Luminotecnica-Conceitos e Aplicações UFPB

20032023 1 Universidade Federal da Paraíba UFPB Centro de Energias Alternativas e Renováveis CEAR Departamento de Engenharia Elétrica DEE INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E PREDIAIS Prof Felipe V Lopes D Sc 1 João Pessoa 2023 Unidade 2 LUMINOTÉCNICA Aula 4 2 20032023 2 Na Última Aula 3 Prof Felipe Lopes DSc Um pouco de história Luz e cores Lâmpadas incandescentes descarga e LED Na Aula de Hoje 4 Conceitos luminotécnicos Fluxo luminoso Intensidade luminosa Curva de distribuição luminosa Iluminância Luminância IRC Entre outros Prof Felipe Lopes DSc 20032023 3 Luminotécnica 5 Conceitos Prof Felipe Lopes DSc O que isso significa Luminotécnica 6 Conceitos Prof Felipe Lopes DSc Fluxo luminoso ɸ Potência de radiação total emitida por uma fonte de luz capaz de produzir uma sensação de luminosidade ao olho humano 380780 nm Unidade lúmen lm As lâmpadas conforme seu tipo e potência apresentam ɸ com diferentes eficiências razão entre o fluxo luminoso emitido sobre a potência consumida pela fonte lmW Lâmpada Potência W Fluxo Luminoso lm Eficiência lmW1 Incandescente 100 1380 138 Fluorescente 40 3000 750 Todas as direções 20032023 4 Luminotécnica 7 Conceitos Prof Felipe Lopes DSc Intensidade Luminosa 𝑰 Fluxo luminoso emitido em uma dada direção Unidade candela cd Razão do fluxo luminoso no interior de um ângulo sólido cujo eixo é a direção considerada para esse ângulo sólido quando tende para zero Em uma direção 𝐼 lim Ω0 ɸ Ω 𝑑ɸ 𝑑Ω Fluxo luminoso Esferorradiano Faz tender a uma única direção medido em esterradiano Luminotécnica 8 O que é esterradiano Prof Felipe Lopes DSc Esferorradiano 𝐬𝐫 Também conhecido como esterradiano Unidade de medida padrão para ângulos sólidos O ângulo sólido pode ser definido como aquele que visto do centro de uma esfera percorre uma dada área sobre a superfície dessa esfera O ângulo sólido Ω de um cone de vértice 𝐴 é numericamente igual à área da calota área esférica 𝑆𝑐 cortada pelo cone da esfera de centro 𝐴 e de raio um Ω 𝑆𝑐 𝑅2 2π 1 cos 𝛼 𝐴 𝑆𝑐 𝑅 𝛼 20032023 5 Luminotécnica 9 Ângulo Sólido Prof Felipe Lopes DSc Exemplos de ângulos sólidos Ângulo 90o Ω 2π 1 cos 90 Ω 2π 1 0 Ω 6283 sr Ângulo 60o Ω 2π 1 cos 60 Ω 2π 1 05 Ω 3142 sr Luminotécnica 10 O que é esterradiano Prof Felipe Lopes DSc Esterradiano 𝐬𝐫 Ângulo 30o Ω 2π 1 cos 30 Ω 2π 1 3 2 Ω 0842 sr Ângulo 1o Ω 2π 1 cos1 Ω 2π 1 099985 Ω 0001 sr 20032023 6 Luminotécnica 11 Conceitos Prof Felipe Lopes DSc Exemplo de Intensidade Luminosa 𝑰 Lanterna com abertura angular variante Maior ângulo Menor ângulo Mesmo fluxo luminoso em ambos os casos lm Intensidades luminosas diferentes cd Luminotécnica 12 Por que estudar a intensidade luminosa Prof Felipe Lopes DSc 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 𝐼 ɸ Ω 1 1 1 cd 1 lm em 1 sr 𝐼 ɸ Ω 1 10 01 cd 1 lm em 10 sr Exemplo 20032023 7 Luminotécnica 13 Exemplo Prof Felipe Lopes DSc Considere que uma fonte luminosa localizada no centro de uma esfera de raio unitário irradie uma intensidade luminosa de 1 cd Cada metro quadrado da superfície da esfera recebe um fluxo luminoso de 1 lm Qual é o fluxo luminoso incidente sobre toda a esfera Superfície da esfera S 4𝜋𝑟2 1256 m2 1 m2 1 lm 1256 m2 ɸ lm Fluxo luminoso é uniforme em toda a esfera logo ɸ 1256 lm Luminotécnica 14 Olhando para os vetores de intensidade luminosa Prof Felipe Lopes DSc Curva