Módulo Iluminação Artificial

Transcrição

1 FAU / USP AUT 262 / 2 Sem Módulo Iluminação Artificial

2 Programa 15 set. Luz, Visão e Grandezas Fotométricas 22 set. Fontes Artificiais de Luz e Equipamentos de Controle 29 set. Luminárias e Sistemas de Iluminação

3 Programa 06 out. Metodologias de Cálculo Luminotécnico 13 out. Exercícios de Aplicação 20 out. Avaliação / Módulo Iluminação Artificial

4 Luz, Visão e Grandezas Fotométricas

5 Assim, nasceu uma nova arte, filha da Ciência e da Técnica, feita de mil tonalidades e de quentes sinfonias. É para a vista o que a música é para o ouvido, e não pode - se predizer todo o desenvolvimento que poderá alcançar Duque Luís de Broglie

6 Natureza Física da Luz O que é a Luz? A luz é uma manifestação da energia sob forma de radiações eletromagnéticas, capazes de sensibilizar nosso órgão da visão. Normalmente se têm a idéia de que a luz do dia é branca e que a percebemos de forma simples e única, mas na realidade está composta por um conjunto de radiações eletromagnéticas. Radiação Radiação é transmissão de energia através do espaço. Espectro da Luz Observa-se que um raio de luz branca que atravessa um prisma triangular de vidro transparente, decompõem-se em um conjunto de cores correspondente às cores do arco-íris (vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta), as quais são irradiadas dentro de uma determinada faixa do espectro eletromagnético.

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9 Produção da Luz Como se produz a Luz? A produção da luz é uma transformação de energia. Pode-se produzir luz de várias formas, as mais importantes com relação às fontes artificiais de luz são: aquecendo-se corpos sólidos até alcançarem o seu grau de incandescência; (fundamento das lâmpadas incandescentes); provocando-se uma descarga elétrica entre duas placas ou eletrodos no seio de uma gás ou numa mistura de vapores; (fundamento das lâmpadas de descarga).

10 PRODUÇÃO DA LUZ termoradiação luminescência Combustão incandescência Descarga no seio de um gás Radiação de um corpo sólido artificial natural Chama Lampião de gás Lâmpada incandescente Lâmpada de vapor metálico Substâncias luminescentes Placas de sinalização rodoviária

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12 Transmissão da Luz Como a Luz se transmite? A luz transmite-se à distância através do espaço, por meio de ondas similares àquelas que se formam em um lago, quando atira-se uma pedra. Estas ondas concêntricas se propagam na largura e no comprimento do lago, formando cristas e vales, que vão sendo amortecidos até desaparecerem. Graças as mesmas, o efeito do choque da pedra sobre a água é apreciado à distância do lugar donde foi produzido. As ondas que formam-se na água e as ondas luminosas tem em comum que seus efeitos são percebidos à distância; o que as difere é que as ondas luminosas não necessitam de nenhum meio material para propagarem-se, inclusive conseguem transmitir-se através de meios líquidos e sólidos, enquanto que as da água necessitam desse meio para serem transmitidas. Assim a luz que recebemos do sol em forma de ondas chega até nós atravessando o espaço vazio que existe entre os planetas, e ao entrar em contato com a atmosfera transmite-se através dos gases que a formam. Outra diferença é que as ondas luminosas propagam-se em todas as direções do espaço (comprimento, largura e altura), enquanto que as ondas formadas na água só o fazem na superfície desta (largura e comprimento). Resumindo: A luz se transmite por meio de ondas, a distância, no vácuo e em todas as direções.

13 Características da Radiação Luminosa Características A radiação luminosa, igualmente outras radiações eletromagnéticas, apresenta duas características físicas fundamentais que as diferenciam. São elas: o comprimento da onda, ou a distância entre duas ondas consecutivas; a velocidade de propagação (a luz se propaga a uma velocidade de Km/s). Além dessas características, a luz propaga-se em linha reta que corresponde ao eixo das ondas luminosas. A unidade utilizada para dimensionar o comprimento de onda em Luminotécnica é o nanômetro, de símbolo nm.

