2 - Introdução a Luminotécnica [Slides]

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1Fundamentos de Instalações Elétricas - Profº Ademir 
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INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
ENGENHARIA ELÉTRICA - ELETRÔNICA
LUMINOTÉCNICA
CONCEITOS
GRANDEZAS LUMINOSAS FUNDAMENTAIS
FLUXO LUMINOSO
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
INTENSIDADE LUMINOSA
ILUMINÂNCIA - ILUMINAMENTO
LUMINÂNCIA
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Luminotécnica é o estudo da aplicação da iluminação
artificial em ambientes internos e externos.
O conceito de iluminação envolve a arte de aplicar e
distribuir a luz natural ou artificial em um espaço ou
ambiente de forma a atender as necessidades humanas de
bem estar, visibilidade e realização de tarefas.
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Introdução Conceitos de Luminotécnica 
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ENGENHARIA ELÉTRICA - ELETRÔNICA
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Introdução Conceitos de Luminotécnica 
A primeira aplicação da luz artificial ocorreu no final do século
XIX, antes do invento de Thomas Edison com um sistema
para iluminação pública com lâmpadas denominadas
“lâmpadas de arco”
Composta por dois eletrodos de carvão muito próximos, por
onde passava uma descarga elétrica e produzia uma
grande quantidade de luz , (luz intensa), muito branca.
Era utilizada, principalmente em faróis de navegação e
outras aplicações específicas.
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Lâmpada de arco voltaico, da década de 80 do século XIX
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O maior problema da lâmpada de Arco estava justamente na grande
quantidade de luz produzida, causava o ofuscamento da visão, o que
impedia sua utilização em ambientes comerciais ou residenciais.
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Lâmpada de arco voltaico, da década de 80 do século XIX
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Ofuscamento - condição de visão na qual há desconforto ou redução da
capacidade de distinguir detalhes ou objetos, devido a uma distribuição
desfavorável das luminâncias com brilhos intensos ou em contrastes
excessivos.
O ofuscamento pode ser direto, através de luz direcionada diretamente ao
campo visual, ou ainda, de forma reflexiva, por intermédio de superfícies
claras, transparentes ou brilhosas, considerando que a luminância
incômoda está delimitada à partir de 200 cd/m².
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Primeira lâmpada comercial disponível para uso
residencial foi a lâmpada Incandescente.
Constituída de um fio de linha carbonizado em um
cadinho hermeticamente fechado, produzindo uma
luz amarelada e fraca como a de uma vela e
apresentando um rendimento de 1,41 lumens/ Watt .
Lâmpada Incandescente de Thomas Alva Edison
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LÂMPADA INCANDESCENTE - Thomas Edison não inventou a lâmpada,
mas foi o desenvolvedor do primeiro modelo de lâmpada incandescente
comercializável. O protótipo, aceso no dia 21 de outubro de 1879.
Fonte:https://super.abril.com.br/galeria/conheca-12-fatos-que-marcaram-a-historia-de-thomas-edison/
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Curiosidades sobre Thomas Edison 
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Comparando a época que a luz artificial começou a ser utilizada com os
dias atuais, constata-se que foi grande o passo dado pela indústria da
iluminação no século XX. Desde a lâmpada criada por Thomas Edison até
os produtos disponíveis hoje, século XXI, houve um avanço espantoso.
Nos últimos anos, houve um avanço na utilização de sistemas mais
eficientes, eficiência energética, certamente motivado pelo aumento nos
custos da energia elétrica principalmente nos países onde a geração
elétrica tem uma parcela significativa de insumos não renováveis.
O investimento necessário para construir usinas e sistemas de
transmissão é tamanho que os governos adotam programas de intensivos
para promover a utilização de equipamentos energeticamente mais
eficientes.
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Evolução Sistemas de Iluminação
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Luminotécnica - Espectro Eletromagnético 
A luz é uma modalidade da energia radiante verificada pela
sensação visual de claridade. A faixa de radiações das
ondas eletromagnéticas detectada pelo olho humano
situa-se entre 380 nm e 780 nm.
