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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO

SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA

CAMPUS JOINVILLE

DEPARTAMENTO DO DESENVOLVIMENTO DO ENSINO

PROJETOS E INSTALAÇÕES ELETRICAS INDUSTRIAIS

Luminotécnica

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Luminotécnica

1) Introdução - Etapas:

O tema da calorimetria na qual podemos concluir como sendo complexo, é abordado

brevemente apenas para permitir a introdução dos conceitos de Temperatura de Cor e Índice

de Reprodução de Cor.

Detalhando os principais tipos de lâmpadas disponíveis no mercado: sejam incandescentes

(convencionais e halógenas), lâmpadas de descarga (de baixa e de alta pressão),

fluorescentes, led’s e outras.

Um objetivo adicional é mostrar a complexidade relacionada a comparação entre as

diferentes lâmpadas, na qual envolve diversas grandezas, tais como:

* Eficiência luminosa;

* Reprodução de cores;

* Custo/investimento;

* Custo operacional das lâmpadas;

* Vida útil.




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1) Introdução - Etapas:

Para finalizar apresentam-se os principais aspectos relacionados ao projeto de iluminação,

onde os mesmos são estabelecidos através do tipo, numero de lâmpadas e de luminárias

necessárias para obter uma iluminação adequada em função da utilização/aplicação

(ambiente).

Os principais métodos utilizados em projetos são:

* Método dos Lumens;

* Método Ponto a Ponto.




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2.1) Conceitos Básicos de Luminotécnica - O que é Luz ?

Uma fonte de radiação emite ondas eletromagnéticas. Elas possuem diferentes

comprimentos, e o olho humano é sensível a somente alguns.

Assim “Luz” é a radiação eletromagnética capaz de produzir uma sensação visual (Figura 1).

A sensibilidade visual para a luz varia não só de acordo com o comprimento de onda da

radiação, mas também com a luminosidade.

A curva de sensibilidade do olho humano demonstra que radiações de menor comprimento

de onda (violeta e azul), geram maior intensidade de sensação luminosa quando há pouca

luz (ex. crepúsculo, noite, etc.), enquanto as radiações de maior comprimento de onda

(laranja e vermelho) se comportam ao contrário (Figura 2).

* Nm: nanômetro




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2.1) Conceitos Básicos de Luminotécnica - O que é Luz ?




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3) Grandezas físicas utilizadas em Luminotécnica - Sensibilidade.

As radiações infravermelhas são radiações invisíveis ao olho humano e seu comprimento de

onda se situa entre 760 nm a 10.000 nm. Caracterizam-se por se forte efeito calorífico e são

radiações produzidas normalmente através de resistores aquecidos ou por lâmpadas

incandescentes especiais cujo filamento trabalha em temperatura mais reduzida (lâmpadas

infravermelhas). As radiações infravermelhas são usadas na Medicina no tratamento de

luxações, ativamento da circulação, na indústria na secagem de tintas e lacas, na secagem

de enrolamentos de motores e transformadores, na secagem de grãos (trigo e café), etc.

Já as radiações ultravioletas caracterizam-se por sua elevada ação química e pela excitação

da fluorescência de diversas substâncias.

Normalmente dividem-se em 3 grupos:

- UV-A: Ultravioleta próximo ou luz negra (315 a 400 nm);

- UV-B: Ultravioleta intermediario ( 280 a 315 nm);

- UV-C: Ultravioleta remoto ou germicida (100 a 280 nm).




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3) Grandezas físicas utilizadas em Luminotécnica - Sensibilidade.

* UV-A: são as radiações ultravioletas da luz solar, podendo ser gerado artificialmente

através de uma descarga elétrica no vapor de mercúrio em alta pressão. Essas radiações

não afetam de modo prejudicial a visão humana, não possuem atividades pigmentárias e

eritemáticas sobre a pele humana, sendo que atravessam praticamente todos os tipos de

vidros comuns. Possuem grande atividade sobre material fotográfico, de reprodução e

heliográfico (400 – 320 nm, também chamada de "luz negra" ou onda longa).

* UV-B: tem elevada atividade pigmentária e eritemática. Produz a vitamina D, que possui

ação anti-raquitica. Esses raios são utilizados unicamente para fins terapêuticos. São

também gerados artificialmente por uma descarga elétrica no vapor de mercúrio em alta

pressão.

* UV-C: afeta a visão humana, produzindo irritação dos olhos. Essas radiações são

absorvidas quase integralmente pelo vidro comum, que funciona como filtro, motivo pelo qual

as lâmpadas germicidas possuem bulbos de quartzo.




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3) Grandezas físicas utilizadas em Luminotécnica.

As definições a seguir são extraídas do Dicionário Brasileiro de Eletricidade, reproduzidas

das normas técnicas da Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT. A cada definição,

seguem-se as unidades de medida e símbolo gráfico do Quadro de Unidades de Medida, do

Sistema Internacional - SI, além de interpretações e comentários destinados ao aprendizado.

