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LUMINOTÉCNICA Profa. Jeanine Marchiori da Luz

Luminotécnica 2

Radiações Infra-vermelhas5
Radiações Ultra-violetas5

1 – INTRODUÇÃO

Fluxo luminoso7
Eficiência luminosa8
Intensidade luminosa8
Curva de distribuição luminosa8
Iluminância8
Luminância9
Índice de reprodução de cor10
Temperatura de cor1
Vida média12

2- CONCEITOS E GRANDEZAS FUNDAMENTAIS

Lâmpadas incandescentes13

3- TIPOS DE LÂMPADAS

incandescentes15

Efeito da variação da tensão no funcionamento das lâmpadas

Lâmpadas de descarga18
Lâmpadas Fluorescentes18
Lâmpadas de Luz Mista21
Lâmpadas a Vapor de Mercúrio2
Lâmpadas a Vapor de Sódio23
Lâmpadas Multi-Vapor Metálico23
Lâmpadas de Luz Negra24
4- TIPOS DE LUMINÁRIAS24

Lâmpadas halógenas 16

Método dos Lumens ou Método do Fluxo Luminoso26
Método do ponto a ponto28

5- CÁLCULO LUMINOTÉCNICO 6 – EXEMPLOS E APLICAÇÕES 3

Luminotécnica 3

1- INTRODUÇÃO

Comparando a época que a luz artificial começou a ser utilizada com os dias atuais, constata-se que foi grande o passo dado pela indústria da iluminação no século X. Desde a lâmpada criada por Thomas Edison até os produtos disponíveis hoje, houve um avanço espantoso.

Ao contrário do que normalmente se divulga, a lâmpada de Edison não foi a primeira a utilizar a eletricidade, pois no final do século XIX, já havia um sistema para iluminação pública, composto por dois eletrodos de carvão muito próximos, por onde passava uma descarga elétrica. Essa lâmpada era conhecida como lâmpada de arco, pois ela produzia uma luz intensa, muito branca e era utilizada, também, em faróis de navegação e outras aplicações específicas. O maior problema dessa lâmpada estava justamente na grande quantidade de luz produzida, o que impedia sua utilização em ambientes comerciais ou residenciais.

A primeira lâmpada disponível para uso residencial foi a de Edison, por isto considerada como a primeira lâmpada comercial. A lâmpada de Edison era consituída de um fio de linha carbonizado em um cadinho hermeticamente fechado, produzindo uma luz amarelada e fraca como a de uma vela e apresentando um rendimento de 1,41 lumens por watt.

De início, o invento enfrentou grandes barreiras à sua utilização, principalmente por ser uma tecnologia que necessitava de novas instalações. A energia elétrica era um luxo pouco disponível na época, sendo o próprio invento, uma ferramenta para tornar a energia elétrica mais difundida, pois era quase unânime a idéia de que o gás e o vapor seriam suficientes para o desenvolvimento do mundo.

Ficou marcada uma frase de Thomas Edison, ressaltando a diferença entre a visão futurista e a imediatista, ao ser questionado em relação ao preço de sua lâmpada comparada ao de uma vela: - “No futuro, somente os ricos queimarão velas”.

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As novas tecnologias sempre causam esse tipo de conflito, da vantagem tecnológica contra o custo de investimento. O problema enfrentado por Edison também ocorre hoje em dia, com as novas tecnologias.

Nos últimos anos, houve um avanço na utilização de sistemas mais eficientes, certamente motivado pelo aumento nos custos da energia elétrica nos países desenvolvidos – principalmente nos EUA, onde a energia é gerada principalmente em usinas nucleares. O investimento necessário para construir usinas e sistemas de transmissão é tamanho que os governos adotam programas intensivos para promover a utilização de equipamentos de utilização energeticamente mais eficientes.

Recentemente foi decretada uma nova lei nos EUA para regulamentar a iluminação sob seu aspecto energético. Foi simplesmente proibido o uso de sistemas de iluminação com baixa eficiência, incluindo lâmpadas bastante utilizadas no Brasil, como as incandescentes, as fluorescentes tradicionais, as de vapor de mercúrio e as mistas. Em alguns produtos do EUA, como lâmpadas comuns e equipamentos auxiliares, encontra-se a inscrição “proibida a venda no território americano”, ou “somente para exportação”. A mesma lei dá prazo para que as instalações antigas sejam reformadas e, para motivar a população, prevê financiamento destinado à troca de sistemas, além da aplicação de pesadas multas.