14 O Olho Humano e a Visão

15 O Olho Humano Como defini-lo? O olho é o órgão fisiológico através do qual experimentam-se as sensações de luz e cor. O olho recebe a energia luminosa e a transforma em estímulo nervoso que é conduzido através do nervo óptico até o cérebro. Pode-se compará-lo com uma máquina fotográfica, embora seja muito mais perfeito que essa e apresente algumas diferenças fundamentais em relação à mesma. A objetiva no olho é composta pela córnea, o humor aquoso e o cristalino; o diafragma é a íris, e a película fotosensível, a retina. A retina está composta de elementos fotoreceptores, que cumprem funções distintas. Estes elementos, devido a sua forma, recebem os nomes de cones e bastonetes e são realmente sensíveis aos estímulos luminosos, é neles onde realizam-se as transformações da energia luminosa em sensação ou energia nervosa.

16 O Olho Humano Como defini-lo? Os bastonetes são muito sensíveis à luz e quase insensíveis às cores, enquanto que os cones são muito às cores e quase insensíveis à luz. Daí a missão dos bastonetes ser a de perceber a maior ou menor claridade a que estão submetidos os objetos iluminados, e a dos cones a de revelar as cores desses. Na visão sob a luz do dia ou com suficiente luz artificial (visão fotóptica), intervém os cones e os bastonetes, enquanto na visão noturna ou artificial com pouca luz (visão escotóptica), intervém essencialmente os bastonetes. Na visão escotóptica não se distingue a cor dos objetos, o que justifica o dito popular: Á noite todos os gatos são pardos. No centro da retina encontra-se uma mancha amarela, cujo número de cones é muito superior ao de bastonetes, existindo no centro desta mancha um pequeno ponto de 0,25mm de diâmetro, chamado fóvea central, que só contém cones e no qual a sensibilidade retiniana aos estímulos luminosos é máxima. O ponto de entrada do nervo óptico constitui o que chamamos de ponto cego, que por não conter nem bastonetes nem cones é insensível às impressões luminosas.

17 O Olho Humano Como Formam-se as Imagens? O campo visual do homem está limitado por uma ângulo de aproximadamente 130 no sentido vertical e de aproximadamente 180 no sentido horizontal. Dos objetos iluminados ou com luz própria situados no campo visual partem raios luminosos que atravessam a córnea e o humor aquoso e chegam ao cristalino, onde sofrem refração e vão a retina, na qual formam-se as imagem desses objetos. Esta imagem é percebida de forma invertida e muito menor do que a natural, igualmente ocorre com uma máquina fotográfica, transmitindo-se através do nervo óptico até o cérebro, que se incumbe de sua interpretação e retificação de sua posição.

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21 O Olho Humano Adaptação do Olho Humano É a capacidade que o olho têm para ajustar-se aos diferentes níveis de iluminação a que estarão submetidos os objetos iluminados. Este ajuste realiza-se através da pupila mediante os movimentos de abertura e fechamento da mesma. Nas máquinas fotográficas isso ocorre por meio do diafragma. Se a iluminação é muito intensa, a pupila se contrai reduzindo a quantidade de luz que chega ao cristalino, quando é escassa, a pupila dilata-se para captar a luz em maior quantidade. Para níveis de iluminação muito altos, a pupila se reduz a um diâmetro de aproximadamente 2mm, com níveis de iluminação muito baixos, abre-se até aproximadamente 8mm de diâmetro. Quando passamos de um local bem iluminado a outro completamente às escuras, o olho vê-se submetido a um processo de adaptação para cujo ajuste total necessita de cerca de 30 minutos, enquanto que para o contrário, quando passamos de um local às escuras para outro bem iluminado, esse período é de apenas alguns segundos.

