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Luminancia relojera

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pistolillas

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Igual que hice con los tratamientos antireflejantes sobre zafiro (https://relojes-especiales.com/threads/tratamientos-antireflejantes.265865/) , haré con los sistemas de iluminación analógicos en nuestros relojes. Creo que no hay novedades más allá de intentar aglutinar todo en un documento intentando ser conciso y sobre todo claro.
Hoy en día la iluminación en relojería técnica es fundamental para dar buena capacidad visual al usuario en condiciones adversas de iluminación, por ejemplo militares de maniobras o en misiones especiales, buceadores con inmersiones prolongadas y profundas, etc...
Os expongo a continuación una pequeña monografía sobre esta cuestión.

ball.jpg
1. ¿Cómo se mide la intensidad luminosa?

Sin meternos en jardines, un par de definiciones necesarias:
La intensidad luminosa (I) es la cantidad de luz o flujo luminoso que emite una fuente. Se mide en candelas (cd) en el sistema internacional.
El flujo luminoso (F) es el equivalente a potencia luminosa percibida. Se mide en lúmenes (lm) en el sistema internacional.
La relación matemática entre ambas entidades es sencilla:
I = F / Ω
Donde I es la intensidad, F es la potencia o flujo y Ω es el ángulo de emisión.
En fotometría se habla en estos términos, de hecho los que estéis vinculados al mundo de la fotografía, lo sabréis. Así que cuando nos referimos a nuestros relojes diciendo “tiene un lumen inmejorable” estamos diciendo que su potencia lumínica es muy alta, de hecho se ha instaurado el término lume o lumen para designar la potencia luminiscente de los relojes.

2. Algunos conceptos básicos

Fosforescencia: capacidad de muchas sustancias químicas de absorber radiación electromagnética para almacenarla y poder emitirla posteriormente en forma de luz. El mecanismo físico que rige este comportamiento es el mismo que para la fluorescencia, no obstante la principal diferencia con ésta es que hay un retraso temporal entre la absorción y la reemisión de los fotones. En la fosforescencia, las sustancias continúan emitiendo luz durante un tiempo mucho más prolongado, aun después del corte del estímulo que la provoca, ya que la energía absorbida se libera lenta (incluso muchas horas después) y continuamente.
Fluorescencia: capacidad de ciertas sustancias para absorber energía para emitir parte de dicha energía en otra frecuencia. La energía total emitida en forma de luz es siempre menor a la energía total absorbida y la diferencia entre ambas es disipada en forma de calor. La emisión de luz tras la excitación es muy corta en el tiempo, a diferencia de la fosforescencia tal y como comentamos antes.
Luminiscencia: es el acto de emitir luz en condiciones de temperatura ambiente baja.
Así que en el caso que nos ocupa que son los relojes, el proceso que permite ver en la oscuridad la hora, lo podemos llamar técnicamente LUMINISCENCIA POR FOSFORESCENCIA. O lo que es lo mismo emisión de luz fría sostenida en el tiempo sin fuente energética excitadora durante la emisión.

3. ¿Qué es el Prometio?

El prometio es un elemento químico de la tabla periódica cuyo símbolo es Pm y su número atómico es 61. Algún tiempo se le denominó ilinio (por Illinois). Aunque, tras la observación de ciertas líneas espectrales, algunos científicos han reclamado haber descubierto este elemento en la naturaleza, nadie ha podido aislarlo de substancias naturales.
Se genera artificialmente en reactores nucleares, ya que es uno de los elementos resultantes de la fisión del uranio, del torio y del plutonio. Todos los isótopos conocidos son radiactivos. Se utilizan principalmente en investigación con trazadores.
Su aplicación principal es en la industria de sustancias fosforescentes. También se usa en fabricación de calibradores de aberturas y en baterías nucleares empleadas en aplicaciones exoespaciales

4. ¿Qué es el tritio?

Es un isótopo radiactivo (H[SUP]-3[/SUP]). Con una vida media de 12 años aproximadamente, lo que significa que en ese tiempo pierde la mitad del poder radiactivo. Es un gas incoloro e inodoro, más ligero que el aire. A medida que el núcleo del tritio se degrada, emite un electrón, causando una liberación de energía en forma de radiación beta. El tritio produce emisiones beta de baja energía y no emite ningún otro tipo de radiación primaria. De hecho, el tritio emite el nivel más bajo de energía por radiación beta de todos los isótopos.
El tritio combinado con otro elemento químico como el fósforo, conforma un gas luminiscente muy brillante y permanente durante muchos años. La emisión beta continua del tritio excita la emisión de fotones de los átomos de fósforo, es decir, produce luz. También se emplean frecuentemente cristales de sulfuro de Zinc (ZnS) como emisores de fotones, produciendo igualmente una luminiscencia de muchos lúmenes.
Según la norma ISO 3157-1991(E) esta concentración de tritio no es perjudicial para animales o humanos. De hecho este tipo de combinaciones tritio con otro elemento como Zinc, Fósforo, Magnesio… en pintura es frecuente encontrarla en relojes técnicos hoy en día, divers o de uso militar básicamente.


