Factors a considerar en el disseny d'illuminació interior
Il·luminació interior general en el passat i el present
Sabem que l'illuminació elèctrica en els primers temps, quan les classes, oficines i altres àrees de treball general estaven il·luminades per globus prismàtics o translúcids. Aquests es suspendien del sostre i contenien lampes incandescents d'una manera que aquestes unitats proporcionaven lumens directament i indirectament al pla de treball. Això es produïa a través de reflexions de les superfícies de la sala. Un cop més, els globus de vidre eren ampliament utilitzats per tenir una alçada luminosa elevada. Així, aquest esquema d'il·luminació produïa un considerable desllest als ulls dels treballadors.
A principis dels anys 1930 aparegué una il·luminació incandescent totalment indirecta amb luminàries en forma de pan o anells còncavos. Inclusivament, amb una base de llum mitja argentada montada cap amunt en un forat al centre de la unitat. En aquest sistema, es redirigia la llum de les lampes cap al sostre. Així, essencialment, el sostre es convertia en la font de llum.
Era cert que aquestes unitats indirectes produïen una il·luminació de qualitat superior sense desllest. Però aquest esquema d'il·luminació era inherentment molt ineficient. En aquest esquema d'il·luminació indirecta, no hi havia lumens que viatjessin directament cap al pla de treball. Un cop més, moltes lampes eran necessàries en un espai determinat per proporcionar suficient il·luminància al pla de treball. Així, es produïa molta calor (infraroja) que sovint causava que l'espai fos tèrmicament inconfortable.A finals dels anys 1930, la manifestació de les lampes fluorescentes inicià un canvi en l'il·luminació interior. Aquestes lampes tindrien una alçada luminosa molt menor que les lampes incandescentes. Així, ja no era necessari enviar tots els lumens de les lampes cap al sostre per a la seva redirecció cap avall. Amb una disposició adequada amb persianes i llentes, la major part dels lumens podrien ser enviats directament cap avall. És clar, la llampa fluorescenta tenia aproximadament cinc vegades la eficàcia de la llampa incandescent. Conseqüentment, 70 foot-candela d'il·luminació fluorescenta podrien ser proporcionades més eficientment que 30 foot-candela d'il·luminació incandescent.
La aparició de les lampes de halogenur de metall i de sodi de pressió alta va causar diversos canvis addicionals en l'il·luminació interior durant els anys 1960. Van apagar la crisi energètica a principis dels anys 1970. Aquestes lampes són concentrades i d'alta alçada luminosa com les incandescentes. Tenien una eficàcia set o més vegades més gran. Així, l'il·luminació totalment indirecta en els espais interiors es va tornar econòmicament viable una vegada més per dissenyar amb aquestes lampes. Com a resultat, es va poder reduir alguna cosa el consum d'energia. En aquesta il·luminació indirecta amb aquestes lampes, els nivells d'il·luminància van ser reduïts. Aquest sistema d'il·luminació, malgrat proporcionar una il·luminància razonablement uniforme sobre tota l'àrea del pla de treball, requeria una il·luminància addicional en les ubicacions de tasques.
Per tant, observem que l'il·luminació incandescent no és recomanada per a l'il·luminació general d'espais interiors on l'il·luminació fluorescent continua dominant l'esquema d'il·luminació incandescent. Un cop més, en l'il·luminació interior, particularment, la llampa fluorescent de 4 foot-candela, 40 W de inici ràpid, és la llampa fluorescent més comunament utilitzada. Les lampes de halogenur de metall estan apareixent més cada any en l'il·luminació indirecta, tant en luminàries suspeses del sostre com en unitats integrades en mobles d'oficina. La llampa més popular per a aquests usos és la llampa de halogenur de metall de 400 W revestida de fòsfor. Les lampes de sodi de pressió alta en luminàries cuidadosament dissenyades estan guanyant una certa acceptació en l'il·luminació interior, però generalment només es recomana per a sales amb sostres alts i on no és important una bona reproducció de colors, com ara pavellons esportius.
Llamps per a l'il·luminació interior
El dissenyador d'il·luminació interior generalment tria les llamps entre els següents tipus de llamps:
Sodi de pressió alta
Cada un dels tipus anteriors té el seu propi conjunt de forces i debilitats. Els factors que el dissenyador hauria de considerar en triar una llampa són:
Consideració de l'eficàcia luminosa. L'eficàcia luminosa és la raó entre la sortida de lumens de la llampa i la potència elèctrica (en watts) d'entrada a la llampa. La il·luminància requerida ha de ser proporcionada per la llampa en conjunció amb l'il·luminació econòmica.
S'ha de considerar la vida útil de la llampa pels dissenyadors. Haurien de pensar quins podrien ser els problemes per reemplaçar les lampes cremades i si la substitució grupal de les lampes és la millor opció econòmicament o no.
La manteniment de lumens de la llampa és un factor important. Pot sorgir la qüestió de si és important tenir un nivell mínim d'il·luminància en tot moment.
Un altre factor important a considerar és el color, el factor d'aparença. Tot i que totes les lampes llistades produeixen llum "blanca", la seva CCT i CRI difereix. Els dissenyadors haurien de considerar la importància dels colors de la tasca visual i el seu entorn per a ser reproduïts fielment.
Els equips auxiliars requerits juntament amb les lampes fan una gran pregunta. Com hem vist, totes les fonts de llum de descàrrega de gas requereixen ballasts, mentre que les lampes incandescentes no. Els tipus de ballast utilitzats poden afectar la sortida de la llampa, la vida útil, la fiabilitat de l'encès, l'eficiència del sistema i el confort dels ocupants.