3.1) Fluxo Luminoso: é a radiação total da fonte luminosa, entre os limites de comprimento de

onda mencionados (380 e 780m) - (Figura 4). O fluxo luminoso é a quantidade de luz emitida

por uma fonte, medida em lúmens, na tensão nominal de funcionamento.

Um lumen é a energia luminosa irradiada por uma candela sobre uma superfície esférica de

1m² e cujo raio e de 1m. Assim o fluxo luminoso originado por uma candela e igual a

superfície de uma esfera unitária de raio (r = 1m).

ϕ = 4π.r2 = 12.57 lm




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Grandezas físicas utilizadas.

3.1) Fluxo Luminoso: As lâmpadas conforme seu tipo e potência, apresentam fluxos

luminosos diversos:

* Lâmpada incandescente de 100W: 1000 lm;

* Llâmpada fluorescente de 40W: 1700 a 3250 lm;

* Lâmpada vapor de mercúrio 250W: 12.700 lm;

* Lâmpada multi-vapor metálico de 250W: 17.000 lm.

Símbolo: j

Unidade: lúmen (lm)




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3.2) Intensidade Luminosa: Se a fonte luminosa irradiasse a luz uniformemente em todas as

direções, o “Fluxo Luminoso” se distribuiria na forma de uma esfera. Tal fato, porém, é quase

impossível de acontecer, razão pela qual é necessário medir o valor dos lúmens emitidos em

cada direção. Essa direção é representada por vetores, cujo comprimento indica a

Intensidade Luminosa (Figura 5). Portanto é o Fluxo Luminoso irradiado na direção de

um determinado ponto. Como a maioria das lâmpadas não apresenta uma distribuição

uniformemente em todas as direções, é comum o uso das curvas de distribuição luminosa,

chamadas CDL´s.

Símbolo: I

Unidade: candela (cd)




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3.2.1) Curva de Distribuição Luminosa: Considerando a fonte de luz reduzida a um ponto no

centro de um diagrama, e que todos os vetores que dela se originam tiverem suas

extremidades ligadas por um traço, obtém-se a Curva de Distribuição Luminosa (CDL). É a

representação da Intensidade Luminosa em todos os ângulos em que ela é direcionada num

plano. Para a uniformização dos valores das curvas, geralmente essas são referidas a 1000

lm. Nesse caso, e necessário multiplicar-se o valor encontrado na CDL pelo Fluxo Luminoso

da lâmpada em questão e dividir o resultado por 1000 lm. A curva CDL geralmente é

encontrada nos catálogos dos fabricantes.

Símbolo: CDL

Unidade: candela (cd)




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3.3) Iluminância (Iluminamento): A luz que uma lâmpada irradia, relacionada à superfície a

qual incide, define uma nova grandeza luminotécnica, denominada de Iluminamento ou

Iluminância (Figura 7) e essa por sua vez expressa em lux (lx), indica o fluxo luminoso de

uma fonte de luz que incide sobre uma superfície situada à uma certa distância desta fonte.

Em outras palavras a equação que expressa esta grandeza é:

Símbolo: E

Unidade: lux (lx)




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3.3) Iluminância (Iluminamento): também é conhecida como nível de iluminação, segue

valores práticos de iluminancia:

* Dia ensolarado de verão em local aberto: 100.000 lux.

* Dia encoberto de verão: 20.000 lux.

* Dia escuro de inverno: 3.000 lux.

* Boa iluminação de rua: 20 a 40 lux.

* Noite de lua cheia: 0,25 lux.

* Luz de estrelas: 0,01 lux.




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3.3) Iluminância (Iluminamento): É também a relação entre intensidade luminosa e o

quadrado da distância (l/d²). Na prática, é a quantidade de luz dentro de um ambiente, e pode

ser medida com o auxílio de um equipamento chamado de “Luxímetro”. Como o fluxo

luminoso não é distribuído uniformemente, a iluminância não será a mesma em todos os

pontos da área em questão, considera-se por isso, a iluminância média (Em). Existem

normas especificando o valor mínimo de “Em”, para os ambientes diferenciados, pela

atividade exercida, todos relacionando ao conforto visual.




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3.4) Luminância: Das grandezas mencionadas, nenhuma é visível, isto é, os raios de luz não

são vistos, a menos que sejam refletidos em uma superfície e aí transmitam a sensação de

claridade aos olhos (reflexão).Essa sensação de claridade é chamada de Luminância (Figura

8). Em outras palavras, é a Intensidade Luminosa que emana de uma superfície, pela sua

superfície aparente. (Figura 9).




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3.4) Luminância: Sendo que a equação que permite sua determinação é:

Símbolo: L

Unidade: cd/m²

Na qual:

L = Luminância, em cd/m²;

I = Intensidade Luminosa, em cd;

A = área projetada, em m²;

a = ângulo considerado, em graus.




