CARACTERIZACIÓN DEL NUEVO
ESPECTRORADIÓMETRO PARA EVALUAR RIESGO
FOTOBIOLÓGICO DE DIFERENTES FUENTES LUMINOSAS

A. Zinzallari2, J. Babaro1, E. Scatena, J.C. Mollo, E.D. Yasan
INTI, Física y Metrología, U. T. Luminotecnia, Laboratorio de Radiometría y Fotometría
1jbabaro@inti.gob.ar ; 2az@inti.gob.ar



Introducción
En este artículo se describen los diferentes
pasos realizados para la caracterización del
espectroradiómetro de doble monocromador
que forma parte del Sistema de Monitoreo de
Radiación Óptica Everfine OST-300 de reciente
adquisición por parte del laboratorio. El objetivo
principal de este sistema es la evaluación del
riesgo fotobiológico que presentan distintas
fuentes luminosas, partiendo de la medición
espectral de las mismas y evaluándolas con
distintas curvas de ponderación de
fototoxicidad.
Este trabajo refiere a las discrepancias
encontradas entre las verdaderas capacidades
del dispositivo y las informadas por el
fabricante. Los resultados de este estudio
permitieron que la empresa proveedora
reconociera los defectos de fabricación del
doble monocromador y el reemplazo de la
unidad.

Objetivo
Con el desarrollo de nuevas fuentes luminosas
de alto rendimiento, y en particular aquellas
basadas en tecnología LED, se hizo necesaria
la evaluación espectral de las fuentes
radiantes.
Para realizar este tipo de mediciones se
requiere de equipamiento adecuado, que
permite descomponer la luz emitida por las
luminarias que se emplean para las más
variadas actividades.
Debido a que dichas actividades se realizan
cada vez más bajo iluminación artificial, se
establecieron normas para la utilización
fotobiológicamente segura de la misma. Estas
condiciones se basan en el efecto de la
potencial toxicidad producida por la exposición
ocular o dérmica a radiaciones en el espectro
visible y en el inmediato cercano, ya sea en el
ultravioleta y en el infrarrojo.
Para dar respuesta a este requerimiento, la
unidad técnica Luminotecnia, del centro de
Física y Metrología de INTI adquirió
recientemente un espectroradiómetro que
efectúa las mediciones espectrales de fuentes
luminosas en el rango UV-VIS-NIR, y realiza su
ponderación de acuerdo a las funciones de
fototoxicidad debida a la radiación UV, Luz azul
e IR.
Por último, el resultado de esta evaluación
permite clasificar las fuentes según 4 grupos de
riesgo: Exento, Bajo, Moderado y Alto.

Descripción











Figura 1- Espectroradiómetro Everfine OST300, con el
control de parámetros eléctricos de la fuente de
irradiancia.

Este equipo cuenta con dos espectro-
radiómetros: el primero de doble
monocromador (PMS 2000) cuyo rango
espectral se encuentra entre 200 y 800nm, el
segundo de array (HAAS 2000) entre 780 y
1650nm. Además posee dos detectores
adicionales: un detector de respuesta plana
entre 1500 y 3000nm y un fotodetector cuya
respuesta se corresponde con la del ojo
humano V(λ), este último utilizado para definir
la distancia adecuada desde la fuente a los
detectores, fijando un dado nivel de
iluminancia, en general 500 lux (nivel normal en
ámbitos laborables). Para completar el análisis
fotobiológico, el sistema posee un dispositivo
que simula el efecto de la radiación en el ojo,
utilizando una cámara CCD y una óptica
adecuada “Pupil Imaging Radiance Meter”
(PIRM).
A partir de la instalación del equipo en el
laboratorio se realizaron los trabajos de
caracterización y calibración de las escalas de
longitud de onda, partiendo de lámparas
espectrales de Cd, Ar y Hg, y de amplitud de
ambos monocromadores, utilizando lámparas
patrones de irradiancia espectral de tungsteno
halógeno y deuterio.

A través de este estudio se detectó una
sensibilidad a la radiación UV del PMS 2000
que no se correspondía con la declarada por el
fabricante. De los archivos obtenidos e
intercambiados con el proveedor, se logró
como solución el reemplazo de dicho doble
monocromador.
Se decidió aprovechar el doble monocromador
reempazado para ser utilizado en el espectro
visible (entre 380 y 800nm), diseñando y
construyendo en INTI, Física y Metrología una
esfera integradora para el ingreso de la
radiación a dicho equipo.


Figura 2 - Esfera integradora en construcción.


Figura 3 - Esfera integradora en calibración.

Esta nueva esfera y el doble monocromador
reempazado, serán usados en el laboratorio de
fotometría básica como instrumento portátil,
principalmente para determinar temperaturas
de disitribución y temperaturas de color
correlacionado de distintas fuentes, como así
también para la calibración de radiómetros de
banda ancha, solo en el espectro visible.

Evaluación de los espectros de emisión para la
categorización de riesgos fotobiológicos


Figura 3 – Epectro de una fuente LED, resultado de la
medición del doble monocromador PMS 2000.

A continuación, se muestra una tabla de la
norma IEC 62471.
Nombre del
riesgo
Ecuación relevante
Intervalo de
long. de onda
Actínico UV
piel y ojo
200 – 400nm
Azul fuente
pequeña
300 – 700nm
Térmico
para piel
380 – 3000nm
UV-A para el
ojo
315 – 400nm
IR para el ojo

780 – 3000nm
Luz azul

300 – 700nm
Térmico
retiniano
380 – 1400nm
Térmico
retiniano
(visual débil)
780 – 1400nm
: longitud de onda, : irradiancia espectral, : luminancia
espectral, : función de riesgo UV, : función de riesgo
de la luz azul, : función de riesgo de quemadura
Tabla 1: Definiciones de los riesgos fotobiológicos [1].

Resultados
En base a los trabajos de caracterización y
calibración del espectroradiómetro OST300, se
reempazó el doble monocromador PMS 2000
defectuoso y se calibraron las escalas de
longitudes de onda utilizando lámparas
espectrales y la escala fotométrica con
lámparas de irradiancia espectral calibradas en
el PTB de Alemania, que permiten evaluar
correctamente las fuentes luminosas de uso
cotidiano.
Se validaron los algoritmos de cálculo de los
distintos riesgos fotobiológicos del sistema.
Se mejoró el método de observación de la
distancia entre la fuente de irradiancia y los
detectores mediante una cámara de video y un
monitor montados sobre el carro móvil.

Conclusiones
Además del reemplazo del doble monocroma-
dor defectuoso, se corrigieron distintas fallas en
los softwares de fábrica que impedían la
correcta calibración del equipo. Estos incon-
venientes demoraron la puesta en servicio del
equipo que actualmente se encuentra operativo
y en correcto funcionamiento.
A partir de los hallazgos encontrados en
nuestro laboratorio, el fabricante reconoció los
defectos de fabricación. Nuestro laboratorio
colaboró en la mejora de este equipo
comercializado en todo el mundo.

Bibliografía
[1] Norma Internacional IEC 62471 Primera edición 2006-07
Norma Internacional IEC TR 62778 Edición 2.0 / 2014-06
Norma Internacional IEC 62035 Edición 2.0 / 2014-04
https://physics.nist.gov/PhysRefData/Handbook/periodictabl
e.htm