MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO

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2 1) Introdução - Etapas: O tema da calorimetria na qual podemos concluir como sendo complexo, é abordado brevemente apenas para permitir a introdução dos conceitos de Temperatura de Cor e Índice de Reprodução de Cor. Detalhando os principais tipos de lâmpadas disponíveis no mercado: sejam incandescentes (convencionais e halógenas), lâmpadas de descarga (de baixa e de alta pressão), fluorescentes, led s e outras. Um objetivo adicional é mostrar a complexidade relacionada a comparação entre as diferentes lâmpadas, na qual envolve diversas grandezas, tais como: * Eficiência luminosa; * Reprodução de cores; * Custo/investimento; * Custo operacional das lâmpadas; * Vida útil.

3 1) Introdução - Etapas: Para finalizar apresentam-se os principais aspectos relacionados ao projeto de iluminação, onde os mesmos são estabelecidos através do tipo, numero de lâmpadas e de luminárias necessárias para obter uma iluminação adequada em função da utilização/aplicação (ambiente). Os principais métodos utilizados em projetos são: * Método dos Lumens; * Método Ponto a Ponto.

4 2.1) Conceitos Básicos de - O que é Luz? Uma fonte de radiação emite ondas eletromagnéticas. Elas possuem diferentes comprimentos, e o olho humano é sensível a somente alguns. Assim Luz é a radiação eletromagnética capaz de produzir uma sensação visual (Figura 1). A sensibilidade visual para a luz varia não só de acordo com o comprimento de onda da radiação, mas também com a luminosidade. A curva de sensibilidade do olho humano demonstra que radiações de menor comprimento de onda (violeta e azul), geram maior intensidade de sensação luminosa quando há pouca luz (ex. crepúsculo, noite, etc.), enquanto as radiações de maior comprimento de onda (laranja e vermelho) se comportam ao contrário (Figura 2). * Nm: nanômetro

5 2.1) Conceitos Básicos de - O que é Luz?

6 2.1) Conceitos Básicos de - O que é Luz?

7 3) Grandezas físicas utilizadas em - Sensibilidade. As radiações infravermelhas são radiações invisíveis ao olho humano e seu comprimento de onda se situa entre 760 nm a 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 luxações, ativamento da circulação, na indústria na secagem de tintas e lacas, na secagem de enrolamentos de motores e transformadores, na secagem de grãos (trigo e café), etc. Já as radiações ultravioletas 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 intermediario ( 280 a 315 nm); - UV-C: Ultravioleta remoto ou germicida (100 a 280 nm).

8 3) Grandezas físicas utilizadas em - Sensibilidade. * UV-A: são 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 de modo prejudicial a visão humana, não possuem atividades pigmentárias e eritemáticas sobre a pele humana, sendo que atravessam praticamente todos os tipos de vidros comuns. Possuem grande atividade sobre material fotográfico, de reprodução e heliográfico ( nm, também chamada de "luz negra" ou onda longa). * UV-B: tem elevada atividade pigmentária e eritemática. Produz a vitamina D, que possui ação anti-raquitica. Esses raios são utilizados unicamente para fins terapêuticos. São também gerados artificialmente por uma descarga elétrica no vapor de mercúrio em alta pressão. * 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.

9 3) Grandezas físicas utilizadas em. As definições a seguir são extraídas do Dicionário Brasileiro de Eletricidade, reproduzidas das normas técnicas da Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT. A cada definição, seguem-se as unidades de medida e símbolo gráfico do Quadro de Unidades de Medida, do Sistema Internacional - SI, além de interpretações e comentários destinados ao aprendizado. 3.1) Fluxo Luminoso: é a radiação total da fonte luminosa, entre os limites de comprimento de onda mencionados (380 e 780m) - (Figura 4). O fluxo luminoso é a quantidade de luz emitida por uma fonte, medida em lúmens, na tensão nominal de funcionamento. Um lumen é a energia luminosa irradiada por uma candela sobre uma superfície esférica de 1m² e cujo raio e de 1m. Assim o fluxo luminoso originado por uma candela e igual a superfície de uma esfera unitária de raio (r = 1m). ϕ = 4π.r2 = lm

10 Grandezas físicas utilizadas. 3.1) Fluxo Luminoso: As lâmpadas conforme seu tipo e potência, apresentam fluxos luminosos diversos: * Lâmpada incandescente de 100W: 1000 lm; * Llâmpada fluorescente de 40W: 1700 a 3250 lm; * Lâmpada vapor de mercúrio 250W: lm; * Lâmpada multi-vapor metálico de 250W: lm. Símbolo: j Unidade: lúmen (lm)

