Complutecno: Sensores
DISEÑO Y CARACTERIZACIÓN FOTOMÉTRICA-RADIOMÉTRICA DE FUENTES DE LUZ Y MATERIALES ÓPTICOS
Descripción:
Realización de medidas de flujo foto y radiométrico, intensidad foto y radiométrica, irradiancia, iluminancia, radiancia, luminancia y coordenadas cromáticas en fuentes luminosas, medidas de reflectancia especular y difusa, transmitancia especular y difusa, absortancia, reflectancia espectral, transmitancia espectral y absortancia espectral en materiales ópticos.
Mediante la utilización de distintas aplicaciones para trazado de rayos podemos calcular y optimizar la fotometría así como el rendimiento de sistemas ópticos antes de fabricarlos.
Fig. 1: Dispositivo óptico para señalización vial.
¿Cómo funciona?:
Fig. 2: Trazado rayos en 3D de un CPC de 30º
(Concentrador Parabólico Compuesto).
El Dpto. de Óptica de la Facultad de CC. Físicas de la Universidad Complutense de Madrid cuenta con una serie de equipos de medida: espectrofotómetro, fotogoniómetro, espectrogoniómetro, fotómetros y radiómetros, y personal experimentado en el manejo de los mismos, que permiten la realización de todo tipo de medidas para la caracterización fotométrica y radiométrica de fuentes luminosas, incluyendo fuentes láser, LED, incandescencia y descarga.
Estos equipos también son empleados en la caracterización de las propiedades fotométricas y radiométricas de materiales ópticos tales como reflectores, reflectores curvos, vidrios, laminados, policarbonatos, etc.
El cálculo de sistemas ópticos mediante trazado de rayos por ordenador se basa en el tratamiento de la luz dado por las leyes de Snell y de Fresnel que predicen el comportamiento de la luz tanto en reflexión, transmisión como en refracción. Estas propiedades se pueden simular en el ordenador para obtener el comportamiento de la luz frente a los distintos tipos de materiales así como frente a distintos tipos de superficies.
Ventajas:
La principal ventaja de estos equipos de medida consiste en la versatilidad, en el tipo de medidas susceptibles de ser realizadas y el tipo de muestras capaces de ser medidas, que se obtiene al implementar esta serie amplia de equipos en un mismo laboratorio sumado a una gran cantidad de componentes mecánicos y ópticos variables, que han permitido caracterizar desde fuentes de luz de aplicación en centrales nucleares hasta variaciones térmicas en el flujo emitido por diodos emisores de luz.
Así mismo estas técnicas de medida se complementan con simulaciones por ordenador, mediante programas de trazado de rayos, que permiten evaluar la eficiencia de los diferentes elementos ópticos y predecir las líneas de mejora del dispositivo. La utilización del ordenador para simular sistemas ópticos complejos es una parte fundamental del desarrollo de un dispositivo óptico ya que permite predecir el comportamiento de un sistema. Con ello se ahorran costes tanto de material como de mano de obra sin olvidar la sustancial ganancia de tiempo en la construcción final del sistema.
Fig. 3: Distribución angular salida luz simulada por ordenador CPC 30º.
¿Dónde se ha desarrollado?:
Durante los últimos diez años, el Departamento de Óptica de la Facultad de CC. Físicas de la Universidad Complutense de Madrid ha participado en diversos proyectos, nacionales, europeos y de colaboración con empresas, dentro del ámbito de la caracterización fotométrica y radiométrica. Estas experiencias han proporcionado, por un lado los recursos necesarios para adquirir equipos y desarrollarlos, tal es el caso del espectrogoniómetro, equipo de invención propia desarrollado en colaboración con la empresa SOPRA S.A., y por otro ha permitido adquirir una notable experiencia al equipo investigador en estas técnicas, como resultado de esta experiencia se han realizado una serie de publicaciones en revistas internacionales y comunicaciones a congresos.
Estas técnicas se desarrollan en el Laboratorio de Ensayos Ópticos de Tecnologías Avanzadas (LEOTA). Han sido empleadas en la caracterización y mejora de dispositivos ópticos de diferentes empresas como SAINCO TRAFICO (ABENGOA), WESTINGHOUSE TECHNOLOGY SERVICES, PHILIPS LITA, SIEMENS, ANDAR S.A., AGUILERA ELECTRONICA.
Es de particular interés los resultados obtenidos en el desarrollo de dispositivos de señalización vial activa, principalmente en colaboración con la empresa SAINCO TRÁFICO (ABENGOA). En esta colaboración se ha mejorado los sistemas ópticos de semáforos para SAINCO TRÁFICO, hasta alcanzar las prestaciones de las normativas más exigentes (British Standard). Así mismo se desarrollan dispositivos de señalización vial activa con tecnología LED para esta misma empresa.
[más información sobre el departamento y el grupo de investigación]
Y además:
Particularizando el tipo de medidas que es posible realizar con esta técnica podemos enumerar: distribuciones angulares de intensidad luminosa, flujo luminoso, iluminancia, luminancia, intensidad radiométrica, flujo radiométrico, irradiancia y radiancia. Coordenadas cromáticas CIE 31, CIE 64, CIELuv, emitancia espectral, reflectancia y transmitancia, especular, difusa y espectral, absortancia.
El Dpto. de Óptica asesora sobre sistemas ópticos para iluminación en aplicaciones como pueden ser sistemas de tráfico, señales viales activas, iluminación en túneles, captación de luz solar, etc. En el mismo grupo de trabajo se realizan simulaciones fotométricas por ordenador, las cuales son corroboradas mediante la construcción de prototipos y su posterior medida en laboratorio.
Finalmente cabe destacar la posibilidad de formación de personal de empresas a través de cursos monográficos, en este sentido tenemos la experiencia acumulada de cursos postgrado que imparte el Dpto. de Óptica de la Universidad Complutense, así como cursos impartidos en empresas, en este sentido podemos citar el realizado para AENA en octubre de 1999 con el título de "Luminotecnia".