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3.4) Luminância: Como é difícil medir a Intensidade Luminosa que provém de um corpo não

radiante (através de reflexão), pode-se recorrer a outra fórmula, a seguir:

Sendo:

r = Refletância ou Coeficiente de Reflexão;

E = Iluminância sobre essa superfície.

Como os objetos refletem a luz diferentemente uns dos outros, fica assim explicado porque a

mesma Iluminância pode dar origem a “Luminâncias” diferentes. Vale lembrar que o

Coeficiente de Reflexão é a relação entre o Fluxo Luminoso refletido e o Fluxo Luminoso

incidente em uma superfície. Esse coeficiente é geralmente dado em tabelas, cujos valores

são função das cores e dos materiais utilizados.




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4) Características das lâmpadas e acessórios.

4.1) Vida Útil de uma lâmpada: É definida pela média aritmética do tempo de duração de

cada lâmpada ensaiada em laboratório (horas). Comparadas com as lâmpadas

incandescentes, as lâmpadas de descarga tem vida média muito mais longa. Ciclos de

funcionamento mais curtos e partidas mais frequentes, encurtam a vida útil das lâmpadas. Já

os ciclos de funcionamento mais longos, partidas menos frequentes, aumentam a vida das

mesmas.




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4.2) Eficiência Energética: As lâmpadas se diferenciam entre si não só pelos diferentes fluxos

luminosos que irradiam, mas também pelas diferentes potências que consomem.

Para poder compará-las, é necessário que se saiba quantos lúmens são gerados por watt

absorvido. A essa grandeza dá-se o nome de Eficiência Energética (“Rendimento Luminoso”)

- (Figura 10).

Símbolo: hw (ou K, conforme IES).

Unidade: lm / W (lúmen / watt).




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4.3) Temperatura de Cor Correlata: Fontes de luz podem emitir luz de aparência de cor entre

“quente” e “fria”. As cores “quentes” possuem uma aparência avermelhada ou amarelada e

as cores “frias” são azuladas. No entanto, as aparências “quente” e ”fria” têm sentido inverso

ao da TCC, pois quanto mais alta a TCC, mais fria é a sua aparência e quanto mais baixa a

TCC, mais quente é a sua aparência.

Convém ressaltar que, do ponto de vista psicológico, quando dizemos que um sistema de

iluminação apresenta luz “quente” não 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 iluminação é a utilizada em salas de estar, quartos ou locais onde se deseja tornar um

ambiente mais aconchegante.

Simbolo: T

Unidade: K (Kelvin)




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4.3) Temperatura de Cor Correlata:




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4.4) Índice de Reprodução de Cores: Refere-se à correspondência entre a cor real de um

objeto ou superfície, e sua aparência diante de uma fonte de luz. A luz artificial, como regra,

deve permitir ao olho humano perceber as cores corretamente ou o mais próximo possível

da luz natural. Lâmpadas com IRC igual a 100 apresentam as cores com total fidelidade e

precisão. Quanto mais baixo o índice, mais deficiente é a reprodução das cores. Os índices

variam conforme a natureza da luz e são indicados de acordo com o uso de cada ambiente.

Símbolo: IRC ou Ra

Unidade: R




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4.5) Índice de Reprodução de Cores: Um IRC em torno de 60 pode ser considerado razoável,

80 é bom, assim o de 90-100 é considerado excelente. Claro que tudo irá depender da

exigência da aplicação que uma lâmpada deve atender. Um IRC de 60 mostra-se inadequado

para uma iluminação de loja, porém, é mais que suficiente para a iluminação de vias/ruas

públicas. São exemplos de IRC comuns encontrados nas lâmpadas comerciais:




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4.6) Fator de Fluxo Luminoso: A maioria das lâmpadas de descarga opera em conjunto com

reatores. Neste caso, observamos que o fluxo luminoso total obtido depende da performance

deste reator. Este desempenho é chamado de fator de fluxo luminoso (Ballast Factor) e pode

ser obtido de acordo com a equação:

Símbolo: BF

Unidade: %

BF = fluxo luminoso obtido / fluxo luminoso nominal




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5) Equipamentos/componentes auxiliares utilizados em iluminação.

Luminária: abriga a lâmpada e direciona a luz.

Soquete: tem como função garantir fixação mecânica e a conexão elétrica da lâmpada.

Transformador: equipamento auxiliar cuja função é converter a tensão de rede (tensão

primária) para outro valor de tensão (tensão secundária). Um único transformador poderá

alimentar mais de uma lâmpada, desde que a somatória das potências de todas as lâmpadas

a ele conectadas, não ultrapasse a potência (VA) máxima do mesmo.

Reator: equipamento auxiliar ligado entre a rede e as lâmpadas de descarga, cuja função é

estabilizar a corrente através da mesma. Sendo que cada tipo de lâmpada requer um reator

específico.

Reator para Corrente Contínua: oscilador eletrônico alimentado por uma fonte de corrente

contínua, cuja função é fornecer as características necessárias para perfeito funcionamento

das lâmpadas.




