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Curso Técnico em Eletroeletrônica
Instalações Elétricas
Aula 12
Luminotécnica
Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino
2016
ILUMINAÇÃO
• Uma iluminação adequada, que não ofusque, mas que seja suave e agradável,
diminui a fadiga e exerce uma favorável influência sobre os ânimos, melhorando
o ambiente de trabalho.
• Luz é uma forma de energia radiante que impressiona os olhos e permite ver.
• A percepção do olho humano às ondas de luz visível se encontra na faixa de 380 a
780 nanômetros (nm).
• Luminotécnica é o estudo minucioso das técnicas das fontes e iluminação
artificial através da energia elétrica.
Profa. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino
INVENÇÃO DA LÂMPADA
• 1854 – Heirinch Goebel
• Constrói a primeira lâmpada incandescente, empregando um filamento de carvão, dentro de um
bulbo de vidro. A lâmpada era acionada por pilhas primitivas. No entanto, devido à falta de
incentivo e outras dificuldades, o seu trabalho não teve continuidade.
• 1878 – Sir Joseph Wilson Swan
• Apresenta uma nova lâmpada incandescente por ele construída. Esse modelo tem características
semelhantes à lâmpada de Heinrich Goebel, porém teve o mesmo destino.
• 1879 – Thomas Alva Edison
• Realizou uma série de experiências no que concerne à incandescência dos filamentos, optando
também pelo filamento de carvão. Obteve o registro de seu invento, que foi o primeiro modelo
apto a ser produzido em escala industrial e revolucionou o sistema de iluminação.
•
•
•
•
•
•
1898: substituição do filamento de carvão pelo filamento metálico (ósmio)
1901: lâmpada a vapor de mercúrio.
1907: filamento de ósmio substituído pelo filamento de tungstênio.
1910: Lâmpada à base de gases nobres (néon, argônio, xenônio, criptônio e hélio)
1913: fabricação do filamento em forma de espiral, com notável evolução do rendimento luminoso
1934: lâmpada fluorescente
Prof . Dra. Giovana Tripoloni Tangerino
a
LUMINOTÉCNICA
• Um projeto luminotécnico deve definir inicialmente:
•
•
•
•
•
o tipo de iluminação mais adequada (incandescente, fluorescente, led, etc.),
o tipo de luminária (direta, semidireta ou difusa),
Aspectos de decoração,
Tipo de local (sala, escritório, loja, etc.),
E as atividades que serão desenvolvidas (trabalho bruto de maquinaria, montagem, leitura,
etc.)
• O cálculo luminotécnico é bastante complexo e envolve um número muito grande
de dados. Ao se pensar em cálculo luminotécnico, é necessário ter presente
quatro critérios principais:
•
•
•
•
A quantidade de luz;
O equilíbrio da iluminação;
O ofuscamento;
A reprodução de cor.
GRANDEZAS FUNDAMENTAIS
• Fluxo luminoso – lumen (lm)
• É a potência de radiação total emitida por uma fonte de luz ou é a potência de energia
luminosa de uma fonte percebida pelo olho humano.
•
•
•
•
Lâmpada incandescente de 100W: 1.000 lm;
Lâmpada fluorescente de 40W: 1700 a 3250 lm;
Lâmpada vapor de mercúrio de 250W: 12.700 lm;
Lâmpada multivapor metálico de 250W: 17.000 lm.
• Eficiência luminosa (energética) – lumen por watt (lm/W)
• É a relação entre o fluxo luminoso emitido por uma lâmpada e a potência elétrica
desta lâmpada.
• É a medida da relação entre a quantidade de luz produzida e a energia consumida
•
•
•
•
Lâmpada incandescente de 100W: 10 lm/W;
Lâmpada fluorescente de 40W: 42,5 a 81,5 lm/W;
Lâmpada vapor de mercúrio de 250W: 50 lm/W;
Lâmpada multivapor metálico de 250W: 68 lm/W.
• Intensidade luminosa – candela (cd)
• É a potência de radiação visível numa determinada direção.
