Apuntes: Iluminación (GIE-3) PDF

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR DE ALCOY DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA APUNTES: ILUMINACIÓN 3er Curso, Grado en Ingeniería Eléctrica Profesor: Pedro Ángel Blasco Espinosa Tema 1: GENERALIDADES Y CONCE...

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR DE ALCOY DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA APUNTES: ILUMINACIÓN 3er Curso, Grado en Ingeniería Eléctrica Profesor: Pedro Ángel Blasco Espinosa Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 1. LA LUZ 1.1. Características de las ondas ƒ Longitud de onda (Ȝ) ƒ Frecuencia (f), espectro de frecuencias ƒ Velocidad de propagación (v) 1.2. Naturaleza de la luz 1.3. Percepción de la luz 1.4. Conceptos visuales (Contraste, Adaptación, Deslumbramiento) 2. PROPIEDADES ÓPTICAS DE LOS MATERIALES 2.1. Reflexión 2.2. Transmisión 2.3. Absorción 2.4. Refracción 3 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 3. EL COLOR 3.1. Generalidades 3.2. Temperatura de color (TC) 3.3. Índice de rendimiento del color (IRC) 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.1. Flujo Luminoso (Potencia luminosa) 4.2. Eficiencia Luminosa (rendimiento luminoso) 4.3. Iluminancia (Nivel de iluminación) 4.4. Intensidad Luminosa 4.5. Luminancia 5. BIBLIOGRAFIA 4 Tema 2: TIPOS DE LÁMPARAS Y LUMINARIAS 1. TIPOS DE LÁMPARAS 1.1. Lámparas INCANDESCENTES L. Incandescente con Halógenos 1.2. Lámparas de DESCARGA. Conceptos generales 1.2.1. Lámparas de Descarga en VAPOR DE MERCURIO (VM) L. VM de Baja Presión (VMBP): Lámparas Fluorescentes L. VM de Alta Presión (VMAP) ƒ L. de Luz Mezcla ƒ L. con Halogenuros metálicos 1.2.2. Lámparas de Descarga en VAPOR DE SODIO (VS) L. VS a Baja Presión (VSBP) L. VS a Alta Presión (VSAP) 1.3. Lámparas de Inducción 1.4. Lámparas LED (Diodos emisores de luz) 5 Tema 2: TIPOS DE LÁMPARAS Y LUMINARIAS 1.5. Tablas características y comparativas 1.6. Esquemas de montaje característicos según tipos de lámparas 1.7. Tipos de casquillos 1.8. Codificación de las lámparas 2. LUMINARIAS 2.1. Características Ópticas, Eléctricas y mecánicas. Elementos constituyentes. 2.2. Clasificación Por grado de protección eléctrica Por emisión del flujo luminoso Por tipo de instalación 3. BIBLIOGRAFÍA 6 Tema 3: ALUMBRADO DE INTERIOR 1. Conceptos de Alumbrado de Interiores 1.1. Deslumbramiento 1.2. Consideraciones sobre la elección de lámparas y luminarias 1.3. Color; Temperatura de color e Índice de rendimiento de color (IRC) 1.4. Sistemas de Alumbrado 1.5. Métodos de Alumbrado 1.6. Factores de depreciación de la eficacia luminosa y mantenimiento 1.7. Niveles de Iluminación recomendados; Tablas 2. Métodos de Cálculo de alumbrado de Interior 2.1. Método de los Lúmenes 2.1.1. Proceso de cálculo 2.1.2. Ejemplo de cálculo mediante uso de Información Técnica del fabricante 2.1.3. Ejemplo de cálculo 2.2. Método del punto a punto 2.2.1. Proceso de cálculo 7 Tema 3: ALUMBRADO DE INTERIOR 3. Eficiencia energética de las instalaciones de iluminación, CTE HE 3 3.1. Ámbito de aplicación 3.2. Procedimiento de verificación 3.3. Eficiencia energética de la instalación, VEEI 3.4. Sistemas de control y regulación 3.5. Cálculos 3.6. Equipos 3.7. Mantenimiento y conservación 8 Tema 4: ALUMBRADO DE EXTERIORES 1. CRITERIOS DE IMPLANTACIÓN Y CALIDAD 1.1. Objetivos 1.2. Criterios de implantación 1.3. Criterios de calidad. Selección de la clase de alumbrado 1.3.1. Luminancia media 1.3.2. Coeficiente de Uniformidad. Uniformidad de la luminancia 1.3.3. Deslumbramiento, Limitación del deslumbramiento 1.3.4. Coeficiente de iluminación en los alrededores, Factor de borde 1.3.5. Tablas REEIAE 2. LUMINARIAS Y DISPOSICIÓN EN LA VÍA 2.1. Tipos de lámparas y luminarias 2.2. Disposición de las luminarias en la vía 2.3. Niveles de iluminación recomendados. 9 Tema 4: ALUMBRADO DE EXTERIORES 3. CÁLCULOS LUMINOTÉCNICOS DE ALUMBRADO EXTERIOR 3.1. Cálculo de Iluminancia 3.1.1. Método del factor de utilización, Método de los lúmenes. 3.1.2. Método de los nueve puntos. 3.2. Cálculo de la Luminancia 10  UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR DE ALCOY DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES Fuente:INDALUX 11 Fuente:INDALUX 12 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 1. LA LUZ 1.1. Características de las ondas ƒ Longitud de onda (Ȝ) ƒ Frecuencia (f), espectro de frecuencias ƒ Velocidad de propagación (v) 1.2. Naturaleza de la luz 1.3. Percepción de la luz 1.4. Conceptos visuales (Contraste, Adaptación, Deslumbramiento) 2. PROPIEDADES ÓPTICAS DE LOS MATERIALES 2.1. Reflexión 2.2. Transmisión 2.3. Absorción 2.4. Refracción 13 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 3. EL COLOR 3.1. Generalidades 3.2. Temperatura de color (TC) 3.3. Índice de rendimiento del color (IRC) 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.1. Flujo Luminoso (Potencia luminosa) 4.2. Eficiencia Luminosa (rendimiento luminoso) 4.3. Iluminancia (Nivel de iluminación) 4.4. Intensidad Luminosa 4.5. Luminancia 5. BIBLIOGRAFIA 14 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 1. LA LUZ 1. LA LUZ 1.1. Características de las ondas ƒ Longitud de onda (Ȝ) ƒ Frecuencia (f), espectro de frecuencias ƒ Velocidad de propagación (v) 1.2. Naturaleza de la luz 1.3. Percepción de la luz 1.4. Conceptos visuales (Contraste, Adaptación, Deslumbramiento) 15 Fuente:INDALUX Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 1. LA LUZ 1. LA LUZ La luz, son ondas electromagnéticas que propagan la energía producida por oscilaciones de campos eléctricos y magnéticos y no precisan un medio material para hacerlo. Las ondas de luz se propagan en régimen periódico (intervalos regulares de tiempo), de valor medio nulo. Las características fundamentales de las ondas quedan definidas por los siguientes parámetros: ƒ Longitud de onda (Ȝ) ƒ Frecuencia (f), espectro de frecuencias ƒ Velocidad de propagación (v) 1.1. Características de las ondas Longitud de onda (Ȝ) La longitud de onda permite clasificar el espectro de las radiaciones visibles. Es la distancia que una onda recorren en un periodo Siendo: ɉ ൌ ˜ ൉ ሺሻ T: Periodo (sg) V: Velocidad de propagación en el medio v vacío = 3.108 m/sg) 16 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 1. LA LUZ Fuente:INDALUX Frecuencia (f) Corresponde al número de periodos por unidad de tiempo, y está en relación directa con la velocidad de propagación de la onda en el medio (vacio) e inversa con la longitud de onda. Es una magnitud fija, independiente del medio de propagación, por lo que se emplea en la clasificación de las ondas electromagnéticas. ͳ ‫ݒ‬  ൌ ሺ•‰ሻ ˆ ൌ ሺ œሻ ݂ ߣ Velocidad de propagación (v) Depende del tipo de onda y de las características del medio. En un medio homogéneo e isotrópico, la velocidad de propagación es igual es todas direcciones. ߣ ݉ ˜ൌ ሺ ൗ‫݃ݏ‬ሻ ܶ 17 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 1. LA LUZ 1.2. Naturaleza de la luz La naturaleza de la luz está caracterizada por el espectro de frecuencias que componen la distribución espectral de la luz visible para el ojo humano, que en el caso del ojo humano están comprendidas entre 380 (violeta) ÷780 nm (rojo). Dentro del espectro visible, la longitud de onda menor corresponde al violeta y la más larga al rojo. En los extremos de estos se encuentran las radiaciones ultravioleta (UV) e infrarroja. Fuente:INDALUX 18 Fuente:EdisonͲUPC Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 1. LA LUZ 1.2. Naturaleza de la luz Radiación en el espectro continuo: Corresponde a lámparas incandescentes, con gran emisión en el infrarrojo Fuente:INDALUX Radiación en el espectro discreto: Corresponde a lámparas de descarga gaseosa. Los picos de emisión son característicos del tipo de gas utilizado para la descarga 19 Fuente:INDALUX Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 1. LA LUZ 1.3. Percepción de la luz La percepción de la luz es subjetivo, depende de la fisiología del ojo y de la percepción del color de cada persona. En la visión, la cantidad de luz es un factor fundamental, así: Visión fotópica: Nivel de iluminación bueno (> 3 cd/m2), Luz día Visión nítida, detallada y excelente distinción de los colores. Visión escotópica: Nivel de iluminación malo (< 0.25 cd/m2), Noche. Pérdida de percepción del color, sensibilidad a los tonos azules e intensidad de la luz Visión mesiotópica: Niveles de iluminación intermedios (0.25 ÷ 3cd /m2). Disminución de la percepción del color a medida que disminuye la cantidad de luz (pasa de una alta sensibilidad al amarillo (amarillo verdoso) hasta el azul) Visión fotópica Las curvas de sensibilidad del ojo se definen para: Visión escotópica La luz diurna (amarillo verdoso; 555 nm para visión fotópica) produce la máxima sensación luminosa en el ojo. Luz nocturna (azul verdoso, 480 nm, para visión escotópica). 20 Fuente:INDALUX Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 1. LA LUZ 1.4. Conceptos visuales - Acomodación Capacidad que tiene el ojo de ajustarse de forma automática a las diferentes distancias de los objetos y obtener imágenes nítidas (ej.: distancia focal). Se realiza en el cristalino del ojo, y se pierde con la edad, haciendo necesaria una mayor cantidad de luz para conseguir ver una imagen nítida. - Contraste Los objetos se perciben por los contrastes de color de luminancia que presentan las distintas partes de su superficie entres sí y en relación al fondo en que aparece el objeto. Para: - Altos niveles de iluminación: el ojo es sensible a los colores - Bajos niveles de iluminación: la percepción de los objetos es debida al contraste con relación al fondo. Contraste de colores Fuente:Internet 21 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 1. LA LUZ - Adaptación Capacidad que tiene el ojo de ajustarse de forma automática a cambios en los niveles de iluminación (mayor o menor apertura del diafragma). Si la iluminación es muy intensa la pupila se contrae para reducir la cantidad de luz y si es escasa se dilata para captar la mayor cantidad de luz. El tiempo de adaptación entre un local con gran iluminancia a otro a oscuras es de aproximadamente 30 minutos. Al contrario, es de unos segundos (efecto túnel). - Deslumbramiento Fuente:EdisonͲUPC Produce molestias y/o incapacidad de distinguir objetos debido a contrastes excesivos en el espacio o en el tiempo. Pueden ser directo, debidas a fuentes luminosas (luminarias, ventanas) o reflejado debido a superficies de gran reflectancia (sup. especulares). Fuente:INDALUX 22 Fuente:INDALUX Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 2. PROPIEDADES ÓPTICAS DE LOS MATERIALES 2. PROPIEDADES ÓPTICAS DE LOS MATERIALES 2.1. Reflexión 2.2. Refracción 2.3. Transmisión 2.4. Absorción Fuente:Internet Fuente:Internet 23 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 2. PROPIEDADES ÓPTICAS DE LOS MATERIALES Cuando la luz al propagarse por un medio encuentra otro en su trayectoria experimenta una serie de fenómenos: Cuando choca contra la superficie de este parte de la luz se refleja retornando hacia el primer medio y sí el cuerpo es opaco el resto de la luz será absorbida. En el caso que el medio que encuentra sea transparente parte de la luz será absorbida y parte atravesará el cuerpo transmitiéndose. Luzreflejada(ʌ) Luzemitida La luz puede experimentar los siguientes fenómenos: Medio1(v1) Reflexión Luzabsorbida(ɲ) Medio2(v2) Transmisión – Refracción Medio3(v3) Luztransmitida(ʏ) Absorción La energía total incidente será la suma debidas a las energías transmitida, absorbida y reflejada. En todos caso ocurren simultáneamente dos o tres fenómenos. Para cada uno de los fenómenos se define un coeficiente que expresa el porcentaje correspondiente, en tanto por uno. Factor de reflexión (ȡ) “ “ transmisión (IJ) ߩ ൅ ߙ ൅ ߬ ൌ ͳ‫ݏ݁ݐ݊݁ݎܽ݌ݏ݊ܽݎܶݏ݋݌ݎ݁ݑܥ‬ “ “ absorción (Į) ߩ൅ߙ ൌͳ ‫ ݏ݋ܿܽ݌ܱ ݏ݋݌ݎ݁ݑܥ‬ሺ߬ ൌ Ͳሻ24  Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 2. PROPIEDADES ÓPTICAS DE LOS MATERIALES 2.1. Reflexión Se produce cuando la luz choca contra una la superficie plana de separación entre dos medios diferentes (gases (atmósfera), líquidos o sólidos). Cuando la luz es reflejada por una superficie, un porcentaje se pierde debido al fenómeno de la absorción. La relación entre la luz que es reflejada y la luz incidente se denomina reflactancia de la superficie. La dirección con que la luz sale reflejada del objeto depende del tipo de superficie. En una dirección única: Si la superficie está pulida o brillante. Reflexión regular o especular. Diseminada en todas direcciones: Cuerpos rugosos, papel blanco mate, paredes, cielos rasos, nieve. Reflexión difusa. En todas direcciones con una dirección predominante sobre las demás: Superficies metálicas sin pulir, barnizadas, papel brillante. Reflexión mixta. Es una reflexión intermedia entre la especular y la difusa Fuente:INDALUX 25 REFLEXIONREGULAR REFLEXIONDIFUSA REFLEXIONMIXTA Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 2. PROPIEDADES ÓPTICAS DE LOS MATERIALES 2.1. Reflexión Factores de reflexión para la luz blanca día. Fuente:INDALUX Los factores de reflexión de los materiales son de gran importancia en los cálculos luminotécnicos. Permiten definir las características de los cerramientos del local a iluminar. 