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5) Equipamentos/componentes auxiliares utilizados em iluminação.

Starter: elemento bimetálico cuja função é pré-aquecer os eletrodos das lâmpadas

fluorescentes, bem como fornecer em conjunto com reator eletromagnético convencional, um

pulso de tensão necessário para o acendimento da mesma. Os reatores eletrônicos e de

partida rápida não utilizam starter.

Ignitor: dispositivo eletrônico cuja função é fornecer à lâmpada um pulso de tensão

necessário para acendimento da mesma.

Capacitor: acessório que tem como função corrigir o fator de potência de um sistema que

utiliza reator magnético. Da mesma forma que para cada lâmpada de descarga existe seu

reator específico, existe também um capacitor específico para cada reator.

Dimmer: tem como função variar a intensidade da luz de acordo com a necessidade.




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6) Fatores de desempenho utilizados em iluminação.

Como geralmente a lâmpada é instalada dentro de luminárias, o Fluxo Luminoso final que se

apresenta é menor do que o irradiado pela lâmpada, devido à absorção, reflexão e

transmissão da luz pelos materiais com que são construídas.

O Fluxo Luminoso emitido pela luminária é avaliado através da Eficiência da Luminária, isto

é, o Fluxo Luminoso da luminária em serviço dividido pelo Fluxo Luminoso da lâmpada.

6.1) Eficiência de Luminária (Rendimento da Luminária): É a relação entre o fluxo luminoso

emitido por uma luminária, medido sob condições práticas especificadas e a soma dos fluxos

luminosos individuais das lâmpadas operando fora das luminárias, em condições também

especificadas.

Como as lâmpadas são geralmente instaladas em luminárias, o fluxo luminoso final é menor

que o irradiado pela lâmpada. Esse valor é normalmente, indicado pelos fabricantes de

luminárias.

Símbolo: ηL

Unidade: -.




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6.2) Eficiência do Recinto: São valores apresentados em tabelas, onde estão relacionados

valores de Coeficiente de Reflexão do teto, da parede e do piso, com a Curva de Distribuição

Luminosa da Luminária utilizada e o Índice do Recinto.

Dependendo das características físicas do recinto, o Fluxo Luminoso irradiado por uma

luminária poderá se propagar com maior ou menor facilidade, devido às características de

reflexão e absorção dos materiais e da trajetória até o plano de trabalho.

Símbolo: ηR

Unidade: -.




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6.3) Índice do Recinto: é a relação entre as dimensões do local, dada por:

Símbolo: K

Unidade: -.

Sendo:

* a = comprimento do recinto;

* b = largura do recinto;

* h = pé-direito útil;

* h’ = distância do teto ao plano de trabalho.




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6.3) Índice do Recinto: Pé-direito útil é o valor do pé-direito total do recinto (H), menos a

altura do plano de trabalho (hp.lt.r), menos a altura do pendente da luminária (hp end), isto é,

a distância real entre a luminária e o plano de trabalho (Figura 15).




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6.4) Fator de Utilização: O Fluxo Luminoso final (útil) que incidirá sobre o plano de trabalho é

avaliado pelo Fator de Utilização. Ele indica, portanto, a eficiência luminosa do conjunto

lâmpada, luminária e recinto.

O produto da Eficiência do Recinto (hR) pela Eficiência da Luminária (hL) nos dá o Fator de

Utilização (Fu).

Alguns catálogos fornecem tabelas de Fator de Utilização para suas luminárias, na qual cada

tabela é específica para uma luminária e esta já considera a perda na emissão do Fluxo

Luminoso.

Símbolo: Fu

Unidade: - .




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6.5) Fator ou Índice de Reflexão: é a relação entre o fluxo luminoso refletido e o incidente, ou

ainda, é a porcentagem de luz refletida por uma superfície em relação a luz incidente. Devem

ser considerados os índices de reflexão do teto, paredes e piso.




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6.5) Fator de Depreciação (Fd): Ao longo da vida útil da lâmpada ocorre uma diminuição do

fluxo luminoso emitido, devido à depreciação normal do fluxo da lâmpada e devido ao

acúmulo de poeira sobre a lâmpada e também do refletor.

O Fator de Depreciação deve ser considerado no cálculo, para que não haja uma diminuição

do nível de “Iluminância Média” ao longo da vida útil da lâmpada.

Para compensar parte desta depreciação, estabelece-se um fator de depreciação que é

utilizado no cálculo do número de luminárias/lâmpadas. Este fator evita que o nível de

iluminância atinja valores abaixo do mínimo recomendado.




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7) Lâmpadas Elétricas.

Considerações Gerais:

As lâmpadas comerciais utilizadas para iluminação são caracterizadas pela seguinte forma:

* Potência elétrica absorvida (W);

* Fluxo Luminoso produzido (lm);

* Temperatura de Cor (K) e o

* Índice de Reprodução de Cor.

