Técnicas de Iluminação: Propriedades da Luz e Cores

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LUMINOTÉCNICA
TÉCNICAS
 DE ILUMINAÇÃO
Luz é uma radiação eletromagnética com propriedades ondulatórias e corpusculares, capaz de produzir uma sensação visual.
 
As propriedades fundamentais da luz são:
Propaga-se no vácuo através de ondas;
Propaga-se em todas as direções do espaço;
Propaga-se em linha reta;
Transmite-se a distância.
 
As radiações eletromagnéticas resultam de diferentes formas de energia como (calor, luz, raios x, ultra-violeta, ondas de rádios, etc). 
O que as diferenciam são as relações entre as grandezas:
Velocidade de propagação (c): É a velocidade com que a radiação se propaga no espaço.
Período (T): É o tempo que leva a onda para ocupar duas posições idênticas.
Frequência ( f ): É o número de períodos por segundo.
Comprimento de onda ( ): É a distância entre dois pontos que se encontram na mesma posição.
1. NATUREZA, DEFINIÇÃO E PROPRIEDADE DA LUZ
A velocidade de propagação da luz no vácuo é próxima a 3x105 Km/s, sendo que, ao atravessar um meio material (ar, vidro, água, etc) a velocidade de propagação é reduzida em função do índice de propagação do meio.
A velocidade de propagação c da radiação é dada por:
	c =  x f 	 onde:  = comprimento de onda (nm).
					f = frequência em ciclos/ seg.
	T = 1 / f			c = velocidade da luz, (Km/s).
					T = período, (seg.)
ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
LUZ VISÍVEL E ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
	
A luz visível situa-se no espectro eletromagnético entre as radiações cujos comprimentos de ondas variam entre 380nm à 760nm.
raios
cósmicos
raios
gama
raios
x
ultra
violeta
luz
visível
infra
vermelho
Micro-ondas
ondas
radioelétricas
violeta
azul
verde
amarelo
laranja
Vermelho
380 430 490 560 590 630 760 
2.AS CORES
As cores são determinadas pela reação do mecanismo de percepção sensorial aos diversos comprimentos de ondas. Essa curva está construída baseada na visão fotóptica, isto é, na visão diurna, e na visão escotóptica, isto é a visão noturna. As cores de menor comprimento de onda (violeta, azul) são mais visíveis a noite e as de maior (laranja, vermelho), de dia. 
COMPOSIÇÃO DAS CORES
As diversas cores é formada pela composição aditiva ou subtrativa das cores fundamentais (vermelho, verde, azul).
EFEITO DA LUZ SOBRE A COR
Cor do Objeto
COR DA LUZ
AMARELO
VERMELHO
AZUL
VERDE
AMARELO
Amarelo brilhante
Laranja avermelhado
Marrom claro
Amarelo limão
VERMELHO
Laranja brilhante
Vermelho brilhante
Vermelho azulado
Vermelho amarelado
AZUL
Púrpura claro
Púrpura escuro
Azul brilhante
Azul esverdeado
VERDE
Verde amarelado
Verde oliva
Azul esverdeado
Verde brilhante
A COR NO AMBIENTE DE TRABALHO
A cor no ambiente de trabalho depende de vários fatores: tipo de trabalho, espaço, iluminação, etc. Algumas dicas importantes:
 
TETO OU FORROS  Devem possuir cores claras, próximas ao branco, porque a luz refletida é espalhada uniformemente pelo interior, dissipando sombras e reduzindo ofuscamento.
PAREDES E COLUNAS Devem ter o mesmo tom daquela que o trabalhador vê quando está concentrado no trabalho, para evitar um excessivo cansaço visual.
 
PISO  Devem possuir cores mais escuras que teto e paredes.
 
