Estoy leyendo un poco sobre la energía solar, y por mi propia curiosidad, me gustaría saber la insolación en mi balcón. Eso podría decirme cuánto podría producir un panel solar.
Ahora, no tengo ningún equipo, pero sí tengo un smartphone, y una aplicación llamada Light Meter, que me dice la flujo luminoso por superficie en la unidad lux .
¿Puedo calcular de alguna manera los W/m2 a partir de los lux? Por ejemplo, el valor actual de 6000lux.
No hay una conversión sencilla, depende de la longitud de onda o del color de la luz.
Sin embargo, para el sol hay una conversión aproximada de $0.0079 \, \text{W/m}^2$ por Lux.
Para poner números como ejemplo: si leemos 75.000 Lux en un sensor de luz, convertimos esa lectura en $\text{W/m}^2$ de la siguiente manera: $$75,000 \times 0.0079 = 590 \, \text{W/m}^2 \, .$$
Me temo que no es fácil tomar la flujo luminoso y obtener la insolación (como flujo radiante ). He aquí la razón:
El flujo luminoso $F$ es calculado de la distribución de la potencia espectral radiante $J(\lambda)$ ponderando cada longitud de onda con un función de luminosidad $y(\lambda)$ según
$$ F = c \int J(\lambda)y(\lambda)\mathrm{d}\lambda$$
donde $c$ es una constante de conversión de unidades entre lúmenes y vatios. El flujo radiante total $\Phi$ sería
$$ \Phi = \int J(\lambda)\mathrm{d}\lambda $$
El problema es que el cálculo del flujo luminoso no es invertible - porciones de $J(\lambda)$ que se encuentran fuera del rango visible están cortadas por la función de luminosidad que es cero allí, y es perfectamente posible que dos $J(\lambda)$ de diferentes flujos radiantes $\Phi$ para tener un flujo luminoso similar $F$ .
Sin embargo, en el caso de la radiación solar, podría haber una manera - sabemos que el composición espectral de la luz solar y así conocemos la forma de $J(\lambda)$ ya bastante bien - usted podría intentar ejecutar un algoritmo que se ajuste a la escala del espectro conocido $J(\lambda)$ para obtener el valor de $F$ se mide y luego se calcula $\Phi$ de esa función espectral. Sin embargo, no estoy seguro de lo buena que es esta idea.
Su enfoque es, como se dice, "lo suficientemente cercano al jazz". No me extrañaría que los fabricantes o instaladores de paneles solares basaran sus estimaciones en mediciones del flujo luminoso local más una fórmula de conversión "sencilla".
Hice un experimento midiendo la radiación solar con un piranómetro y un medidor de luz que medía en lux. Implementé este algoritmo utilizando una distribución de cuerpo negro para el Sol con una temperatura efectiva de 5780 K, y puedo confirmar que da resultados cercanos a las mediciones del piranómetro en W/m^2.
El lux es una unidad de "iluminancia" y se basa en la respuesta del ojo a la luz y cada longitud de onda se pondera en función del porcentaje que el ojo es capaz de percibir. La curva es, a grandes rasgos, una curva en forma de campana, de modo que en el púrpura intenso el ojo sólo puede "ver" el 5% de los W/m2 disponibles, mientras que en la parte verde de la curva visible puede "ver" el 90%. Por lo tanto, la capacidad de cuantificar los lux, de forma adecuada, significa tener una tabla completa de distribución de la potencia espectral de la luz incidente en W/m2/nm desde aproximadamente 390 a 810 nm, multiplicando el valor en cada longitud de onda por la respuesta media del ojo humano en esa longitud de onda, y sumando los resultados.
Por lo tanto, el lux como medida de la energía radiante sólo tiene valor si se quiere saber lo brillante que le parecerá a un ser humano, pero no es una medida de ingeniería significativa de la calidad espectral o de la energía térmica.
El lux es una unidad que depende de la sensibilidad del ojo humano "estándar" (más o menos medio), así como de la distribución de la potencia de la luz en la parte visible del espectro. Sus respuestas anteriores tratan de ello lo suficientemente bien.
La conversión de la irradiancia, o flujo, en vatios por metro cuadrado, a la magnitud aparente es más sencilla, ya que ambas son magnitudes físicas independientes de la sensibilidad espectral del ojo humano o de cualquier detector.
m = -2,5 log F - 18,98224
donde
m es la magnitud aparente
F es el flujo en Wm-²
m,F pertenecen a la misma banda espectral
La derivación es bastante sencilla en el sentido de que sólo requiere álgebra y una cuidadosa atención a las unidades de longitud implicadas (parsecs, metros).
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lux son lúmenes/m². Por otro lado, los lúmenes son la potencia emitida en un estereorradián (es decir, una pequeña porción de todas las direcciones posibles en las que podría emitir la fuente) ponderada por el función de luminosidad . Este último tiene en cuenta la sensibilidad variable del ojo humano a las diferentes longitudes de onda. Así que habría que "desponderar" los lux para obtener la potencia/m².
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Si se me permite recomendar una referencia: el Manual E-O del RCA, un gran compendio de definiciones y fórmulas. Está disponible gratuitamente por la empresa descendiente de RCA. Un sitio es phy.davidson.edu/fachome/jny/optics/burle%20electro_optics.pdf