O espectro eletromagnético visível esta limitado, em um
dos extremos pelas radiações infravermelhas (de maior
comprimento de onda) e no outro, pelas radiações
ultravioletas (de menor comprimento de onda).
Obs.: 1 nanômetro = 10 -9 m
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Luminotécnica - Espectro Eletromagnético 
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Luz é, portanto, a radiação eletromagnética capaz de produzir uma
sensação visual e está compreendida entre 380 e 780 nm. A
sensibilidade visual para a luz varia não só de acordo com o
comprimento de onda da radiação, mas também com a luminosidade.
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Luminotécnica - Espectro Eletromagnético 
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Luminotécnica - Comprimento de onda
Definição - distância entre valores repetidos sucessivos num padrão
de onda. É usualmente representado pela letra grega lambda (λ).
Em uma onda senoidal, o comprimento de onda é a distância entre
picos (ou máximos). Temos que:
� O comprimento de onda λ tem uma relação inversa com a
frequência f, a velocidade de repetição de qualquer fenômeno
periódico.
� O comprimento de onda é igual à velocidade da onda dividida pela
frequência da onda. Quando se lida com radiação eletromagnética
no vácuo, essa velocidade é igual à velocidade da luz 'c', para sinais
(ondas) no ar, essa velocidade é a velocidade na qual a onda viaja.
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Definição de Comprimento de onda
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Essa relação é dada por: em que: 
λ = comprimento de onda de uma onda sonora ou onda eletromagnética:
c = velocidade da luz no vácuo = 299.792,458 Km/s ≅≅≅≅ 300.000 Km/s ≅≅≅≅
300 000.000 m/s 
f = frequência da onda 1/s = Hz 
A velocidade de uma onda pode portanto ser calculad a com a seguinte equação: 
em que
v = velocidade da onda.
λ = comprimento de onda de uma onda sonora ou onda eletromagnética 
T é o período da onda. 
O inverso do período, 1/T, é chamado de frequência da onda. 
e mede o número de ciclos (repetições) por segundo executados pela onda.
É medida em Hertz (ciclos/segundo). 
Quando ondas de luz (e outras ondas eletromagnéticas) entram num
dado meio, o seu comprimento de onda é reduzido por um fator igual
ao índice de refração n do meio, mas a frequência permanece
inalterada. O comprimento de onda no meio, é dado por:
Definição de Comprimento de onda
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Para caracterizar uma onda, portanto, é necessário conhecer apenas
duas quantidades, a velocidade e o comprimento de onda ou a
frequência e a velocidade, já que a terceira quantidadepode ser
determinada da equação abaixo:
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Em que: é o comprimento de onda no vácuo. 
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Luminotécnica – Temperatura da cor
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Em aspecto visual, admite-se que é bastante difícil a avaliação
comparativa entre a sensação de Tonalidade de Cor de diversas
lâmpadas. Para estipular um parâmetro, foi definido o critério
Temperatura de Cor Correlata, símbolo (TCC), Unidade (Kelvin)
para classificar a luz.
É a grandeza expressa em Kelvin que indica a aparência de cor da luz:
 A luz ‘’quente’’, de aparência amarelada , tem baixa temperatura
de cor (não superior a 3000K).
 A luz ‘’fria’’ de aparência azul violeta , tem alta temperatura de cor
maior que 6000K.
 A luz branca natural emitida pelo sol em céu aberto ao meio-dia,
tem temperatura de cor perto de 5800K.
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Luminotécnica – Temperatura da cor
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Assim como um corpo metálico que, em seu aquecimento, passa
desde o vermelho até o branco, quanto mais claro o branco
(semelhante à luz diurna ao meio-dia), maior é a Temperatura de Cor
(aproximadamente 6500K). A luz amarelada , como de uma lâmpada
incandescente, está em torno de 2700K.
É importante destacar que a cor da luz em nada interfere na
Eficiência Energética da lâmpada, não sendo válida a impres são
de que quanto mais clara, mais potente é a lâmpada.