26 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 2. PROPIEDADES ÓPTICAS DE LOS MATERIALES 2.2. Refracción Se produce cuando la luz incidente es desviada, cambiando de dirección, al atravesar una superficie que separa dos medios diferentes. (Sigue la ley de la refracción). El fenómeno de la refracción es debido a que la velocidad de propagación de la luz de cada medio es diferente. La velocidad de propagación disminuye si la densidad del nuevo medio es mayor y aumenta si es menor. Al cambio de velocidad se le denomina reflexión. •‡ߙଵ ଶ ଵ ൉ •‡ߙଵ ൌ ଶ ൉ •‡ߙଶ  ՜  ൌ ൌ݊ •‡ߙଶ ଵ n1:Índicederefraccióndelprimermedio.(n1 =1Paraelaire) n2:Índicederefraccióndelsegundomedio. ɲ1:Ángulodeincidencia ɲ2:Ánguloderefracción La refracción varía según la longitud de onda. Las ondas cortas como Fuente:INDALUX el azul o el violeta, se transmiten más que las ondas largas como la roja. Al grado de separación de color, que depende del ángulo de incidencia y de las propiedades refractarias del material, se le denomina dispersión. 27 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 2. PROPIEDADES ÓPTICAS DE LOS MATERIALES 2.3. Transmisión Se puede considerar una doble refracción. La primera refracción ocurre cuando del primer medio (p. ej. aire) al segundo medio (p. ej. vidrio), lo atraviesa y posteriormente vuelve a refractarse cuando pasa nuevamente del segundo al primer medio (p.ej. del vidrio al aire). El fenómeno de la transmisión es característico de ciertos tipos de vidrios, cristales, agua, plástico, aire, etc. Se pueden diferenciar tres tipos de transmisión: Transmisión regular: El rayo de luz no es desviado tras atravesar el objeto interpuesto. Cuerpos transparentes (vidrios). Transmisión difusa: La luz es diseminada en todas las direcciones al atravesar el objeto. Cuerpos translucidos, como cristales esmerilados o vidrios opacos opalizados. Transmisión mixta: Combinación de la transmisión regular y difusa, con una dirección de la luz predominante tras atravesar el cuerpo interpuesto. Vidrios orgánicos, cristales labrados. Fuente:INDALUX TRANSMISIONREGULAR TRANSMISION TRANSMISION 28 DIFUSA MIXTA Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 2. PROPIEDADES ÓPTICAS DE LOS MATERIALES 2.4. Absorción La absorción está asociada al color. La luz blanca se genera por la mezcla de colores, lo cuales solo son perceptibles por el ojo dentro de un intervalo acotado del espectro electromagnético. La luz blanca al incidir sobre un objeto, parte son absorbidos por la superficie de este y parte son reflejados. Las componentes del espectro reflejados son las que determinan el color que vemos. Fuente:Internet El color que se percibe de un objeto depende del tipo de luz con el cual lo iluminamos y de los colores que este sea capaz de reflejar. Un objeto tiene un color determinado (rojo) porque refleja la luz roja y absorbe el resto de componentes de la luz blanca. 29 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 3. EL COLOR 3. EL COLOR 3.1. Generalidades 3.2. Temperatura de color (TC) 3.3. Índice de rendimiento de color o Índice de Reproducción Cromática (IRC) Fuente:INDALUX Fuente:Internet 30 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 3. EL COLOR 3.1. Generalidades. La luz blanca está formada por el conjunto de siete colores fundamentales que forman el arco iris, caracterizados cada uno por su correspondiente longitud de onda. Si se ilumina un objeto opaco con luz blanca, este reflejara un color o mezcla de estos absorbiendo el resto, siendo las radiaciones luminosas reflejadas las que determinan el color que percibimos. Fuente:Internet Si el objeto iluminado refleja todas las radiaciones, será de color blanco; por el contrario si las absorbe todas será de color negro. Si el objeto opaco se ilumina con una luz monocromática (solo emite determinadas longitudes de onda), los colores se verán deformados. 31 Fuente:EdisonͲUPC Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 3. EL COLOR 3.1. Generalidades. El color es una sensación visual siendo la máxima sensibilidad la correspondiente a la longitud de onda de 555 nm que corresponde al amarillo verdoso. Según nos alejemos del máximo, la sensibilidad en la percepción del color disminuye. Colores fríos: Violetas, azules, verdes Colores cálidos: Amarillos, naranjas, rojos, verdes claros Fuente:EdisonͲUPC Colores primarios o básicos: Son aquellos cuya combinación en cualquier proporción producen los demás colores. Azul, Verde y rojo (RGB). Colores secundarios: Se obtienen con mezclas al 50%. Colores terciarios: Se obtienen mezclando dos secundarios entre sí. 32 Fuente:Internet Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 3. EL COLOR 3.1. Generalidades. Las mezclas de colores pueden ser aditivas o sustractivas (en luminotecnia se consiguen mediante filtros y haces de luz) Mezcla aditiva: Se obtiene sumando haces de V + R + A. El color resultante dependerá de la proporción. En el caso de obtener el color blanco los colores serán complementarios. Mezclas sustractivas o pigmentarias: Se obtienen aplicando a la luz blanca una serie sucesiva de filtros de colores que darán una intensidad intermedia entre los colores. Fuente:Internet Para definir las proporciones de colores primarios que tiene un determinado color se emplea el sistema sRGB o sistema colorimétrico de la CIE (diagrama cromático). 