22 O Olho Humano Acomodação É a capacidade que o olho têm de se ajustar automaticamente às diferentes distâncias dos objetos a observar, obtendo desta forma imagens nítidas na retina. Este ajuste se efetua mediante a variação da curvatura do cristalino e com ele a distância focal por contração ou relaxamento dos músculos ciliares. Se o objeto encontra-se próximo ao olho, a curvatura do cristalino se faz maior do que quando está longe. Na máquina fotográfica o ajuste se faz variando a distância entre a objetiva e a película. A capacidade de acomodação do olho diminui com a idade, como conseqüência do endurecimento do cristalino.

23 O Olho Humano Acuidade Visual A acuidade visual é a capacidade que o olho têm de reconhecer separadamente, com nitidez e precisão, objetos muito pequenos e próximos entre si. A visão nítida está delimitada em sua maior parte na região da fóvea central. Afirmase que uma pessoa tem boa acuidade visual quando pode ler sem esforço, distinguir os detalhes de um objeto minúsculo ou reconhecer perfeitamente um sinal de trânsito a longa distância. A acuidade visual diminui com a idade devido ao endurecimento do cristalino com o decorrer do tempo, que perdendo a elasticidade, não mais focaliza as imagens dos objetos suficientemente definidas sobre a retina. Observa-se que acuidade visual de uma pessoa de 60 anos é de aproximadamente 75% da de uma pessoa de 20 anos.

24 O Olho Humano Sensibilidade do Olho às Radiações Luminosas O conjunto de todas as radiações eletromagnéticas visíveis (luz do dia) está compreendido em uma zona do espectro eletromagnético, cujos comprmentos de onda vão desde 380 nm para a cor violeta até 780 nm para a cor vermelha. Estes valores correspondem aos limites de sensibilidade do olho humano à luz. Fora desses valores limites, o olho é cego, isto é, não percebe nenhum outro tipo de radiação. Todas as fontes artificiais de luz têm suas próprias radiações luminosas ou mistura delas, compreendidas dentro desses limites do espectro visível, entre outras não visíveis. Se cada uma das radiações luminosas visíveis que compõe a luz branca se fizer chegar ao olho independentemente, este as capta segundo suas diferentes cores com diferentes intensidades, devido ao fato de que a sensibilidade dos cones da retina é diferente para cada uma das cores.

25 O Olho Humano Sensibilidade do Olho às Radiações Luminosas Se representarmos mediante um gráfico a sensibilidade relativa do olho humano para diferentes comprimentos de ondas da luz de um meio-dia ensolarado, supondo-se todas as radiações luminosas com mesma energia, obtêm-se uma curva acampanada que denomina-se curva de sensibilidade do olho às diferentes radiações monocromáticas de comprimento de onda λ, ou abreviadamente curva V λ O olho tem maior sensibilidade para um comprimento de onda de 555 nm que corresponde à faixa amarelo-verde e a mínimas as cores vermelho e violeta. Na visão escotóptica (no crepúsculo ou à noite), o máximo de sensibilidade se desloca para comprimento de ondas menores. Este fenômeno denomina-se efeito Purkinje.

26 Fatores que Influem na Visão Características Sem luz não a visão, já que o olho não pode transmitir ao nosso cérebro nenhuma informação de tudo o que nos cerca. Na percepção visual dos objetos influem os seguintes fatores: Iluminação Contraste Sombras ofuscamento Ambiente Cromático Todos guardam uma relação entre si e e qualquer um deles pode ter um valor decisivo.

27 Fatores que Influem na Visão Iluminação Em numerosas investigações pode-se comprovar que a capacidade visual depende da Iluminação e esta afeta o estado de ânimo das pessoas, a sua aptidão para desenvolver um trabalho,sua capacidade de relaxamento, etc. Cada atividade requer uma determinada iluminação nominal que deve existir com valor médio na zona em que ocorre a atividade. O valor médio de iluminação para uma determinada atividade está em função de uma série de fatores entre os quais pode-se citar: Tamanho dos detalhes a serem captados; Distância entre o olho e o objeto a ser observado; Fator de reflexão do objeto observado; Contraste entre os detalhes do objeto e o fundo sobre o qual se destaca; Tempo empenhado na observação; Rapidez de movimento do objeto.

