Luminotécnica
Objetivos
• Conceitos básicos (grandezas fundamentais) ;
• Tipos de Lâmpadas Elétricas;
• Elaboração de Projetos de Iluminação (métodos de cálculo).
Introdução
Os recintos (internos ou externos) devem ser suficientemente
iluminados para que se possa executar as tarefas funcionais, sem
prejuízo de segurança e bem estar. Neste ponto entra o conceito de
Luminotécnica, fazendo com que sejam observados os seguintes
pontos fundamentais:
• Nível de iluminamento suficiente para cada atividade
específica (NBR 5413);
• Distribuição espacial da luz sobre o ambiente (localização
dos pontos de luz);
• Escolha da cor da luz e seu respectivo rendimento;
• Escolha apropriadas dos aparelhos de iluminação (lâmpadas
e luminárias);
• Potência; e
• quantidade de pontos.
Conceitos Básicos
A radiação é a emissão ou transporte de energia sobre a forma
de ondas eletromagnéticas, ou partículas.
A luz é uma radiação eletromagnética capaz de produzir uma
sensação visual. O espectro da luz - 380 nanômetros (violeta –
abaixo UV) a 780 nanômetros (vermelho – Acima IV).
A sensibilidade do olho também é alterada pela luminosidade.
A cor - reflexo da porção do espectro de radiação sobre o
objeto. Ex: maça vermelha iluminada por uma luz branca (espectro
completo).
Cores primárias - RGB – Red- Blue-Green
Cores secundárias – Combinação entre as primárias
Fluxo Luminoso é a potência de radiação total emitida por
uma fonte luminosa em todas as direções.
Símbolo: Φ
Unidade: lúmen (lm)
Eficiência Luminosa: lm/W =
incandecente = fluorescente = vapor metálico
Exemplos:
Lâmpada de incandescência de 100 W: 1500 lm.
Eficiência luminosa = 1500 / 100 = 15 lm/W
Lâmpada fluorescente de 40 W: 2600 lm.
Eficiência luminosa = 2600 / 40 = 65 lm/W
Intensidade Luminosa é o fluxo luminoso irradiado na
direção de um determinado ponto.
Símbolo: I
Unidade: candela (cd)
Curva de distribuição Luminosa: Diagrama polar que
expressa quantos cd se tem para um fluxo de 1000 lm em
determinado ângulo.
Ex: Para uma lâmpada de intensidade luminosa 36000 lm,
com intensidade de por exemplo de 100 cd, temos um fator de
0,1. Assim sua intensidade luminosa será 3600 cd.
Curva de distribuição luminosa.
Iluminância (E) ou iluminamento (INMETRO): Relação entre
o fluxo luminoso e a área incidente. É expressa em lux, 1 lúmen
por metro quadrado. Valor médio pois o fluxo não é uniforme na
superfície.
F
E
S
F – Fluxo luminoso, em lumens
(lux )
S – área da superfície iluminada, em m2
Para uma fonte pontual, ou seja, uma dimensão muito pequena
em comparação com a distância à superfície, a iluminância
pode ser dada por:
I
E 2
d
Luminância (L) Medida de sensação de claridade da superfície
iluminada.
Percepção visual: 105 cd
I
L
m2
S
Ex: Letras pretas (10%) em papel branco (85%)
Temperatura de cor
Índice de Reprodução de cores (IRC): O IRC mede quanto a
luz artificial se aproxima da natural. Quanto maior o IRC, melhor.
3 – Lâmpadas Elétricas
As lâmpadas elétricas são classificadas em dois tipos principais, incandescentes
e de descarga.
3.1 – Lâmpadas incandescentes
•A emissão de luz é produzida por elemento (fio de tungstênio) aquecido
até a incandescência (2500°C). No interior existe vácuo ou gás inerte
para evitar oxidação do filamento.
• A cor da luz branco avermelhada. Sobressaem as cores amarela e
vermelha ficando amortecidas verde e azul.
•As lâmpadas incandescentes comuns são utilizadas em residências, lojas
e locais de trabalho que não exijam índice de iluminamento elevado.
•As lâmpadas incandescentes para fins específicos podem ser: coloridas,
para faróis de veículos, flash fotográfico, etc.
•As lampadas incandescentes refletoras possuem alto rendimento
luminoso, pequenas dimensoes e facho de luz direcionado.