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 aquela utilizada em salas de estar, quartos ou locais
onde se deseja tornar um ambiente mais aconchegante.
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Da mesma forma, quanto mais alta for a temperatura de cor, mais
fria” será a luz . Um exemplo deste tipo de iluminação é a utilizada em
escritórios, cozinhas ou locais em que se deseja estimular ou realizar
alguma atividade. Esta característica é muito importante de ser
observada na escolha de uma lâmpada, pois dependendo do tipo de
ambiente há uma temperatura de cor mais adequada para esta
aplicação.
Luminotécnica – Temperatura da cor
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O IRC é baseado em uma tentativa de mensurar a percepção da cor
avaliada pelo cérebro. O IRC é o valor percentual médio relativo à
sensação de reprodução de cor, baseado em uma série de cores
padrões. Para indicar de forma consistente as propriedades de
reprodução de cor de uma fonte de luz, idealizou-se um índice de
reprodução de cores padrões sob diferentes iluminantes.
O método de avaliação, numa explicação bem simplificada, consiste na
avaliação das cores padrões, quando submetidas à luz da fonte a ser
analisada e sob a luz de uma fonte de referência que deveria ser um
corpo negro (radiador integral), que apresenta um valor de 100%.
Luminotécnica – ÍNDICE DE REPRODUÇÃO DE COR – IRC
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O IRC é a medida de correspondência entre a cor real de um objeto ou
superfície e sua aparência diante de uma fonte de luz. A luz artificial
deve permitir ao olho humano perceber as cores corretamente, ou o
mais próximo possível da luz natural do dia.
Quanto mais alto o índice, melhor a reprodução das cores. Lâmpadas
com IRC de 100% apresentam as cores com total fidelidade e precisão.
Luminotécnica – ÍNDICE DE REPRODUÇÃO DE COR – IRC
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QUADRO RESUMO – GRANDEZAS LUMINOSAS FUNDAMENTAIS
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FLUXO LUMINOSO, Símbolo ( φ), Unidade lúmen (lm) - é a potência de
radiação total emitida por uma fonte luminosa, entre os limites de
comprimento de onda de luz visível percebida pelo olho humano (380 e
780nm). O fluxo luminoso é a quantidade de luz emitida por uma fonte,
medida em lumens, na tensão nominal de funcionamento.
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O lúmen pode ser definido como o fluxo
luminoso emitido segundo um ângulo
sólido de um esterradiano , por uma
fonte puntiforme de intensidade invariável
em todas as direções e igual a 1 candela.
LUMINOTÉCNICA - GRANDEZAS FUNDAMENTAIS
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As lâmpadas conforme seu tipo e potência apresentam fluxos luminosos
diversos:
 Lâmpada incandescente de 100W: 1000 lm;
 Lâmpada fluorescente de 40W: 1700 a 3250 lm;
 Lâmpada vapor de mercúrio 250W: 12.700 lm;
 Lâmpada multi-vapor metálico de 250W: 17.000 lm
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LUMINOTÉCNICA - GRANDEZAS FUNDAMENTAIS
FLUXO LUMINOSO
EFICIÊNCIA LUMINOSA, Símbolo ( ɳ), Unidade lúmen (lm /W) - é a
relação entre o fluxo luminoso emitido por uma lâmpada e a potência
elétrica desta lâmpada.
 Lâmpada incandescente de 100W: 10 lm/W;
η=(1000lúmens/100watts)
 Lâmpada fluorescente de 40 W: 42,5 lm/W a 81,5 lm/W;
η=(1700lúmens/40watts) e (3250lúmens/40watts) 
 Lâmpada vapor de mercúrio de 250W: 50 lm/W;
η=(12700lúmens/250watts)
 Lâmpada multi-vapor metálico de 250W: 68 lm/W.