• A intensidade luminosa é a grandeza de base do sistema internacional para iluminação e a
unidade é a candela (cd).
• Índice de reprodução de cor (IRC)
• É baseado em uma tentativa de se mensurar a percepção da cor avaliada pelo cérebro.
• É o valor percentual médio relativo à sensação de reprodução de cor, baseado em uma
séria de cores-padrão.
• Fator de reflexão (%)
• Varia conforme as cores. Para efeito de cálculo luminotécnico, utiliza-se a seguinte tabela
simplificada:
•
•
•
•
•
Teto branco: 75%
Teto claro: 50%
Parede branca: 50%
Parede clara: 30%
Parede medianamente clara: 10%
• Iluminância (lux)
• É um dos conceitos mais abstratos que a luminotécnica apresenta. É através da luminância que o
ser humano enxerga. No passado, denominava-se brilhança, querendo significar que a luminância
está ligada aos brilhos.
• Iluminância é a relação entre o fluxo luminoso incidente em uma superfície pela área dessa
superfície.
• é a densidade de fluxo luminoso na superfície sobre a qual este índice.
• A unidade é o lux, definido como o iluminamento de uma superfície de 1mm2 recebendo de uma
fonte puntiforme a 1mm2 de distância, na direção normal, um fluxo luminoso de 1 lúmen,
uniformemente distribuído.
•
•
•
•
•
•
Dia ensolarado de verão em local aberto: 100.000 lux;
Dia encoberto de verão: 20.000 lux;
Dia escuro de inverno: 3.000 lux;
Boa iluminação de rua: 20 a 40 lux;
Noite de lua cheia: 0,25 lux;
Luz de estrelas: 0,01 lux.
ILUMINÂNCIAS POR CLASSE DE TAREFAS VISUAIS (NBR 5413)
A NBR 5413:1992 – Iluminância de interiores, estabelece os valores de iluminâncias médias mínimas em serviço para
iluminação artificial em interiores, onde se realizem atividades de comércio, indústria, ensino, esporte e outras.
Classe
Iluminância (lux)
Tipo de atividade
A
Iluminação geral para áreas
usadas interruptamente ou
com tarefas visuais simples
20 – 30 – 50
Áreas públicas com arredores escuros
50 – 75 – 100
Orientação simples para permanência curta
100 – 150 – 200
Recintos não usados para trabalho contínuo; depósitos
200 – 300 – 500
Tarefas com requisitos visuais limitados, trabalho bruto de
maquinaria, auditórios
B
Iluminação geral para área de
trabalho
500 – 750 – 1.000
Tarefas com requisitos visuais normais, trabalho médio de
maquinaria, escritórios
1.000 – 1.500 – 2.000
Tarefas com requisitos especiais, gravação manual, inspeção,
indústria de roupas.
C
Iluminação adicional para
tarefas visuais difíceis
2.000 – 3.000 – 5.000
Tarefas visuais exatas e prolongadas, eletrônica de tamanho
pequeno
5.000 – 7.500 – 10.000
Tarefas visuais muito exatas, montagem de microeletrônica
10.000 – 15.000 – 20.000 Tarefas visuais muito especiais, cirurgia
LÂMPADA INCANDESCENTE
• A luz é proveniente de um filamento metálico (tungstênio)
alojado no interior de um bulbo de vidro sob vácuo ou com
gases quimicamente inertes em seu interior
• Produz luz quando o seu filamento é aquecido pela
passagem da corrente elétrica devido ao efeito Joule
• Componentes básicos:
• Bulbo: vidro opaco
• Gás: inerte, serve para evitar que o filamento entre em
combustão e evapore, consequentemente, a temperatura de
funcionamento do filamento pode ser maior. Nitrogênio,
argônio, criptônio.
• Base: elemento de ligação mecânica e elétrica ao receptáculo,
feita de latão ou ferro latonado.
• Filamento: tungstênio, enrolado em forma helicoidal e
suportado por uma haste de vidro,, onde se encontram os
condutores internos. Emite luz quando aquecido a certa
temperatura pela passagem da corrente elétrica.