11 Grandezas físicas utilizadas. 3.2) Intensidade Luminosa: Se a fonte luminosa irradiasse a luz uniformemente em todas as direções, o Fluxo Luminoso se distribuiria na forma de uma esfera. Tal fato, porém, é quase impossível de acontecer, razão pela qual é necessário medir o valor dos lúmens emitidos em cada direção. Essa direção é representada por vetores, cujo comprimento indica a Intensidade Luminosa (Figura 5). Portanto é o Fluxo Luminoso irradiado na direção de um determinado ponto. Como a maioria das lâmpadas não apresenta uma distribuição uniformemente em todas as direções, é comum o uso das curvas de distribuição luminosa, chamadas CDL s. Símbolo: I Unidade: candela (cd)

12 Grandezas físicas utilizadas ) Curva de Distribuição Luminosa: Considerando a fonte de luz reduzida a um ponto no centro de um diagrama, e que todos os vetores que dela se originam tiverem suas extremidades ligadas por um traço, obtém-se a Curva de Distribuição Luminosa (CDL). É a representação da Intensidade Luminosa em todos os ângulos em que ela é direcionada num plano. Para a uniformização dos valores das curvas, geralmente essas são referidas a 1000 lm. Nesse caso, e necessário multiplicar-se o valor encontrado na CDL pelo Fluxo Luminoso da lâmpada em questão e dividir o resultado por 1000 lm. A curva CDL geralmente é encontrada nos catálogos dos fabricantes. Símbolo: CDL Unidade: candela (cd)

13 Grandezas físicas utilizadas. 3.3) Iluminância (Iluminamento): A luz que uma lâmpada irradia, relacionada à superfície a qual incide, define uma nova grandeza luminotécnica, denominada de Iluminamento ou Iluminância (Figura 7) e essa por sua vez expressa em lux (lx), indica o fluxo luminoso de uma fonte de luz que incide sobre uma superfície situada à uma certa distância desta fonte. Em outras palavras a equação que expressa esta grandeza é: Símbolo: E Unidade: lux (lx)

14 Grandezas físicas utilizadas. 3.3) Iluminância (Iluminamento): também é conhecida como nível de iluminação, segue valores práticos de iluminancia: * Dia ensolarado de verão em local aberto: lux. * Dia encoberto de verão: lux. * Dia escuro de inverno: lux. * Boa iluminação de rua: 20 a 40 lux. * Noite de lua cheia: 0,25 lux. * Luz de estrelas: 0,01 lux.

15 Grandezas físicas utilizadas. 3.3) Iluminância (Iluminamento): É também a relação entre intensidade luminosa e o quadrado da distância (l/d²). Na prática, é a quantidade de luz dentro de um ambiente, e pode ser medida com o auxílio de um equipamento chamado de Luxímetro. Como o fluxo luminoso não é distribuído uniformemente, a iluminância não será a mesma em todos os pontos da área em questão, considera-se por isso, a iluminância média (Em). Existem normas especificando o valor mínimo de Em, para os ambientes diferenciados, pela atividade exercida, todos relacionando ao conforto visual.

16 Grandezas físicas utilizadas. 3.4) Luminância: Das grandezas mencionadas, nenhuma é visível, isto é, os raios de luz não são vistos, a menos que sejam refletidos em uma superfície e aí transmitam a sensação de claridade aos olhos (reflexão).essa sensação de claridade é chamada de Luminância (Figura 8). Em outras palavras, é a Intensidade Luminosa que emana de uma superfície, pela sua superfície aparente. (Figura 9).

17 Grandezas físicas utilizadas. 3.4) Luminância: Sendo que a equação que permite sua determinação é: Símbolo: L Unidade: cd/m² Na qual: L = Luminância, em cd/m²; I = Intensidade Luminosa, em cd; A = área projetada, em m²; a = ângulo considerado, em graus.

18 Grandezas físicas utilizadas. 3.4) Luminância: Como é difícil medir a Intensidade Luminosa que provém de um corpo não radiante (através de reflexão), pode-se recorrer a outra fórmula, a seguir: Sendo: r = Refletância ou Coeficiente de Reflexão; E = Iluminância sobre essa superfície. Como os objetos refletem a luz diferentemente uns dos outros, fica assim explicado porque a mesma Iluminância pode dar origem a Luminâncias diferentes. Vale lembrar que o Coeficiente de Reflexão é a relação entre o Fluxo Luminoso refletido e o Fluxo Luminoso incidente em uma superfície. Esse coeficiente é geralmente dado em tabelas, cujos valores são função das cores e dos materiais utilizados.

19 4) Características das lâmpadas e acessórios. 4.1) Vida Útil de uma lâmpada: É definida pela média aritmética do tempo de duração de cada lâmpada ensaiada em laboratório (horas). Comparadas com as lâmpadas incandescentes, as lâmpadas de descarga tem vida média muito mais longa. Ciclos de funcionamento mais curtos e partidas mais frequentes, encurtam a vida útil das lâmpadas. Já os ciclos de funcionamento mais longos, partidas menos frequentes, aumentam a vida das mesmas.