η=(17000lúmens/250watts)
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LUMINOTÉCNICA - GRANDEZAS FUNDAMENTAIS
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Intensidade Luminosa, Símbolo: I, Unidade: candela (cd) - 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
lumens emitidos em cada direção. Essa direção é representada por
vetores, cujo comprimento indica a Intensidade Luminosa. Portanto é o
Fluxo Luminoso irradiado na direção de um determinado ponto.
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CDL: trata-se de um diagrama polar
no qual se considera a lâmpada ou
luminária reduzida a um ponto no
centro do diagrama e se representa
a intensidade luminosa nas várias
direções por vetores, cujos módulos
são proporcionais a velocidades,
partindo do centro do diagrama.
A curva obtida ligando-se as
extremidades desses vetores é a
curva de distribuição luminosa.
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CDL – CURVA DISTRIBUIÇÃO LUMINOSA DE LUMINÁRIAS
Costuma-se na representação polar, referir os valores de
intensidade luminosa constantes a um fluxo de 1000 lumens.
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CDL – CURVA DISTRIBUIÇÃO LUMINOSA DE LUMINÁRIAS
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LUMINOTÉCNICA - CURVA DE DISTRIBUIÇÃO LUMINOSA
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Iluminância (Iluminamento), Símbolo: E, Unidade: lux (lx)
A luz que uma lâmpada irradia, relacionada à superfície a qual incide,define uma nova grandeza luminotécnica, denominada de Iluminamento
ou Iluminância. Expressa em lux (lx), indica o fluxo luminoso de uma
fonte de luz que incide sobre uma superfície situada a uma certa
distância desta fonte. Em outras palavras a equação que expressa esta
grandeza é:
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EXEMPLOS DE ILUMINÂNCIA
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.
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LUMINOTÉCNICA - GRANDEZAS FUNDAMENTAIS
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Luminância, Símbolo: (L), Unidade: (cd/m 2) - 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. Essa sensação de claridade é
chamada de Luminância. Em outras palavras, é a Intensidade Luminosa
que emana de uma superfície, pela sua superfície aparente.
A equação que permite sua determinação é:
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Por definição luminância é a razão da intensidade luminosa (dI),
incidente num elemento de superfície que contém o ponto dado, para a
área dA aparente vista pelo observador, quando esta área tende a zero.
Área aparente significa que é a área projetada, aquela que é vista pelo
observador. Por exemplo, quando a incidência da intensidade luminosa é
normal à superfície esta área aparente é a própria área da superfície,
caso contrário é proporcional ao cosseno do ângulo a.
Em matemática:
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LUMINOTÉCNICA - GRANDEZAS FUNDAMENTAIS
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Como é difícil medir-se a Intensidade Luminosa que provém de um corpo
não radiante (através de reflexão), pode-se recorrer a outra fórmula, a
saber:
Em matemática:
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RESUMO CONCEITOS E GRANDEZAS FUNDAMENTAIS
Como os objetos refletem a luz
diferentemente uns dos outros, fica
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
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RESUMO CONCEITOS E GRANDEZAS FUNDAMENTAIS
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RESUMO CONCEITOS E GRANDEZAS FUNDAMENTAIS
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LUMINOTÉCNICA
LÂMPADAS
REATORES/IGNITORES
LUMINÁRIAS
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Lâmpadas - dispositivos elétricos que transformam energia elétrica em
energia luminosa e/ou energia térmica.
Luminárias - aparelho que distribui, filtra ou modifica a luz emitida por
uma ou mais lâmpadas e que contém todas as partes necessárias para
fixar e proteger as lâmpadas, e quando necessário, os circuitos auxiliares
e os meios de ligação ao circuito.
Reatores - equipamento auxiliar utilizado em conjunto com as lâmpadas
de descarga (lâmpadas fluorescentes, vapor mercúrio, vapor de sódio e
vapor metálico) que tem como objetivo limitar a corrente na lâmpada e
fornecer as características elétricas adequadas. Os tipos de reatores
encontrados no mercado são: eletromagnéticos e eletrônicos.
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Lâmpadas e Luminárias e Reatores
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Lâmpadas Incandescentes - funcionam através da passagem da corrente
elétrica por um filamento de tungstênio, que com o aquecimento, gera a luz.