Em geral as lâmpadas são classificadas, de acordo com o seu mecanismo básico de

produção de luz, sendo as com filamento convencional ou halógenas produzem luz pela

incandescência, assim como o sol (semelhantes).

Já as lâmpadas de descarga aproveitam a luminescência, assim como os relâmpagos e as

descargas atmosféricas.

E os diodos emissores de luz (LED’s) utilizam a fotoluminescência, assim como os vaga-

lumes.




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Considerações Gerais:

Existem ainda as lâmpadas mistas, que combinam incandescência e luminescência, e as

fluorescentes, cuja característica e o aproveitamento da luminescência e da

fotoluminescência.

Os aspectos eficiência luminosa e vida útil são os que mais contribuem para a eficiência

energética de um sistema de iluminação artificial e devem, portanto, merecer grande

atenção, seja na elaboração de projetos e reformas, na implantação de programas de

conservação, e também no uso eficiente de energia elétrica.




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7.1) Lâmpadas Incandescente Tradicional: A lâmpada funciona através da passagem de

corrente elétrica pelo filamento de tungstênio, que com o aquecimento (Efeito Joule), gera

luz. Este filamento e sustentado por três ou quatro suportes de molibdênio no interior de um

bulbo de vidro alcalino (suporta temperaturas de ate 370°C) ou de vidro duro (suportando

este temperaturas de até 470 °C).

Sendo que sua oxidação e evitada pela presença de gás inerte (nitrogênio ou argônio a

pressão de 0,8 atm) ou vácuo dentro do bulbo que contém o filamento.

O bulbo apresenta diversos formatos, sendo a forma de pera a mais comum podendo ser

transparente ou com revestimento interno de fósforo neutro difusor.




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7.1) Lâmpadas Incandescente Tradicional: A base da lâmpada incandescente tem por

finalidade fixar mecanicamente a lâmpada em seu suporte e completar a ligação elétrica ao

circuito de iluminação. A maior parte das lâmpadas usa a base de rosca tipo Edison, elas são

designadas pela letra “E” seguidas de um numero que indica aproximadamente seu diâmetro

externo em milímetros (E11, 12, 14, 27, etc.). É constituída de uma caneca metálica,

geralmente presa com resina epóxi sobre o bulbo. Existem outras padronizações, por

exemplo, baioneta e tele-slide, ambas utilizadas em lâmpadas miniatura.




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7.2) Lâmpada Incandescente Halógena: As lâmpadas halógenas são também consideradas

incandescentes, têm o mesmo princípio de funcionamento, porém foram incrementadas com

a introdução dos gases halógenos que, dentro do bulbo, se combinam com as partículas de

tungstênio desprendidas do filamento. Esta combinação, somada à corrente térmica dentro

da lâmpada, faz com que as partículas se depositem de volta no filamento, criando assim o

ciclo regenerativo do halogênio. Entretanto este ciclo halógeno só se torna eficaz para

temperaturas de filamento elevadas (3200 K) e para uma temperatura da parede do bulbo

externo acima de 250°C. O resultado é uma lâmpada com vantagens adicionais, comparada

as incandescentes tradicionais:

* Luz mais branca, brilhante e uniforme durante toda a vida;

* Maior eficiência energética (15 lm/W a 25 lm/W);

* Vida útil mais longa, variando de 2000 a 4000 horas;

* Dimensões menores, da ordem de 10 a 100 vezes.




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7.2) Lâmpada Incandescente Halógena: As temperaturas elevadas no filamento só são

atingidas com a circulação de um nível minímo de corrente. Por esta razão, lâmpadas com

potências inferiores a 50W são alimentadas em baixa tensão, geralmente 12V ou 24V. A

figura abaixo apresenta uma vista em corte de uma lâmpada halógena de 300W do tipo

lapiseira, mostrando as três zonas de temperatura e as reações químicas envolvidas.




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7.2) Lâmpada Incandescente Halógena: Lâmpadas halogenas emitem mais radiação

ultravioleta que as lâmpadas incandescentes normais, porém os níveis são inferiores aos

presentes na luz solar, não oferecendo perigo a saúde. No entanto, deve-se evitar a

exposição prolongada das partes sensíveis do corpo (pele) a luz direta e concentrada.




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7.3) Refletores Dicróicos: A redução de volume/tamanho torna as lâmpadas halogenas

adequadas para iluminação direcionada ("spot light"), bastante usada para iluminação

decorativa, porém a irradiação térmica emitida e bastante elevada. Por esta razão, certos

tipos de lâmpadas são providos de um refletor espelhado especial, chamado dicróico, que

por sua vez reflete a radiação visível e absorve a radiação infravermelha.

Com este tipo de espelho, consegue-se uma redução da ordem de 70% na radiação

infravermelha, resultando um feixe de luz emergente "frio" ("cold light beam"), ou seja, que

não aquece o ambiente.




