Curso iluminación 1 51

ILUMINACIÓNIng. Javier Ramos Felipa

1

1.‐ La Luz.‐

Iluminación 2

• La Luz se puede definir como la radiaciónelectromagnética, capaz de producir directamente unasensación visual.

Radiación es la transmisión de energía a través de unmedio.

Al conjunto de radiaciones se denomina EspectroElectromagnético.

1.‐ La Luz.‐

Iluminación 3

• La producción de la luz es una transformación de laenergía, así en las lámparas eléctricas se produce :

Lámparas Incandescentes:-Calentando cuerpos hasta alcanzar la incandescencia.

Lámparas de Descarga.-Haciendo una descarga eléctrica entre placas óelectrodos, en un medio como un gas ó vaporesmetálicos.

1.‐ Espectro Radiante.‐

Iluminación 4

• Las Ondas Luminosas ocupan solo una parte del Espectro Electromagnético.

Unidad: 1 Nanómetro(nm) = 1x10-9 m

Límite: Inferior 380-400 nmSuperior 760-780 nm

1.‐ Espectro Radiante.‐

Iluminación 5

• El Espectro Luminoso se divide aproximadamente en intervalos de longitud de onda, según la impresión que producen en el ojo humano.

100-390 nm Ultravioleta.380-436 nm Violeta.436-495 nm Azul.495-566 nm Verde.566-589 nm Amarillo.589-627 nm Naranja.627-780 nm Rojo770- 1mm Infrarojo.

1.‐ Espectro Radiante.‐

Iluminación 6

1.‐ Espectro Radiante.‐

Iluminación 7

1.‐ Espectro Radiante.‐

Iluminación 8

• Vatio Luminoso.-Es 1 Vatio de potencia irradiada a la longitud de onda de 555 nm.

El valor máximo de la sensibilidad del ojo humano se encuentra en los 555 nm (longitud de onda)

Iluminación 9

1.‐ Propagación de la luz.‐

Iluminación 10

1.‐ Propagación de la luz.‐

1.‐ Reflexión.‐

Iluminación 11

• Es el retorno de la radiación que incide en una superficie.

Flujo Incidente – Flujo Absorvido = Flujo Reflejado

Reflectancia = Flujo Reflejado / Flujo Incidente

1.‐ Reflexión.‐

Iluminación 12

1.‐ Reflexión.‐

Iluminación 13

• Reflexión Especular.-ángulo incidencia = ángulo reflexión

• Reflexión Difusa.-reflexión en diferentes direcciones.

• Reflexión Mixta.-ángulo intensidad máxima reflejada

=ángulo de incidencia.

1.‐ Reflexión.‐

Iluminación 14

• Reflexión Compuesta.-Las superficies actúan como reflector compuesto.

• Reflexión Total.-Ocurre cuando el ángulo incidencia es mayor que

un cierto valor crítico, es decir a ángulos de incidencia mayores que el valor crítico, los rayos incidentes son totalmente reflejados.

1.‐Transmisión.‐

Iluminación 15

• Es el paso de los rayos de luz a través de un medio, sin que se produzca variación alguna de la frecuencia de sus componenetes monocromáticos.

• Al atravezar el material parte del flujo se refleja, parte se absorve y parte se transmite.

Transmitancia = Flujo Tranmitido / Flujo Incidente

1.‐ Refracción.‐

Iluminación 16

• Es el cambio de velocidad y de dirección de un rayo de luz cuando pasa de un medio a otro.

• El cambio se produce por la alteración de la velocidad de la luz, esta velocidad disminuye si el nuevo medio es más denso y aumenta si el nuevo medio es menos denso.

n1 x sen α1 = n2 x sen α2 n = n1 / n2

n1 = indice de refracción del medio 1. n = índice de refracciónn2 = índice de refracción del medio 2.α1 = ángulo de incidencia.α2 = ángulo de refracción.

1.‐ Refracción.‐

Iluminación 17

Iluminación 18

1.‐ Refracción.‐

1.‐ Refracción.‐

Iluminación 19

Para la luz (onda electromagnética):

Para una onda de sonido :

substancias Aire Agua Plexiglás Diamanteíndices de refracción 1.0029 1.333 1.51 2.417

Material Aire Vapor de agua Agua dulce Agua de mar Aluminio

velocidad del sonido

(m/s)331 401 1493 1513 5104

2.‐ El Ojo Humano.‐

Iluminación 20

• El ojo es el órgano fisiológico en el que se experimentan las sensaciones de luz y color.

