¿Cómo se mide el brillo?

Un medidor de brillo (también medidor de brillo) es un instrumento que se utiliza para medir la reflexión especular (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.

Cómo medir el brillo

Hay varias geometrías diferentes disponibles para la medición del brillo, cada una de las cuales depende del tipo de superficie a medir. Para los no metales, como los revestimientos y los plásticos, la cantidad de luz reflejada aumenta con un aumento en el ángulo de iluminación a medida que parte de la luz penetra en el material de la superficie y se absorbe en él o se dispersa de manera difusa según su color. Los metales tienen una reflexión mucho mayor y, por lo tanto, dependen menos 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 asegurar 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.

La construcción de un medidor de brillo.

Un medidor de brillo típico consiste en un conjunto mecánico fijo que consiste en 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, Figura 1. El método ASTM establece que la iluminación debería definirse de modo que la combinación de fuente y detector se corrija espectralmente para dar la eficiencia luminosa CIE, V (l), con el iluminante CIE SC[i].

Hay varios instrumentos disponibles comercialmente que cumplen con los estándares anteriores en términos de su geometría de medición. Los instrumentos se calibran utilizando patrones 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 a estos se les asigna un valor de brillo de 100 para cada geometría.[ii].

Elegir el ángulo correcto para medir el brillo

El ángulo de medición se refiere al ángulo entre la luz incidente y reflejada. Se especifican tres ángulos de medición (20 °, 60 ° y 85 °) para cubrir la mayoría de aplicaciones de recubrimientos industriales. El ángulo se selecciona en función del rango de brillo anticipado, como se muestra en la siguiente tabla.

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 dos tipos de instrumentos disponibles en el mercado: instrumentos de ángulo único de 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.

Comprensión de las 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 del 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 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 / en bruto), 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.

Estándares del medidor de brillo

Comparación de estándares para la medición del brillo

Calibración del medidor de brillo

El fabricante configura cada medidor de brillo para que sea lineal en todo su rango de medición al calibrarlo con un conjunto de placas de calibración maestra trazables al NIST (Instituto Nacional de Estándares y Tecnología).

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 NIST. 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 recalibrarlo o reemplazarlo de inmediato, ya que el medidor de brillo puede dar lecturas incorrectas.

Las normas internacionales establecen que es la baldosa el artefacto calibrado y rastreable, no el medidor de brillo; sin embargo, los fabricantes a menudo recomiendan que el instrumento también se verifique para verificar su funcionamiento en una frecuencia que depende de las condiciones de funcionamiento.

Avances en la medición del brillo

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.

Neblina: Causada por una estructura de superficie microscópica que cambia ligeramente la dirección de una luz reflejada provocando una floración adyacente al ángulo especular (brillo). La superficie tiene menos contraste reflectante y un efecto lechoso poco profundo.

Piel de naranja: formación de superficie irregular causada por grandes estructuras de superficie 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 imagen (DOI) o la calidad de imagen reflejada (RIQ) y la neblina.

Más información sobre la teoría de los medidores de brillo está disponible aquí:

• ¿Por qué medir el brillo?
• ¿Cómo se mide el brillo?
• ¿Qué estándar de brillo debería usar para medir el brillo?
• ¿Qué diferencia en las unidades de brillo es visible para el ojo humano?

Aplicaciones del medidor de brillo

El medidor de brillo se utiliza en muchas industrias, desde las fábricas de papel hasta la automoción, y tanto el productor como el usuario lo utilizan.

Ejemplos incluyen:

• Pinturas y revestimientos
• Recubrimientos en polvo
• Aditivos
• Tintas
• Plástica
• Revestimientos, pulimentos y suelos para madera
• Fabricación de yates
• Fabricación y refinamiento de automóviles
• Aeroespacial
• Piedra y metales pulidos
• Electrónica de consumo
• Metales anodizados

Revestimientos, pulimentos y suelos para madera

El brillo de los pisos de madera dura generalmente se mide a 60 °.

Las líneas de acabado de los fabricantes de pisos de madera han estado utilizando medidores de brillo durante muchos años para medir el nivel de brillo en el control de calidad (QC) para garantizar que siempre logren un acabado visual consistente y cuantificable.

Los distribuidores de pisos de madera desean verificar sus existencias para mantener la integridad de su asignación de existencias. Cuando los pedidos al por mayor se llenan de dos o más corridas de producción diferentes, un medidor de brillo puede verificar si el acabado de esa corrida está lo suficientemente cerca de una corrida anterior para enviarlo a un sitio de trabajo.

Los distribuidores de suelos de madera siempre comparan el acabado de las muestras de sus salas de exposición con el producto real que reciben de los distribuidores y fabricantes. Los medidores de brillo pueden ayudar a verificar una inconsistencia importante que podría tener un impacto negativo en la instalación del proyecto más adelante.

Los contratistas de instalación de pisos de madera que realizan operaciones de lijado y acabado en el sitio (encargados del acabado del sitio) necesitan conocer el nivel de brillo del tipo de acabado que están utilizando; uretanos a base de agua, uretanos modificados con aceite, aceite de penetración profunda, barnices de conversión, etc.

A los inspectores de pisos de madera se les pide ocasionalmente que verifiquen los niveles de brillo de dos o más lotes o lotes en conflicto para establecer si hubo o no un problema con el cumplimiento de un pedido anterior. Mezclar series de producción no siempre se ve bien para un consumidor exigente con un ojo agudo. Esto sucede con más frecuencia de lo que la gente cree.