CÁTEDRA DE ACONDICIONAMIENTO LUMÍNICO. abril/2010

CÁTEDRA DE

ACONDICIONAMIENTO LUMÍNICO

“La luz es una radiación que hace posible la

ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

RADIACION UV

LUZ VISIBLE

Los límites son aprox:

380nm a 780nm.

1nm = 10

-9

m.

RADIACION IR

380-435 nm violeta 435-500 nm azul 500-556 nm verde 556-600 nm amarillo 600-630 nm naranja 630-780 nm rojo

RENDIMIENTO VISUAL

EL EFECTO DE LA ILUMINACION SOBRE EL RENDIMIENTO DE LA TAREA

DEPENDE DE LA ESTRUCTURA DE LA TAREA Y DEL ROL DE LA COMPONENTE VISUAL EN LA MISMA

EL RENDIMIENTO VISUAL ES LO UNICO QUE SE PUEDE AFECTAR DIRECTAMENTE SI SE CAMBIAN LAS CONDICIONES DE ILUMINACION

RENDIMIENTO DE LA TAREA Y PRODUCTIVIDAD:

aumentar tamaño/contraste/color/forma del estímulo

modificar entorno visual: fuentes con buena reproducción del color, que no haya deslumbramiento

CONFORT VISUAL

CONDICIONES DE ILUMINACION QUE PRODUCEN DISCONFORT VISUAL :

deslumbramiento fisiológico deslumbramiento psicológico

variación temporal de la iluminación (flicker)

sombras

reflexiones de velo

CAUSAS Y SINTOMAS DE DISCONFORT VISUAL

alta exigencia visual

subestimulación/sobreestimulación

distracción causada por objetos que no son del interés del observador confusión perceptual lagrimeo ojos secos dolor de cabeza fatiga ocular problemas gastrointestinales

FOTOBIOLOGIA

CICLO CIRCADIANO (RELACIONADO CON HORARIOS DE TRABAJO)

ciclo fisiológico día/noche que regula el comportamiento humano a partir de las

variaciones de los ritmos hormonales que ocurren en el periodo de las 24 horas (secreción de melatonina u hormona del sueño)

la radiación luminosa (nivel y composición espectral) actúan a través del sistema

circadiano y pueden alterar el desempeño humano no solo en los aspectos

visuales sino en los cognitivos

corrimiento de los ciclos hormonales por exposición a luz en tiempos especificados

FUENTES DE LUZ

(Principios de funcionamiento)

Radiación calorífica Radiación eléctrica Luminiscencia

Fuentes

de luz

naturales

sol Relámpago Luciérnaga

Diodos emisores Lámparas

Fuentes

de luz

artificiales

incandescentes Lámparas de descarga

VALORES DE ILUMINANCIAS

SUPERFICIE TERRESTRE CON LA LUNA LLENA

ILUMINACIÓN DE EMERGENCIA: ESCAPE CALLE CON BUENA ILUMINACIÓN

DORMITORIO

OFICINA DE USO GENERAL

SALA DE DIBUJO Y CARTOGRAFÍA

0,2 LUX 1 LUX 15 A 25 LUX 70 A 100 LUX 500 LUX 1.000 LUX QUIRÓFANO (CAMPO OPERATORIO) 15.000 A 25.000 LUX

SUPERFICIE TERRESTRE ILUMINADA POR LA

FUENTES LUMINOSAS ELECTRICAS

• INCANDESCENTES

• DESCARGA

CARACTERISTICAS DE UNA FUENTE DE LUZ

producción de calor luminancia

posibilidad de reencendido inmediato equipos

efecto estroboscópico

regulación del flujo luminoso

efectos biológicos de la radiación formas y dimensiones

escala de potencias

posición de funcionamiento

distribución de la intensidad luminosa vida útil

costo por lámpara instalada

DISTRIBUCIÓN ESPECTRAL DE LA RADIACIÓN RENDIMIENTO LUMINOSO

COLOR DE LUZ

DURACIÓN O VIDA

es imposible predecir la duración de una lámpara individual, por lo que la misma se calcula considerando una muestra significativa de lámparas

se define vida promedio de una lámpara incandescente a la cantidad de horas a las que dejan de funcionar un 50% de las lámparas de un grupo suficientemente grande en condiciones controladas de trabajo

se define vida promedio de una lámpara de descarga al número de horas que transcurren entre su encendido (luego de las 100 horas iniciales) y el momento en que su flujo lumínico se reduce al 70% de su flujo inicial