• Eficiência: extremamente baixa
• Vida útil: 800 horas
• Índice de Reprodução de Cores (IRC): 100%
• Uso: geral, residencial, plafons,
arandelas, abajures, luminárias de pé.
• Tensão de rede: 110 ou 220v
• Podem ser dimmerizadas
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Tipos e características de lâmpadas 
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Lâmpadas Halógenas - funcionam em tensão de rede
(110V/220V ou baixa tensão, possuem filamento de
tungstênio e trabalham em conjunto com o gás halogênio).
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• Eficiência: alta eficiência (baixa tensão de rede)
• IRC: 100%
• Vida útil: 2.500 horas
• Tensão de rede: 110/220v e 12v
• Uso: residencial decorativo e comercial
• Lâmpadas de baixa tensão (12v) tem o controle de abertura de faixo
(dicróicas e AR) e potência.
• Podem ser dimmerizadas, aumentam a vida útil, reduz o consumo,
reduz fluxo luminoso e a luz fica mais amarela.
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Lâmpadas Fluorescentes - funcionam a base de gases, trifósforos (combinação
de fósforos e terras raras) para possibilitar alta eficiência, boa aparência e baixo
consumo. Reatores são necessários. Quatro grupos: tubulares (comuns e alta
resolução), eletrônicas (reatores integrados), circulares e compactas. Lâmpadas
(18W/36W/58).
• Eficiência: alta eficiência
• IRC: 85%
• Vida útil: de 7.500 à 10.000 horas
• Tensão de rede: 110/220v
• Uso: residencial e comercial
• Podem ser dimmerizadas
com reatores específicos
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Lâmpadas Fluorescentes
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Lâmpadas de Descarga - uma descarga (alta pressão)
elétrica entre os eletrodos leva os componentes internos
(gases sódio, xenon, mercúrio) do tubo de descarga a
produzirem luz, levam reatores e ignitores em sua
composição. Necessitam de 2 a 15 min. para seu
acendimento completo. Seus tipos são:
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• Multivapores Metálicos: são lâmpadas que combinam iodetos metálicos, com
altíssima eficiência energética, excelente IRC, longa durabilidade e baixa
carga térmica. Sua luz é muito branca e brilhante.
• Vapor de Sódio: com eficiência energética de até 130 lm/W,de longa
durabilidade,é a mais econômica fonte de luz. Com formatos tubulares e
elipsoidais, emitem luz branca e dourada, baixo IRC, usadas em portos,
estradas, estacionamentos, ferrovias, etc.
• Vapor de Sódio Branca: emissão de luz branca, decorrente da combinação
dos vapores de sódio e xenon, resultando numa luz brilhante como as
halógenas e aparência de cor das incandescentes. Excelente IRC,usadas em
hotéis, edifícios históricos, teatros, stands,etc.
• Vapor Mercúrio: aparência branca azulada, eficiência de até 55lm/W, usadas
em vias públicas e indústrias.
• Lâmpadas Mistas: composta por filamento e um tubo de descarga, funcionam
em 220v, sem uso de reator. Alternativa para a substituição das lâmpadas
incandescentes.
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LED´s - Lighting Emitted Diodes. Led´s são dispositivos
semicondutores que convertem energia elétrica diretamente
em energia luminosa, através de chips de minúscula
dimensão. Aquecidos, estes materiais condutores são
constituídos de cristais de silício e é encapsulado por uma
resina de epóxi transparente para direcionar a emissão da
luz e proteger o elemento semicondutor.
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A composição para Led´s coloridos (vermelho, azul,verde,laranja e âmbar) se faz
dos elementos químicos (gálio, arsênio, fósforo, alumínio e nitrogênio). A cor
branca foi a mais recente a ser desenvolvida.
De baixo consumo, vida útil extremamente longa, os led´s estão cada vez mais
eficientes superando a eficiência das lâmpadas incandescentes. Os led´s são
monocromáticos, emitem luz somente numa faixa do espectro da luz, por isso
não se aplica IRC, nem temperatura de cor.