Els dissenyadors haurien de pensar quins podrien ser els altres factors miscel·lànis, és a dir, si hi ha algun altre factor present en l'ambient específic, si la temperatura és un problema o no, i si l'àrea ha de estar lliure d'efectes estroboscòpics o no, si la interferència electromagnètica pertorb les activitats que es duen a terme en l'espai, si hi ha fuls que podrien produir corrosió o un ambient explosiu, etc.
Consideració de l'eficàcia luminosa
La comparació dels tres primers factors per als quatre tipus comuns de llamps es mostra en la taula anterior. Discutim primer l'eficàcia de la llampa. Per a les lampes incandescentes, l'eficàcia varia de 12 lm/W per a la llampa estàndard de 40 W a 22 lm/W per a la llampa estàndard de 500 W. Per a les lampes incandescentes amb el disseny inalterat, l'eficàcia de la llampa augmenta amb la potència de la llampa. Això succeeix en gran part perquè els filaments més gruosos de les lampes de major potència poden funcionar a temperatures més altes per a la mateixa vida útil. Les llamps PAR (Parabolic Aluminized Reflector) i R (Reflector) solen tenir una eficàcia menor que les llamps estàndard de la mateixa potència. Això és degut al fet que les llamps PAR i R estan dissenyades per tenir una vida útil més llarga.
Les lampes fluorescentes proporcionen efficàcies molt més altes que les lampes incandescentes, malgrat les pèrdues del ballast. Com a exemple, la llampa fluorescenta estàndard de 40 W emet inicialment 3150 lumen i el seu ballast consumeix 12 W. Així, l'eficàcia són 3150/40 = 79 lumens / watt inicialment i, inclòs el ballast, la potència total és de 52 W i, per tant, 3150/52 = 61 lumens / watt en general. Aquesta classificació d'eficàcia global és la que es fa servir per a la figura posterior al mercat. En el disseny d'il·luminació, les lampes fluorescentes s'utilitzen per operar en parelles amb un ballast únic per millorar l'eficàcia global. Per exemple, cadascuna de les dues lampes fluorescentes consumeix 40 W i el seu ballast comú consumeix 12 W, donant una eficàcia inicial de 68 lumen/W en general. En el cas de les lampes fluorescentes de precalentament, l'eficàcia de les lampes és molt baixa. En aquesta època moderna, els ballasts de les lampes fluorescentes estan dissenyats de tal manera que es consideren com a lampes d'estalvi d'energia amb la màxima eficàcia luminosa.
Les lampes de halogenur metàl·lic tenen una eficàcia més alta que les lampes de mercuri. Això és degut a l'afegit de salts de halogenur a les lampes de halogenur metàl·lic. Com a exemple, la llampa de halogenur metàl·lic de 400W emet inicialment 34000 lumen i el seu ballast consumeix 460 W. Això dóna una eficàcia inicial global de 745 lumen/W. Així, les mides de menor potència donen menors eficàcies.
Un cop més, en el cas de la llampa de sodi de pressió alta, aquestes proporcionen una alta eficàcia. Però la llampa de sodi de pressió baixa, que té una eficàcia més alta, no és adequada per a l'il·luminació interior. Això és degut a les pobres propietats de reproducció de colors. Com a exemple, la llampa de sodi de 400 W emet inicialment 50000 lumens i el seu ballast consumeix 75 W. Així, tot el conjunt consumeix 475 W. La seva eficàcia luminosa inicial és de 105 lumen/W. Per composició, la llampa de sodi de 100 W emet 9500 lumens, consumeix 135 W, i té una eficàcia inicial de 70 lumen/W.
Consideració de la vida útil de les llamps
La segona columna de la taula anterior mostra la vida útil de les llamps en hores. Sempre assumim que les operacions de les llamps són a la seva tensió nominal i a temperatura normal. La vida útil de les llamps depèn dels tipus de llamps. La vida útil de les llamps incandescentes estàndard és de 750 o 1000 hores. Un cop més, les llamps PAR i R estan classificades a 2000 hores. Per a les llamps fluorescentes, les seves rangs de vida són basades en 3 hores d'operació inicial, mentre que les llamps fluorescentes de precalentament tenen vides útils a l'extrem inferior de l'interval, és a dir, 7500 o 9000 hores. La llampa de inici instantani és duradora per 12000 hores. Un cop més, la vida útil de la llampa de inici ràpid dura 18000 o 20000 hores.
La vida útil de les llamps de halogenur metàl·lic depèn del nombre d'hores de funcionament per inici. Les seves vides útils estan basades en 10 hores per inici. Com a exemple, la llampa de halogenur metàl·lic de 400 W té la vida útil més llarga, és a dir, 20000 hores. La llampa de 1500 W té la vida útil més curta, és a dir, 3000 h. Un cop més, totes les llamps de sodi de pressió alta tenen una vida útil de 24000 hores quan s'utilitzen amb ballasts especialment dissenyats. Les llamps de sodi de pressió alta s'utilitzen en lloc de les llamps de mercuri degut a la menor potència i una vida útil més llarga. Les llamps de mercuri tenen una vida útil de 12000 hores.
Consideració de la depreciació percentual de lumens
La depreciació percentual de lumens de les llamps es mostra a la taula.
En el cas de les llamps incandescentes est