33 Fuente:Internet Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 3. EL COLOR 3.2. Temperatura de Color (TC / K) Las apariencias de color de las lámparas (fuente de luz) viene determinada por su temperatura de color correlacionada. La temperatura de color es una expresión que se utiliza para indicar el color de una fuente de luz por comparación de esta con el color de un cuerpo negro (cuerpo radiante perfecto, cuya emisión de luz es debida únicamente a su temperatura). Un cuerpo negro (igual que cualquier cuerpo incandescente) cambia de color según aumenta su temperatura, pasando de color rojo sin brillo, a rojo claro, naranja, amarillo, blanco, blanco azulado y azul. Se expresa en grados Kelvin (ºK) La llama de una vela es similar a un cuerpo negro calentado a 1800ºK, se dice entonces que tiene una TC de 1800 K Las lámparas incandescentes tiene una temperatura de color comprendida entre 2700 y 3200 K por lo que su punto de color queda situado prácticamente sobre la curva del cuerpo negro. La TC no esta relacionada con el filamento incandescente. 34 Fuente:Internet  Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 3. EL COLOR 3.2. Temperatura de Color (TC / K) El dato de la temperatura de color (TC) se refiere únicamente al color de la luz, no a su composición espectral. Es un dato característico de las lámparas. Fuente:Internet Dos fuentes de luz pueden tener un color muy parecido y poseer el mismo tiempo unas propiedades de reproducción cromática muy diferentes. La temperatura de color no es una medida de la temperatura. Únicamente define color y es aplicable a fuentes de luz que tengan gran semejanza con el cuerpo negro. 35 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 3. EL COLOR 3.2. Temperatura de Color (TC / K) Diagrama cromático CIE x,y (RGB) Las curvas representan el color que emite un cuerpo negro en función de su temperatura. Se llama curva de temperatura de color del cuerpo negro (TC / K) El espacio de color RGB (Red Green, Blue) como colores primarios puede definirse por las coordenadas cromáticas x,y: Rojo [0.64000, 0.3300] Verde [0.3000, 0.6000] Azul [0.1500, 0.0600] Blanco: R+V+A [0.3127, 0.3290] Fuente:Internet 36  Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 3. EL COLOR 3.2. Temperatura de Color (TC / K) Diagrama monocromático: Por ejemplo, para seleccionar un color amarillo particular de Ȝ = 570 nm, las cantidades relativas necesarias para igualar cualquier color monocromáticos son: rojo (Ȝ = 650 nm), verde (Ȝ = 530 nm) y azul (Ȝ = 460 nm) Porcentajes RGB del color buscado: Rojo: 36% Vede: 66% Azul (-2%) Estas curvas son estandarizadas, ya que los datos reales varían según el observador y la intensidad de la luz. Fuente:Internet Una forma de representarlo es utilizando el diagrama cromático CIE: Eje horizontal: Rojo, Ȝ = 650 nm, 36% Eje vertical: Verde, , Ȝ = 530 nm, 66% Azul: calculado a partir de los anteriores, Ȝ = 460 nm, -2% Los puntos sobre la curva corresponden a los colores espectrales. Eligiendo uno cualquiera se obtienen sus componentes en porcentaje La región dentro de la curva corresponde a colores no saturados. 37 La mezcla aditiva de colores se situa sobre una línea recta que une los mismos. Fuente:Internet Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 3. EL COLOR 3.2. Temperatura de Color (TC / K) Tabla de equivalencia entre apariencia de color y temperatura de color Fuente:INDALUX En la correlación de la temperatura de color se definen tres grados de apariencia según la tonalidad de la luz; Luz fría (tono blanco azulado), Luz neutra (luz blanca), Luz cálida (tono blanco rojizo). Para hacernos una idea de cómo afecta la luz al color consideremos una habitación de paredes blancas con muebles de madera de tono claro. Si la iluminamos con lámparas incandescentes, ricas en radicaciones en la zona roja del espectro, se acentuarán los tonos marrones de los muebles y las paredes tendrán un tono amarillento. En conjunto tendrá un tono cálido muy agradable. Ahora bien, si iluminamos la misma habitación con lámparas fluorescentes normales (luz día) ricas en radiaciones en la zona azul del espectro, se acentuarán los tonos verdes y azules de los muebles y muebles dando un aspecto frío. Con este ejemplo se puede ver de que forma afecta el color de las lámparas (apariencia de color – TC) a la reproducción de los colores de los objetos (el rendimiento en color de los objetos). 38 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 3. EL COLOR 3.2. Temperatura de Color (TC / K) A pesar de lo visto en el ejemplo, la apariencia en color no basta para determinar qué sensaciones producirá una instalación para los usuarios. Por ejemplo, es posible realizar una instalación con lámparas fluorescentes que llegue a resultar muy agradable o utilizar lámparas cálidas que produzca una sensación desagradable aumentando el nivel de iluminación de la sala. El valor de la iluminancia conjuntamente con la apariencia en color de las lámparas determinará el aspecto final. Fuente:EdisonͲUPC 39 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 3. EL COLOR 3.3. Índice de Rendimiento de Color o Índice de Reproducción Cromática (IRC) El rendimiento de color de las lámparas es una medida de la calidad de reproducción de los colores. Esta calidad de reproducción de los colores se mide con el Índice de Rendimiento del Color (IRC), que compara la fidelidad reproducción cromática de los objetos iluminados con una fuente de luz estandar. La IRC ofrece una indicación de la capacidad de la fuente lumínica en reproducir colores normalizados por comparación con la reproducción con una luz patrón de referencia. Cuanto más alto sea el valor de IRC mejor será la reproducción del color, aunque sea a costa de sacrificar la eficiencia y el consumo energético. Fuente:Internet El IRC tiene una escala que va del 1 (mínimo) al 100 (máximo, luz blanca). 40 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 3. EL COLOR 3.3. Índice de Rendimiento de Color o Índice de Reproducción Cromática (IRC) Fuente:INDALUX Aunque ya conocemos la importancia de las lámparas en la reproducción de los colores, hay que considera un aspecto importante; la elección del color de los suelos, paredes, techos, muebles, etc.. A pesar que la elección del color de estos elementos viene condicionada por aspectos estéticos, económicos y culturales, hay que considerar la repercusión que tiene el resultado final en el estado anímico de las personas. 