manual luminotecnica

Apostila auxiliar da disciplina ENE-065 para o curso de Engenharia Eltrica da UFJF

Manual de Luminotcnica

Prof. Rodrigo Arruda Felcio Ferreira

2010

Sumrio

Grandezas e conceitos ........................................................................................................................... 1 Tipos e caractersticas de lmpadas............................................................................................ 4Tipos de Lmpadas ..................................................................................................................................... 4 Caractersticas das lmpadas e acessrios ........................................................................................ 8

Fatores de influncia na qualidade da iluminao ......................................................... 11 Mtodo dos Lumens (General Electric) ................................................................................... 16Consideraes iniciais ............................................................................................................................. 16 Exemplo de aplicao .............................................................................................................................. 26

Referncias bibliogrficas ................................................................................................................ 28

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ENE 065 Instalaes Eltricas I

Grandezas e conceitos

As grandezas e conceitos a seguir relacionados so fundamentais para o entendimento dos elementos da luminotcnica. As definies so extradas do Dicionrio Brasileiro de Eletricidade, reproduzidas das normas tcnicas da Associao Brasileira de Normas Tcnicas - ABNT. A cada definio, seguem-se as unidades de medida e smbolo grfico do Quadro de Unidades de Medida, do Sistema Internacional - SI, alm de interpretaes e comentrios destinados a facilitar o seu entendimento.

Fluxo Luminoso Smbolo: Unidade: lmen (lm)

Fluxo Luminoso a radiao total da fonte luminosa, entre os limites de comprimento de onda de luz visvel (380 e 780m). O fluxo luminoso a quantidade de luz emitida por uma fonte, medida em lumens, na tenso nominal de funcionamento.

Intensidade Luminosa Smbolo: I Unidade: candela (cd)

Se a fonte luminosa irradiasse a luz uniformemente em todas as direes, o Fluxo Luminoso se distribuiria na forma de uma esfera. Tal fato, porm, quase impossvel de acontecer, razo pela qual necessrio medir o valor dos lumens emitidos em cada direo. Essa direo representada por vetores, cujo comprimento indica a Intensidade Luminosa. Portanto o Fluxo Luminoso irradiado na direo de um determinado ponto.

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Manual de Luminotcnica Iluminncia (Iluminamento) Smbolo: E Unidade: lux (lx)


A luz que uma lmpada irradia, relacionada superfcie a qual incide, define uma nova grandeza luminotcnica, denominada de Iluminamento ou Iluminncia. Expressa em lux (lx), indica o fluxo luminoso de uma fonte de luz que incide sobre uma superfcie situada a uma certa distncia desta fonte. Em outras palavras a equao que expressa esta grandeza :

E=

A

.

Luminncia Smbolo: L Unidade: cd/m2

Das grandezas mencionadas, nenhuma visvel, isto , os raios de luz no so vistos, a menos que sejam refletidos em uma superfcie e a transmitam a sensao de claridade aos olhos. Essa sensao de claridade chamada de Luminncia. Em outras palavras, a Intensidade Luminosa que emana de uma superfcie, pela sua superfcie aparente.

A equao que permite sua determinao :

L=

I A cos2

Manual de Luminotcnica onde: L = Luminncia, em cd/m I = Intensidade Luminosa, em cd A = rea projetada, em m a = ngulo considerado, em graus


Como difcil medir-se a Intensidade Luminosa que provm de um corpo no radiante (atravs de reflexo), pode-se recorrer a outra frmula, a saber:

L=

E

onde: = Refletncia ou Coeficiente de Reflexo; E = Iluminncia sobre essa superfcie.

Como os objetos refletem a luz diferentemente uns dos outros, fica explicado porque a mesma Iluminncia pode dar origem a Luminncias diferentes. Vale lembrar que o Coeficiente de Reflexo a relao entre o Fluxo Luminoso refletido e o Fluxo Luminoso incidente em uma superfcie. Esse coeficiente geralmente dado em tabelas, cujos valores so funo das cores e dos materiais utilizados

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Tipos e caractersticas de lmpadas

Tipos de LmpadasLmpadas Incandescentes

Funcionam atravs da passagem da corrente eltrica por um filamento de tungstnio, que com o aquecimento, gera a luz.o o o o o o