28 Fatores que Influem na Visão Iluminação Quanto maior a dificuldade de percepção visual, maior deve ser o nível médio de Iluminação. Esta dificuldade acentua-se muito mais em pessoas de idade avançada, pois estas necessitam de mais luz para realizar um trabalho de igual dificuldade. È comprovado que um menino de 10 anos, para ler normalmente uma página de um livro, necessita de um nível médio de iluminação de 175 lux, já uma pessoa de 40 anos precisa de 500 lux e uma de 60 anos de lux. Considerando todos esses fatores são estabelecidos valores mínimos de Iluminação para cada tarefa estabelecida nas normas correspondentes.

29 Fatores que Influem na Visão Contraste No que diz respeito a luminância, o olho humano apenas aprecia as diferenças de luminosidade. As diferenças de luminância entre o objeto observado e o espaço ao seu redor é conhecido como Contraste. Os trabalhos que requerem uma maior acuidade visual necessitam de um maior contraste. Combinando adequadamente os graus de reflexão das superfícies de um recinto, obtém-se uma diminuição harmônica da luminância, produzindo assim um Contraste fácil de distinguir. As melhores condições visuais consegue-se quando o Contraste de luminância entre o objeto visual e as superfícies circundantes mantém-se dentro dos limites determinados. A relação de luminância no campo visual deve ser menor que 1:3, nem maior que 3:1.

30 Fatores que Influem na Visão Exemplos de Contraste a b c A figura a apresenta um contraste fácil distinguir enquanto as figuras "b" e "c" oferecem maior dificuldade.

31 Fatores que Influem na Visão Classes de Contrastes Contraste Fraco Contraste Equilibrado (Relação 1:3 até 3:1) Contraste Forte (Relação superior a 3:1)

32 Fatores que Influem na Visão Contraste de Cores em Ordem Decrescente Cor do Objeto Preto Verde Vermelho Azul Branco Preto Amarelo Branco Branco Branco Cor do Fundo Amarelo Branco Branco Branco Azul Branco Preto Vermelho Verde Preto

33 Fatores que Influem na Visão Sombras Se não tivéssemos dois olhos, não veríamos os objetos em relevo. Isso se deve que em cada olho forma-se uma imagem ligeiramente distinta e ao juntá-las no cérebro tem-se a sensação de relevo. No entanto, para poder captar o relevo dos objetos é preciso que estes apresentem zonas menos iluminadas que outras. Estas zonas menos iluminadas são chamadas Sombras, as quais deformam as formas plásticas dos objetos. As Sombras em si são o resultado de uma diferença de luminância no que se refere as zonas iluminadas. As sombras podem ser fortes ou suaves. Sombras fortes são as que resultam da iluminação de um objeto com luz dirigida intensa de um ponto distante, e caracterizam-se por sua profunda escuridão e dureza com alto efeito de relevo. Em contraposição as sombras fortes, as sombras suaves, são resultado da iluminação de objetos com uma luz difusa e caracterizam-se por suavidade e menor efeito de relevo.

34 Fatores que Influem na Visão Ofuscamento O Ofuscamento é um fenômeno da visão que produz incômodos ou diminuição da capacidade de distinguir objetos, ou ambas as coisas ao mesmo tempo, devido a uma inadequada distribuição ou escalonamento de luminâncias, ou como conseqüência de contrastes excessivos no espaço e no tempo. Este fenômeno atua sobre a retina do olho na qual produz uma energética reação fotquímica, insensibilizando-a durante um certo tempo, transcorrido no qual volta a recuperar-se. Os efeitos que dão origem ao deslumbramento podem ser do tipo pscicológico ou do tipo fisiológico. Enquanto a forma de produção pode ser direta como o proveniente de lâmpadas, luminárias ou janelas, que encontram-se situadas dentro do campo visual, ou refletidas por superfícies de grande refletância, especialmente superfícies especulares como as de metal polido.