ASPECTOS TECNOLOGICOS - FUENTES DE LUZ

CUADRO COMPARATIVO DE EFICACIA LUMINOSA (lm/w)

relación entre la cantidad de luz generada por la lámpara y la potencia consumida para producirla

se expresa en lúmenes por vatio (lm/w)

Fuente de luz Lúmenes por Watt

0 25 50 75 100 125 150 175 199 LIMITE TEORICO

Incandescente LUZ BLANCA (380-780 nm)

Vapor de mercurio

Fluorescente

Mercurio halogenado

Sodio de alta presión

DIAGRAMA DE DISTRIBUCIÓN ESPECTRAL

LAMPARA INCANDESCENTE LAMPARA DE DESCARGA

IRC (Ra) 100. - TºK 2700 IRC (Ra) 80 .- TºK 3000.

ESPECTROS DE EMISIÓN

Incandescentes HQL V. Mercurio NAV Sodio A .P. NAV/ Super

ESPECTROS DE EMISIÓN

INCANDESCENTE

TUBO FLUORESCENTE

COLOR

se define Temperatura Color Correlacionada (CCT) a la

temperatura de color de un radiador térmico más parecido a la de la fuente analizada

se define Índice de Reproducción Cromática (CRI/IRC/Ra) a la evaluación comparativa de colores bajo la fuente en estudio en relación con un radiador térmico de la misma temperatura de color correlacionada

ASPECTOS TECNOLOGICOS - FUENTES DE LUZ

CUADRO COMPARATIVO DE TEMPERATURAS DE COLOR (KELVIN)

Fuente de luz Kelvin (K)

1000 2000 3000 4000 5000 6000

Incandescente Vapor de mercurio

Fluorescente standard

Fluorescente trifósforo

Fluor. trifósforo de lujo

Mercurio halogenado

Sodio de alta presión Sodio de baja presión

ASPECTOS TECNOLOGICOS - FUENTES DE LUZ

CUADRO COMPARATIVO DE INDICES DE REPRODUCCION CROMATICA (IRC/Ra)

Fuente de luz Ra 0 20 40 60 80 100 Incandescente Vapor de mercurio Fluorescente standard Fluorescente trifósforo

Fluor. trifósforo de lujo

Mercurio halogenado

Sodio de alta presión Sodio de baja presión

Temperatura de color - Reproducción de color

SENSACIONES CROMATICAS

composición espectral de la luz

de la fuente

características de los cuerpos

iluminados

características del receptor: ojo

(receptor)

PODER REFLECTANTE

DE ALGUNOS COLORES (%)

Blanco 70/75% Amarillo claro 50/70% Verde claro 45/70% Gris claro 45/70% Gris oscuro 10/20% Negro 4/6%

POSICIÓN DE FUNCIONAMIENTO

algunas lámparas presentan restricciones con relación a la posición de funcionamiento para evitar una reducción de la vida útil

para un correcto funcionamiento su posición de operación podrá ser horizontal, vertical o indistinta

FUENTES LUMINOSAS ELECTRICAS

INCANDESCENTES

DESCARGA

PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO

TERMORRADIACIÓN:

calentamiento

de un sólido hasta su incandescencia

DESCARGA:

descarga de electrones

ASPECTOS TECNOLOGICOS

-

FUENTES DE LUZ

LEDS

FUENTES LUMINOSAS ELECTRICAS

INCANDESCENTES:

CONVENCIONALES HALOGENAS: TUBULARES BIPIN BAJA TENSION REFLECTORAS EFICACIA LUMINOSA: 15 -20 lm/w CARACTERISTICAS CROMATICAS: Ra = 100 VIDA: 1000 - 4000 HORAS

DIAGRAMA DE DISTRIBUCIÓN ESPECTRAL

INDICE DE REPRODUCCION

CROMATICA : Ra

Todas las lámparas incandescentes tienen un Ra =100.