La retina Película fotosensible.

Elementos foto-receptores

Conos Sensibles a los colores.

Bastoncillos Sensibles a la luz.

2.‐ El Ojo Humano.‐

Iluminación 21

2.‐ El Ojo Humano.‐

Iluminación 22

• Visión Fotópica.-

A la luz del día Intervienen Conos.Bastoncillos.

Densidad de conos y bastones en la retina del ojo

2.‐ El Ojo Humano.‐

Iluminación 23

• Visión Escotópica.-

En la noche Intervienen Bastoncillos.

2.‐ El Ojo Humano.‐

Iluminación 24

2.‐ El Ojo Humano.‐

Iluminación 25

• Características.-

- Campo Visual

180° Sentido Horizontal.

2.‐ El Ojo Humano.‐

Iluminación 26

• Características.-

- Campo Visual

130° Sentido Vertical.

2.‐ El Ojo Humano.‐

Iluminación 27

• Características.-

- Agudeza.- Capacidad para reconocer por separado objetos muy pequeños y próximos entre sí.(cristalino).

Esta capacidad del ojo, igual que la acomodación, está muyrelacionada con el nivel de iluminación.

Por ejemplo, si el nivel de iluminación es muy bajo, la agudezavisual también disminuye dificultando al ojo distinguir losdetalles y al contrario, si el nivel es elevado es más fácildistinguir el objeto, monumento

2.‐ El Ojo Humano.‐

Iluminación 28

• Características.-

- Acomodación.- Capacidad para ajustarse a diferentes distancias de los objetos.(cristalino)

2.‐ El Ojo Humano.‐

Iluminación 29

• Características.-

- Adaptación.- Capacidad para ajustarse a diferentes iluminaciones.(pupila)

2.‐ El Ojo Humano.‐

Iluminación 30

• Características.-

- Adaptación.- Capacidad para ajustarse a diferentes iluminaciones.(pupila)

2.‐Deslumbramiento

Iluminación 31

DESLUMBRAMIENTO.-

Es el estado de la visión con molestia ó reducción en la capacidad de percibir objetos significativos, o ambas cosas a la vez, debido a una distribución o gama de luminancias impropias , o debido a contrastes extremos en el espacio o en el tiempo.

Deslumbramiento Molesto .-Causa molestia sin reducir necesariamnete la visión de objetos.

Deslumbramiento Perturbador.-Reduce la visión de los objetos, sin causar necesariamente las molestias.

Deslumbramiento Directo.-Producido por ejemplo, por la presencia de una luminaria brillante dentro del campo de visión del observador.

Deslumbramiento Reflejado.-Se produce si el observador ve la reflexión de la luminaria en una superficie lustrosa.

3.‐ Flujo Luminoso

Iluminación 32

http://grlum.dpe.upc.edu/manual/fundamentosIluminacion-laVision.php

FLUJO LUMINOSO.- ( Ø )

Es la energía radiante de una fuente de luz que produce una sensación luminosa.

Los manantiales luminosos transforman la energía, esta energía no se puede aprovechar totalmente para la producción de luz visible. Existen pérdidas de energía en forma de calor.

Unidad = Lumen = lm

3.‐ Flujo Luminoso

Iluminación 33

El lumen es el Flujo Luminoso de la radiación monocromática que se caracteriza por una frecuencia de valor 540x10 a la 12 Hertz y por un flujo de energía radiante de 1/683 vatios.

Un vatio de energía radiante de longitud de onda de 555 nm en el aire equivale a 683 lumenes aprox..

3.‐ Rendimiento Luminoso

Iluminación 34

RENDIMIENTO LUMINOSO.- ( N )

Es el cociente que indica el Flujo que emite una fuente de luz, por cada unidad de potencia eléctrica consumida para su obtención.