20 4) Características das lâmpadas e acessórios. 4.2) Eficiência Energética: As lâmpadas se diferenciam entre si não só pelos diferentes fluxos luminosos que irradiam, mas também pelas diferentes potências que consomem. Para poder compará-las, é necessário que se saiba quantos lúmens são gerados por watt absorvido. A essa grandeza dá-se o nome de Eficiência Energética ( Rendimento Luminoso ) - (Figura 10). Símbolo: hw (ou K, conforme IES). Unidade: lm / W (lúmen / watt).

21 4) Características das lâmpadas e acessórios. 4.3) Temperatura de Cor Correlata: Fontes de luz podem emitir luz de aparência de cor entre quente e fria. As cores quentes possuem uma aparência avermelhada ou amarelada e as cores frias são azuladas. No entanto, as aparências quente e fria têm sentido inverso ao da TCC, pois quanto mais alta a TCC, mais fria é a sua aparência e quanto mais baixa a TCC, mais quente é a sua aparência. Convém ressaltar que, do ponto de vista psicológico, quando dizemos que um sistema de iluminação apresenta luz quente não significa que a luz apresenta uma maior temperatura de cor, mas sim que a luz apresenta uma tonalidade mais amarelada. Um exemplo deste tipo de iluminação é a utilizada em salas de estar, quartos ou locais onde se deseja tornar um ambiente mais aconchegante. Simbolo: T Unidade: K (Kelvin)

22 4) Características das lâmpadas e acessórios. 4.3) Temperatura de Cor Correlata:

23 4) Características das lâmpadas e acessórios. 4.4) Índice de Reprodução de Cores: Refere-se à correspondência entre a cor real de um objeto ou superfície, e sua aparência diante de uma fonte de luz. A luz artificial, como regra, deve permitir ao olho humano perceber as cores corretamente ou o mais próximo possível da luz natural. Lâmpadas com IRC igual a 100 apresentam as cores com total fidelidade e precisão. Quanto mais baixo o índice, mais deficiente é a reprodução das cores. Os índices variam conforme a natureza da luz e são indicados de acordo com o uso de cada ambiente. Símbolo: IRC ou Ra Unidade: R

24 4) Características das lâmpadas e acessórios. 4.5) Índice de Reprodução de Cores: Um IRC em torno de 60 pode ser considerado razoável, 80 é bom, assim o de é considerado excelente. Claro que tudo irá depender da exigência da aplicação que uma lâmpada deve atender. Um IRC de 60 mostra-se inadequado para uma iluminação de loja, porém, é mais que suficiente para a iluminação de vias/ruas públicas. São exemplos de IRC comuns encontrados nas lâmpadas comerciais:

25 4) Características das lâmpadas e acessórios. 4.6) Fator de Fluxo Luminoso: A maioria das lâmpadas de descarga opera em conjunto com reatores. Neste caso, observamos que o fluxo luminoso total obtido depende da performance deste reator. Este desempenho é chamado de fator de fluxo luminoso (Ballast Factor) e pode ser obtido de acordo com a equação: BF = fluxo luminoso obtido / fluxo luminoso nominal Símbolo: BF Unidade: %

26 5) Equipamentos/componentes auxiliares utilizados em iluminação. Luminária: abriga a lâmpada e direciona a luz. Soquete: tem como função garantir fixação mecânica e a conexão elétrica da lâmpada. Transformador: equipamento auxiliar cuja função é converter a tensão de rede (tensão primária) para outro valor de tensão (tensão secundária). Um único transformador poderá alimentar mais de uma lâmpada, desde que a somatória das potências de todas as lâmpadas a ele conectadas, não ultrapasse a potência (VA) máxima do mesmo. Reator: equipamento auxiliar ligado entre a rede e as lâmpadas de descarga, cuja função é estabilizar a corrente através da mesma. Sendo que cada tipo de lâmpada requer um reator específico. Reator para Corrente Contínua: oscilador eletrônico alimentado por uma fonte de corrente contínua, cuja função é fornecer as características necessárias para perfeito funcionamento das lâmpadas.

27 5) Equipamentos/componentes auxiliares utilizados em iluminação. Starter: elemento bimetálico cuja função é pré-aquecer os eletrodos das lâmpadas fluorescentes, bem como fornecer em conjunto com reator eletromagnético convencional, um pulso de tensão necessário para o acendimento da mesma. Os reatores eletrônicos e de partida rápida não utilizam starter. Ignitor: dispositivo eletrônico cuja função é fornecer à lâmpada um pulso de tensão necessário para acendimento da mesma. Capacitor: acessório que tem como função corrigir o fator de potência de um sistema que utiliza reator magnético. Da mesma forma que para cada lâmpada de descarga existe seu reator específico, existe também um capacitor específico para cada reator. Dimmer: tem como função variar a intensidade da luz de acordo com a necessidade.

