Factores a Considerar en el Diseño de Iluminación Interior
Iluminación General Interior en el Pasado y el Presente
Sabemos que la iluminación eléctrica en los primeros días, cuando las aulas, oficinas y otras áreas de trabajo general se iluminaban con globos prismáticos o translúcidos. Estos se suspendían del techo y alojaban lámparas incandescentes de tal manera que estas unidades proporcionaban lúmenes tanto directa como indirectamente al plano de trabajo. Esto ocurría a través de reflexiones de las superficies de la habitación. Nuevamente, los globos de vidrio eran ampliamente utilizados para tener una alta luminancia. Por lo tanto, este esquema de iluminación producía un considerable deslumbramiento en los ojos de los trabajadores.
En la década de 1930 apareció la iluminación incandescente totalmente indirecta, que contaba con luminarias en forma de pan o anillos concéntricos. Incluso tenía una lámpara semitransparente montada boca arriba en un agujero en el centro de la unidad. En este sistema, redirigía los lúmenes de la lámpara hacia el techo. Así, esencialmente, el techo se convertía en la fuente de luz.
Es cierto que estas unidades indirectas producían una iluminación de alta calidad sin deslumbramiento. Pero este esquema de iluminación era inherentemente muy ineficiente. En este esquema de iluminación indirecta, ningún lumen viajaba directamente al plano de trabajo. Además, se requerían muchas lámparas en un espacio dado para proporcionar suficiente iluminancia en el plano de trabajo. Por lo tanto, se producía mucho calor (infrarrojo) que a menudo causaba que el espacio fuera térmicamente incómodo.A finales de la década de 1930, la aparición de las lámparas fluorescentes inició un cambio en la iluminación interior. Estas lámparas tenían una luminancia mucho menor que las lámparas incandescentes. Por lo tanto, ya no era necesario enviar todos los lúmenes de la lámpara hacia el techo para su redirección hacia abajo. Con un arreglo adecuado con persianas y lentes, la mayoría de los lúmenes podían enviarse directamente hacia abajo. Por supuesto, la lámpara fluorescente tenía aproximadamente cinco veces la eficacia de la lámpara incandescente. En consecuencia, 70 pies-candela de iluminación fluorescente podían proporcionarse más eficientemente que 30 pies-candela de iluminación incandescente.
La aparición de las lámparas de halogenuros metálicos y de sodio de alta presión causó varios cambios adicionales en la iluminación interior en la década de 1960. Aliviaron la crisis energética a principios de la década de 1970. Estas lámparas son concentradas y de alta luminancia, como las incandescentes. Tenían una eficacia siete o más veces mayor. Por lo tanto, la iluminación totalmente indirecta en los espacios interiores volvió a ser económicamente viable para diseñar con estas lámparas. Como resultado, se logró una reducción del consumo de energía. En esta iluminación indirecta con estas lámparas, los niveles de iluminancia se redujeron. Este sistema de iluminación, a pesar de proporcionar una iluminancia razonablemente uniforme en toda el área de trabajo, requirió iluminancia adicional en las ubicaciones de tareas.
Por lo tanto, notamos que la iluminación incandescente no se recomienda para la iluminación general de espacios interiores, donde la iluminación fluorescente continúa dominando el esquema de iluminación incandescente. Además, en la iluminación interior, especialmente la lámpara fluorescente de 4 pies-candela, 40 W de arranque rápido, es la lámpara fluorescente más comúnmente utilizada. Las lámparas de halogenuros metálicos están apareciendo cada año más en la iluminación indirecta, tanto en luminarias suspendidas del techo como en unidades incorporadas en muebles de oficina. La lámpara más popular para estos usos es la lámpara de halogenuros metálicos de 400 W recubierta de fósforo. Las lámparas de sodio de alta presión en luminarias cuidadosamente diseñadas están ganando algo de aceptación en la iluminación interior, pero generalmente solo se recomiendan para salas con techos altos y donde no es importante una buena reproducción del color, como en gimnasios.