41 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 3. EL COLOR 3.3. Índice de Rendimiento de Color o Índice de Reproducción Cromática (IRC) Tonos fríos: Calman y descansan, además de producir sensación de lejanía, depresión y pesadez. Tonos cálidos: Sensaciones dinámicas, exaltación, alegría. Amplitud de espacio y ambiente acogedor. Una combinación de ambos puede dar como resultado un ambiente neutro y más agradable. 42 Fuente:INDALUX Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.1. Flujo Luminoso (Potencia luminosa) 4.2. Rendimiento Luminoso (Eficiencia Luminosa) 4.3. Intensidad Luminosa 4.4. Iluminancia (Nivel de Iluminación) 4.5. Luminancia Fuente:INDALUX 43 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES Magnitudes que se relacionan con: La fuente de luz: Flujo luminoso (ĭ, lm) Intensidad luminosa (I, cd) Iluminancia (E, lm/m2) La luz que percibimos: Luminancia (L, cd/m2) Fuente:Internet En una fuente luminosa, ni toda la energía se convierte en luz visibles, ni toda la luz emitida llega al ojo y produce sensación luminosa. 44 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.1. Flujo Luminoso, (Potencia Luminosa), ĭ (lm) El Flujo luminoso es la cantidad de luz emitida por una fuente de luz, dentro del espectro visible, en un segundo y en todas las direcciones. La unidad del flujo luminoso (ĭ) es el lumen (lm). El lumen es el flujo luminoso de la radiación monocromática que se caracteriza por una frecuencia de valor 5,40·1014 Hz (valor patrón de referencia), y por un flujo de energía radiante de 1/683 W. Un vatio de energía radiante de longitud de onda 555 nm (amarillo – verde) en el aire emitida por un cuerpo negro equivale a 683 lm aproximadamente: 1 Vatio-luz a 555 nm = 683 lm Fuente:INDALUX Un cuerpo negro (teórico) es aquel que absorbe toda la radiación que incide sobre él en cualquier dirección y longitud de onda y emite la máxima radiación posible a cualquier temperatura, («es un absorbedor y un emisor de luz (radiación) perfecto»). La radiación incidente no se refleja ni traspasa el cuerpo. 45 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.1. Flujo Luminoso, (Potencia Luminosa) , ĭ (lm) Medida del flujo luminoso Es característico del foco luminoso. La medida del flujo luminoso se realiza en el laboratorio por medio de un fotoelemento ajustado según la curva de sensibilidad fotópica del ojo a las radiaciones monocromáticas incorporando a una esfera hueca denominada Esfera de Ulbricht, y en cuyo interior se coloca la fuente luminosa a medir. Fuente:INDALUX Los fabricantes proporcionan el dato del flujo luminoso de las lámparas para la potencia nominal (ver diapositiva nº 38). 46 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.1. Flujo Luminoso, (Potencia Luminosa) , ĭ (lm) Según el porcentaje de flujo luminoso total distribuido por encima o por debajo del plano horizontal de una luminaria estas se pueden clasificar en: Fuente:INDALUX (Ver transparencia pagina 47) 47 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.1. Flujo Luminoso, (Potencia Luminosa) , ĭ (lm) Valores típicos de flujo luminoso según el tipo de fuente luminosa y de la potencia de esta Potencia Flujo Luminoso Tipo de fuente luminosa (W) (lm) Vela de cera 10 Lámpara incandescente 40 430 100 1300 300 5000 Lámpara Fluorescente compacta 7 400 9 600 Lámpara Fluorescente tubular 20 1030 40 2600 65 4100 Lámpara de Vapor de Mercurio 250 13500 400 23000 700 42000 Lámpara de Mercurio Halogenado 250 18000 400 24000 100 80000 Lámpara de Vapor de Sodio Alta Presión 250 25000 400 47000 1000 120000 Lámpara de Vapor de Sodio a Baja Presión 55 8000 135 22500 180 33000 Lámparas Led 1.3 50 5 250 9 550 18 1600 30 2600 48 Fuente:INDALUXͲ Bibliografía Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.2. Rendimiento Luminoso; (Eficiencia Luminosa), Ș, İ (lm/W) De la energía eléctrica que una lámpara consume, no toda se transforma el luz visible, perdiéndose un porcentaje en forma de calor, radiación no visible (infrarrojo IR o ultravioleta UV), etc. ĭ (lm) W Infrarroja(IR) Fuente:EdisonͲUPC Ultravioleta(UV) Calor El rendimiento luminoso de una fuente de luz, indica el flujo (radiación visible) que emite la misma por cada unida de potencia eléctrica consumida para su obtención. Se representa por İ, Ș y su unidad es el lm/w. La eficiencia luminosa viene determinada por: Ȱ ݈݉ Ʉǡ ɂ ൌ  ܲ ܹ 49 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.2. Rendimiento Luminoso; (Eficiencia Luminosa), Ș, İ (lm/W) Valores típicos de flujo luminoso según el tipo de fuente luminosa y de la potencia de esta Potencia Flujo Luminoso Eficacia luminosa Tipo de fuente luminosa (W) (lm) (lm/W) Vela de cera 10 Lámpara incandescente 40 430 10.75 100 1300 130.80 300 5000 16.67 Lámpara Fluorescente compacta 7 400 57.10 9 600 66.70 Lámpara Fluorescente tubular 20 1030 51.50 40 2600 65.00 65 4100 63.00 Lámpara de Vapor de Mercurio 250 13500 54.00 400 23000 57.50 700 42000 60.00 Lámpara de Mercurio Halogenado 250 18000 72.00 400 24000 67.00 100 80000 80.00 Lámpara de Vapor de Sodio Alta Presión 250 25000 100.00 400 47000 118.00 1000 120000 120.00 Lámpara de Vapor de Sodio a Baja Presión 55 8000 145.00 135 22500 167.00 180 33000 180.00 Lámparas Led 1.3 50 38.46 5 250 50.00 9 550 61.11 18 1600 88.89 30 2600 86.67 Fuente:INDALUXͲ Bibliografía 50 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.3. Intensidad Luminosa, I (cd) La intensidad luminosa de una fuente de luz es igual al flujo luminoso emitido en una determinada dirección y contenida en un ángulo sólido cualquiera, cuyo eje coincida con la dirección considerada. El valor del ángulo sólido se expresará en estereoradianes Su símbolo es I, y su unidad es la candela (cd) Ȱ La intensidad luminosa viene determinada por: ‫ܫ‬ൌ  ܿ݀ ɘ Fuente:EdisonͲUPC El ángulo sólido o ángulo cónico, es el ángulo tridimensional formado en el vértice de un cono. La unidad es el estereorradian (sr) y se define como el ángulo sólido para el que la superficie S es igual a r2, donde r es el radio de la esfera. Dado que el área de la esfera es 4ʌ·r2, en una esfera completa hay 4ʌ (sr). Fuente:INDALUX 51 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.3. Intensidad Luminosa, I (cd) Sólido Fotométrico Corresponde a la representación vectorial de la intensidad luminosa de una fuente de luz (manantial luminoso) en las infinitas direcciones del espacio. Constituye lo que se conoce como distribución luminosa. Curvas fotométricas (curvas de