• uma lâmpada incandescente possui uma eficiência de 8%,
• o que significa que apenas 8% da energia elétrica que ela
consome é transformada em energia luminosa (luz), e o
restante, 92%, são perdidos em forma de calor.
Efeito Joule: é uma lei física que expressa a
relação entre o calor gerado e a corrente elétrica
que percorre um condutor em um determinado
tempo.
Potência dissipada: P=R.I2
LÂMPADA INCANDESCENTE: TIPOS
• Lâmpadas para uso geral
• Lâmpadas decorativas
• Vida média: 750 h em 127V e 1000h em
220V
Potência
Fluxo luminoso (lm)
25W
230 lm (127/220V)
40W
516 lm (127V) / 415 lm (220V)
60W
864 lm (127V) / 715 lm (220V)
100W
1620 lm (127V) / 1350 lm (220V)
• Lâmpadas Refletoras/Defletoras ou
Espelhadas
• Alto rendimento, pequenas dimensões
e facho concentrado e dirigido.
• Permitem a obtenção de fluxo luminoso
constante de alta intensidade e
distribuição precisa, devido ao formato
do bulbo e ao espelho na sua superfície
interna
• Lâmpadas Halógenas
• Além dos gases inertes de enchimento, semelhantes às lâmpadas incandescentes comuns, é
introduzida uma determinada quantidade de elementos halógenos, normalmente o bromo ou o
iodo, numa ampola de quartzo.
• O funcionamento é semelhante ao de uma lâmpada incandescente comum, tendo como
característica o “ciclo halógeno”, cuja finalidade é regenerar o filamento.
• O ciclo halógeno permite trabalhar com temperatura mais elevadas (2800oC) no filamento de
tungstênio.
• Tipos:
•
•
•
•
Dicroica
Duplo Contato (Palito)
PAR
ALR
Halógeno = formador de gás.
Elementos químicos halogênios: cloro, bromo, flúor e iodo.
• Cuidados:
• Não tocar o bulbo com as mãos, porém, se necessário, limpar as manchas com feltro umedecido
em álcool.
• As lâmpadas incandescentes de alta potência devem ser protegidas por fusíveis, a fim de evitar
arcos elétricos internos.
• Observar sempre a posição de funcionamento
• Lâmpada Halógena Dicróica
• Potência 50W e tensão 12V, sendo necessário o uso de transformador ou novos modelos
comerciais sem necessidade de transformador
• Aplicações: lojas e magazines, residências, hotéis e restaurantes, exposições, galerias de
artes e museus.
• Lâmpada Halógena Duplo contato (palito)
•
•
•
•
•
•
•
•
Base de contato embutido, envolta por um isolador de porcelana
As lâmpadas de 1000W, possuem dois fusíveis internos;
Acendimento e reacendimentos imediatos;
As lâmpadas HÁ 1000W foram projetadas para operar na posição horizontal com mais ou
menos 4o de desvio. Quando operam com até 15o de desvio, será afetada sua
performance.
dimerizável
Aplicações: residências, museus, instalações públicas, fábricas, estacionamentos,
estúdios, lojas (vitrines e displays), ginásios, estádios, construções.
Temperatura da cor: 3.000K
Vida média: 2.000h.
Potência
Fluxo luminoso (lm)
100W
1.550 lm
150W
2.550 lm
200W
3.520 lm
200W
3.520 lm
500W
9.900 lm
1000W
24.200 lm
• Lâmpada Halógena PAR
• Possui um “burner” de vidro reforçado posicionado
em um refletor parabólico revestido de alumínio.
• Dimerizável
• Acendimento e reacendimento imediatos
• Aplicações: escritórios e residências, museus e
instalações públicas, lojas, hotéis e restaurantes.