35 Fatores que Influem na Visão Ofuscamento Por outro lado, uma grande área de baixa luminância, como um painel luminoso, ou várias lâmpadas em conjunto (lâmpadas fluorescentes), cada uma delas com baixa luminância, pode produzir o mesmo ofuscamento que uma única fonte de pequenas dimensões com maior luminância. A situação da fonte de luz Quanto mais longe encontra-se a fonte na linha da visão, menor o Ofuscamento produzido. Também diminui o ofuscamento a medida que a fonte é mais acima do ângulo visual. O contraste da luminância da fonte de luz e dos seus arredores. Um maior contraste de luminância, um maior Ofuscamento.

36 Fatores que Influem na Visão Máximas Relações de Luminância Admissíveis Entre a tarefa visual e a superfície de trabalho...3:1 Entre a tarefa visual e o espaço ao redor...10:1 Entre a fonte de luz e o fundo...20:1 Máxima relação de luminância no campo visual...4:1

37 Fatores que Influem na Visão O Tempo de Exposição Uma luminância de valor baixo pode produzir ofuscamento se o Tempo de Exposição for longo. Dados os efeitos prejudiciais que produz o fuscamento, devem-se tomar medias para evitá-los. Existem diversos métodos de avaliação do ofuscamento. Um dos mais simples e práticos para iluminação interiores é o método alemão. Este método, incluído na norma alemã DIN 5035, baseia-se em curvas limites de luminâncias, dependendo se a demanda é alta, média ou baixa.

38 Ofuscamento direto (luz direta) Ofuscamento indireto (luz refletida)

39 Ângulo visual de ofuscamento

40 Relação de iluminâncias mais favoráveis na iluminação de um escritório.

41 Zona ofensiva no ofuscamento refletido. Direção correta da luz para evitar o ofuscamento refletido.

42 Fatores que Influem na Visão Ambiente Cromático A cor da luz e a cor dos sólidos existentes no espaço facilitam o reconhecimento de tudo o que nos rodeia. Os efeitos psicofísicos que produzem definem-se como Ambiente Cromático. O Ambiente Cromático tem grande influência no estado de ânimo das pessoas, de modo que, na iluminação de um recinto, local ou habitação, as intensidades de iluminação, a cor da luz, sua reprodução cromática e as cores das superfícies interiores, devem estar perfeitamente harmonizadas e adaptadas a função visual ou trabalho a ocorrer. Como indicação geral, se as intensidades luminosas são baixas, as cores apropriadas devem ser quentes; e se são superiores, brancos ou luz do dia.

43 Grandezas e Unidades Fotométricas

44 Grandezas e Unidades Fotométricas Fundamentos Na técnica da iluminação intervém dois elementos básicos: a fonte produtora de luz e o objeto a ser iluminado. As grandezas e unidades de medidas fundamentais empregadas nas qualidades e nos efeitos das fontes de luz são as seguintes: Fluxo Luminoso Rendimento Luminoso Quantidade de Luz Intensidade Luminosa Iluminância Luminância

45 raio-x ultra-violeta infra-vermelho micro ondas ondas de rádio

46 Grandezas e Unidades Fotométricas Fluxo Luminoso (potência luminosa) A energia transformada pelas fontes luminosas não podem ser aproveitadas totalmente para a produção de luz. Por exemplo, uma lâmpada incandescente consome uma determinada energia elétrica que transforma em energia radiante, da qual apenas uma pequena parte é percebida pelo olho em forma de luz, enquanto o resto é perdido em forma de calor. A energia radiante de uma fonte de luz que produz uma sensação luminosa é chamada de Fluxo Luminoso. O Fluxo Luminoso é representado pela letra grega φ (fi), e sua unidade de medida é o lúmen (lm). O lúmen é o fluxo luminoso da radiação monocromática que caracteriza-se por uma freqüência f de valor 540x12¹² Hertz e por um fluxo de energia radiante de 1/683 W. Um watt de energia radiante de comprimento de onda de 555nm na atmosfera equivale a aproximadamente 683 lm.