INCANDESCENTES COMUNES

VENTAJAS

buena reproducción cromática

encendido instantáneo

variedad de potencia

facilidad de instalación

bajo costo de adquisición

apariencia de color cálido

INCONVENIENTES

reducida eficiencia lumínica

vida corta

elevada emisión de calor

APLICACIONES

alumbrado interior

alumbrado de acento

INCANDESCENTES HALÓGENAS

AMPOLLA DE

CUARZO

_FILAMENTO

GAS DE

RELLENO

CASQUILLO

INCANDESCENTES HALÓGENAS

VENTAJAS

buena reproducción cromática

encendido instantáneo

bajo costo de adquisición

variedad de tipos

elevada intensidad luminosa

facilidad de instalación

INCONVENIENTES

reducida eficiencia lumínica

vida corta

elevada emisión de calor

APLICACIONES

alumbrado interior

en bajo voltaje, con equipos electrónicos

DIAGRAMA DE ILUMINANCIAS

LAMPARAS REFLECTORAS

Altura de E máx. Diámetro

montaje del haz

I max. Apertura del haz=

2

1 m (99 lx) 360 lx 1.40 m

2 m (25 lx) 90 lx 2.80 m

3 m (11 lx) 40 lx 4.20 m

FUENTES LUMINOSAS ELECTRICAS

DESCARGA

DE BAJA PRESION : SODIO BP

FLUORESCENTES DE INDUCCION

DE ALTA PRESION: SODIO AP MERCURIO

MERCURIO HALOGENADO MEZCLADORAS

LAMPARAS DE DESCARGA

FUENTES LUMINOSAS ELECTRICAS

DESCARGA

DE BAJA PRESION: SODIO BP

FLUORESCENTES DE INDUCCION

EFICACIA LUMINOSA: FLUORESCENTES 70 - 110 lm/w

SBP 100 - 200 lm/w

CARACT. CROMATICAS: FLUORESCENTES Ra = 50 - 100

SBP Ra = 50

VIDA: FLUORESCENTES 8000 - 20000 HORAS

FLUORESCENTES LINEALES

VENTAJAS

buena eficiencia luminosa

larga vida

bajo costo de adquisición

variedad de apariencia y color

distribución luminosa adecuada para uso en interior

posibilidad de buena reproducción de los colores

INCONVENIENTES

sin equipo electrónico: encendido no instanténeo

sin equipo electrónico: efecto estroboscópico

dificultad de lograr contraste e iluminación de acento

forma y tamaño para algunas aplicaciones

APLICACIONES

FLUORESCENTES LINEALES

RECUBRIMIENTO CASQUILLO ELECTRODO FLUORESCENTE FLUJO DE ELECTRONES CASQUILLO TUBO DE DESCARGA

FLUORESCENTES COMPACTAS

VENTAJAS

buena eficiencia luminosa

larga vida

mínima emisión de calor

variedad de apariencia y color

buena reproducción de colores

facilidad de instalación en la opción casquillo Edison

INCONVENIENTES

costo medio a alto

APLICACIONES

FLUORESCENTES COMPACTAS

TUBO DE

DESCARGA

ELECTRODO

CEBADOR Y

CONDENSADOR

PUENTE DE

UNION

VAPOR DE SODIO BAJA PRESIÓN

PUNTOS DE CONDENSACIÓN

ELECTRODOS

DEL VAPOR DE MERCURIO

VAPOR DE SODIO BAJA PRESIÓN

VENTAJAS

excelente eficiencia luminosa

larga vida

aceptable rendimiento en color en tipos especiales

reencendidos instantáneos en caliente

INCONVENIENTES

muy baja reproducción cromática

flujo luminoso no instantánea

sensibilidad a descensos de tensión

APLICACIONES

alumbrado de seguridad