• Vida média: 2.500h
Potência
Intensidade Luminosa
Temperatura da cor
20-50W
1400 cd (127V)
1000 cd (220V)
3.000K
2.800K
30-75W
3400 cd (127V)
2000 cd (220V)
3.000K
2.900K
38-100W
4500 cd (127V)
3000 cd (220V)
3.000K
2.900K
• Lâmpada Infravermelha
• Emite uma radiação que se encontra na faixa de ondas
curtas da radiação infravermelha, cujo comprimento de
onda vaira de 780 a 1400 nm.
• Alto coeficiente de reflexão, graças ao espelho interno
de alumínio.
• Alto rendimento, devido à qualidade do vidro e à
palicação do espelho interno, proporcionando uma alta
eficiência, dispensando equipamentos adicionais
• Pequenas dimensões de diâmetro e comprimento
• Torna-se conveniente a instalação de receptáculo de
porcelana de boa qualidade em face das temperaturas
de trabalho.
• Aplicações:
• indústrias gráficas na secagem de tintas;
• indústrias automobilísticas na secagem de tintas à base de
laca, esmalte e verniz;
• Na criação de animais como aves, porcos e bezerros, para
aquecer o ambiente;
• Indústrias têxteis, na evaporação dos componentes voláteis;
• Ampla aplicação como secagem nas indústrias de couro,
tabaco, etc.;
LÂMPADA INCANDESCENTE: PROIBIÇÃO
• A Portaria Interministerial 1007 do Ministério de Minas e Energia, do Ministério
da Ciência, Tecnologia e Inovação e do Ministério do Desenvolvimento, Indústria
e Comércio Exterior, datado de dezembro de 2010, fixou índices mínimos de
eficiência luminosa para construção, importação e comercialização das lâmpadas
de uso geral em território brasileiro, definindo cronograma para a substituição
das incandescentes por modelos mais eficientes, como as lâmpadas de LED.[7]
• As datas limite para fabricação e importação de Lâmpadas Incandescentes, para
fins de comercialização no País, que não atendam ao que está dispôsto nesta
Regulamentação, estão definidas nas Tabelas 1 e 2.
LÂMPADA INCANDESCENTE: PROIBIÇÃO
LÂMPADAS DE DESCARGA
• A luz emitida por uma lâmpada de descarga é produzida pela passagem da
corrente elétrica em um gás ou vapor ionizado que, ao chocar-se com a pintura
fluorescente ou cristais de fósforos no interior do tubo, emite luz visível.
• Possuem eficiências bem superiores às lâmpadas incandescente, e oferecem
muito mais luz sem potência extra.
• Classificação: de baixa pressão (fluorescentes) e de alta pressão (vapor de
mercúrio)
• Tipos:
•
•
•
•
Fluorescente
Luz mista
Vapor de mercúrio
Lâmpada de néon
•
•
•
•
Vapor metálico
Multivapor metálico
Vapor de sódio
Lâmpada de indução
LÂMPADA FLUORESCENTE
• Componetes de circuito:
• Reator:
• Funciona como limitador de corrente
• “starter”, receptáculo para “starter”
• funciona como uma chave temporizada: o calor de
arco no starter faz a lâmina bimetálica curvar-se e
encostar-se no contato fixo fechando o circuito. Uma
elevada corrente circula pelos filamentos aquecendoos e o mercúrio se vaporiza.
• Lâmpada
• Receptáculo ou soque da lâmpada.
• Partes da lâmpada:
• Bulbo (tubo): à prova de entrada de ar
• Bases.
• Catodos (filamentos ou eletrodos): servem de terminais para o estabelecimento do arco elétrico, sendo
uma fonte de elétrons para a corrente da lâmpada. Feitos de espirais de tungstênio.
• Estemes: extremidades do tubo, fechando-o, e suportam cada um dos catodos.
• Vapor de mercúrio:
• No interior do tubo fluorescente são colocadas gotículas de mercúrio líquido.
• Com a lâmpada em operação o mercúrio vaporiza-se numa pressão muito baixa.
• A corrente faz com que o vapor de mercúrio, nessa pressão, irradie energia mais fortemente a um comprimento de
onda específico na região do ultravioleta.
