Un medidor de brillo (también medidor de brillo ) es un instrumento que se utiliza para medir la reflexión especular de brillo de una superficie. El brillo se determina proyectando un haz de luz con una intensidad y un ángulo fijos sobre una superficie y midiendo la cantidad de luz reflejada en un ángulo igual pero opuesto.
Hay varias geometrías diferentes disponibles para la medición del brillo, cada una de las cuales depende del tipo de superficie que se va a medir. En el caso de los no metales, como los recubrimientos y los plásticos, la cantidad de luz reflejada aumenta con un mayor ángulo de iluminación, ya que parte de la luz penetra en el material de la superficie y se absorbe en él o se dispersa de manera difusa en función de su color. Los metales tienen una reflexión mucho más alta y, por lo tanto, son menos dependientes de los ángulos.
Se encuentran disponibles muchas normas técnicas internacionales que definen el método de uso y las especificaciones para los diferentes tipos de medidor de brillo utilizados en varios tipos de materiales, incluidos pintura, cerámica, papel, metales y plásticos. Muchas industrias utilizan brillómetros en su control de calidad para medir el brillo de los productos y garantizar la consistencia en sus procesos de fabricación. La industria automotriz es un usuario importante del medidor de brillo, con aplicaciones que se extienden desde el piso de la fábrica hasta el taller de reparación.
Historia
De las muchas publicaciones registradas internacionalmente relacionadas con la medición del brillo, los primeros estudios registrados (percibidos e instrumentales) se atribuyen a Ingersoll, [1] quien en 1914 desarrolló un medio para medir el brillo del papel. El “glarímetro” de Ingersoll, el primer instrumento conocido desarrollado para la medición del brillo, se basó en el principio de que la luz está polarizada en reflexión especular. El instrumento empleó ángulos de visión e incidencia de 57,5 ° y utilizó un método de contraste para restar el componente especular de la reflexión total utilizando un elemento polarizador. Ingersoll solicitó y patentó con éxito este instrumento unos años más tarde, en 1917.
En 1922 Jones, [2] durante su estudio del brillo de papeles fotográficos usando goniofotometría, desarrolló un medidor de brillo basado en su investigación, que proporcionó una correlación más cercana con las calificaciones de brillo asignadas por la evaluación visual. El medidor de brillo de Jones utilizó una configuración geométrica de 45 ° / 0 ° / 45 ° en la que la superficie se iluminó a 45 ° y se midieron dos ángulos reflectantes incidentes y se compararon a 0 ° (reflectancia difusa) y 45 ° (reflectancia difusa más especular). Jones fue el primero en enfatizar la importancia de usar mediciones goniofotométricas en estudios de brillo.
Los primeros trabajos de Pfund [3] en 1925 llevaron al desarrollo de un "glosímetro" de ángulo variable para medir el brillo especular, que luego fue patentado en 1932. El instrumento de Pfund permitió variar el ángulo de medición, pero mantuvo el ángulo de visión para el ángulo de iluminación. La luz reflejada se midió usando una lámpara de pirómetro como fotómetro. El 'glosímetro' fue el primero en utilizar estándares de vidrio negro como base para el ajuste de reflectancia. Como el ángulo era variable, este instrumento también se podía utilizar para medir el brillo o el brillo especular en ángulos cercanos al rasante.
Durante este tiempo, el creciente interés en este campo dio como resultado una serie de estudios similares realizados por otras personas, cada uno con su propio método para medir el brillo, la mayoría de los cuales se publicaron como artículos técnicos en revistas científicas de la época. Algunos de estos también dieron lugar a patentes.
En 1937, Hunter, como parte de un proyecto de investigación para la Oficina Nacional de Normas de EE. UU., Produjo un documento sobre los métodos para determinar el brillo. En este trabajo discutió los instrumentos que estaban disponibles en ese momento (incluidos los mencionados anteriormente) en relación con la clasificación de seis tipos diferentes de glosa. En este documento, Hunter también detalló los requisitos generales para un medidor de brillo estandarizado. La estandarización en la medición del brillo fue dirigida por Hunter y ASTM (Sociedad Americana para Pruebas y Materiales) que produjeron el método de prueba estándar ASTM D523 para brillo especular en 1939. Este incorporó un método para medir el brillo en un ángulo especular de 60 °. Las ediciones posteriores de la Norma (1951) incluyeron métodos para medir a 20 ° (alto brillo) y 85 ° (mate o bajo brillo). ASTM tiene una serie de otras normas relacionadas con el brillo diseñadas para su aplicación en industrias específicas.