28 6) Fatores de desempenho utilizados em iluminação. Como geralmente a lâmpada é instalada dentro de luminárias, o Fluxo Luminoso final que se apresenta é menor do que o irradiado pela lâmpada, devido à absorção, reflexão e transmissão da luz pelos materiais com que são construídas. O Fluxo Luminoso emitido pela luminária é avaliado através da Eficiência da Luminária, isto é, o Fluxo Luminoso da luminária em serviço dividido pelo Fluxo Luminoso da lâmpada. 6.1) Eficiência de Luminária (Rendimento da Luminária): É a relação entre o fluxo luminoso emitido por uma luminária, medido sob condições práticas especificadas e a soma dos fluxos luminosos individuais das lâmpadas operando fora das luminárias, em condições também especificadas. Como as lâmpadas são geralmente instaladas em luminárias, o fluxo luminoso final é menor que o irradiado pela lâmpada. Esse valor é normalmente, indicado pelos fabricantes de luminárias. Símbolo: ηl Unidade: -.

29 6) Fatores de desempenho utilizados em iluminação. 6.2) Eficiência do Recinto: São valores apresentados em tabelas, onde estão relacionados valores de Coeficiente de Reflexão do teto, da parede e do piso, com a Curva de Distribuição Luminosa da Luminária utilizada e o Índice do Recinto. Dependendo das características físicas do recinto, o Fluxo Luminoso irradiado por uma luminária poderá se propagar com maior ou menor facilidade, devido às características de reflexão e absorção dos materiais e da trajetória até o plano de trabalho. Símbolo: ηr Unidade: -.

30 6) Fatores de desempenho utilizados em iluminação. 6.3) Índice do Recinto: é a relação entre as dimensões do local, dada por: Símbolo: K Unidade: -. Sendo: * a = comprimento do recinto; * b = largura do recinto; * h = pé-direito útil; * h = distância do teto ao plano de trabalho.

31 6) Fatores de desempenho utilizados em iluminação. 6.3) Índice do Recinto: Pé-direito útil é o valor do pé-direito total do recinto (H), menos a altura do plano de trabalho (hp.lt.r), menos a altura do pendente da luminária (hp end), isto é, a distância real entre a luminária e o plano de trabalho (Figura 15).

32 6) Fatores de desempenho utilizados em iluminação. 6.4) Fator de Utilização: O Fluxo Luminoso final (útil) que incidirá sobre o plano de trabalho é avaliado pelo Fator de Utilização. Ele indica, portanto, a eficiência luminosa do conjunto lâmpada, luminária e recinto. O produto da Eficiência do Recinto (hr) pela Eficiência da Luminária (hl) nos dá o Fator de Utilização (Fu). Alguns catálogos fornecem tabelas de Fator de Utilização para suas luminárias, na qual cada tabela é específica para uma luminária e esta já considera a perda na emissão do Fluxo Luminoso. Símbolo: Fu Unidade: -.

33 6) Fatores de desempenho utilizados em iluminação. 6.5) Fator ou Índice de Reflexão: é a relação entre o fluxo luminoso refletido e o incidente, ou ainda, é a porcentagem de luz refletida por uma superfície em relação a luz incidente. Devem ser considerados os índices de reflexão do teto, paredes e piso.

34 6) Fatores de desempenho utilizados em iluminação. 6.5) Fator de Depreciação (Fd): Ao longo da vida útil da lâmpada ocorre uma diminuição do fluxo luminoso emitido, devido à depreciação normal do fluxo da lâmpada e devido ao acúmulo de poeira sobre a lâmpada e também do refletor. O Fator de Depreciação deve ser considerado no cálculo, para que não haja uma diminuição do nível de Iluminância Média ao longo da vida útil da lâmpada. Para compensar parte desta depreciação, estabelece-se um fator de depreciação que é utilizado no cálculo do número de luminárias/lâmpadas. Este fator evita que o nível de iluminância atinja valores abaixo do mínimo recomendado.

35 7) Lâmpadas Elétricas. Considerações Gerais: As lâmpadas comerciais utilizadas para iluminação são caracterizadas pela seguinte forma: * Potência elétrica absorvida (W); * Fluxo Luminoso produzido (lm); * Temperatura de Cor (K) e o * Índice de Reprodução de Cor. Em geral as lâmpadas são classificadas, de acordo com o seu mecanismo básico de produção de luz, sendo as com filamento convencional ou halógenas produzem luz pela incandescência, assim como o sol (semelhantes). Já as lâmpadas de descarga aproveitam a luminescência, assim como os relâmpagos e as descargas atmosféricas. E os diodos emissores de luz (LED s) utilizam a fotoluminescência, assim como os vagalumes.

36 7) Lâmpadas Elétricas. Considerações Gerais: Existem ainda as lâmpadas mistas, que combinam incandescência e luminescência, e as fluorescentes, cuja característica e o aproveitamento da luminescência e da fotoluminescência. Os aspectos eficiência luminosa e vida útil são os que mais contribuem para a eficiência energética de um sistema de iluminação artificial e devem, portanto, merecer grande atenção, seja na elaboração de projetos e reformas, na implantação de programas de conservação, e também no uso eficiente de energia elétrica.