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7.4) Refletores Dicróicos: Recomendam-se os seguintes cuidados em sua instalação:

* Não tocar o bulbo de quartzo com as mãos para evitar engordurá-lo; caso necessário,

limpar as manchas com álcool;

* Nas lâmpadas de maior potência, proteger individualmente por fusíveis, pois devido a suas

reduzidas dimensões, no fim de sua vida, poderão ocorrer arcos elétricos internos;

* Verificar a correta ventilação das bases e soquetes, pois temperaturas elevadas poderão

danificá-los e romper a selagem na entrada dos lides;

* Só instalar a lâmpada na posição para a qual foi projetada (informada pelo fabricante).




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7.5) Lâmpadas de Descarga: As lâmpadas de descarga em alta pressão têm um princípio de

funcionamento completamente diferente das incandescentes. Uma descarga elétrica entre os

eletrodos leva os componentes internos do tubo de descarga a produzirem luz.

Esta família de lâmpadas funciona através do uso de reatores e em alguns casos, só partem

com o auxílio de ignitores; estes por sua vez proporcionam picos de tensão da ordem de

5000V, necessários para o acendimento das lâmpadas.

Os reatores são equipamentos auxiliares necessários para manter a estabilização da

descarga elétrica.

Dependendo do tipo, necessitam de 2 a 15 minutos para a estabilização total do fluxo

luminoso após a partida.

As lâmpadas de descarga consistem de uma grande família, diversificada no que diz respeito

às características de luz, economia, potência e durabilidade, o que garante de forma

abrangente o uso em locais internos, externos ou situações especiais.




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7.5) Lâmpadas de Descarga:




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7.5.1) Lâmpadas de Descarga de Baixa Pressão: Existem basicamente dois tipos de

lâmpadas comerciais: as lâmpadas de descarga de baixa pressão de vapor de mercúrio,

conhecidas como lâmpadas fluorescentes; e as lâmpadas de descarga de baixa pressão de

vapor de sódio. Esta lâmpada é constituída por uma ampola, dentro da qual existe um tubo

de descarga em forma de U, com gás (néon ou árgon) e sódio depositado nas paredes.




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7.6) Lâmpada Fluorescente: Desenvolvida na década de 40 e conhecida comercialmente

como lâmpada tubular fluorescente em função da geometria do seu tubo de descarga, este

tipo de lâmpada encontra aplicações em praticamente todos os campos de iluminação. O

tubo de descarga, de vidro transparente, é revestido internamente com uma camada de pó

branco, genericamente conhecido como "fósforo". Na qual este atua como um conversor de

radiação, ou seja, absorve um comprimento de onda especifico de radiação ultravioleta,

produzida por uma descarga de vapor de mercúrio a baixa pressão, para emitir luz visível.




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7.6) Lâmpada Fluorescente: Na década de 1980 foi desenvolvida uma nova família de

"fósforos", conhecida comercialmente como "trifosforos", que e constituída de três

compostos, cada um com banda de emissão estreita e centrada nos comprimentos de onda

do azul, vermelho e verde respectivamente. A combinação adequada destes compostos,

junto a uma camada de halo fosfato, possibilitou uma melhora no índice de reprodução de

cores e um aumento considerável na eficácia luminosa. As lâmpadas fluorescentes de nova

geração utilizam um tubo com diâmetro menor (T8 em vez de T12) e o custo mais elevado do

tri-fosforo e compensado pelo aumento de eficiência resultante. As fluorescentes tubulares

são utilizadas em interiores de instalações comerciais, industriais e residenciais.




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7.7) Lâmpada Fluorescente Compacta: Como prova do processo de inovação, existe hoje um

a opção de substituição direta ou indireta para cada lâmpada convencional disponível (muitas

vezes obsoleta, dependendo do tipo de aplicação), que garante ganhos e vantagens

adicionais.

Neste contexto, surgiram as lâmpadas fluorescente compactas, onde foram incorporadas

nestes produtos todas as características e tecnologia das lâmpadas fluorescentes tubulares,

consideradas de nova geração, porém, na forma reduzida.

Hoje, é uma linha de lâmpadas com design moderno, extremamente compacto e com

diversidade capaz de atender as mais diferentes necessidades de aplicação, seja comercial

ou residencial. Quando comparadas às incandescentes comuns, apresentam as seguintes

vantagens:

* Consumo de energia 80% menor, resultando em uma drástica redução na conta de luz;

* Durabilidade 10 vezes maior, implicando em uma enorme redução nos custos de

manutenção e reposição de lâmpadas;

* Design moderno, leve e compacto;




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7.7) Lâmpada Fluorescente Compacta:

* Aquecem menos o ambiente, representando uma forte redução na carga térmica das

grandes instalações, proporcionando conforto e sobrecarregando menos os sistemas de ar

condicionado;

* Excelente reprodução de cores, com índice de 85, o que garante seu uso em locais onde

fidelidade e valorização dos espaços e produtos é fundamental;

*Tonalidade de cor adequada para cada ambiente, obtida graças a tecnologia do pó

trifósforo, com opções de:

2700 K: com aparência de cor semelhante às incandescentes e, portanto, indicadas para

ambientes onde se deseja atmosfera aconchegante e tranqüila, como residências, hotéis,

restaurantes, etc.

