
• Memória: uma opção de memória interna ou externa permite que os usuários armazenem medições.

USB: uma porta USB permite que o dispositivo faça interface com computadores e pode ser usado para recarregar a bateria.

6 – Configuração

A maioria dos medidores de lux são dispositivos portáteis e são facilmente transportados para o local de trabalho. Os fotodetectores articulados e presos podem exigir que as duas mãos posicionem de maneira ideal o fotodetector e o módulo, mas também fornecem flexibilidade de medição. Alguns modelos portáteis podem incluir um suporte ou estrutura de montagem, como um tripé.

7 – Calibração do Luxímetro Digital

A calibração do fotodetector é imperativa para medições úteis. Para calibrar um luxímetro digital, uma lâmpada padrão certificada de calibração com uma intensidade luminosa conhecida é colocada em frente a um luxímetro digital que foi orientado para iluminação uniforme no sensor. As medições são feitas a cinco distâncias diferentes para determinar uma iluminação de referência, e a média dessas medições é somada ao fator de correção da lâmpada de referência e ao fator de correção da resolução do medidor. Este valor está alinhado com a escala do luxímetro digital.

A maioria dos luxímetros industriais não fornece uma leitura absoluta – em vez disso, eles fornecem um valor representativo em relação à sua tolerância e resolução. Medidores de lux calibrados por laboratório estão disponíveis para tais aplicações, mas eventualmente precisarão ser recalibrados. Alguns fabricantes recomendam a remoção da tampa do fotodetector vários minutos antes de medir uma amostra para reduzir a potencial sensibilidade de adaptação no sensor.

8 – Aplicações do Luxímetro Digital

Algumas normas determinam os níveis de lux recomendados para ambientes comuns. Neste sentido, é possível com o luxímetro realizar medições em ambientes e fazer correções que sejam necessárias. Abaixo podemos visualizar os níveis de lux ideiais para diferentes tipos de ambientes:

Referências para Luxímetro Digital:

• https://www.globalspec.com/learnmore/optics_optical_components/optoelectronics/lux_meters_light_meters