En la industria de la pintura, las medidas del brillo especular se realizan de acuerdo con la Norma Internacional ISO 2813. Esta norma es equivalente a las normas nacionales ASTM D523 (Estados Unidos), BS 3900, Parte 5 (Reino Unido); DIN 67530 (Alemania), NFT 30-064 (Francia), AS 1580 (Australia), JIS Z8741 (Japón).
Construcción
Un medidor de brillo típico consiste en un conjunto mecánico fijo que comprende una fuente de luz estandarizada que proyecta un haz de luz paralelo sobre la superficie de prueba que se va a medir y un detector filtrado ubicado para recibir los rayos reflejados desde la superficie. El Método ASTM establece que la iluminación debe definirse de manera que la combinación fuente-detector se corrija espectralmente para dar la eficiencia luminosa CIE, V (?), Con el iluminante CIE SC. [4]
Hay varios instrumentos disponibles comercialmente que se ajustan a los estándares anteriores en términos de su geometría de medición. Los instrumentos se calibran utilizando estándares de referencia que generalmente están hechos de vidrio negro plano, altamente pulido, con un índice de refracción de 1.567 para la línea D de sodio, y se les asigna un valor de brillo de 100 para cada geometría. [5]
Selección de medidas y ángulos
El medidor de brillo proporciona una forma cuantificable de medir la intensidad del brillo, lo que garantiza la coherencia de la medición al definir las condiciones precisas de iluminación y visualización. [6] La configuración tanto de la fuente de iluminación como de los ángulos de recepción de observación permite la medición en un rango pequeño del ángulo de reflexión general. Los resultados de la medición de un brillómetro están relacionados con la cantidad de luz reflejada de un estándar de vidrio negro con un índice de refracción definido. La proporción de luz reflejada e incidente de la muestra, en comparación con la proporción del estándar de brillo, se registra como unidades de brillo (GU).
El ángulo de medición se refiere al ángulo entre la luz incidente y la perpendicular. Se especifican tres ángulos de medición (20 °, 60 ° y 85 °) para cubrir la mayoría de las aplicaciones de recubrimientos industriales. El ángulo se selecciona en función del rango de brillo anticipado, como se muestra en la siguiente tabla.
Gama de brillo | Valor de 60 ° | Notas |
Alto brillo | > 70 GU | Si la medición supera los 70 GU, cambie la configuración de la prueba a 20 ° |
Brillo medio | 10 - 70 GU | |
Brillo bajo | <10 GU | Si la medición es inferior a 10 GU, cambie la configuración de la prueba a 85 ° |
Por ejemplo, si la medición realizada a 60 ° es mayor que 70 GU, el ángulo de medición debe cambiarse a 20 ° para optimizar la precisión de la medición. Hay tres tipos de instrumentos disponibles en el mercado: instrumentos de ángulo único de 60 °, una combinación de 20 ° y 60 ° y un tipo que combina 20 °, 60 ° y 85 °.
Se utilizan dos ángulos adicionales para otros materiales. Se especifica un ángulo de 45 ° para la medición de cerámicas, películas, textiles y aluminio anodizado, mientras que se especifica 75 ° para papel y materiales impresos.
Unidades de brillo
La escala de medición, unidades de brillo (GU), de un medidor de brillo es una escala basada en un estándar de vidrio negro de referencia altamente pulido con un índice de refracción definido que tiene una reflectancia especular de 100GU en el ángulo especificado.
Este estándar se utiliza para establecer una calibración de punto superior de 100 con el punto final inferior establecido en 0 en una superficie perfectamente mate. Esta incrustación es adecuada para la mayoría de los revestimientos y materiales no metálicos (pinturas y plásticos), ya que generalmente se encuentran dentro de este rango. Para otros materiales, de apariencia altamente reflectante (espejos, componentes de metal enchapado / crudo), se pueden lograr valores más altos alcanzando las 2000 Unidades de Brillo. Para materiales transparentes, estos valores también se pueden aumentar debido a múltiples reflejos dentro del material. Para estas aplicaciones, es común utilizar un porcentaje de reflexión de la luz incidente en lugar de unidades de brillo.
Estándares
Estándar | 20 ° | 60 ° | 85 ° | 45 ° | 75 ° |
Alto brillo | Brillo medio | Brillo bajo | Brillo medio | Brillo bajo | |
Recubrimientos, plásticos y materiales relacionados | Cerámica | Papel | |||
ASTM C346 | X | ||||
ASTM D523 | X | X | X | ||
ASTM C584 | X | ||||
ASTM D2457 | X | X | X | ||
BS3900 D5 | X | X | X | ||
DIN 67530 | X | X | X | ||
DIN EN ISO 2813 | X | X | X | ||
EN ISO 7668 | X | X | X | X | |
JI Z 8741 | X | X | X | X | X |
TAPPI T480 | X |
Calibración
El fabricante configura cada medidor de brillo para que sea lineal en todo su rango de medición mediante la calibración con un conjunto de placas de calibración maestra trazables al Instituto Federal de Investigación de Materiales de BAM u organizaciones similares.