• vida útil entre 600 a 1.000 horas;
• eficiência luminosa baixa 15 lúmens/Watt;
• o rendimento cresce com a potência;
• o rendimento diminui com a tensão;
• para cada 10% de sobretensão, a vida útil
diminui em 50%;
• índice de reprodução de cor: 100;
• podem ser “dimmerizadas”.
Prof: Tiago Correa Rodolphi
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Exemplo: Osram
3.2 – Lâmpadas halógenas de tungstênio (quartzo ou dicróicas)
• A lâmpada halógena de tungstênio é um tipo especial de lâmpada
incandescente em que um filamento é contido num tubo de quartzo, no qual é
colocada uma certa quantidade de iodo.A presença do iodo faz com o
tungstênio desprendido do filamento não grude no vidro, retornando ao
filamento. Assim o bulbo não fica preto.
•São de grande potência, mais duráveis, melhor rendimento luminoso, melhor
índice de reprodução de cores em torno de 100 (luz mais branca). São mais
caras.
•Utilizadas em iluminação praças de esporte, pátios, fachadas, monumentos, e
iluminação interna como teatro, estúdio de TV, museus, etc.
•Maior vida útil e eficiência luminosa que as comuns.
•Dicróica é mais fria devido sua película (reflete espectro visível e transmite
radiaçao).
3.3 – Lâmpadas de luz mista
Prof: Tiago Correa Rodolphi
•As lâmpadas de luz mistas são
constituídas por um tubo de
descarga a vapor de mercúrio,
conectado em série com um
filamento de tungstênio, ambos
encapsulados por um bulbo
ovóide.
•Possui as características básicas
das lâmpadas incandescentes (luz
quente com excelente reprodução
de cor) e das lâmpadas a descarga
(luz fria com elevada eficiência
luminosa) .
•Dispensa reator
•Vida média igual ou pouco
superior à incandescente.
•Utilizadas em 220V em galpões,
posto de gasolina, industrias, etc.
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Prof: Tiago Correa Rodolphi
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Lâmpadas de descarga
•A luz é produzida por uma descarga elétrica continua em um gás ou
vapor metálico, as vezes combinado com fósforo depositado no bulbo
que, excitado pela radiação da descarga, emite luz visivel.
•Funcionam com equipamentos auxiliares – reatores e ignitores
•Reator = limitar a corrente na lâmpada e produzir sobretensão
•Ignitor = ajuda produzir a tensão necessária para o start.
•Após o start, ocorre a estabilização do gás, que pode variar dependendo
do tipo de lâmpada.
•Apresentam elevado eficiência (>40lm/w) luminosa e alta vida útil
(>7500h).
3.4 – Lâmpadas fluorescentes
A lâmpada
fluorescentes
possuem um tubo cilíndrico de
vidro, cujo interior é revestido
por uma camada de fósforo de
diferentes tipos. O gás no interior
possui argônio e mercúrio. A luz
invisível em contato com fósforo
produz luz visível.Utilizadas em
iluminação residencial, comercial
e grandes áreas.
Fluorescentes compactas
Starter incorporado.
Vida util 10X incandescente
80% economicas
Pesquisar sobre:
Reatores comuns ou convencionais
Reatores de partida rápida
Reatores eletrônicos
Lâmpadas fluorescentes de catodo quente pré-aquecido
Lâmpadas fluorescentes de catodo quente sem pré-aquecimento
Lâmpadas fluorescentes de catodo frio
3.5 – Lâmpadas a vapor de mercúrio
• Nestas lâmpadas existem algumas gotas de mercúrio, que são evaporados
no preaquecimento da lâmpada.
•Tem distribuição pobre de cores. Não emitem a luz vermelha.
•Visando resolver este problema, adiciona-se fósforo no tubo para
transformar parte do ultravioleta emitido em luz vermelha.
•Lâmpadas sem correção = utilizadas em pontos onde não se necessita de
detalhes como ruas, postos de gasolina,etc.
•Lâmpadas com correção = aplicações industriais e comerciais.
•Necessita de reator de partida
•Demora uns 3 minutos para atingir fluxo máximo.
•Quando desligada, é necessário um tempo de 5 a 10 minutos para
reacender.
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3.6 – Lâmpadas a vapor de sódio
• Baixa pressão:
•Estas lâmpadas possui sódio em seu interior com presença de gás
argônio e neônio para facilitar a partida.
•As lâmpadas de baixa pressão emitem uma radiação quase
monocromática (amarelo), após uns 15 minutos de ligada, mas possui
alta eficiência (200lm/w). Vida útil = 15000h.