3.‐ Rendimiento Luminoso

Iluminación 35

Tipo de Lámpara Flujo Rendimiento

Incandescente 100w 1380 lm 13.8 lm/wFluorescente 40w 3200 lm 80 lm/w Vapor Mercurio Alta Presión 400w 23000 lm 58 lm/wHalogenuro Metálico 400w 28000 lm 78 lm/wVapor Sodio Alta Presión 400w 48000 lm 120 lm/wVapor Sodio Baja Presión 180w 33000 lm 183 lm/w

3.‐ Intensidad Luminosa

Iluminación 36

INTENSIDAD LUMINOSA.- ( I )

- La Intensidad Luminosa de una fuente de luz en una determinada dirección es igual a la relación entre el flujo luminoso contenido en un ángulo sólido cualquiera cuyo eje coincida con la dirección considerada y el valor de dicho ángulo sólido expresado en estereoradianes.

Unidad = candela = cd = 1 lm / 1 sr

Intensidad luminosaSímbolo: IUnidad: candela (cd)

Mediante la Curva Fotométrica de un manantial de luz se puede determinar con exactitud la intensidad luminosa en cualquier dirección

Iluminación 37

Diferencia entre flujo e intensidad luminosa

3.‐ Iluminancia (E)

Iluminación 38

ILUMINANCIA.- ( E )

La Iluminancia en un punto de una superficie es el cociente del flujo luminoso incidente en un elemento de la superficie que comprende el punto y el área de este elemento.

E = ØT / S Unidad = lux = 1 lm / 1 mt2

3.‐ Iluminancia (E)

Iluminación 39

Iluminancia Media (Em)

Em = (Flujo Total / A ) x M x Nt A : Superficie del plano de trabajo M : Factor de MantenimientoNt : Factor de Utilizaciön para el plano de trabajo

Valores Aproximados de Iluminancias.-

Medidodía de Verano al aire libre, cielo descubierto 100,000 luxMedidodía de Verano al aire libre, cielo cubierto 20,000 luxNoche de luna llena 0.25 luxNoche de luna nueva 0.01 lux

3.‐ Iluminancia (E)

Iluminación 40

FACTOR DE UTILIZACION.- ( Nt )

El Factor de Utilización ó Factor Reducido de Utilización en el plano de trabajo, es la razón entre la Iluminancia Media en el plano de trabajo y el Flujo Luminoso instalado por metro cuadrado.

Relación entre el Flujo Util y el Flujo emitido por las lámparas.

El Factor de Utilización depende de :

La distribución luminosa de la luminaria.El rendimiento de la luminaria.Las reflectancias de la pared, techo y plano de trabajo.El Indice de Local K.La disposición de las luminarias en el local.

3.‐ Iluminancia (E)

Iluminación 41

Indice de Local.- ( K ).- Es el número que representa la geometría de una sala en el cálculo del factor de utilización.

K = L x b / Hm ( L + b )

Donde:L : Longitud del local.b : Ancho de localHm : Altura de montaje de las luminarias.

3.‐ Factor de Mantenimiento (M)

Iluminación 42

FACTOR DE MANTENIMIENTO.- ( M )

Es la razón entre la Iluminancia Media en el plano de trabajo después de un determinado período de uso de una instalación y la Iluminancia Media obtenida al empezar a funcionar la misma como nueva.

M = (Em)1 / (Em)o

3.‐ LUMINANCIA (L)

Iluminación 43

LUMINANCIA .- ( L )

La Luminancia de una superficie en una dirección determinada es la relación entre la Intensidad Luminosa en dicha dirección y la Superficie aparente.

L = I / S cos α

- Luminancia Directa.- Corresponde a los manantiales luminosos.

Luminación Indirecta.- Corresponde a los objetos iluminados.

Símbolo: LUnidad: cd/m2

3.‐Uniformidad

Iluminación 44

UNIFORMIDAD.- ( U )

El criterio de uniformidad desde el aspecto de Rendimiento Visual es la razón entre la Luminancia Mínima y la Luminancia Promedio.

Uo = Lmin / Lmed ........ Razón Global de Uniformidad += 0.4

- Bajo el criterio de Comodidad Visual se expresa por la razón entre la Luminancia Mínima y la Luminancia Máxima.