• A pressão do mercúrio durante a operação é regulada pela temperatura da parede do tubo.
• Gás de enchimento:
• além das gotículas de mercúrio, é injetada no interior do tubo uma pequena quantidade de um gás raro e de alta
pureza (argônio).
• O gás de enchimento ioniza rapidamente quando uma tensão suficiente é aplicada através da lâmpada.
• Uma vez ionizado, sua resistência decresce, permitindo que a corrente flua e o mercúrio se vaporize
• Camada de pó fluorescente:
• Transforma a radiação ultravioleta em luz visível.
• Dependendo da composição química do pó fluorescente, é determinada a cor da luz produzida.
• Fluorescência é definida como a “propriedade que tem um material de se autoiluminar quando sob a ação de uma
energia radiante, como a ultravioleta ou o raio X”.
LÂMPADA FLUORESCENTE - funcionamento
• O circuito é energizado (a)
• Os elétrons abandonam os catodos:
• Vagarosamente nos circuitos
convencionais (b)
• Rapidadmente nos circuitos de partida
rápida (c)
• A tensão entre os catados atrai os
elétros (d)
• Os elétrons em excesso ionizam o gás
de enchimento, reduzindo a
resistência do tubo, o arco salta (e).
• O fluxo de elétrons no arco excita os
elétrons nos átomos de mercúrio,
eles mudam de órbita, dando lugar à
radiação (f).
• A radiação da colisão de elétrons é
absorvida pelo pó fluorescente,
causando a luminescência (g).
• Formatos:
•
•
•
•
•
Linear (tubular, integradas)
Circular
Compacta
Colorida
Luz negra
Tubular Sylvania
Potência
Fluxo Luminoso
(lm)
Vida média
110W
7.750 lm
7500
LÂMPADA DE ALTA PRESSÃO: LUZ MISTA
• Combinam a eficiência das lâmpadas a vapor de mercúrio com as
propriedades de cor das fontes de luz com filamento de
tugstêncio, com a vantagem de serem ligadas diretamente à rede,
ou seja, dispensam o uso de equipamentos auxiliares (reatores e
ignitores).
• Vida média: 9.000h a 10.000h.
• Aplicações: vias públicas, jardins, praças, estacionamentos,
comércio em geral;
• Potências:
• 160W – IRC: 61 – 3.600K – 3160lm
• 250W – IRC: 63 – 3.400K – 5500lm
LÂMPADA DE VAPOR DE MERCÚRIO
• De características semelhantes às lâmpadas de luz mista, as
lâmpadas a vapor de mercúrio necessitam de reator, que vai
atuar como limitador de corrente das lâmpadas
• Vida média: 16.000 h
• Potências:
• 80W – IRC: 48 – 4.300K – 3700lm
• 250W – IRC: 40 – 4.100K – 12.700lm
• 400W – IRC: 40 – 3.900K – 22.000lm
• Aplicações:
•
•
•
•
•
iluminação de vias públicas
Praças e jardins;
Fábricas
Parques
estacionamentos
LÂMPADA LED
• Conhecida como lâmpada eletrônica ou lâmpada de estado sólido
• Os LEDs não possuem filamento, por isso apresentam baixo consumo de energia e vida
útil longa, mais de 50.000h
• IRC: maior que 90%
• Temperatura de cor 2.760K a 10.000K
• Potência pode chegar a 100W
• Rendimento: 90 lúmens por watt.
LÂMPADA LED
• Bulbo - 9,5W - 250V – durabilidade
2.500h - R$ 42,90
• Mini Dicróica – 3W – Bivolt – 430 lm –
durabilidade 30.000h - R$72,90
• Vela – 4 W, bivolt -290 lm –
durabilidade 15.000h
Luminotécnica
• http://www.mundodaeletrica.com.br/o-que-e-luminotecnica/
• http://www.eletrica.ufpr.br/mehl/te067/introducao_luminotecnica.pdf
• BLUMEL. F.P. Eletricista: Instalador residencial básico. Komedi: Campinas, SP.
2012.

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