• Potência: 0,1W à 0,5W
• Vida útil: 100.000 horas
• Tensão de rede: 10v ou 24v (necessita de fonte alimentadora)
• Uso: iluminação de destaque, residencial, comercial e públ ico,
sinalizadores de trânsito, fachadas de prédios, balizador es,
iluminação de casas noturnas, etc
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Tipos e características de lâmpadas 
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Fibra Ótica - é um filamento de vidro ou de elementos poliméricos utilizado para
transmitir pulsos de luz. Não pode ser dimmerizada.
• Eficiência: baixa
• Vida útil: 3.000 horas
• Tensão de rede: 110/220v
• Uso: em iluminação de destaque, comercial e residencial.
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TIPO TEMPERATURA DE COR (K) "COR" DA TEMPERATURA FLUXO LUMINOSO (lm)
14W 4.000 amarela 1.350
28W 4.000 amarela 2.900
16W 4.100 branca 1.070
16W trifósforo 4.000 amarela 1.200
20W 5.000 branca 1.060
20W trifósforo 4.000 amarela 1.350
32W 4.100 branca 2.350
32W trifósforo 4.000 amarela 2.700
36W 6.100 branca 2.500
36W trifósforo 4.000 amarela 3.350
40W 5.000 branca 2.700
40W trifósforo 4.000 amarela 3.250
110W 5.000 branca 8.300
110W trifósforo 4.000 amarela 9.350
A tabela abaixo mostra as principais característica s das lâmpadas fluorescentes mais usuais:
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LUMINÁRIAS
Definição: Aparelho que distribui, filtra ou modifica a luz emitida por uma
ou mais lâmpadas e que contém todas as partes necessárias para fixar e
proteger as lâmpadas, e quando necessário, os circuitos auxiliares e os
meios de ligação ao circuito.
Existe uma infinidade de tipos no mercado que atendem as mais variadas
necessidades. O importante é encontrar o modelo mais adequado que englobe:
 Custo Total viável;
 Eficiência (Conservação de Energia);
 Segurança (Grau de proteção IP);
 Conforto (Reduzir o ofuscamento);
 Viabilidade Técnica;
 Qualidade dos Componentes dos Materiais; Tratamentos Químicos; Pintura;
 Estética; Funcionalidade, adequação ao ambiente, e proporcionar um bom
efeito decorativo.
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No caso de luminárias para edificações, embora se utiliza basicamente
lâmpadas fluorescentes, a diversidade de tipos é extensa e variada, variedade
esta provocada não só pelo número e potência das lâmpadas utilizadas e pelos
modos de instalação e montagem, mas principalmente pela forma de controle de
luz.
Devido a esta diversidade, a classificação dos tipos de luminárias é bastante
problemático, porém será apresentado aqui a classificação feita pela CIE
(Comission Internacionale de L’Eclairage) baseada na percentagem do fluxo
luminoso total dirigido para cima ou para baixo de um plano horizontal de
referência.
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Para melhor compreender os diversos tipos de luminárias, é
importante observar a tabela abaixo:
TIPOS DE LUMINÁRIAS
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TIPOS DE LUMINÁRIAS
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Reator eletromagnético - constituídos por um núcleo laminado de aço silício
(com baixas perdas) e bobinas de fio de cobre esmaltado ou alumínio.
Geralmente são impregnados com resina de poliéster adicionado com carga
mineral, tendo um grande poder de isolação e dissipação térmica.
Reator eletrônico - c onstituídos por capacitores e indutores para alta
frequência, resistores, circuitos integrados e outros componentes eletrônicos.
Operam em alta freqüência (de 20 kHz a 50 kHz). Essa faixa de operação
quando bem projetada proporciona maior fluxo luminoso com menor potência de
consumo, transformando assim os reatores eletrônicos em produtos
economizadores de energia e com maior eficiência que os reatores
eletromagnéticos.
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Tipos e características de Reatores
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