Eficincia: extremamente baixa Vida til: 800 horas ndice de Reproduo de cores (IRC): 100% Uso: geral, residencial, plafons, arandelas, abajures, luminrias de p Tenso de rede: 110 ou 220v Podem ser dimmerizadas

Lmpadas Halgenas

Funcionam em tenso de rede (110v/220v ou baixa tenso, possuem filamento de tungstnio e trabalham em conjunto com o gs halognio).o o o o o o

Eficincia: alta eficincia (baixa tenso de rede) IRC: 100% Vida til: 2.500 horas Tenso de rede: 110v/220v e 12v Uso: residencial decorativo e comercial Lmpadas de baixa tenso (12v) tem o controle de abertura de faixo (dicricas e AR) e potncia. 4

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Podem ser dimmerizadas, aumentam a vida til, reduz o consumo, reduz fluxo luminoso e a luz fica mais amarela.

Lmpada halgena

Lmpada AR70 50W 12v

Lmpadas Fluorescentes

Funcionam a base de gases, trifsforos (combinao de fsforos e terras raras) para possibilitar alta eficincia, boa aparncia e baixo consumo. Reatores so necessrios. Quatro grupos: tubulares (comuns e alta resoluo), eletrnicas (reatores integrados), circulares e compactas. Lmpadas (18W/36W/58).o o o o o o

Eficincia: alta eficincia IRC: 85% Vida til: de 7.500 10.000 horas Tenso de rede: 110/220v Uso: residencial e comercial Podem ser dimmerizadas com reatores especficos

Lmpada Fluorescente tubular T5 / Lmpada Fluorescentes Compacta Integrada / Lmpada Fluorescente Espiral / Lmpada Fluorescente Circular

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Manual de Luminotcnica Lmpadas de Descarga


Uma descarga (alta presso) eltrica entre os eletrodos leva os componentes internos (gases sdio, xenon, mercrio) do tubo de descarga a produzirem luz, levam reatores e ignitores em sua composio. Necessitam de 2 a 15 min. para seu acendimento completo.

Seus tipos so:

o

Multivapores Metlicos: so lmpadas que combinam iodetos metlicos, com altssima eficincia energtica, excelente IRC, longa durabilidade e baixa carga trmica. Sua luz muito branca e brilhante.

o

Vapor de Sdio: com eficincia energtica de at 130 lm/W,de longa durabilidade, a mais econmica fonte de luz. Com formatos tubulares e elipsoidais, emitem luz branca e dourada, baixo IRC, usadas em portos, estradas, estacionamentos, ferrovias, etc.

o

Vapor de Sdio Branca: emisso de luz branca, decorrente da combinao dos vapores de sdio e xenon, resultando numa luz brilhante como as halgenas e aparncia de cor das incandescentes. Excelente IRC,usadas em hotis, edifcios histricos, teatros, stands, etc.

o

Vapor Mercrio: aparncia branca azulada, eficincia de at 55lm/W, usadas em vias pblicas e indstrias.

o

Lmpadas Mistas: composta por filamento e um tubo de descarga, funcionam em 220v, sem uso de reator. Alternativa para a substituio das lmpadas incandescentes.

Vapor de Sdio Ovide / Vapor Metlico Tubular

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Manual de Luminotcnica LEDs


Lighting Emitted Diodes. Leds so dispositivos semicondutores que convertem energia eltrica diretamente em energia luminosa, atravs de chips de minscula dimenso.

Aquecidos, estes materiais condutores so constitudos de cristais de silcio e encapsulado por uma resina de epxi transparente para direcionar a emisso da luz e proteger o elemento semicondutor.

A composio para Leds coloridos (vermelho,azul,verde,laranja e mbar) se faz dos elementos qumicos (glio, arsnio, fsforo, alumnio e nitrognio). A cor branca foi a mais recente a ser desenvolvida.

De baixo consumo, vida til extremamente longa, os leds esto cada vez mais eficientes superando a eficincia das lmpadas incandescentes. Os leds so monocromticos, emitem luz somente numa faixa do espectro da luz, por isso no se aplica IRC, nem temperatura de cor.

Lmpada Dicrica Bipino | 18ledso o o o

Potncia: 0,1W 0,5W Vida til: 100.000 horas Tenso de rede: 10v ou 24v (necessita de fonte alimentadora) Uso: iluminao de destaque, residencial, comercial e pblico. Sinalizadores de trnsito, fachadas de prdios, balizadores, iluminao de casas noturnas, etc.