37 7) Lâmpadas Elétricas. 7.1) Lâmpadas Incandescente Tradicional: A lâmpada funciona através da passagem de corrente elétrica pelo filamento de tungstênio, que com o aquecimento (Efeito Joule), gera luz. Este filamento e sustentado por três ou quatro suportes de molibdênio no interior de um bulbo de vidro alcalino (suporta temperaturas de ate 370 C) ou de vidro duro (suportando este temperaturas de até 470 C). Sendo que sua oxidação e evitada pela presença de gás inerte (nitrogênio ou argônio a pressão de 0,8 atm) ou vácuo dentro do bulbo que contém o filamento. O bulbo apresenta diversos formatos, sendo a forma de pera a mais comum podendo ser transparente ou com revestimento interno de fósforo neutro difusor.

38 7) Lâmpadas Elétricas. 7.1) Lâmpadas Incandescente Tradicional: A base da lâmpada incandescente tem por finalidade fixar mecanicamente a lâmpada em seu suporte e completar a ligação elétrica ao circuito de iluminação. A maior parte das lâmpadas usa a base de rosca tipo Edison, elas são designadas pela letra E seguidas de um numero que indica aproximadamente seu diâmetro externo em milímetros (E11, 12, 14, 27, etc.). É constituída de uma caneca metálica, geralmente presa com resina epóxi sobre o bulbo. Existem outras padronizações, por exemplo, baioneta e tele-slide, ambas utilizadas em lâmpadas miniatura.

39 7) Lâmpadas Elétricas. 7.2) Lâmpada Incandescente Halógena: As lâmpadas halógenas são também consideradas incandescentes, têm o mesmo princípio de funcionamento, porém foram incrementadas com a introdução dos gases halógenos que, dentro do bulbo, se combinam com as partículas de tungstênio desprendidas do filamento. Esta combinação, somada à corrente térmica dentro da lâmpada, faz com que as partículas se depositem de volta no filamento, criando assim o ciclo regenerativo do halogênio. Entretanto este ciclo halógeno só se torna eficaz para temperaturas de filamento elevadas (3200 K) e para uma temperatura da parede do bulbo externo acima de 250 C. O resultado é uma lâmpada com vantagens adicionais, comparada as incandescentes tradicionais: * Luz mais branca, brilhante e uniforme durante toda a vida; * Maior eficiência energética (15 lm/w a 25 lm/w); * Vida útil mais longa, variando de 2000 a 4000 horas; * Dimensões menores, da ordem de 10 a 100 vezes.

40 7) Lâmpadas Elétricas. 7.2) Lâmpada Incandescente Halógena: As temperaturas elevadas no filamento só são atingidas com a circulação de um nível minímo de corrente. Por esta razão, lâmpadas com potências inferiores a 50W são alimentadas em baixa tensão, geralmente 12V ou 24V. A figura abaixo apresenta uma vista em corte de uma lâmpada halógena de 300W do tipo lapiseira, mostrando as três zonas de temperatura e as reações químicas envolvidas.

41 7) Lâmpadas Elétricas. 7.2) Lâmpada Incandescente Halógena: Lâmpadas halogenas emitem mais radiação ultravioleta que as lâmpadas incandescentes normais, porém os níveis são inferiores aos presentes na luz solar, não oferecendo perigo a saúde. No entanto, deve-se evitar a exposição prolongada das partes sensíveis do corpo (pele) a luz direta e concentrada.

42 7) Lâmpadas Elétricas. 7.3) Refletores Dicróicos: A redução de volume/tamanho torna as lâmpadas halogenas adequadas para iluminação direcionada ("spot light"), bastante usada para iluminação decorativa, porém a irradiação térmica emitida e bastante elevada. Por esta razão, certos tipos de lâmpadas são providos de um refletor espelhado especial, chamado dicróico, que por sua vez reflete a radiação visível e absorve a radiação infravermelha. Com este tipo de espelho, consegue-se uma redução da ordem de 70% na radiação infravermelha, resultando um feixe de luz emergente "frio" ("cold light beam"), ou seja, que não aquece o ambiente.

43 7) Lâmpadas Elétricas. 7.4) Refletores Dicróicos: Recomendam-se os seguintes cuidados em sua instalação: * Não tocar o bulbo de quartzo com as mãos para evitar engordurá-lo; caso necessário, limpar as manchas com álcool; * Nas lâmpadas de maior potência, proteger individualmente por fusíveis, pois devido a suas reduzidas dimensões, no fim de sua vida, poderão ocorrer arcos elétricos internos; * Verificar a correta ventilação das bases e soquetes, pois temperaturas elevadas poderão danificá-los e romper a selagem na entrada dos lides; * Só instalar a lâmpada na posição para a qual foi projetada (informada pelo fabricante).