de distribuição luminosa 20032023 8 Luminotécnica 15 Curva de Distribuição Luminosa CDL Prof Felipe Lopes DSc Para melhor se entender a intensidade luminosa de uma lâmpada em um ambiente é importante o conceito da curva de distribuição luminosa Fornecida por fabricantes em seus catálogos e também dada em cd Consiste em diagrama polar obtido ligandose as extremidades dos vetores de intensidade luminosa partindo do centro do diagrama onde fica a fonte luminosa Podem ser obtidos os planos transversal e longitudinal Luminotécnica 16 Curva de Distribuição Luminosa Prof Felipe Lopes DSc São também conhecidas como curvas fotométricas Em geral disponibilizamse curvas transversais e longitudinais Longitudinal Transversal 270o 90o 180o 0o Note que a lâmpada ou luminária é reduzida a um ponto no centro do diagrama e se representa a intensidade luminosa nas várias direções por vetores C0180 C90270 20032023 9 Luminotécnica 17 Exemplo de CDL Prof Felipe Lopes DSc Lâmpada fluorescente isolada Para a uniformização dos valores das curvas geralmente essas são referidas a 1000 lm Nesse caso é necessário multiplicarse o valor encontrado na CDL pelo Fluxo Luminoso da lâmpada em questão e dividir o resultado por 1000 lm Eixo longitudinal C0180 Eixo transversal C90270 Lâmpada fluorescente em refletor Luminotécnica 18 Exemplo de CDL Prof Felipe Lopes DSc 20032023 10 Luminotécnica 19 Exemplo de CDL Prof Felipe Lopes DSc Luminotécnica 20 Exemplo de CDL Prof Felipe Lopes DSc 20032023 11 Luminotécnica 21 Conceitos Prof Felipe Lopes DSc Iluminância 𝑬 Consiste na relação entre o fluxo luminoso emitido por uma fonte e a superfície na qual o fluxo incide Densidade de fluxo luminoso lm em uma superfície m2 Unidade lux lx O lux é considerado por muitos a unidade mais importante para um projeto de iluminação artificial pois é a partir do nível de iluminamento que o projeto é definido 𝐸 lim 𝑆0 ɸ 𝑆 𝑑ɸ 𝑑𝑆 ɸlm 𝐴m2 Luminotécnica 22 Conceitos Prof Felipe Lopes DSc Iluminância 𝑬 Como o fluxo luminoso não é distribuído uniformemente em todas as direções a Iluminância não será a mesma em todos os pontos da superfície Considerase o iluminamento médio ɸ1 ɸ2 ɸ3 ɸ3 ɸ4 ɸ4 ℎ𝑚 Fluxo na área de trabalho Considerado na iluminância Fluxos dispersos Podem interferir na iluminância do ambiente CDLs usadas para direcionar 20032023 12 O que aprendemos até então 23 Prof Felipe Lopes DSc 𝐼 lim Ω0 ɸ Ω 𝑑ɸ 𝑑Ω ɸ Ω 𝐸 lim 𝑆0 ɸ 𝑆 𝑑ɸ 𝑑𝑆 ɸlm 𝐴m2 Valores estabelecidos em norma para determinadas tarefas Luminotécnica 24 Conceitos NBR 8995 Prof Felipe Lopes DSc 20032023 13 Luminotécnica 25 Conceitos Prof Felipe Lopes DSc Luminância 𝑳 Até então falamos de formas de emissão de luz ou do comportamento de feixes de luz mas não falamos do que se enxerga Para enxergarmos precisamos que os raios de luz sejam refletidos em uma superfície causando as sensações cabíveis aos olhos Luminância é a intensidade luminosa 𝐼 que emana de uma superfície aparente causando a um observador sensação de maior ou menor claridade Unidade cdm2 𝐿 𝐼cd 𝑆m2 Luminotécnica 26 Conceitos Prof Felipe Lopes DSc 𝐿 𝐼 𝐴 cos𝛼 𝐿 𝐼 𝑆 onde L Luminância em cdm² I Intensidade Luminosa em cd A área projetada em m² α ângulo considerado em graus α α 20032023 14 Luminotécnica 27 Conceitos Prof Felipe Lopes DSc Quando se ilumina uma superfície de vidro por exemplo uma parte do fluxo luminoso que incide sobre a mesma se reflete