47 Grandezas e Unidades Fotométricas Medida do Fluxo Luminoso A medida do Fluxo Luminoso realiza-se em laboratório por meio de u fotoelemento ajustado segundo uma curva de sensibilidade fototópica do olho às radiações monocromáticas (curva V λ), incorporada a uma esfera côncava, a qual dá-se o nome de esfera integradora de Ulbricht, em cujo interior coloca-se a fonte a ser medida.

48 Medição do Fluxo Luminoso Esfera de Ulbricht

49 Fluxo Luminoso (lumens) Vela lm Lâmpada Incandescente (100 W) lm Lâmpada fluorescente tubular (32 W) lm

50 Fluxo Luminoso (lumens) Lâmpadas de Multivapores Metálicos (150 W) lm Lâmpada de Vapor de Mercúrio em Alta Pressão (400 W) lm Lâmpadas de Vapor de Sódio em Alta Pressão (400 W) lm

51 Grandezas e Unidades Fotométricas Rendimento Luminoso ou Eficácia Luminosa O Rendimento Luminoso ou Coeficiente de Eficácia Luminosa de uma fonte de luz, indica o fluxo por esta mesma emitido por cada unidade de potência elétrica consumida para sua obtenção. O Rendimento Luminoso é representado pela letra grega η (eta), sendo a sua unidade de medida o lúmen por watt (lm/w). A fórmula que expressa o rendimento luminoso é: η = φ / W. Se conseguíssemos fabricar uma lâmpada que transformasse sm perdas toda a potência elétrica consumida em luz de um comprimento de onda de 555nm, esta lâmpada teria um maior Rendimento Luminoso possível, cujo valor seria de 683 lm/w, mas como só uma pequena parte é transformada em luz, os Rendimentos Luminosos obtidos até agora para diferentes lâmpadas, ficam muito aquém desse valor, apresentando diferenças notáveis entre as mesmas.

52 Grandezas e Unidades Fotométricas Rendimento Luminoso ou Eficácia Luminosa Exemplo de cálculo de Rendimento Luminoso: uma lâmpada incandescente de 100W, que emite u Fluxo Luminoso de lúmens, tem um Rendimento Luminoso de η= φ / W = lm / 100W = 13,8 lm/w O Rendimento Luminoso pode-se dar também, para lâmpadas de descarga em relação ao consumo de potência da lâmpada com o equipamento de controle.

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54 Rendimentos de Algumas Lâmpadas Tipo de Lâmpada Incandescente (100W) Fluorescente (32W) Vapor Metálico (150W) Vapor de Sódio (400W) Vapor de Mercúrio (400W) Potência Luminosa (lm) Rendimento Luminoso (lm/w) 13,5 73,0 72,7 130,2 50,7 Perdas do Reator (W)

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57 Grandezas e Unidades Fotométricas Quantidade de Luz (energia luminosa) De forma análoga a energia elétrica que determina-se pela potência elétrica em unidade de tempo, a quantidade de luz ou energia luminosa determina-se pela potência luminosa ou fluxo luminoso na unidade de tempo. A quantidade de luz representa-se pela letra Q, sendo sua unidade o lúmen por hora (lm/h). A fórmula que expressa a quantidade de luz é: Q = φ x t Esta grandeza é importante nas lâmpadas de relâmpago utilizadas em fotografia, já que o seu valor é decisivo para a iluminação da película. Devido ao curto tempo da descarga, a quantidade de luz dá-se em lúmens x segundo (lms). Na lâmpada AG 3B, que emite uma quantidade de luz de 2,1 lmh, esta grandeza por segundo será: 2,1 lmh x segundos = lms

58 Grandezas e Unidades Fotométricas Quantidade de Luz (energia luminosa) Também tem interesses em conhecer, a efeitos de cálculos econômicos, a quantidade de luz que emite uma lâmpada durante sua vida. Uma lâmpada incandescente de 40W que tem um Fluxo Luminoso de 430 lúmens, durante a sua vida de horas emitirá uma Quantidade de Luz de: 430 lm x horas = lmh Desta quantidade deve-se descontar a correspondente a perda de Fluxo que se produz no decorrer desta vida.