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Manual de Luminotcnica Fibra tica


um filamento de vidro ou de elementos polimricos utilizado para transmitir pulsos de luz. No pode ser dimmerizada.o o o o

Eficincia: baixa Vida til: 3.000 horas Tenso de rede: 110/220v Uso: em iluminao de destaque, comercial e residencial.

Caractersticas das lmpadas e acessriosSero apresentadas a seguir caractersticas que diferenciam as lmpadas entre si, bem como algumas caractersticas dos acessrios utilizados com cada sistema.

Eficincia Energtica Smbolo: hw (ou K, conforme IES) Unidade: lm / W (lmen / watt)

As lmpadas se diferenciam entre si no s pelos diferentes Fluxos Luminosos que elas irradiam, mas tambm pelas diferentes potncias que consomem. Para poder compar-las, necessrio que se saiba quantos lmens so gerados por watt absorvido. A essa grandeza d-se o nome de Eficincia Energtica (antigo Rendimento Luminoso).

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Nota: DULUX, Metlica HQI, LUMILUX e Sdio NAV so marcas registradas da Osram.

Temperatura de cor correlata Smbolo: TCC Unidade: K (Kelvin)

Em aspecto visual, admite-se que bastante difcil a avaliao comparativa entre a sensao de Tonalidade de Cor de diversas lmpadas. Para estipular um parmetro, foi definido o critrio Temperatura de Cor (Kelvin) para classificar a luz. Assim como um corpo metlico que, em seu aquecimento, passa desde o vermelho at o branco, quanto mais claro o branco (semelhante luz diurna ao meio-dia), maior a Temperatura de Cor (aproximadamente 6500K). A luz amarelada, como de uma lmpada incandescente, est em torno de 2700 K. importante destacar que a cor da luz em nada interfere na Eficincia Energtica da lmpada, no sendo vlida a impresso de que quanto mais clara, mais potente a lmpada.

Convm ressaltar que, do ponto de vista psicolgico, quando dizemos que um sistema de iluminao apresenta luz quente no significa que a luz apresenta uma maior temperatura de cor, mas sim que a luz apresenta uma tonalidade mais amarelada. Um exemplo deste tipo de iluminao aquela utilizada em salas de estar, quartos ou locais onde se deseja tornar um ambiente mais aconchegante.

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Da mesma forma, quanto mais alta for a temperatura de cor, mais fria ser a luz. Um exemplo deste tipo de iluminao a utilizada em escritrios, cozinhas ou locais em que se deseja estimular ou realizar alguma atividade. Esta caracterstica muito importante de ser observada na escolha de uma lmpada, pois dependendo do tipo de ambiente h uma temperatura de cor mais adequada para esta aplicao.

ndice de reproduo de cores Smbolo: IRC ou Ra Unidade: R

Objetos iluminados podem nos parecer diferentes, mesmo se as fontes de luz tiverem idntica tonalidade. As variaes de cor dos objetos iluminados sob fontes de luz diferentes podem ser identificadas atravs de outro conceito, Reproduo de Cores, e de sua escala qualitativa ndice de Reproduo de Cores (Ra ou IRC). O mesmo metal slido, quando aquecido at irradiar luz, foi utilizado como referncia para se estabelecer nveis de Reproduo de Cor. Define-se que o IRC neste caso seria um nmero ideal = 100. Portanto, quanto maior a diferena na aparncia de cor do objeto iluminado em relao ao padro (sob a radiao do metal slido) menor seu IRC. Com isso, explica-se o fato de lmpadas de mesma Temperatura de Cor possurem ndice de Reproduo de Cores diferentes.

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Caractersticas de diferentes lmpadas (baseado em [3], [4], [5], [6]) Tipo de Lmpada Potncia (W) 40 60 100 150 40 60 100 15 20 30 40 9 14 20 23 70 100 150 80 125 200 Fluxo IRC (%) Luminoso (lm) 516 100 864 100 1640 100 2180 100 465 100 580 100 1170 100 740 70-79 1060 70-79 1900 70-79 2700 70-79 490 80-89 730 80-89 1050 80-89 1400 80-89 5600

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