4000 K: com aparência de cor mais branca, indicada para ambientes ativos onde se pretende

estimular a produtividade ou o consumo, como em restaurantes do tipo "fast food", lojas,

shopping centers, escritórios, clubes, academia de ginástica, escolas, hospitais etc.




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7.8) Lâmpadas de Vapor de Sódio de Baixa Pressão: Altíssima eficiência energética de até

130 lm/W, longa durabilidade e, consequentemente, longos intervalos para reposição, são

sem dúvida a garantia da mais econômica fonte de luz. Em versões tubulares e elipsoidais,

estas lâmpadas se diferem pela emissão de luz branca e dourada, indicada para iluminação

de locais onde a reprodução de cor não é um fator importante. Amplamente utilizadas na

iluminação externa, em avenidas, auto-estrada, viadutos, complexos viários etc., têm seu uso

ampliado para área industriais, siderúrgicas, metalurgicas e ainda para locais específicos

como aeroportos, estaleiros, portos, ferrovias, pátios e estacionamentos.




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7.8) Lâmpadas de Vapor de Sódio de Baixa Pressão:




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7.9) Lâmpadas a Descarga de Alta Pressão: As lâmpadas a descarga de alta pressão,

também conhecidas como lâmpadas HID (High Intensity Discharge) utilizam vapores

metálicos (em geral mercúrio e/ou sódio) a pressões da ordem de 1 a 10 atmosferas e

operam com uma densidade de potência de arco da ordem de 20 a 200 W/cm. A radiação

emitida pela descarga apresenta uma distribuição espectral continua, sobre a qual se

encontram superpostas as raias predominantes dos átomos que constituem o vapor metálico.

Os eletrodos são bastões irradiadores e o tubo de descarga tem dimensões reduzidas

(diâmetro de mm e comprimento de cm). Existem basicamente três tipos básicos de

lâmpadas comerciais:

a) a lâmpada de vapor de mercúrio de alta pressão;

b) a lâmpada de sódio de alta pressão e

c) as lâmpadas de alta pressão de vapores metálicos.




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7.9.1) Lâmpada de Vapor de Mercúrio de Alta Pressão: A lâmpada de vapor de mercúrio de

alta pressão HPM (High Pressure Mercury), é constituída de um tubo de descarga

transparente, de dimensões reduzidas inserido em um bulbo de vidro, revestido internamente

com uma camada de "fósforo" para correção do índice de reprodução de cor. O tubo de

descarga contém vapor de mercúrio a pressão de 2 a 4 atmosferas e argônio a 0.03

atmosferas. O argônio atua como gás de partida, reduzindo a tensão de ignição e gerando

calor para vaporizar o mercúrio. O tubo de descarga é de quartzo para suportar temperaturas

superiores a 340°C, e evitar absorção da radiação ultravioleta emitida pela descarga. O bulbo

de vidro transparente, com formato ovoide, contém nitrogênio, formando uma atmosfera

protetora para: reduzir a oxidação de partes metálicas, limitar a intensidade da radiação

ultravioleta que atinge o revestimento de "fósforo" e melhorar as características de isolação

térmica.

Esta lâmpada apresenta fluxo luminoso elevado e vida útil longa, porém, a sua eficácia

luminosa e relativamente baixa. Este tipo de lâmpada é utilizado em sistemas de iluminação

de exteriores, em especial, na iluminação publica urbana.




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7.9.1) Lâmpada de Vapor de Mercúrio de Alta Pressão:




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7.9.2) Lâmpada de Descarga de Luz Mista: Como o próprio nome diz, são lâmpadas

compostas de um filamento e um tubo de descarga. Funcionam em tensão de rede 220V,

sem uso de reator. São, via de regra, alternativas de maior eficiência para substituição de

lâmpadas incandescentes de altas potências.

São lâmpadas de descargas com aparência branco azulada, eficiência de até 55 lm/w,

apresentadas em potências de 80 a 1000W. Normalmente utilizadas na iluminação de vias

públicas e áreas industriais.

As principais características são:

* Substituir diretamente as lâmpadas incandescentes em 220V;

* Não necessita de equipamentos auxiliares (reator, ignitor e starter) e

* Possuir maior eficiência e vida media 8 vezes maior que as incandescentes.




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7.9.2) Lâmpada de Descarga de Luz Mista:




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7.9.3) Lâmpada de Vapor de Sódio de Alta Pressão: A lâmpada de vapor de sódio de alta

pressão HPS (“High Pressure Sodium”), tem como característica altíssima eficiência

energética de até 130 lm/W, longa durabilidade e, consequentemente, longos intervalos para

reposição, é sem dúvida, a garantia da mais econômica fonte de luz. Em versões tubulares e

elipsoidais, estas lâmpadas se diferem pela emissão de luz branca e dourada, indicada para

iluminação de locais onde a reprodução de cor não é um fator importante. Amplamente

utilizadas na iluminação externa, em avenidas, rodovias, viadutos, complexos viários etc.

