Luxímetro

O luxímetro é um instrumento utilizado para medir a densidade da intensidade de luz presente em um determinado local. Sua unidade de medida é o lux, sendo que um lux corresponde a um watt por metro quadrado (1 lux = 1 W/m²). Este tipo de equipamento é adequado para ser usado em indústrias, escritórios, hospitais, residências, escolas, restaurantes, entre outros espaços. Ele consiste basicamente de uma célula fotoelétrica e de um miliamperímetro. A célula fotoelétrica é um material semicondutor, sensível à luz. Quando a luz incide sobre a fotocélula, ocorre a formação de corrente no semicondutor, que depois de amplificada é medida no amperímetro, utilizando-se uma escala graduada adequadamente para medir o nível de iluminância, que é proporcional à radiação luminosa incidente no local.^[1]

Um Luxímetro profissional.

Descrição matemática

No calculo de funcionamento de um luxímetro deve-se levar em conta as seguintes variáveis:

Fluxo radiante (Φ) que é o conjunto de toda radiação óptica emitida por uma fonte. Sua unidade de medida é o Watt.

Fluxo luminoso (Φv), é a porção do fluxo radiante emitido por uma fonte, na região visível, segundo a curva de resposta do olho humano para visão fotópica V(λ), multiplicado por um fator de escala. Sua unidade de medida é o lúmen Φv = km, onde:

Km = fator de escala;

Φ(λ) = fluxo radiante ou potência radiante.

Intensidade luminosa, é a parcela do fluxo luminoso de uma fonte, contida num ângulo solido, em determinada direção. Sua unidade é a candela, que se trata da intensidade luminosa que se origina de uma fonte que emite radiação monocromática de frequência 540 x 1012 Hz e que tem uma intensidade radiante nesta direção de (1/683) watt por radiano.

Assim, pode-se afirmar que I = Φv/ω [lm/sr]

Φ é o ângulo solido na direção considerada.

Iluminância (E) é a relação entre a quantidade de fluxo luminoso que incide sobre uma superfície e a área desta. Sua unidade de medida é o lux.

Segundo a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), a iluminância compreende o limite da razão do fluxo luminoso recebido pela superfície em torno de um ponto considerado, para a área da superfície quando esta tende a zero.

Pode-se afirmar que:

E = Φv/S [lm/m²], onde:

Φv = fluxo luminoso que atinge a superfície;

S = área da superfície.

Luminância (L), refere-se a uma intensidade luminosa que atinge o observador e que pode ser proveniente de reflexão de uma superfície, ou de uma fonte de lux, ou ainda simplesmente de um feixe de luz no espaço. Ela é dada como a relação entre a intensidade na direção considerada e a área aparente da superfície real ou imaginária de onde provém o fluxo luminoso. Sua unidade de medida é a candela por metro quadrado [cd/m²]

Pode-se dizer que L = Φv/(ωAcosθ) [cd/m²], onde:

ω = ângulo sólido na direção de visão do facho;

θ = ângulo entre a direção da visão e a normal;

A = área da superfície ou fonte de onde provém o fluxo luminoso.

Ou, podemos dizer também que L = I/Aap [cd/m²], onde:

I = intensidade luminosa;

Aap = área aparente da superfície na direção de visão do facho.

Aplicações

Com luxímetros mais modernos foi possível expandir a aplicação do mesmo para diversas áreas, seja desde o setor de serviços até no de agricultura.

Determinar a quantidade exata de luz para que um determinado tipo de planta tenha a taxa de fotossíntese aumentada tornando seu cultivo mais eficiente e rentável é apenas um exemplo de utilização desse dispositivo.

No entanto é valido ressaltar que devido a características do próprio ambiente a precisão do luxímetro, mesmo dos modelos mais novos, pode variar entre mais ou menos 4%, pois a luz que chega a fotocélula nem sempre é regular, o que acaba por distorcer, mesmo que de forma mínima, os dados. Entretanto não há, nos dias de hoje, outro aparelho capaz de sanar todas as situações em que o luxímetro é utilizado.

Como o dispositivo é amplamente utilizado criou-se uma tabela que permite o acesso rápido aos níveis de luminosidade adequados para os locais mais diversos como saguões, hospitais, escolas, empresas, restaurantes, escritórios e dormitórios.

Nos últimos anos surgiram vários estudos sobre como a iluminação de um ambiente pode afetar as atividades do nosso dia a dia como estudar e trabalhar, comprovando que há uma forte relação entre a exposição à luz as atitudes das pessoas, logo o estudo da capacidade de iluminância de um determinado lugar tornou-se indispensável para profissionais da área de arquitetura e principalmente em laboratórios e salas de reuniões.

Notas

• Este verbete incorpora texto em licença CC-BY-4.0 da obra: Luciano Soares Pedroso; Josué Antunes de Macêdo; Mauro Sérgio Teixeira de Araújo; Marcos Rincon Voelzke (2021), «Construção de um luxímetro digital utilizando plataforma Arduino para uso em laboratórios didáticos», Revista Brasileira de Ensino de Física, ISSN 1806-1117, 43, 38 (2), doi:10.1590/1806-9126-RBEF-2020-0502, Wikidata Q105750338

Referências

1. Pedroso, Luciano Soares; Macêdo, Josué Antunes de; Araújo, Mauro Sérgio Teixeira de; Voelzke, Marcos Rincon (19 de abril de 2016). «Construção de um luxímetro de baixo custo» (2). doi:10.1590/S1806-11173812136. Consultado em 3 de março de 2021