•Devido a ser monocromática, aplica-se em locais onde não se
necessita de reprodução de cores, como exemplos estradas, pátios,
ruas, etc.
•Alta pressão:
•adiciona-se mercúrio para corrigir a cor.
•Partida em torno de 3 a 5 minutos.
•Possui cor branco-amarelada. Possui melhor reprodução de cor, mas
a eficiência inferior (120 lm/w).
•Podem ser utilizadas tanto interna (industria) quanto externamente,
em mais locais que a anterior.
•Instaladas em local com pé direito superior a 4 m.
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3.7 – Lâmpadas a vapor metálico
•É um tipo especial de lâmpadas a vapor de mercúrio, onde são
adicionados iodeto de índio, tálio e sódio para melhorar a reprodução de
cores.
•Possui excelente reprodução de cores, alto rendimento, baixa depreciação,
vida longa e alta confiabilidade.. Utilizada em quadras esportivas, estádios,
galpões de exposição. Sua principal aplicação refere-se à qualidade do
sinal nos televisionamentos em cores. Reatores / Ignitores
3.8 – Lâmpadas LED
Utilizadas em aparelhos eletrônicos, serão empregadas em
substituição às lâmpadas atuais devido às suas características de
alto rendimento e vida útil superior a 100 mil horas.
3.8 – Lâmpadas Germicidas
Emitindo radiação ultravioleta – mata bactérias e germes.
Produzem queimaduras na pela.
3.8 – Lâmpadas Neon
Baixa eficiência luminosa (10lm/w) e alta vida útil (25000h)
Comparação entre lâmpadas – pag 158 Tab: 5.1 - Creder
4 – Dispositivos de Controle
Utilizados para a partida das lâmpadas de descarga e controlar o fluxo
de corrente do circuito.
4.1 – Reatores
São responsáveis pela estabilização da corrente na lâmpada.
Normalmente são uma reatância em série com a lâmpada. Os reatores
eletromagnéticos são simplesmente indutores ferromagnéticos, enquanto
os eletrônicos são inversores de freqüência dedicados.
4.2 – Starters
São dispositivos constituídos
de um pequeno tubo de vidro
dentro do qual são colocados
dois eletrodos imersos em gás
inerte
responsável
pela
formação do arco que permitirá
estabelecer o contato direto
entre os eletrodos os referidos
eletrodos.
4.3 – Ignitores
São elementos utilizados em lâmpadas a vapor de metálico e vapor de
sódio e que atuam gerando uma série de pulsações de tensão elevada da
ordem de 1 a 5 kV, a fim de iniciar a descarga. Uma vez que a lâmpada
inicie sua operação, o ignitor para de emitir pulsos.
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5 – Luminárias
São aparelhos destinados à fixação das lâmpadas, devendo apresentar
as seguintes características básicas:
• serem agradáveis ao observador;
• modificarem o fluxo luminoso da fonte de luz;
• possibilitarem fácil instalação e posterior manutenção.
5.1 – Características quanto à direção do fluxo luminoso Tab 8.18
Niskier
Existem as seguintes classes para as luminárias:
• Direta: O fluxo luminoso é dirigido diretamente para o plano de
trabalho. Luminária refletoras espelhadas (spots);
• Indireta: A direção do fluxo é oposta ao plano de trabalho. Função
decorativa;
• Semidireta: O fluxo luminoso atinge o plano de trabalho diretamente
e indiretamente, sendo o direto predominante;
• Semi-indireta: O fluxo luminoso atinge o plano de trabalho
diretamente e indiretamente, sendo o indireto predominante;
• Geral-difusa: O fluxo luminoso apresenta a mesma intensidade em
praticamente todas as direções.
5.2 – Características quanto à modificação do fluxo luminoso
Capacidade das luminárias de modificar o fluxo luminoso produzido pela
lâmpada:
• Absorção: Característica da luminária de absorver parte do fluxo
luminoso incidente na sua superfície;
• Refração: Capacidade de direcionar o fluxo luminoso da fonte,
lâmpada e refletor. Ex: farol de automóveis, composta de luminárias
refletoras primáticas;
• Reflexão: Modificação da distribuição do fluxo luminoso através da
sua superfície interna e segundo a sua forma geométrica de construção
(parabólica);
• Difusão: redução da luminância, conseqüentemente, redução do
ofuscamento através de uma placa de acrílico ou de vidro;
• Louvers: O painel destas luminárias é constituído por aletas de
plástico ou metal, em geral esmaltados na cor branca, não permitindo
que a lâmpada seja vista pelo observador dentre um certo ângulo.