SUPERFÍCIES DE TRABALHO Devem ter acabamento sem brilho para evitar ofuscamento.
ÍNDICE DE REPRODUÇÃO DE CORES (IRC)
É um número subjetivo de 0 a 100, de uma fonte artificial, em comparação com a ideal, independe de sua temperatura de cor (K). Sendo o referencial a luz do sol cujo IRC = 100, este número mostra o quanto uma fonte de luz reproduz as cores.
Lâmpada
IRC
IncandescenteComun
100
IncandescenteHalógena
100
Fluorescente Luz do Dia
64
Fluorescente Branca Fria
85
Vapor de Mercúrio
47
Lâmpadade Led
80
VaporMúltiplo Metálico
90
Vapor de Sódio (baixa pressão)
30
Vapor de Sódio (alta pressão)
35
A temperatura do corpo luminoso da lâmpada caracteriza não apenas o fluxo luminoso que emite mas também a cor da luz. 
Quanto maior o valor da temperatura de cor, mais uniforme o espectro luminoso fria e branca a luz. O fluxo luminoso não está relacionado com a temperatura da cor, ou seja, maior temperatura da cor não significa maior fluxo luminoso.
Luz mais quente maior aconchego e relaxamento  Cor avermelhada.
Luz mais fria maior atividade  Cor branca.
TEMPERATURA DE COR (T)
Lâmpada
T (0K)
IncandescenteComun
2.800
Incandescente Halógena
3.200
Fluorescente Luz do Dia
6.500
Fluorescente Branca Fria
4.200
Vapor de Mercúrio
4.100
Vapor Múltiplo
5.100
Vapor de Sódio (baixa pressão)
3.200
Vapor de Sódio (alta pressão)
2.200
Incidência de Luz com diferentes Temperaturas de Cores 
Efeitos e Aplicações da Temperatura de Cor
LUZ NEGRA
A luz negra é o resultado da incidência da luz comum sobre o vidro de uma lâmpada especial, mais escura e sem fósforo. Nas lâmpadas fluorescentes brancas, a incidência da luz só é possível graças à camada de fósforo que reveste o tubo de vidro - isso porque a maior incidência é da luz ultravioleta, que só se torna visível quando passa pelo fósforo. Quando o fósforo é retirado e o vidro escurecido, a luz ultravioleta passa direto pelo vidro. Ao incidir sobre superfícies claras, elas fazem o mesmo papel do fósforo. Há também elementos invisíveis em outras superfícies que também possuem fósforo e, ao serem banhados pela luz negra, passam a brilhar. 
Conheça abaixo alguns desses usos diferentes da luz negra.
ARTE
Para identificar obras falsas, usa-se a luz: tintas atuais contêm fósforo, enquanto grande parte das antigas não
PERÍCIA
Peritos usam corante fluorescente para detectar impressões digitais. Fluidos corporais como o sêmen também são sensíveis à luz negra
DINHEIRO
Em muitos países, dentro das cédulas de dinheiro existe uma tira fluorescente invisível. Nas notas de real, um brasão é visível só à luz negra
ASSEPSIA
Uma variação de luz negra, com ondas de luz curtas, é encontrada em hospitais, onde serve para matar germes
CARIMBOS
Com tinta invisível fluorescente, alguns parques de diversão e baladas carimbam a mão dos visitantes para ingresso em algumas atrações
VAZAMENTOS
É possível injetar corante fluorescente no combustível de maquinários com vazamentos. Com a luz negra circulando, acha-se o buraco
3.ESPECTROS LUMINOSOS E PRINCIPAIS FONTES
Para explicar algumas limitações das fontes luminosas artificiais, costuma-se dividir o espectro visível em três classes.
Contínuo Corpos Aquecidos(Sol, Lâmpadas Incandescentes).
Raias Lâmpadas Fluorescentes.
Faixas Lâmpadas Vapor de Mercúrio, Sódio.
Efeitos da Luz
Ofuscamento: é a luz que inscide diretamente no olho, é provocado por exesso de luz ou superfícies muito polidas. 
Deslumbramento: é o aparecimento de sombra no ambiente.
Para evitar luz direcionadas com ângulos inferiores a 45 , e superficies rugosas.
Vida útil : tempo médio de funcionamento em horas.
Tipo de lâmpada
VidaÚtil (horas)
Incandescente Comum
1.000
IncandescenteHalôgena
2.000
Mista
4.000
Fluorescente
8.000
Vapor de sódio
24.000
Multivapores Metálicos
12.000
Vapor de mercúrio
12.000
Vapor de sódio de alta pressão
24.000
Lâmpadade Led
50.000
Comparação dos Parâmetros:
SEMICONDUTOR LED
LED é um semicondutor emissor de Luz.
Principais características: 
1)IRC ≥ 80;
2) TEMPERATURA DE COR: 3000 a 6000 K;
3) EFICIÊNCIA LUMINOSA: 80 lm/W;
4)VIDA ÚTIL: 50.000 Horas;
5) NÃO TEM OSCILAÇÃO;
6) NÃO EMITE UV.
Sistemas de Iluminação
Sistema de Iluminação