5. ¿Qué es el radio?

El radio fue descubierto por los químicos franceses Marie y Pierre Curie en 1898. Estos descubrieron que el mineral era más radiactivo que su componente principal, el uranio, y separaron el mineral en varias fracciones con el fin de aislar las fuentes desconocidas de radiactividad. Una fracción, aislada utilizando sulfuro de bismuto, contenía una sustancia fuertemente radiactiva, el polonio, que los Curie conceptuaron como nuevo elemento. Más tarde se trató otra fracción altamente radiactiva de cloruro de bario para obtener la sustancia radiactiva, que resultó ser un nuevo elemento, el radio.
La radiación emitida por el radio tiene efectos nocivos sobre las células vivas, y la exposición excesiva produce quemaduras. Sin embargo, las células cancerígenas son a menudo más sensibles a la radiación que las células normales, y dichas células pueden ser destruidas, sin dañar seriamente el tejido sano, controlando la intensidad y la dirección de la radiación. El radio sólo se utiliza actualmente en el tratamiento de unos pocos tipos de cáncer; se introduce cloruro de radio o bromuro de radio en un tubo sellado y se inserta en el tejido afectado. Cuando se mezcla una sal de radio con una sustancia como el sulfuro de Zinc, la sustancia produce luminiscencia debido al bombardeo de los rayos alfa emitidos por el radio. Antes se usaban pequeñas cantidades de radio en la producción de pintura luminosa, que se aplicaba a las esferas de los relojes, a los picaportes y a otros objetos para que brillaran en la oscuridad.


6. Un poco de historia…

Fue Panerai quien patentó su Radiomir (Bromuro de Radio) en 1915, pero no fue hasta el año de la guerra civil española cuando se empleó en el primer reloj. El problema del Radio es su emisión radiactiva, nociva para el ser humano en exposiciones muy largas. La compañía japonesa Nemoto en el año 1941 estableció la manufactura de pinturas fosforescentes, pero no fue hasta el año 1960 cuando desarrolló unas pinturas con Prometio, otro elemento radiactivo como ya dijimos anteriormente, pero consiguiendo abaratar costes de producción mandaron al olvido a su antecesor el Radio.

Rahmen_Bild_2013_Radiomir_dial.jpg

La tecnología impulsó nuevos descubrimientos, la introducción de un isótopo llamado tritio, que aunque también produce una emisión radiactiva, esta es muy baja y banal para el ser humano en condiciones controladas. Se siguieron buscando nuevos materiales que sustituyeran al tritio por ser impopular el hecho de que emitiera radiación beta, a nadie le gustaba llevar en su muñeca una “bomba” nuclear y que además pudiera ser tóxico para el medio ambiente. En cualquier caso, hoy en día se usan pinturas tritiadas y tritio encapsulado en multitud de marcas relojeras.

Así fue como en la década de los noventa (1993) aparece en escena el luminova, material no tóxico ni radiactivo con propiedades fosforescentes asombrosas patentado por la empresa japonesa Nemoto en colaboración con la archiconocida multinacional relojera Seiko. Hasta entonces se habían empleado también en relojes de gama baja-media pinturas basadas en sulfatos de Zinc y cobre, aparte de las tritiadas que se empleaban más en relojería de gama alta, pero con muy poca potencia lumínica y escasa fosforescencia.
La característica novedosa del luminova fue la introducción del aluminato de estroncio dopado con tierras raras, habitualmente lantánidos (lantano, neodimio, europio…). Hoy en día el superluminova que es como en relojería se conoce al luminova, lo “montan” relojes de alta y media gama.
Unos años más tarde, Nemoto & Co. Ltd. poseedora de la patente de luminova y RC Tritec Ltd. constituyeron una empresa llamada Luminova AG Switzerland, los cuales son manufactureros y distribuidores de pigmentos superluminova instalados en relojería de gama media-alta suiza (Breitling, IWC, grupo Swatch, etc…) en la actualidad.