44 7) Lâmpadas Elétricas. 7.5) Lâmpadas de Descarga: As lâmpadas de descarga em alta pressão têm um princípio de funcionamento completamente diferente das incandescentes. Uma descarga elétrica entre os eletrodos leva os componentes internos do tubo de descarga a produzirem luz. Esta família de lâmpadas funciona através do uso de reatores e em alguns casos, só partem com o auxílio de ignitores; estes por sua vez proporcionam picos de tensão da ordem de 5000V, necessários para o acendimento das lâmpadas. Os reatores são equipamentos auxiliares necessários para manter a estabilização da descarga elétrica. Dependendo do tipo, necessitam de 2 a 15 minutos para a estabilização total do fluxo luminoso após a partida. As lâmpadas de descarga consistem de uma grande família, diversificada no que diz respeito às características de luz, economia, potência e durabilidade, o que garante de forma abrangente o uso em locais internos, externos ou situações especiais.

45 7) Lâmpadas Elétricas. 7.5) Lâmpadas de Descarga:

46 7) Lâmpadas Elétricas ) Lâmpadas de Descarga de Baixa Pressão: Existem basicamente dois tipos de lâmpadas comerciais: as lâmpadas de descarga de baixa pressão de vapor de mercúrio, conhecidas como lâmpadas fluorescentes; e as lâmpadas de descarga de baixa pressão de vapor de sódio. Esta lâmpada é constituída por uma ampola, dentro da qual existe um tubo de descarga em forma de U, com gás (néon ou árgon) e sódio depositado nas paredes.

47 7) Lâmpadas Elétricas. 7.6) Lâmpada Fluorescente: Desenvolvida na década de 40 e conhecida comercialmente como lâmpada tubular fluorescente em função da geometria do seu tubo de descarga, este tipo de lâmpada encontra aplicações em praticamente todos os campos de iluminação. O tubo de descarga, de vidro transparente, é revestido internamente com uma camada de pó branco, genericamente conhecido como "fósforo". Na qual este atua como um conversor de radiação, ou seja, absorve um comprimento de onda especifico de radiação ultravioleta, produzida por uma descarga de vapor de mercúrio a baixa pressão, para emitir luz visível.

48 7) Lâmpadas Elétricas. 7.6) Lâmpada Fluorescente: Na década de 1980 foi desenvolvida uma nova família de "fósforos", conhecida comercialmente como "trifosforos", que e constituída de três compostos, cada um com banda de emissão estreita e centrada nos comprimentos de onda do azul, vermelho e verde respectivamente. A combinação adequada destes compostos, junto a uma camada de halo fosfato, possibilitou uma melhora no índice de reprodução de cores e um aumento considerável na eficácia luminosa. As lâmpadas fluorescentes de nova geração utilizam um tubo com diâmetro menor (T8 em vez de T12) e o custo mais elevado do tri-fosforo e compensado pelo aumento de eficiência resultante. As fluorescentes tubulares são utilizadas em interiores de instalações comerciais, industriais e residenciais.

49 7) Lâmpadas Elétricas. 7.7) Lâmpada Fluorescente Compacta: Como prova do processo de inovação, existe hoje um a opção de substituição direta ou indireta para cada lâmpada convencional disponível (muitas vezes obsoleta, dependendo do tipo de aplicação), que garante ganhos e vantagens adicionais. Neste contexto, surgiram as lâmpadas fluorescente compactas, onde foram incorporadas nestes produtos todas as características e tecnologia das lâmpadas fluorescentes tubulares, consideradas de nova geração, porém, na forma reduzida. Hoje, é uma linha de lâmpadas com design moderno, extremamente compacto e com diversidade capaz de atender as mais diferentes necessidades de aplicação, seja comercial ou residencial. Quando comparadas às incandescentes comuns, apresentam as seguintes vantagens: * Consumo de energia 80% menor, resultando em uma drástica redução na conta de luz; * Durabilidade 10 vezes maior, implicando em uma enorme redução nos custos de manutenção e reposição de lâmpadas; * Design moderno, leve e compacto;

50 7) Lâmpadas Elétricas. 7.7) Lâmpada Fluorescente Compacta: * Aquecem menos o ambiente, representando uma forte redução na carga térmica das grandes instalações, proporcionando conforto e sobrecarregando menos os sistemas de ar condicionado; * Excelente reprodução de cores, com índice de 85, o que garante seu uso em locais onde fidelidade e valorização dos espaços e produtos é fundamental; *Tonalidade de cor adequada para cada ambiente, obtida graças a tecnologia do pó trifósforo, com opções de: 2700 K: com aparência de cor semelhante às incandescentes e, portanto, indicadas para ambientes onde se deseja atmosfera aconchegante e tranqüila, como residências, hotéis, restaurantes, etc K: com aparência de cor mais branca, indicada para ambientes ativos onde se pretende estimular a produtividade ou o consumo, como em restaurantes do tipo "fast food", lojas, shopping centers, escritórios, clubes, academia de ginástica, escolas, hospitais etc.