outra atravessa a superfície transmitindose ao outro lado uma terceira parte do fluxo luminoso é absorvida pela própria superfície transformandose em calor Três fatores a definir Refletância Transmitância Fator de absorção Luminotécnica 28 Conceitos Prof Felipe Lopes DSc Refletância ou Coeficiente de Reflexão ρ Relação entre o fluxo luminoso refletido por uma superfície e o fluxo luminoso incidente sobre ela Como os objetos refletem a luz diferentemente uns dos outros fica explicado porque a mesma Iluminância pode dar origem a diferentes luminâncias Esse coeficiente é geralmente dado em tabelas cujos valores são função das cores e dos materiais utilizados 𝐿 𝜌 𝐸 𝜋 20032023 15 Luminotécnica 29 Conceitos Prof Felipe Lopes DSc Transmitância 𝜏 Relação entre o fluxo luminoso transmitido por uma superfície e o fluxo luminoso incidente sobre ela Fator de absorção 𝛼 Relação entre o fluxo luminoso absorvido por uma superfície e o fluxo luminoso incidente sobre ela Exemplo supondo um fluxo luminoso que incide sobre uma superfície φ igual a 100 lm o fluxo luminoso refletido φr igual a 20 lm o fluxo luminoso transmitido por esta superfície φ𝜏 igual a 10 lm e o fluxo luminoso absorvido φα igual 70 lm Obtenha a refletância a transmitância e o fator de absorção 𝜌 𝜙𝑟 𝜙 20 100 02 𝜏 𝜙𝜏 𝜙 10 100 01 𝛼 𝜙𝛼 𝜙 70 100 07 Luminotécnica 30 Conceitos Prof Felipe Lopes DSc As percepções visuais do que se enxerga têm efeitos importantes do ponto de vista das sensações causadas nos usuários de ambientes iluminados A cor exerce influência relevante às sensações causadas nos olhos dos seres humanos podendo afetar a atividade Muscular Mental Nervosa A combinação das cores afeta o psicológico e pode tornar um ponto importante no interesse do público Branco Frieza higiene neutralidade Verde Calma repouso natureza Azul Frieza Amarelo Atividade nervosismo impacto Vermelho Calor estimulante excitação Preto Inquietude tensão Admitese que é bastante difícil a avaliação comparativa entre a sensação das cores de diversas lâmpadas e por isso criouse o parâmetro Tonalidade de Cor Kelvin 20032023 16 Luminotécnica 31 Conceitos Prof Felipe Lopes DSc Temperatura de cor Parâmetro utilizado para distinguir a tonalidade da cor da lâmpada Quanto mais claro o branco da luz semelhante à luz diurna ao meio dia maior a temperatura de cor Unidade K Kelvin Luminotécnica 32 Prof Felipe Lopes DSc 20032023 17 Luminotécnica 33 Prof Felipe Lopes DSc Conceitos A luz amarelada como de lâmpadas incandescentes está em 2700 K Objetos iluminados podem nos parecer diferentes mesmo se tiverem tonalidade idêntica A capacidade de uma fonte de luz em representar fidedignamente as cores dos objetos pode ser mensurada através do Índice de Reprodução de Cores IRC Notas de 1 a 100 Luz do sol Referência IRC 100 IDEAL Ao olho humano IRC 80 pode causar mudança de tonalidades Luminotécnica 34 Prof Felipe Lopes DSc Conceitos Fontes de luz artificiais também possuem IRC Lâmpadas incandescentes são as que possuem melhor desempenho quanto à representação de cores IRC 100 Lâmpadas fluorescentes e LED podem ter IRCs variados IRC90 IRC80 IRC70 20032023 18 Luminotécnica 35 Conceitos Prof Felipe Lopes DSc O que isso significa Prof Felipe V Lopes D Sc 36 João Pessoa 2023 Universidade Federal da Paraíba UFPB Centro de Energias Alternativas e Renováveis CEAR Departamento de Engenharia Elétrica DEE DÚVIDAS