distribución luminosa) I=79(cd) Si se hace pasar un plano por el eje de la fuente luminosa se obtiene la representación de las curvas fotométricas según la distribución luminosa espacial característica de cada lámpara / luminaria. Mediante la utilización de la curva fotométrica de una fuente de luz se puede determinar con exactitud la I=79(cd) intensidad luminosa en cualquier dirección, lo cual constituye un dato necesario en los cálculos de 52 iluminación. Fuente:INDALUX  Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.3. Intensidad Luminosa, I (cd) Curvas fotométricas Las direcciones del espacio por las cuales se radia una intensidad luminosa se pueden determinar por tres coordenadas. Uno de los sistemas de coordenadas más utilizados para la obtención de curvas fotométricas es el denominado “I-C-J” Las curvas fotométricas se proporcionan referidas a un flujo luminoso emitido a 1000 lm y como el caso más general es que la fuente de luz emita un flujo luminoso de valor superior, los valores de la intensidad luminosa correspondientes se determinan mediante una regla de tres simple. Para otro valor de flujo, la intensidad luminosa será: ୥୰ž୤୧ୡ୭ ୰ୣୟ୪ ൌ Ȱ୪ž୫୮ୟ୰ୟ ൉  † ͳͲͲͲ Fuente:InternetͲ Bibliografía 53 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES Intensidad luminosa (I, cd) 4.3. Intensidad Luminosa, I Ángulos de inclinación (ºܵ) Eje de rotación (ºC) Eje de inclinación (ºܵ) ܵ Curva roja: C = 90º Curva verde: C= 45º I Curva amarilla: C= 0º Plano C = 90º h (m) Valores de I (cd) 90º a 1000 lm 75º C = 270º I(cd) 60º C = 180º ୥୰ž୤୧ୡ୭ ୰ୣୟ୪ ൌ Ȱ୪ž୫୮ୟ୰ୟ ൉  † I(cd) ͳͲͲͲ ¿I?, ¿cd? 45º 0º C = 0º CALZADA C 10º C = 90º 30º Fuente:Bibliografía 54 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.3. Intensidad Luminosa, I (cd) Curvas fotométricas Cuando se coloca una lámpara en un reflectror (luminaria), se distorsiona su flujo luminoso proporcionando un volumen cuya forma es distinta (con respecto a la lámpara únicamente), ya que depende de las características propias del reflector. Por lo tanto, las curvas de distribución según los distintos tipos de planos son diferentes. DIAGRAMAS POLARES O CURVAS DE DISTRIBUCIÓN LUMINOSA Fuente:INDALUX Distribución simétrica. Curvas idénticas para Distribución asimétrica. Cada plano tiene una curva cualquiera de los planos meridionales (Y-Y’), por lo que diferente, por lo que es necesario conocer todos los una sola curva es suficiente para su identificación planos. 55 fotométrica. Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.3. Intensidad Luminosa, I (cd) Curvas fotométricas: Distribución simétrica Alrededor de un punto (simetría esférica). Alrededor de una línea (simetría rotacional). Alrededor de dos ejes perpendiculares (simetría plana). Alrededor de un eje, no principal (simetría). Simetría alrededor de un punto Simetría alrededor de una línea Simetría respecto a dos planos perpendiculares Fuente:Internet– Bibliografía– Fabricantes 56 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.3. Intensidad Luminosa, I (cd) Curvas fotométricas de varios tipos de luminarias: Fuente:INDALUXͲ Bibliografía 57 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.3. Intensidad Luminosa, I (cd) Curvas fotométricas Otro método de representación de la distribución del flujo luminoso es el diagrama de curvas isocandelas el cual consiste en imaginar la luminaria en el centro de una esfera en cuya superficie exterior se unen por una línea los puntos de igual intensidad (curvas isocandelas). ĸ Ángulo de rotación C ĺ Generalmente las luminarias tienen como mínimo un plano de simetría, por lo que se desarrolla solamente una semiesfera. Esta forma de representación es mucho más completa, pero tiene el Curvas igual nivel de inconveniente de que se necesita una Intensidad luminosa (isocandelas) mayor experiencia para su Ángulo de inclinación (ºܵ) Fuente:INDALUX interpretación. 58 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.4. Iluminancia (Nivel de Iluminación); E (Lux) La iluminancia (E) o nivel de iluminación de una superficie se define como la relación entre el Flujo Luminoso (ĭ) que emite una fuente de luz y que es recibido por la superficie. Su unidad es el lux. El lux (lx) puede ser definido como el nivel de iluminación de una superficie de 1 m2 cuando sobre ella incide uniformemente repartido un flujo luminoso de 1 lm Ȱ ͳŽ ൌ  ͳŽ—š ൌ   ͳଶ ĭ (lm) Es muy importante conocer el nivel de iluminación adecuado para realizar una determinada tarea visual. A tal efecto existen normas de carácter nacional e internacional que establecen los niveles de iluminación en función de la actividad desarrollada: Código Técnico de la Edificación (alumbrado interior). Reglamento de Eficiencia Energética en Instalaciones Fuente:InternetͲ Bibliografía de alumbrado exterior. 59 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.4. Iluminancia (Nivel de Iluminación); E (Lux) El flujo emitido por una fuente de luminosa proporciona una iluminación (Iluminancia) sobre una superficie, cuyos valores se miden en Lux. Los valores proyectados sobre un mismo plano y unidos los de igual valor por medio de una línea dan lugar a las curvas isolux. La Iluminancia (E) se rige por la ley inversa de los cuadrados, en la que se relaciona la Intensidad luminosa (I) y la distancia de la fuente luminosa. ‫ܫ‬ ‫ܧ‬ൌ ሺŽ—šሻ ݀ଶ Fuente:INDALUX Para superficies perpendiculares a I: ଶ E E’ ‫݀ ܧ‬ᇱ ൌ ‫ܧ‬Ԣ ݀ଶ 60  Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.4. Iluminancia (Nivel de Iluminación); E (Lux) Para superficies no perpendiculares al haz de la Intensidad Luminosa (I) incidente: ൉ ܿ‫ ݏ݋‬Ƚ ൉ ‘• ଷ Ƚ Iluminancia Horizontal: ୌ ൌ ෍ ൌ෍ ‫ܫ‬ †ଶ Šଶ ‫ܧ‬ൌ ሺŽ—šሻ ݀ଶ ൉ •‡ Ƚ ൉ ‘• ଶ Ƚ ൉ •‡ Ƚ Iluminancia Vertical: ୚ ൌ ෍ ൌ ෍ †ଶ Šଶ Fuente Iluminancia Total: ଶ Luminosa ‫்ܧ‬௢௧௔௟ ൌ ୌ ൅ ୚ଶ I(cd) ɲ h(m) d(m) PlanonormalaI EV Fuente ɲ Luminosa I(cd) ɲ EH d(m) SuperficieIluminada r(m) 61 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.4. Iluminancia (Nivel de Iluminación); E (Lux) Las curvas isolux son características de cada luminaria. Están reducidas a la distancia de 1 m y referidas a 1000 lm. Para valores de las curvas a otra distancia y a otro flujo luminoso: Para el caso en que las lámparas tengan un valor de flujo luminoso distinto de ĭ = 1000 lm: Fuente:INDALUXͲ Bibliografia ଵ ൌ  ൉ ͳͲͲͲ ଵ ൉ Ȱ ቃ  ൌ ൌ൉Ȱ ͳͲͲͲ Para una distancia H:  ͳଶ ଵ ൌ ଶ ቉  ൌ ଶ ଵ Para lámparas con un flujo luminoso distinto de 1000 lm y están a una distancia H: ଵ ൉ Ȱ ୥୰ୟ୤୧ୡୟ ൉ Ȱ௥௘௔௟ି௟௔௠௣௔௥௔ ൌ ՜ ‫ܧ‬௥௘௔௟ ൌ ͳͲͲͲ ൉ ଶ ͳͲͲͲ ൉ ଶ 62 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.4. Iluminancia (Nivel de Iluminación); E (Lux) Tabla de niveles de iluminación recomendados en función de la actividad desarrollada 63 Fuente:Internet Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.4. Iluminancia (Nivel de Iluminación); E (Lux) La medida del nivel de iluminación real se realiza mediante el uso del Luxómetro. Los luxómetros disponen de una célula fotoeléctrica que, al incidir la luz sobre su superficie, generan impulsos débiles de corriente (mA) que se ve amplificada en función de la luz incidente. La corriente se mide con un miliamperímetro, de forma analógica o digital, calibrado directamente en lux. Fuente:Internet Para medir la iluminancia de una superficie se debe situar el luxómetro perpendicularmente a la fuente luminosa. 64 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.4. Iluminancia (Nivel de Iluminación) ; E (Lux) Ejemplo nº 1: Una sala de estudio de dimensiones 12.0 m de largo y 6.0 m de ancho dispone de luminarias ya instaladas. La superficie de lectura recibe un flujo luminoso de ĭ = 14.000 lm. ¿Tiene la sala de estudio un adecuado nivel de iluminación? 65 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.4. Iluminancia (Nivel de Iluminación) ; E (Lux) Ejemplo nº 2: Se precisa realizar la instalación de alumbrado general de un taller mecánico de dimensiones 20.0 m de largo y 10,0 m de ancho. ¿Cuál será el flujo luminoso que deben proporcionar las lámparas a instalar? 66 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.4. Iluminancia (Nivel de Iluminación) ; E (Lux) Ejemplo nº 3: Determinación de la ILUMINANCIA de una fuente puntual. Determinar la ILUMINANCIA total (E), así como sus componentes horizontales (EH) y Verticales (EV) para los siguientes ángulos de incidencia (0º, 30º, 45º, 60º y 75º), de una superficie iluminada por una fuente luminosa de I = 90 cd de intensidad constante en todas direcciones situada a una altura h = 3 m ɲ d(m) EH (lux) EV (lux) E(lux) 0º 30º 45º 60º 75º 67 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.4. Iluminancia (Nivel de Iluminación) ; E (Lux) Ejemplo nº 4: Determinación de la ILUMINANCIA sobre unas coordenadas fijadas. Se dispone de una luminaria simétrica situada en el centro de una habitación de dimensiones 5 x 3 m y 3 m de altura sobre el suelo. El flujo luminoso de la lámpara /luminaria es de ĭLUMINARIA = 2600 lm. Determinar la iluminancia sobre los puntos marcados en el gráfico a partir del diagrama polar de la luminaria. DH (0;0) X AH (2,5;1,5) BH (4,5;1,5) Y CH (2,5;3) 68 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.4. Iluminancia (Nivel de Iluminación) ; E (Lux) Ejemplo nº 4: Pasos: 1. Calcular el ángulo de incidencia Į: 2. Leer sobre el Diagrama Polar el valor relativo de I: 3. Calcular la Iluminancia: Y Irelativo Ireal Eh Ev E DH (0;0) Punto ɲ (cd/1000lm) (cd) (lux) (lux) (lux) A AH (2,5;1,5) B C BH (4,5;1,5) CH (2,5;3) D X 69 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.4. Iluminancia (Nivel de Iluminación) ; E (Lux) Ejemplo nº 5: Determinación de la ILUMINANCIA. Determinar la iluminancia que tiene una superficie situada perpendicularmente al haz de intensidad luminosa que emite un foco luminoso de 1100 cd. La distancia entre la superficie y el foco luminoso es de: 4,5 m. 7,0 m, con una inclinación de 38º respecto al haz de la intensidad luminosa incidente. 70 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.4. Iluminancia (Nivel de Iluminación) ; E (Lux) Ejemplo nº 6: Determinar la altura a la que se debe colocar una farola de alumbrado público que dispone de una lámpara de VSAP - 2200 cd, para que genere la misma iluminancia que una lámpara de 3500 cd que está situada a una altura de 10 m. Nota: Los vales de las intensidades están referidas a un ángulo de inclinación de 28º 71 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.5. Luminancia, L (cd/m2) La luminancia mide el brillo tanto de la fuente luminosa como el reflejado por la superficie u objeto iluminado. Fuente:INDALUX Luminancia debida a Fuente primaria Luminancia debida a Fuente secundaria (emisora de luz) (luz reflejada) El ojo percibe luminancias (no percibe colores, sino brillos como atributos del color). La percepción de la luz es realmente la percepción de las diferencias de luminancias, siendo independiente de la distancia de observación; así a igual nivel de iluminación diferentes objetos tienen luminancias distintas porque tienen distinto poder de reflexión). 72 Fuente:EdisonͲUPC Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.5. Luminancia, L (cd/m2) La luminancia (L) es el efecto de luminosidad que produce una superficie en la retina del ojo en una dirección determinada, tanto si procede de una fuente primaria generadora de luz como secundaria que refleja la luz. Su unidad es cd/m2 † La luminancia (L) responde a la expresión siguiente: ൌ ൌ  ୟ୮ୟ୰ୣ୬୲ୣ  ൉ ‘• Ⱦ ଶ Cuando la superficie a considerar (S) no es perpendicular a la dirección de la luz, habrá que considerar la superficie que resulta de proyecta “S” sobre la perpendicular Saparente = S · cos ȕ Fuente:INDALUX 73 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.5. Luminancia, L (cd/m2) La medida la iluminancia se realiza por medio del luminancimetro o nitómetro. El lumancimetro se basa en dos sistemas ópticos, uno de dirección y otro de medición. El de dirección se orienta de forma que la imagen coincida con el punto a medir, la luz que llega una vez orientado se convierte en impulsos de corriente eléctrica que es captada mediante un sistema de lectura analógica o digital mostrando los valores en cd/m2 Fuente:Internet 74 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 4. PRINCIPALES MAGNITUDES 4.5. Luminancia, L (cd/m2) Las luminancias, que dependen del flujo luminoso reflejado por una superficie en la dirección del observador, pueden ser representadas gráficamente por medio de las curvas de isoluminancias en valores de cd/m2. Fuente:INDALUX Valores típicos de luminancias de algunas fuentes de luz 75 Tema 1: GENERALIDADES Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES 5. BIBLIOGRAFÍA 5. BIBLIOGRAFÍA Curso de Luminotécnica UPC: http://edison.upc.es Manual de Alumbrado PHILIPS Manual de Alumbrado INDALUX Catálogos técnicos de fabricantes. Guía práctica de alumbrado eléctrico (Henry Graffigni) Luz, lámparas y luminarias (Carlos Jiménez) Nota legal: Parte de la imágenes así como información contenidas en estos apuntes han sido recogidas de fuentes públicas y en algún caso anónimas de Internet y son en todo caso propiedad de sus autores. 