U = Lmin / Lmax ......... Razón Longitudinal de Uniformidad

3.‐ Rendimiento de Color (Ra)

Iluminación 45

RENDIMIENTO DE COLOR .- ( Ra )

Para hacer posible comparar las características cromáticas de diferentes fuentes luminosas, la CIE introdujo el concepto de Rendimiento de Color, basado en el aspecto de ciertos colores de prueba, cuando están iluminados por diferentes fuentes luminosas.Al iluminar estos colores de prueba, primero con la lámpara a ensayar y después con la lámpara patrón, resultan diferencias cromáticas cuyo promedio permite establecer el rendimiento en color de la lámpara que se ensaya.

Ra = 100 ..... Si la distribución espectral de la lámpara a ensayar es = a la patrón.

Incandescentes ..... Excelente Ra, pero eficacia pobre.Fluorescentes ......... Excelente Ra, alta eficacia ( de lujo )Descarga ................ Excelente Ra, Baja eficacia

Bajo Ra, alta eficacia.

3.‐ Rendimiento de Color (Ra)

Iluminación 46

RENDIMIENTO DE COLOR .- ( Ra )

El rendimiento en color de las lámparas es un medida de la calidad de reproducción de los colores, y el índice de reproducción cromática (IRC) se caracteriza por la capacidad de reproducción cromática de los objetos iluminados con una fuente de luz.

El IRC nos indica la capacidad de la fuente de luz para reproducir colores normalizados, en comparación con la reproducción proporcionada por una luz de referencia.

Digamos que un CRI 100 sería aquel que nos proporciona la luz del dia.

La CIE ha propuesto un sistema de clasificación de las lámparas en cuatro grupos según el valor del IRC.

3.‐ Rendimiento de Color (Ra)

Iluminación 47

IRC o RA entre 81y 100:Los colores serán reproducidos de forma muy eficiente.Este tipo de lámparas debe utilizarse en lugares donde una pequeña variación en la tonalidad puede ser importante, ya sea por motivos laborales o decorativos.Otro factor importante a tener en cuenta es la afluencia de personas en la zona a iluminar. Como industria textil, tiendas, hospitales, hogares, restaurantes, etc.

IRC entre 61 y 80:Ciertos colores pueden parecer a simple vista distorsionados.Se deberá emplear en interiores donde no haya personas. Como grandes almacenes, industria de precisión…RA: Unidad de Medida del Índice Cromático

IRC menor 60.Los colores no se aprecian con claridad.Lámparas con IRC <60 pero con propiedades de rendimiento en color bastante aceptables para uso en locales de trabajo, donde la discriminación cromática no es demasiado importante.

3.‐Temperatura de Color (K)

Iluminación 48

TEMPERATURA DE COLOR.- ( K )

Se utiliza para describir el color de una fuente luminosa, comparándola con la de un cuerpo negro o radiador completo.

La temperatura del cuerpo negro en Grados Kelvin, en la que se obtienen los mismos colores que con la fuente a medir, es la Temperatura de Color de ésta.

3.‐Temperatura de Color (K)

Iluminación 49

La temperatura de color se mide en grados Kelvin y se refiere a las distintas tonalidades que puede tener una luz. Las más comunes son estas tres:

Luz cálida. Se trata de luces amarillentas y su temperatura de color está por debajo de los 3300K, aunque las más cálidas y habituales están entre 2700 – 2800K. Están asociados a la luz del Sol y al fuego, por eso se le denomina luz cálida.

Luz día o neutra. Está en un rango entre los 3300K y los 5000K.

Luz fría. Desde 5000 a 6500K, siendo 6500K la temperatura de la mayoría de los tubos fluorescentes convencionales. Se trata de una luz más blanca.

3.‐Temperatura de Color (K)

Iluminación 50

3.‐Temperatura de Color (K)

Iluminación 51

¿Qué temperatura es la más adecuada?

La luz cálida.-Tiende a relajarnos y hacernos sentir a gusto, por lo que recomendamos esta luz en los dormitorios, salas de estar y en definitiva, en cualquier espacio que queramos hacer más confortable. Es muy adecuada también para halls y exposiciones de joyas.

La luz fría.-Nos estimula y nos mantiene alerta y despiertos, por ello es recomendada en oficinas, despachos y salas de estudio como iluminación general.

Como recomendación final, la luz siempre debe ser suave, evitando deslumbramientos o falta de luz en puntos de traba