FUENTES LUMINOSAS ELECTRICAS

DESCARGA

DE ALTA PRESION: SODIO AP MERCURIO MERCURIO HALOGENADO XENON EFICACIA LUMINOSA: MH 85 - 100 lm/w SAP 104 lm/w CARACTERISTICAS CROMATICAS: MH Ra = 50 - 100 SAP Ra = 25 VIDA: MH 6000 - 20000 HORAS SAP 20000 - 40000 HORAS

DEPRECIACION DEL FLUJO LUMINOSO (AL 50%VIDA): MH 74%

VAPOR DE MERCURIO ALTA

PRESIÓN

ELECTRODO

PRINCIPAL

ELECTRODO

AUXILIAR

CASQUILLO

AMPOLLA

EXTERIOR

TUBO DE

DESCARGA

GAS DE

LLENADO

POLVO

FLUORESCENTE

VAPOR DE MERCURIO ALTA PRESIÓN

VENTAJAS

buena eficiencia luminosa

larga vida

flujo luminoso unitario importante en potencias altas

variedad de potencias

INCONVENIENTES

en ocasiones alta radiación UV

flujo luminoso no instantáneo

depreciación del flujo importante

APLICACIONES

alumbrado exterior e industrial

en aplicaciones especiales con filtro UV

VAPOR DE MERCURIO ALTA

PRESIÓN

VAPOR DE MERCURIO ALTA

PRESIÓN

HALOGENUROS METÁLICOS

ELECTRODOS

GAS DE

RELLENO

AMPOLLA

TUBO DE

DESCARGA

EXTERIOR

CASQUILLO

HALOGENUROS METÁLICOS

VENTAJAS

buena eficiencia luminosa

vida media

flujo luminoso unitario importante en potencias medias

variedad de potencias

casos de reducidas dimensiones

INCONVENIENTES

alta depreciación del flujo

sensibilidad a las variaciones de tensión

requiere equipos especiales para arranque en caliente

flujo luminoso no instantáneo

APLICACIONES

alumbrado deportivo y monumental

VAPOR DE SODIO ALTA PRESIÓN

AMPOLLA

TUBO DE

DESCARGA

GAS DE

RELLENO

EXTERIOR

ELECTRODOS

CASQUILLO

VAPOR DE SODIO ALTA PRESIÓN

VENTAJAS

muy buena eficiencia luminosa

larga vida

aceptable rendimiento en color en tipos especiales

poca depreciación de flujo

casos de reducidas dimensiones

INCONVENIENTES

mala reproducción cromática en versión estándar

estabilización no instantánea

en potencias pequeñas gran sensibilidad a sobre tensiones

equipos especiales para reencendido en caliente

APLICACIONES

alumbrado exterior

alumbrado interior industrial

FUENTES LUMINOSAS ELECTRICAS

LEDS (LIGHT EMITTING DIODE)

luz monocromática (evita uso de filtros) se pueden dimmerizar

gran resistencia mecánica no emiten radiación IR ni UV bajas potencias

posibilidad de mezclar colores pequeña geometría

eficacia luminosa: 80 - 100 lm/w

características cromáticas: Ra aprox. 80 vida: 100000 horas

FUENTES LUMINOSAS ELECTRICAS

LEDS

lámpara incandescente de 100w con filtro rojo = 1w de luz roja (ej. semáforo) led 12w = 1w de luz roja

CARACTERÍSTICAS DE LAS

LÁMPARAS

CARACTERÍSTICAS DE LAS

LÁMPARAS

DISTRIBUCION LUMINOSA

LÁMPARA INCANDESCENTE - SOLIDO FOTOMETRICO

Si representásemos

por medio de vectores la intensidad luminosa de un manantial en

infinitas direcciones del espacio,

obtendríamos un

cuerpo sólido llamado sólido fotométrico