59 Grandezas e Unidades Fotométricas Intensidade Luminosa Esta grandeza entende-se unicamente a uma determinada direção e contém um ângulo sólido ω (omega minúsculo). Igualmente a uma grandeza de superfície corresponde a um ângulo plano que se mede em radianos, a uma grandeza de volume que corresponde a um ângulo sólido ou estéreo que se mede em estereorradianos. O radiano defini-se como u ângulo plano que corresponde a um arco de circunferência de comprimento igual ao raio. O estereoradiano defini-se deste modo como ângulo sólido que corresponde a um casquete esférico, cuja superfície é igual ao quadrado do raio da esfera.

60 Grandezas e Unidades Fotométricas Intensidade Luminosa A Intensidade Luminosa de uma fonte de luz em uma determinada direção é igual a relação entre o Fluxo Luminoso contindo em um ângulo sólido qualquer, cuja figura coicide com a direção considerada e o valor deste ângulo expresso em estereorradianos. A Intensidade Luminosa representa-se pela letra l, sendo sua unidade a candela (cd). A fórmula que expressa a intensidade luminosa é: l = φ / ω A candela defini-se como a Intensidade Luminosa de uma fonte pontual que emite um fluxo luminoso de um lúmen em um ângulo de um estererradiano. 1cd = 1lm / 1sr

61 sólido fotométrico de uma lâmpada incandescente

62 curva fotométrica de uma lâmpada fluorescente curva fotométrica de uma lâmpada incandescente

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64 Grandezas e Unidades Fotométricas Distribuição Luminosa. Curva Fotométrica. O conjunto da Intensidade Luminosa de uma origem em todas as direções constitui o que chamamos de distribuição luminosa. As fontes de luz utilizadas na prática tem uma superfície luminosa mais ou menos grande, cuja intensidade de radiação vê-se afetada pela própria construção da fonte, apresentando valores distintos nas diversas direções. Com aparatos especiais pode-se determinar a Intensidade Luminosa de uma fonte (origem), em infinitas direções do espaço com relação a um eixo vertical. Representando-se por meio de vetores a Intensidade Luminosa de uma fonte (origem), nas infinitas direções do espaço, obtém-se um corpo chamado sólido fotométrico. Fazendo-se passar um plano pelo eixo de simetria do corpo luminoso, obtem-se uma seção limitada por uma curva denominada curva de distribuição luminosa e também curva fotométrica.

65 Grandezas e Unidades Fotométricas Distribuição Luminosa. Curva Fotométrica. Mediante a curva fotométrica de uma fonte (origem) pode-se determinar com exatidão a Intensidade Luminosa em qualquer direção, dado necessário para cálculos de iluminação. As curvas fotométricas se dão em função de um Fluxo Luminoso emitido de lúmens e, como caso mais geral é que a fonte de luz emita um fluxo superior, os valores da Intensidade Luminosa correspondentes encontram-se mediante a um simples relação. Exemplo: Se uma lâmpada de mercúrio de alta pressão têm um Fluxo Luminoso de lúmens, os valores da Intensidade Luminosa deduzidos da sua curva fotométrica dada para lúmens, deverãos er multiplicados pelo fator 23 encontrando a relação de /1.000, para obter-se o verdadeiro valor.

66 Grandezas e Unidades Fotométricas Medida da Intensidade Luminosa A medida da Intensidade Luminosa realiza-se em laboratório por meio de aparatos especiais, dos quais existem diversos modelos fundamentados na lei do inverso do quadrado da distância da iluminação de uma fonte de luz padrão e outra desconhecida, situadas frente a frente num mesmo eixo, e interceptadas por uma tela na qual igualam-se as iluminações captadas em ambas as faces da mesmas mediante a um objeto apropriado.