Para mantener el rendimiento y la linealidad del brillómetro, se recomienda utilizar una baldosa estándar de verificación. Esta loseta estándar tiene asignados valores de unidad de brillo para cada ángulo de medición que también son trazables a los estándares nacionales como el Instituto Federal de Investigación de Materiales de BAM. El instrumento se calibra con este estándar de verificación, que comúnmente se denomina "placa de calibración" o "estándar de calibración". El intervalo de verificación de esta calibración depende de la frecuencia de uso y las condiciones de funcionamiento del brillómetro.
Se ha visto que las baldosas de calibración estándar mantenidas en condiciones óptimas pueden contaminarse y cambiar por unas pocas unidades de brillo durante un período de años. Las baldosas estándar que se utilizan en condiciones de trabajo requerirán una calibración o verificación periódica por parte del fabricante del instrumento o del especialista en calibración del medidor de brillo.
Un período de un año entre la recalibración estándar de las baldosas debe considerarse como un período mínimo. Si un estándar de calibración se raya o daña permanentemente en cualquier momento, será necesario volver a calibrarlo o reemplazarlo de inmediato, ya que el medidor de brillo puede dar lecturas incorrectas.
Los estándares internacionales establecen que es el azulejo el que está calibrado y es un artefacto rastreable, no el medidor de brillo. Sin embargo, a menudo los fabricantes recomiendan que el instrumento también sea verificado para verificar su funcionamiento en una frecuencia que depende de las condiciones de funcionamiento.
Desarrollo
El medidor de brillo es un instrumento útil para medir el brillo de una superficie. Sin embargo, no es sensible a otros efectos comunes que reducen la calidad de la apariencia, como la neblina y la piel de naranja.
La neblina es causada por una estructura microscópica de la superficie que cambia ligeramente la dirección de una luz reflejada y provoca una floración adyacente al ángulo especular (brillo). La superficie tiene un contraste menos reflectante y un efecto lechoso poco profundo.
La piel de naranja es causada por una formación superficial irregular de grandes estructuras superficiales que distorsionan la luz reflejada.
Dos superficies de alto brillo pueden medir de manera idéntica con un medidor de brillo estándar, pero visualmente pueden ser muy diferentes. Hay instrumentos disponibles para cuantificar la piel de naranja midiendo la distinción de la imagen (DOI) o la calidad de la imagen reflejada (RIQ) y la neblina.
Aplicaciones
El medidor de brillo es adoptado por muchas industrias, desde las fábricas de papel hasta la automotriz y se utiliza en cada etapa del proceso de fabricación, desde la recepción de las mercancías hasta la inspección final. Los ejemplos incluyen: pinturas; revestimientos en polvo y madera; aditivos; tintas plástica; fabricación de automóviles, vidrio y yates; aeroespacial, piedra pulida y metal; electrónica de consumo; y metales anodizados.
Ver también
- Pintura brillo tenga - el brillo de un acabado de pintura
- Apariencia visual
- Tarjeta de reducción : herramienta para evaluar la opacidad y la relación de contraste de los recubrimientos
Referencias
- ^ Ingersoll, LR (1914) Un medio para medir el resplandor del papel, Electr. World, 63, 645-647; Ingersoll, RS El glarímetro: un instrumento para medir el brillo del papel, J. Opt. Soc. Soy. 5, 213 (1921); Elec. Mundo 63.645 (1914), Elec. Mundo 64, 35 (1915); Documento 27, 18 (9 de febrero de 1921) y patente estadounidense 1225250 (8 de mayo de 1917).
- ^ Jones, LA Las características de brillo de los papeles fotográficos, J. Opt. Soc. Soy. 6, 140 (1922); véase también British J. Photography, pág. 216 (14 de abril de 1922).
- ^ Pfund, AH Pruebas físicas de barnices, Proc. Soy. Soc. Materiales de prueba 25, II, 396 (1925).
- ^ Publicación CIE No. 15.2, Colorimetry, Viena, 1986
- ^ Mediciones de brillo del informe NPL en NPL, AR Hanson, JAF Taylor, MA Basu, DC Williams, J Zwinkels, W Czepluch, 2000 - Ver p. 38.
- ^ Hunter, RS "Métodos para determinar el brillo" Documento de investigación NBS RP 958