patente europea de luminova.jpgpatente europea de luminova 2.jpgtritec.JPG

Poco después la relojera nipona Seiko patentó su propio sistema químico de fosforescencia llamado Lumibrite (SrAl2O4 + Eu + Dy), esto es, aluminato de estroncio dopado con disprosio y europio, según informó Ikuo Tokunaga.
Al tiempo, una empresa suiza llamada mb-microtec, desarrolló un encapsulamiento del tritio para permitir una intensidad luminosa en relojería sin precedentes, intentando desterrar la mala prensa de las pinturas de tritio por su toxicidad. Obviamente la luminancia obtenida por emisión radiactiva del isótopo del tritio, no tiene parangón, ni las multicapas con superluminova se acerca a la potencia luminosa conseguida con tritio, además con la ventaja añadida de la emisión de luz constante durante como poco 12 años que es el periodo de vida media de este isótopo. Este tritio microembotellado se emplea en relojes de muchas marcas MTM Special OPS, Traser H3, Luminox, Ball, Nite, etc..
Respecto a las multicapas de superluminova que antes comentábamos, existe una tecnología muy interesante denominada MDV (Maximum Darkness Visibility) patentada por LUM TEC (relojera americana con acabados suizos y mucha maquinaria japonesa a altos precios) que consiste en aplicar 8 capas, la primera blanca de dióxido de titanio para maximizar la reflectancia por fosforescencia, a continuación 6 capas de pigmento superluminova customizado y una última de material cristalino para generar un efecto 3D y rematar el acabado.
lumtec.JPG
7. ¿Hay calidades en superluminova?

Sí hay calidades, atendiendo a que el aluminato de estroncio que es la base de los luminova puede ser dopado con diferentes tierras raras, y además la cantidad y distribución más o menos homogénea del grano del pigmento influye en la luminosidad. Otro factor a tener en cuenta es la cantidad de luz de excitación y el tiempo de exposición. Esto significa que no es lo mismo medir el lumen de nuestro reloj en la oscuridad tras haber sido excitado nos pocos segundos con una bombilla de tungsteno que durante unos minutos con luz UV por ejemplo, o con luz LED cercana al UV o un emisor xenón. En la segunda propuesta el efecto de fosforescencia será más espectacular y duradero. En el caso de los superluminova C7 con hasta 3500 minutos según el fabricante tras haber sido excitado con luz xenón durante 20 minutos.
Estos son los tipos de superluminova comercializados actualmente:
C1 :blanco C3 :amarillo C5 : amarillo verdoso C7: azul verdoso
El C3 se aplica en gama media y alta. El C1 en gama baja.

8. Comparativa de sistemas

Comparación Lumibrite Vs Superluminova C1 y C3:

https://www.watchuseek.com/threads/lume-test-c1-vs-c3-vs-seiko-lumibrite.471599/

En ambos pigmentos la matriz es la misma, aluminato de estroncio, y donde reside la diferencia probablemente es en el dopaje con lantánidos. Como ya se comentó anteriormente Lumibrite emplea disprosio y europio, pero superluminova c3 emplea calcio (Ca), europio (Eu) y neodimio (Nd) como coactivadores para producir el luminóforo.
Como se puede comprobar en la comparativa ambos pigmentos lumibrite y superluminova C3 tienen la misma luminancia pasado el tiempo.

Hoy por hoy son los mejores sistemas químicos no radiactivos de iluminación relojera (lumibrite y superluminova c3) . Aunque el tritio encapsulado es el que más luminancia tiene con el problema de la duración, 12 años. La solución que patentó LUM-tec con su MDV que no deja de ser un sedimento multicapa de superluminova c3 con una capa de alta reflectancia que aprovecha al máximo las cualidades del pigmento químico suizo, es probablemente la mejor opción en visibilidad nocturna y "aguante" de fosforescencia debido precisamente a este tratamiento multilayer.

9.
¿Qué nos depara el futuro en iluminación analógica relojera?

La tecnología permitirá sintetizar nuevos materiales más baratos y con mayor rendimiento luminoso. De hecho en Michigan un grupo de investigación el año pasado generó en el laboratorio cristales orgánicos sin dopaje metálico que producen fosforescencia con irradiación UV, sin grandes costes y con la posibilidad de alterar fácilmente la composición química para emitir en distintas longitudes de onda.