67 Grandezas e Unidades Fotométricas Iluminância A Iluminância ou iluminação de uma superfície é a relação entre o fluxo luminoso que recebe a superfície e a sua extensão. A Iluminância é representada pela letra E, sendo a sua unidade de medida o lux. A fórmula que expressa a Iluminância é: E = φ / S Se deduz da fórmula que quanto maior o Fluxo Luminoso incidente sobre a superfície, maior será a sua Iluminância, e que, para um mesmo Fluxo Luminoso incidente, a Iluminância será maior na medida em que a suprfície seja diminuída. O lux, unidade de Iluminância, defini-se como a iluminação de uma superfície de um metro quadrado que recebe uniformemente dividido um Fluxo Luminoso de um lúmen. 1 lux = 1lm / 1m²

68 Grandezas e Unidades Fotométricas Iluminância A Iluminância constitui um dado importante para valorizar o nível de iluminação que existe em um posto de trabalho, na superfície de um recinto, em uma estrada.

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70 Grandezas e Unidades Fotométricas Medida da Iluminância A medida da Iluminância realiza-se por meio de um aparato especial denominado luxímetro, que consiste em uma célula fotoelétrica que, ao incidir a luz sobre a sua superfície, gerando uma fraca corrente elétrica que aumenta em função da luz incidente. Desta corrente se mede com um miliamperímetro calibrado diretamente em lux.

71 Grandezas e Unidades Fotométricas Luminância A Luminância de uma superfície em uma direção determinada é a relação entre a Intensidade Luminosa nesta direção e a superfície aparente (superfície vista pelo observador situado na mesma direção). A Luminância representa-se pela letra L, sendo a sua unidade a candela por metro quadrado (cd/cm²) chamada nit (nt), com um submúltiplo, a candela por centímetro quadrado (cd/cm²) o stilb, utilizada para fontes com elevadas Luminâncias. A fórmula que expressa a Luminância é: Sendo: S x cos α = Superfície Aparente L= I/ S x cos α

72 Grandezas e Unidades Fotométricas Luminância A Luminâcia máxima é quando o olho encontra-se perpendicularmente a superfície luminosa, já que o ângulo α é igual a zero, e o cosseno de α é igual a um, correspondendo a superfície aparente real. A Luminância pode ser direta ou indireta, correspondendo a primeira a fonte luminosa (origem) e a segunda aos objetos iluminados. A Luminância produz no órgão visual a sensação de claridade, já que a luz não se acha visível até que é refletida pelos corpos. A maior ou menor claridade com que vemos os objetos igualmente iluminados, depende de sua Luminância. A percepção da luz é realmente a percepção de diferenças de Luminância. Pode-se dizer que o olho diferencia Luminância e não Iluminância. A Luminância tem grande importância no fenômeno chamado ofuscamento.

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75 Grandezas e Unidades Fotométricas Medida da Luminância A medida da Luminância realiza-se por meio de um aparato especial chamado luminancímetro, de constituição similar ao luxímetro.

76 Grandeza Grandezas e Unidades Fotométricas Resumo Símbolo Unidade Definição da Unidade Relações Fluxo Luminoso φ Lúmen (lm) Fluxo Luminoso da radiação monocromática de frequência 540x10¹² Hertz e fluxo de energia radiante de 1/683 W Φ = l x ω Rendimento Luminoso η Lúmen por Watt (lm/w) Fluxo Luminoso emitido por unidade de potência η = φ / W Quantidade Luminosa Q Lúmen Segundo (lms) Lúmen Hora (lmh) Fluxo Luminoso emitido por unidade de tempo Q = φ x t Intensidade Luminosa I Candela (cd) Intensidade Luminosa de uma fonte pontual que emite Fluxo Luminoso de um lúmen em u ângulo sólido de um estereorradiano I = φ / ω Iluminância E Lux (lx) Fluxo Luminoso de um lúmen que recebe uma superfície de 1m² E = φ / S Luminância L Candela por m² - Candela por cm² (cd/cm²) Intensidade Luminosa de uma candela por unidade de superfície L = I / S