76  UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR DE ALCOY DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Tema 2: TIPOS DE LÁMPARAS Y LUMINARIAS 77 78 Tema 2: TIPOS DE LÁMPARAS Y LUMINARIAS 1. TIPOS DE LÁMPARAS 1.1. Lámparas INCANDESCENTES L. Incandescente con Halógenos 1.2. Lámparas de DESCARGA. Conceptos generales 1.2.1. Lámparas de Descarga en VAPOR DE MERCURIO (VM) L. VM de Baja Presión (VMBP): Lámparas Fluorescentes L. VM de Alta Presión (VMAP) ƒ L. de Luz Mezcla ƒ L. con Halogenuros metálicos 1.2.2. Lámparas de Descarga en VAPOR DE SODIO (VS) L. VS a Baja Presión (VSBP) L. VS a Alta Presión (VSAP) 1.3. Lámparas de Inducción 1.4. Lámparas LED (Diodos emisores de luz) 79 Tema 2: TIPOS DE LÁMPARAS Y LUMINARIAS 1.5. Tablas características y comparativas 1.6. Esquemas de montaje característicos según tipos de lámparas 1.7. Tipos de casquillos 1.8. Codificación de las lámparas 2. LUMINARIAS 2.1. Características Ópticas, Eléctricas y mecánicas. Elementos constituyentes. 2.2. Clasificación Por grado de protección eléctrica Por emisión del flujo luminoso Por tipo de instalación 3. BIBLIOGRAFÍA 80 Tema 2: TIPOS DE LÁMPARAS 1. TIPOS DE LÁMPARAS 1.1. Lámparas INCANDESCENTES (prohibida su fabricación por la CE) L. Incandescente con Halógenos (prohibida su fabricación por la CE, desde el 01-St-2016) 1.2. Lámparas de DESCARGA. Conceptos generales 1.2.1. Lámparas de Descarga en VAPOR DE MERCURIO (VM) L. VM de Baja Presión (VMBP): Lámparas Fluorescentes L. VM de Alta Presión (VMAP) ƒ L. de Luz Mezcla ƒ L. con Halogenuros metálicos 1.2.2. Lámparas de Descarga en VAPOR DE SODIO (VS) L. VS a Baja Presión (VSBP) L. VS a Alta Presión (VSAP) 1.3. Lámparas de Inducción 1.4. Lámparas LED (Diodos emisores de luz) 1.5. Tablas características y comparativas 1.6. Esquemas de montaje característicos según tipos de lámparas 1.7. Tipos de casquillos 81 1.8. Codificación de las lámparas Tema 2: TIPOS DE LÁMPARAS 1.1. Lámparas INCANDESCENTES 1.1. Lámparas INCANDESCENTES CONVENCIONALES Características básicas: Aplicaciones: Alumbrado doméstico Vida útil: 1000 h Rendimiento energético: Muy Bajo 15 % Luz 85 % Perdidas por calor y emisión de radicación no visible Fuente:EdisonͲUPC ƒ Reproducción de color: IRC Ra 100; Excelente reproducción de colores Fuente:INDALUX ƒ Apariencia de color: Blanco cálido Gas de relleno: Gases inertes (90 % Argón, 10% Nitrógeno) ƒ Temperatura de color: 2600 ºK. ƒ Eficiencia luminosa: Relación de potencias / Flujo luminoso Casquillos: E27 (para la mayoría de potencias comerciales) P (W) Flujo Luminoso (lm) 25 225 40 430 60 730 100 1380 150 2100 82 Tema 2: TIPOS DE LÁMPARAS 1.1. Lámparas INCANDESCENTES 1.1. Lámparas INCANDESCENTES CONVENCIONALES La luz se obtiene mediante el proceso de incandescencia por agitación térmica de los átomos del material que constituye el filamento (Wolframio) Bajo rendimiento energético, la mayor parte de la energía consumida se convierte en calor y emisión de radiaciones lumínicas no visibles(85%; IR) y únicamente el 15 % se transforma luz visible. Depreciación luminosa con respecto al tiempo. Con el tiempo se reduce significativamente el Flujo Luminoso, debido al ennegrecimiento de la ampolla por evaporación del filamento de wolframio y su posterior condensación. Por contra poseen una buena reproducción cromática de los colores debida a que irradia en todas las longitudes de onda, lo cual le confiere un espectro de emisión continuo. Fuente:EdisonͲUPC Fuente:INDALUX Se conectan directamente a la red, no precisan equipos auxiliares para su funcionamiento. Están siendo sustituidas por lámparas de mayor rendimiento (directiva UE y CIE), principalmente por lámparas halógenas de wolframio, fluorescentes compactas y led. 83 Tema 2: TIPOS DE LÁMPARAS 1.1. Lámparas INCANDESCENTES Lámparas INCANDESCENTES CON HALÓGENOS Características básicas: Aplicaciones: Alumbrado doméstico, de interior y exterior de proyección. Vida útil: 2000 - 5000 h Alta eficiencia energética (menor potencia eléctrica) Alta emisión de calor (temperaturas entre 300 ÷ 600 ºC en la superficie de la ampolla) ƒ Reproducción del color:. IRC 90-100 Ra Buena – Excelente reproducción Fuente:Internet de colores Gas de relleno: Halógeno (Yodo o Bromo) ƒ Apariencia de color: Blanco Filamento: Tugsteno ƒ Temperatura de color: 29000 ºK Ampolla: Cuarzo Casquillos: Gran variedad de casquillos ƒ Funcionamiento similar a las incandescentes normales, con la conectores según aplicaciones particularidad que el halógeno ayuda a conservar el filamento E14 (Casquillo rosca pequeña) ƒ Emisión de radiación UVA (ultravioleta) junto con la luz blanca visible E27 (C. rosca tradicional) R7s (C. lámparas lineales) (evitar usarse directamente para la lectura). G (C. dos pines: GU5.3; GX5.3; GU10; ƒ No deben tocarse directamente con los dedos (L. lineales, provoca GY6.35 …) “desvitrificación”, deteriorando el tubo y provocando que el filamento se funda). ƒ No tienen depreciación luminosa en el tiempo 84 Tema 2: TIPOS DE LÁMPARAS 1.1. Lámparas INCANDESCENTES Lámparas INCANDESCENTES CON HALÓGENOS Gran variedad de formas (cápsulas, lineales, reflectoras dicroicas) según usos. Eficiencia: Relación de potencias / Flujo luminoso Amplia variedad tipos y potencias (5W – 5000 W) Alto rendimiento W-lm (a pesar de altas pérdidas por emisión de calor). Frente a las L. Incandescentes convencionales proporcionan mayor flujo luminoso a menor potencia y tamaño Fuente:Internet Clasificación según nivel de tensión: P(W) Flujo Luminoso (lm) Lámparas Halógenas a MBT (12V) 1 50 – 80 5 155 - 189 Precisan transformador (230-12V). 10 550 Clasificación: 20 950 60 3000-3400 - Con Reflector: Focalización de la luz en un área pequeña. 90 4500-5100 - Sin reflector: Mayor área de dispersión de la luz. 150 7500-8500 500 10500 Lámparas halógenas a BT (230 V)