51 7) Lâmpadas Elétricas. 7.8) Lâmpadas de Vapor de Sódio de Baixa Pressão: Altíssima eficiência energética de até 130 lm/w, longa durabilidade e, consequentemente, longos intervalos para reposição, são sem dúvida a garantia da mais econômica fonte de luz. Em versões tubulares e elipsoidais, estas lâmpadas se diferem pela emissão de luz branca e dourada, indicada para iluminação de locais onde a reprodução de cor não é um fator importante. Amplamente utilizadas na iluminação externa, em avenidas, auto-estrada, viadutos, complexos viários etc., têm seu uso ampliado para área industriais, siderúrgicas, metalurgicas e ainda para locais específicos como aeroportos, estaleiros, portos, ferrovias, pátios e estacionamentos.

52 7) Lâmpadas Elétricas. 7.8) Lâmpadas de Vapor de Sódio de Baixa Pressão:

53 7) Lâmpadas Elétricas. 7.9) Lâmpadas a Descarga de Alta Pressão: As lâmpadas a descarga de alta pressão, também conhecidas como lâmpadas HID (High Intensity Discharge) utilizam vapores metálicos (em geral mercúrio e/ou sódio) a pressões da ordem de 1 a 10 atmosferas e operam com uma densidade de potência de arco da ordem de 20 a 200 W/cm. A radiação emitida pela descarga apresenta uma distribuição espectral continua, sobre a qual se encontram superpostas as raias predominantes dos átomos que constituem o vapor metálico. Os eletrodos são bastões irradiadores e o tubo de descarga tem dimensões reduzidas (diâmetro de mm e comprimento de cm). Existem basicamente três tipos básicos de lâmpadas comerciais: a) a lâmpada de vapor de mercúrio de alta pressão; b) a lâmpada de sódio de alta pressão e c) as lâmpadas de alta pressão de vapores metálicos.

54 7) Lâmpadas Elétricas ) Lâmpada de Vapor de Mercúrio de Alta Pressão: A lâmpada de vapor de mercúrio de alta pressão HPM (High Pressure Mercury), é constituída de um tubo de descarga transparente, de dimensões reduzidas inserido em um bulbo de vidro, revestido internamente com uma camada de "fósforo" para correção do índice de reprodução de cor. O tubo de descarga contém vapor de mercúrio a pressão de 2 a 4 atmosferas e argônio a 0.03 atmosferas. O argônio atua como gás de partida, reduzindo a tensão de ignição e gerando calor para vaporizar o mercúrio. O tubo de descarga é de quartzo para suportar temperaturas superiores a 340 C, e evitar absorção da radiação ultravioleta emitida pela descarga. O bulbo de vidro transparente, com formato ovoide, contém nitrogênio, formando uma atmosfera protetora para: reduzir a oxidação de partes metálicas, limitar a intensidade da radiação ultravioleta que atinge o revestimento de "fósforo" e melhorar as características de isolação térmica. Esta lâmpada apresenta fluxo luminoso elevado e vida útil longa, porém, a sua eficácia luminosa e relativamente baixa. Este tipo de lâmpada é utilizado em sistemas de iluminação de exteriores, em especial, na iluminação publica urbana.

55 7) Lâmpadas Elétricas ) Lâmpada de Vapor de Mercúrio de Alta Pressão:

56 7) Lâmpadas Elétricas ) Lâmpada de Descarga de Luz Mista: Como o próprio nome diz, são lâmpadas compostas de um filamento e um tubo de descarga. Funcionam em tensão de rede 220V, sem uso de reator. São, via de regra, alternativas de maior eficiência para substituição de lâmpadas incandescentes de altas potências. São lâmpadas de descargas com aparência branco azulada, eficiência de até 55 lm/w, apresentadas em potências de 80 a 1000W. Normalmente utilizadas na iluminação de vias públicas e áreas industriais. As principais características são: * Substituir diretamente as lâmpadas incandescentes em 220V; * Não necessita de equipamentos auxiliares (reator, ignitor e starter) e * Possuir maior eficiência e vida media 8 vezes maior que as incandescentes.

57 7) Lâmpadas Elétricas ) Lâmpada de Descarga de Luz Mista:

58 7) Lâmpadas Elétricas ) Lâmpada de Vapor de Sódio de Alta Pressão: A lâmpada de vapor de sódio de alta pressão HPS ( High Pressure Sodium ), tem como característica altíssima eficiência energética de até 130 lm/w, longa durabilidade e, consequentemente, longos intervalos para reposição, é sem dúvida, a garantia da mais econômica fonte de luz. Em versões tubulares e elipsoidais, estas lâmpadas se diferem pela emissão de luz branca e dourada, indicada para iluminação de locais onde a reprodução de cor não é um fator importante. Amplamente utilizadas na iluminação externa, em avenidas, rodovias, viadutos, complexos viários etc. Utilizada em áreas industriais, siderúrgicas e ainda para locais específicos como aeroportos, estaleiros, portos, ferrovias, pátios e estacionamentos.