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6 – Projetos de Iluminação
Fatores a se considerar em um projeto de iluminação:
•Obter um nível de iluminamento adequado à utilização do ambiente.
•Escolha adequada das lâmpadas e luminárias pensando também no fator
economia.
•Reproduzir as cores do ambiente a ser iluminado.
•Obter uma distribuição de luz uniforme nos planos que serão iluminados.
•Diferenciar ambientes com iluminação com função decorativa e os que
devem atender à funcionalidade do local.
Existem três métodos principais para a determinação do iluminamento
dos diversos ambientes de trabalho: método dos lumens; método das
cavidades zonais; método ponto a ponto.
6.1 - Método dos Lumens
É utilizado para calcular o número de lâmpadas e luminárias, levando em
conta as dimensões e o tipo do ambiente que será iluminado. É baseado na
determinação do fluxo luminoso necessário para se obter um
iluminamento médio desejado no plano de trabalho.
É dividido nas seguintes etapas:
1 – Escolha do nível de iluminamento (E)(Iluminância) - lux
Definido de acordo com a NBR 5413
Tabela de pesos: Se na soma algébrica o valor der –2 ou –3 utilizar a iluminância mais
baixa do grupo, se der 2 ou 3 utilizar a mais alta e nos outros casos valor médio.
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Tabela de Iluminâncias em classes
2 – Determinação do fator do local.
Fator do recinto K:
A B
K
Hlp  ( A  B)
A – comprimento do recinto em m;
B – largura do recinto, em m;
Hlp – altura da fonte de luz, sobre o plano
de trabalho, em m.
Adota-se o valor inteiro mais próximo
3 – Determinação das lâmpadas e luminárias.
Depende de fatores como objetivo da instalação (comercial, industrial ou
residencial), fatores econômicos, facilidade de manutenção, estética, etc.
Deve-se consultar catálogos dos fabricantes:
Exemplo: pág 263 Niskier, pág. 168 Creder. Catálogo Luminárias Philips.
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4 – Determinação do fator de utilização
É a relação entre o fluxo luminoso que chega ao plano de trabalho e o
fluxo luminoso total emitido pelas lâmpadas. Depende das dimensões do
local, cor do teto, parede e luminárias.
Adota-se os índices:
1 – superfície escura = 10%
3 – superfície média = 30%
5 – superfície clara = 50%
7 – superfície branca = 70%
Monta-se um número com 3 algarismos onde:
1 algarismo – reflexão do teto
2 algarismo – reflexão das paredes
3 algarismo – reflexão do piso
Refletâncias médias:
• Teto: Branco = 70%, claro = 50%, escuro = 30%;
• Paredes: Claras = 50%, escuras = 30%;
• Pisos: escuros = 10%.
Ex: 751
O teto tem superfície branco
Paredes tem superfície claro
Piso tem superfície escura
Ver exemplos Creder 168
Niskier 264
Fator de depreciação
Mede a relação entre o fluxo luminoso emitido por uma luminária no fim do período
considerado para iniciar o processo de manutenção e o fluxo emitido no início de
operação.
5 – Fluxo total necessário
E S
t 
Fu  Fdl
t – Fluxo total a ser emitido pelas lâmpadas, em lumens;
E – iluminamento médio requerido pelo ambiente a iluminar,
em lux;
S – área do recinto, em m2;
Fdl – fator de depreciação do serviço da luminária;
Fu – fator de utilização do recinto.
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6 - Cálculo do número de luminárias
N lu 
t
N la  l
t – Fluxo total a ser emitido pelas lâmpadas, em lumens;
l – Fluxo luminoso emitido por uma lâmpada, em lumens;
Nla – Número de lâmpadas por luminária.
7 - Distribuição das luminárias
O espaçamento entre as luminárias depende da altura útil. A distância
máxima entre os centros das luminárias deve ser de 1 a 1,5 da altura útil. O
espaçamento da luminária à parede deve corresponder a metade deste
valor.
Ver também Creder página 173
Exercício: Projetar a iluminação de uma sala de projetos, com 18
metros de comprimento, 10 m de largura e 3 metros de pé direito.
O teto e as paredes são brancos, piso escuro, e a maior parte dos
projetistas tem idade entre 40 e 55 anos.
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