Fluxo Luminoso Emitido
Fluxo Luminoso Emitido
Para Cima
Para Baixo
Direta
0– 10%
90 – 100%
Semi-Direta
10 – 40%
60 – 90%
Geral Difusa
40 – 60%
40 – 60%
Direta-Indireta
40 – 60%
40 – 60%
Semi-Indireta
60 – 90%
10 – 40%
Indireta
90 – 100%
0– 10%
Direta: é o tipo de iluminação em que o fluxo luminoso é dirigido diretamente sobre a superfície a ser iluminada.Com esse tipo de iluminação deve-se tomar cuidado com sombras de contraste acentuado e com ofuscamentos diretos e indiretos; 
Semi-Direta: ocorre quando grande parte do fluxo luminoso é dirigido diretamente ao plano de trabalho e parte do fluxo emitido atinge o plano de trabalho através de reflexões no teto e na parede. Esse tipo de luminária produz sombras mais tênues e uma menor possibilidade de ofuscamento, quando comparada à luminária classificada como direta; 
Indireta: tipo de luminária onde o fluxo luminoso emitido pelas lâmpadas só chega ao plano de trabalho através de reflexão em tetos e paredes. Apesar de apresentar ausência de sombras e ofuscamento, são aplicadas apenas em iluminação decorativa, pois apresentam uma grande dissipação do fluxo luminoso até que se atinja o plano de trabalho;
 Semi-indireta: nesse tipo de luminária a maior parte do fluxo luminoso incide na superfície de trabalho através da reflexão no teto e paredes, e apenas uma pequena parcela a atinge diretamente. Apesar de apresentar uma iluminação agradável, devido à ausência de ofuscamento e pouca sombra, não é comumente aplicada devido à sua baixa eficiência;
 Direta-indireta: esse tipo de luminária apresenta praticamente o mesmo fluxo luminoso para cima e para baixo; 
Geral-difusa: é obtida através de luminárias difusoras que espalham o fluxo luminoso em diversas direções, produzindo poucas sombras e uma possibilidade remota de ofuscamento.
4. GRANDEZAS UTILIZADAS EM ILUMINAÇÃO
Para fazer os cálculos luminotécnicos, precisamos conhecer as grandezas fundamentais, baseadas nos termos de iluminação e na NBR - 5413.
4.1 FLUXO LUMINOSO (  )
“É a quantidade total de luz emitida por segundo por uma fonte luminosa, e avaliada de acordo com a sensação luminosa produzida”
A unidade de medida é o lúmen. (lm)
4.2 EFICIÊNCIA LUMINOSA ( )
É a razão entre o fluxo luminoso emitido por uma fonte, sobre a potência consumida pela mesma.
	  =  / p 	
onde:  é o fluxo luminoso emitido pela fonte.
	 p é a potência elétrica absorvida pela fonte.
Unidade: (lm/W); lúmens por Watts.
Tipo de lâmpada
Eficiência (lúmen / watt)
Incandescente
10 a 20
Infravermelho
15 a 20
Mista
17 a 25
Fluorescente
43 a 84
Vapor de sódio
75 a 105
Multivapores Metálicos
69 a 115
Vapor de mercúrio
40 a 63
Vapor de sódio de alta pressão
68 a 140
Eficiência Luminosa das Lâmpadas
4.3 INTENSIDADE LUMINOSA ( I )
É a quantidade luz em uma determinada direção.
 I =  /  		
onde:  é o ângulo sólido.
	  é o fluxo luminoso emitido.
Unidade: (Cd); Candela.
4.4 ILUMINÂNCIA OU ILUMINAMENTO (E)
Por definição a iluminância é a densidade de fluxo luminoso incidente em uma superfície.
	 E =  / S	
onde:  fluxo luminoso emitido pela fonte;
	 S área da superfície na qual o fluxo incide.
unidade: lux = lúmen / metro quadrado. 
A iluminância pontual pode ser calculada em um ponto A da superfície:
 	E = I / d2 		
 Se a incidência de luz for oblíqua, a iluminância no ponto B é dada por:
 	E = ( I / d2 ) cos  
onde: I é a intensidade luminosa.
 d é a distância entre o lâmpada e o ponto A.
4.5 EXERCÍCIOS: 
1) Utilizando a luminária abaixo, determine:
a) A intensidade luminosa na vertical fornecida por uma lâmpada cujo fluxo luminoso produzido é de 36.000 lm.
 b) Qual é a direção que esta luminária emite a maior intensidade luminosa e qual é esse valor?
 c) Qual é o iluminamento em um ponto afastado de 5 metros do eixo vertical da luminária, sendo a altura da luminária de 8 metros?
2) Uma luminária, com duas lâmpadas fluorescentes, de 40 W, branca fria, cujo fluxo produzido é de 3.000(lm) cada, acha-se a 3,50m acima do plano de trabalho. 
a) Qual será o iluminamento em um ponto de uma mesa, embaixo da luminária,
b) Qual será o iluminamento a 2 m afastado da vertical do plano longitudinal do aparelho?