59 7) Lâmpadas Elétricas ) Lâmpada de Vapor Metálico: A lâmpada de vapor metálico HPMH (High Pressure Metal Halide) e construtivamente semelhante a lâmpada de mercúrio de alta pressão, ou seja, utiliza um tubo de descarga de sílica fundida inserida no interior de um bulbo de quartzo transparente. Os modelos mais comuns são do tipo lapiseira. Sendo que o tubo de descarga contém vapor de mercúrio, um gás para ignição (argônio) e haletos metálicos. A temperatura de vaporização dos metais é em geral superior a máxima temperatura suportável pelo material do tubo de descarga. Já o metal na forma de um haleto vaporiza a uma temperatura significativamente inferior. Geralmente utilizam-se iodetos, pois são quimicamente menos reativos. A adição de metais introduz raias no espectro que melhoram as características de reprodução de cores da lâmpada. Um ciclo regenerativo similar ao das lâmpadas incandescentes halogenas ocorre nas lâmpadas HPMH.

60 7) Lâmpadas Elétricas ) Lâmpada de Vapor Metálico: apresentam uma eficácia luminosa de 65 a 100 lm/w e um índice de reprodução de cores superior a 80 A sua vida útil e em geral inferior a 8000 horas. São comercialmente disponíveis lâmpadas de 70W a 2000W, sendo utilizadas em aplicações onde a reprodução de cores e determinante, como por exemplo, em estúdios cinematográficos, iluminação de vitrines e na iluminação de eventos com transmissão pela televisão.

61 7) Lâmpadas Elétricas ) Lâmpada de Luz Negra: São lâmpadas a vapor de mercúrio, diferindo destas somente no vidro utilizado na confecção, da ampola externa. Nesse caso utiliza-se o bulbo externo de vidro com oxido de níquel (vidro de Wood), que sendo transparente ao ultravioleta próximo absorve em grande parte o fluxo luminoso produzido. São usadas em exames de minerais, apuração de fabricações, setores de correio, levantamento de impressões digitais, na industria alimentícia para verificar adulterações, verificação de cédulas, danceterias, etc.

62 7) Lâmpadas Elétricas. 7.10) Led s: Light Emiting Diodes (Led) ou diodos emissores de luz, são dispositivos semicondutores, com tecnologia similar a dos transistores e dos famosos chips, que convertem energia elétrica, diretamente em energia luminosa. São vantagens na utilização: * Duram aproximadamente 25 vezes mais do que as lâmpadas incandescentes e 3 vezes mais do que as lâmpadas fluorescentes compactas; * Vida útil de horas contínuas, ou aproximadamente 10 anos (aproximado); * Resistente a choques mecânicos, vibrações, liga/desliga freqüentes; * São de 10 a 50 vezes mais econômicos (consumo), reduzindo os custos de operação em até 90%; * Não emitem radiações como infravermelho (calor) ou ultra-violeta; * Eficiência entre 15 a 50 lumens/watt consumido dependendo da cor; * Ausência de efeito "flicker" (piscar em alta freqüência), muito comum em fluorescentes. * Dimensões reduzidas, possibilitando novos formatos e design.

63 7) Lâmpadas Elétricas. 7.10) Led s: Os led s são monocromáticos, emitem luz somente numa faixa do espectro da luz, portanto não aplicamos o IRC, nem tão pouco a temperatura de cor correlata (TCC)..

64 7) Lâmpadas Elétricas. 7.11) Fibra Ótica: Inicialmente conhecida pela utilização em transmissão de dados e telefonia, a fibra ótica tem, como princípio básico, a condutibilidade de luz. È um filamento de vidro ou de elementos poliméricos (polímeros) utilizados para transmitir pulsos de luz. Atualmente, seu uso para iluminação é cada vez mais difundido e reconhecido pelo mundo afora, devido às diversas possibilidades de aplicações e benefícios que esse sistema revolucionário pode proporcionar. Não pode ser dimmerizada..

65 7) Lâmpadas Elétricas. 7.12) Tipos e características das lâmpadas: Incadescentes..

66 7) Lâmpadas Elétricas. 7.12) Tipos e características das lâmpadas: Halógenas..

67 7) Lâmpadas Elétricas. 7.12) Tipos e características das lâmpadas: Fluorescentes..

68 7) Lâmpadas Elétricas. 7.12) Tipos e características das lâmpadas: Led s..

69 7) Lâmpadas Elétricas. 7.12) Tipos e características das lâmpadas: Fibra Ótica..

70 Obrigado Maio/2014

71 Bibliografia: I - NBR 5413:1992 Iluminâncias de interiores; II Tipos de luminárias e curvas - CDL (LUMINE); III Eficiência aproximada de luminárias; IV Tipo de luminária x Fator de depreciação; V Manual Luminotécnico Prático Osram 2008.