Utilizada em áreas industriais, siderúrgicas e ainda para locais específicos como aeroportos,

estaleiros, portos, ferrovias, pátios e estacionamentos.




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7.9.4) Lâmpada de Vapor Metálico: A lâmpada de vapor metálico HPMH (High Pressure

Metal Halide) e construtivamente semelhante a lâmpada de mercúrio de alta pressão, ou

seja, utiliza um tubo de descarga de sílica fundida inserida no interior de um bulbo de quartzo

transparente. Os modelos mais comuns são do tipo lapiseira.

Sendo que o tubo de descarga contém vapor de mercúrio, um gás para ignição (argônio) e

haletos metálicos. A temperatura de vaporização dos metais é em geral superior a máxima

temperatura suportável pelo material do tubo de descarga. Já o metal na forma de um haleto

vaporiza a uma temperatura significativamente inferior.

Geralmente utilizam-se iodetos, pois são quimicamente menos reativos. A adição de metais

introduz raias no espectro que melhoram as características de reprodução de cores da

lâmpada. Um ciclo regenerativo similar ao das lâmpadas incandescentes halogenas ocorre

nas lâmpadas HPMH.




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7.9.4) Lâmpada de Vapor Metálico: apresentam uma eficácia luminosa de 65 a 100 lm/W e

um índice de reprodução de cores superior a 80 A sua vida útil e em geral inferior a 8000

horas. São comercialmente disponíveis lâmpadas de 70W a 2000W, sendo utilizadas em

aplicações onde a reprodução de cores e determinante, como por exemplo, em estúdios

cinematográficos, iluminação de vitrines e na iluminação de eventos com transmissão pela

televisão.




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7.9.5) Lâmpada de Luz Negra: São lâmpadas a vapor de mercúrio, diferindo destas somente

no vidro utilizado na confecção, da ampola externa. Nesse caso utiliza-se o bulbo externo de

vidro com oxido de níquel (vidro de Wood), que sendo transparente ao ultravioleta próximo

absorve em grande parte o fluxo luminoso produzido.

São usadas em exames de minerais, apuração de fabricações, setores de correio,

levantamento de impressões digitais, na industria alimentícia para verificar adulterações,

verificação de cédulas, danceterias, etc.




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7.10) Led’s: Light Emiting Diodes (Led) ou diodos emissores de luz, são dispositivos

semicondutores, com tecnologia similar a dos transistores e dos famosos chips, que

convertem energia elétrica, diretamente em energia luminosa.

São vantagens na utilização:

* Duram aproximadamente 25 vezes mais do que as lâmpadas incandescentes e 3 vezes

mais do que as lâmpadas fluorescentes compactas;

* Vida útil de 100.000 horas contínuas, ou aproximadamente 10 anos (aproximado);

* Resistente a choques mecânicos, vibrações, liga/desliga freqüentes;

* São de 10 a 50 vezes mais econômicos (consumo), reduzindo os custos de operação em

até 90%;

* Não emitem radiações como infravermelho (calor) ou ultra-violeta;

* Eficiência entre 15 a 50 lumens/Watt consumido dependendo da cor;

* Ausência de efeito "flicker" (piscar em alta freqüência), muito comum em fluorescentes.

* Dimensões reduzidas, possibilitando novos formatos e design.




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7.10) Led’s: Os led’s são monocromáticos, emitem luz somente numa faixa do espectro da

luz, portanto não aplicamos o IRC, nem tão pouco a temperatura de cor correlata (TCC).

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7.11) Fibra Ótica: Inicialmente conhecida pela utilização em transmissão de dados e

telefonia, a fibra ótica tem, como princípio básico, a condutibilidade de luz.

È um filamento de vidro ou de elementos poliméricos (polímeros) utilizados para transmitir

pulsos de luz.

Atualmente, seu uso para iluminação é cada vez mais difundido e reconhecido pelo mundo

afora, devido às diversas possibilidades de aplicações e benefícios que esse sistema

revolucionário pode proporcionar.

Não pode ser dimmerizada.

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7.12) Tipos e características das lâmpadas: Incadescentes.

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7.12) Tipos e características das lâmpadas: Halógenas.

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7.12) Tipos e características das lâmpadas: Fluorescentes.

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7.12) Tipos e características das lâmpadas: Led’s.

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7.12) Tipos e características das lâmpadas: Fibra Ótica.

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Obrigado

Maio/2014




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Bibliografia:

I - NBR 5413:1992 – Iluminâncias de interiores;

II – Tipos de luminárias e curvas - CDL (LUMINE);

III – Eficiência aproximada de luminárias;

IV – Tipo de luminária x Fator de depreciação;

V – Manual Luminotécnico Prático – Osram 2008.

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