El futuro está ahí…
 
Última edición:
:worshippy:
Interesantísimo post.. menudo trabajo de documentación has hecho.
Mil gracias por el aporte.. y sobre todo por compartirlo con el foro.
Un saludo :ok::
 
:huh: patidifuso me he quedado. Muy buena... diría que perfecta explicación para entender como funciona la iluminación de nuestros relojes. Gracias !!! :clap:
 
Buenas tardes,
muy interesante el hilo.
Gracias por el trabajo.
Un saludo.
 
Muchas gracias a vosotros por llegar hasta el final.
 
¡Tremendo trabajo de documentación! :-)

Muchas gracias por el post tan trabajado, con tantos datos y comparaciones. Es muy interesante.

Un saludo.
 
Artículos como este dotan de calidad a este foro, que hacemos entre todos.
 
Muchas Gracias por tan ilustrativo artículo.

Saludos Cordiales
 
De nuevo gracias a todos por leerlo...:ops:
 
  • #10
Muchas gracias por el hilo.
Discrepo en una cosa. Dices:
"Obviamente la luminancia obtenida por emisión radiactiva del isótopo del tritio, no tiene parangón, ni las multicapas con superluminova se acerca a la potencia luminosa conseguida con tritio, además con la ventaja añadida de la emisión de luz constante durante como poco 12 años que es el periodo de vida media de este isótopo. Este tritio microembotellado se emplea en relojes de muchas marcas MTM Special OPS, Traser H3, Luminox, Ball, Nite, etc.."

La superluminova creo que recientemente excitada tiene mucha más potencia. Conforme deja de excitarse no, y ahí es donde gana el tritio, sin necesidad de excitación.
He tenido 3 relojes con microcápsulas de tritio, y su luminiscencia no era nada espectacular, pero sí lo hacían legible y de forma constante.
 
  • #12
Pedazo de hilo currado, compañero. Gracias por acercarnos esta interesante monografía.

Saludos y a seguir así.
 
  • #13
jolín, muchísimas gracias.

Saludos
 
  • #14
Excelente articulo, hoy aprendí algo nuevo.
 
  • #15
Ole, ole y ole :clap::clap::clap:

¡Pedazo articulo!


Muchas gracias compañero. He aprendido un montón.
 
  • #16
Estimado Amigo:
Parece las Colombinas
Saludos
 
  • #17
Muchas gracias por el hilo.
Discrepo en una cosa. Dices:
"Obviamente la luminancia obtenida por emisión radiactiva del isótopo del tritio, no tiene parangón, ni las multicapas con superluminova se acerca a la potencia luminosa conseguida con tritio, además con la ventaja añadida de la emisión de luz constante durante como poco 12 años que es el periodo de vida media de este isótopo. Este tritio microembotellado se emplea en relojes de muchas marcas MTM Special OPS, Traser H3, Luminox, Ball, Nite, etc.."

La superluminova creo que recientemente excitada tiene mucha más potencia. Conforme deja de excitarse no, y ahí es donde gana el tritio, sin necesidad de excitación.
He tenido 3 relojes con microcápsulas de tritio, y su luminiscencia no era nada espectacular, pero sí lo hacían legible y de forma constante.
Es verdad que recién excitado un superluminova o lumibrite la intensidad luminosa de emisión es mayor que el tritio embotellado, pero el decaimiento luminoso del pigmento químico en el tiempo hace que con celeridad se equiparen. Cierto es que la constancia luminosa del tritio y sin necesidad de excitación previa a la fosforescencia es una maravilla, fuente luminosa inagotable hasta 12 años.

Muchas gracias a todos por la acogida.
 
  • #18
Gracias muy interesante un saludo
 
  • #19
Gracias compañero. Gran hilo.

apabullante en información y claro en la exposición.
 
  • #20
Madre mia!me quede con la boca abierta!!!
 
  • #21
Enhorabuena por tan extenso e intenso trabajo. Muy ilustrativo para mí. Todo un placer leerlo e informarse.
Por supuesto agradecerte que lo hayas compartido con nosotros.
Un saludo.
 
  • #22
De nuevo muchas gracias a todos. Intentaré preparar algo nuevo en breve...
 
  • #23
Ha sido un placer leerlo. Gracias por el aporte :ok::

Saludos
 
  • #24
Gracias por el post de gran calidad. creo que solo quedaria revisar cada tipo de superluminova con una foto de un reloj.. ejemplo lumibrite y la foto de un seiko monter.
es el caso que tengo mas claro pero sinceramente no sabria diferenciar entre los diferentes tipos de superluminova.
nos serviria a alguno para aprender mas incluso
 
  • #25
Que gran de aporte compañero :worshippy:.

En verdad te luciste en este reportaje, muchas gracias por regalarnos tan buena información :ok::
 
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