O motivo pelo qual essa resolução foi tomada é lógico: minimizar o consumo de energia elétrica. Os governos pretendem reduzir ao máximo os investimentos em eletricidade, que, além dos custos financeiros, geram custos ambientais significativos. A estratégia para atingir esses objetivos reside no desenvolvimento de novas fontes de luz, equipamentos auxiliares, sensores e luminárias mais econômicas.

A luz é uma modalidade da energia radiante verificada pela sensação visual de claridade. A faixa de radiações das ondas eletromagnéticas detectada pelo olho humano e situa entre 380 nm e 780 nm. ( 1 nanometro = 10-9 m ).

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O espectro eletromagnético visível esta limitado, em um dos extremos pelas radiações infravermelhas (de maior comprimento de onda) e no outro, pelas radiações ultravioletas (de menor comprimento de onda), conforme pode ser visto pela figura 1.

Figura 1 – Sensibilidade visual do olho humano

RADIAÇÕES INFRAVERMELHAS São radiações invisíveis ao olho humano e seu comprimento de onda se situa entre 760 nm a 10.0 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 luxuações, ativamento da circulação, na indústria na secagem de tintas e lacas , na secagem de enrolamentos de motores e transformadores, na secagem de grãos, como trigo e café, etc.

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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 intermediário ( 280 a 315 nm)

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

O UV-A compreende 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 perniciosamente a visão humana, não possuem atividades pigmentárias e eritemáticas sobre a pele humana, e atravessam praticamente todos os tipos de vidros comuns. Possuem grande atividade sobre material fotográfico, de reprodução e heliográfico (λ ≅ 380 nm)

O UV-B tem elevada atividade pigmentária e eritemática. Produz a vitamina D, que possui ação anti-raquítica. Esses raios são utilizados unicamente para fins terapêuticos. São também gerados artificialmente por uma descarga elétrica no vapor de mercúrio em alta pressão.

O 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.

Exemplos de Aplicações:

MEDICINA: atuação sobre os tecidos vivos e pigmentação da pele(UV-B); efeito germicida (UV-C);

INDÚSTRIA: identificação de substâncias pela fluorescência (A); combate ao mofo e fungos(C), produção de ozona (C).

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BANCOS: identificação e verificação de papel moeda (A). NO LAR: desodorização de ambientes, devido a produção de ozona ( C).

Examinando a radiação visível, verifica-se que, além da impressão luminosa, obtémse também a impressão de cor. Essa sensação de cor está intimamente ligada aos comprimentos de ondas das radiações. Verifica-se que os diferentes comprimentos de onda ( as diferentes cores) produzem diversas sensações de luminosidade; isto é, o olho humano não é igualmente sensível a todas as cores do espectro visível.

2- CONCEITOS E GRANDEZAS FUNDAMENTAIS

FLUXO LUMINOSO ( Φ ): é a potência de radiação total emitida por uma fonte de luz, ou é a potência de energia luminosa de uma fonte percebida pelo olho humano. O lúmen pode ser definido como o fluxo luminoso emitido segundo um ângulo sólido de um esterradiano, por uma fonte puntiforme de intensidade invariável em todas as direções e igual a 1 candela.

As lâmpadas conforme seu tipo e potência apresentam fluxos luminosos diversos: - lâmpada incandescente de 100 W: 1000 lm;

- lâmpada fluorescente de 40 W: 1700 a 3250 lm;

- lâmpada vapor de mercúrio 250W: 12.700 lm;

- lâmpada multi-vapor metálico de 250W: 17.0 lm

EFICIÊNCIA LUMINOSA: é a relação entre o fluxo luminoso emitido por uma lâmpada e a potência elétrica desta lâmpada. - lâmpada incandescente de 100W: 10 lm/W

- lâmpada fluorescente de 40 W: 42,5 lm/W a 81,5 lm/W.

- lâmpada vapor de mercúrio de 250W: 50 lm/W

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