Lámparas para Iluminación Interior
El diseñador de iluminación interior generalmente elige las lámparas entre los siguientes tipos de lámparas:
Sodio de alta presión
Cada uno de los tipos anteriores tiene su propio conjunto particular de fortalezas y debilidades. Los factores que el diseñador debe considerar al elegir una lámpara son:
Consideración de la eficacia luminosa. La eficacia luminosa es la relación entre la salida de lúmenes de la lámpara y la potencia eléctrica (en vatios) de entrada a la lámpara. La iluminancia requerida debe proporcionarse por la lámpara en conjunto con la iluminación de manera económica.
Se debe considerar la vida útil de la lámpara. Los diseñadores deben pensar en las dificultades para reemplazar las lámparas quemadas y si la sustitución en grupo de las lámparas es la opción más económica o no.
La conservación de lúmenes de la lámpara es un factor importante. Puede surgir la pregunta de si es importante mantener un cierto nivel mínimo de iluminancia en todo momento.
Otra consideración importante es el color, el factor de apariencia. Aunque todas las lámparas enumeradas producen luz "blanca", sus CCT y CRI difieren. Los diseñadores deben considerar la importancia de los colores de la tarea visual y su entorno para reproducirlos fielmente.
Los equipos auxiliares requeridos junto con las lámparas plantean una gran cuestión. Como hemos visto, todas las fuentes de luz de descarga de gas requieren balastos, mientras que las lámparas incandescentes no. Los tipos de balasto utilizados pueden afectar la salida de la lámpara, la vida útil, la confiabilidad del encendido, la eficiencia del sistema y la comodidad de los ocupantes.
Los diseñadores deben pensar en qué otros factores misceláneos, es decir, si hay otros factores presentes en el entorno particular, si la temperatura es un problema, si el área debe estar libre de efectos estroboscópicos, si la interferencia electromagnética perturba las actividades que se llevan a cabo en el espacio, si hay gases que puedan producir corrosión o un ambiente explosivo, etc.
Consideración de la Eficacia Luminosa
La comparación de los primeros tres factores para los cuatro tipos comunes de lámparas se muestra en la tabla anterior. Vamos a discutir primero la eficacia de la lámpara. Para las lámparas incandescentes, la eficacia varía desde 12 lm/W para la lámpara estándar de 40 W hasta 22 lm/W para la lámpara estándar de 500 W. Para las lámparas incandescentes con el diseño inalterado, la eficacia de la lámpara aumenta con la potencia de la lámpara. Esto ocurre principalmente porque los filamentos más gruesos de las lámparas de mayor potencia pueden operarse a temperaturas más altas para la misma vida útil. Las lámparas PAR (Parabolic Aluminized Reflector) y R (Reflector) tienen generalmente una eficacia menor que las lámparas estándar de la misma potencia. Esto se debe a que las lámparas PAR y R están diseñadas para tener vidas útiles más largas.
Las lámparas fluorescentes proporcionan eficacias mucho más altas que las lámparas incandescentes, a pesar de las pérdidas del balasto. Por ejemplo, la lámpara fluorescente estándar de 40 W emite inicialmente 3150 lúmenes y su balasto consume 12 W. Por lo tanto, la eficacia es de 3150/40 = 79 lúmenes /watt inicialmente y, incluyendo las pérdidas del balasto, el consumo total de vatios es de 52 W, lo que resulta en 3150/52 = 61 lúmenes / watt en general. Esta clasificación de eficacia general es la que se utiliza en el mercado. En el esquema de diseño de iluminación, las lámparas fluorescentes se utilizan en pares con un solo balasto para mejorar la eficacia general. Por ejemplo, cada una de las dos lámparas fluorescentes consume 40 W y su balasto común consume 12 W, dando una eficacia inicial de 68 lúmenes / W en general. En el caso de las lámparas fluorescentes de precalentamiento, las eficacias de las lámparas son muy bajas. En esta era moderna, los balastos de las lámparas fluorescentes están diseñados de tal manera que se consideran lámparas ahorradoras de energía con la máxima eficacia luminosa.
Las lámparas de halogenuros metálicos tienen eficacias más altas que las lámparas de mercurio. Esto se debe a la adición de sales de haluros en las lámparas de halogenuros metálicos. Por ejemplo, la lámpara de halogenuros metálicos de 400W emite inicialmente 34000 lúmenes y su balasto consume 460 W, lo que da una eficacia inicial general de 745 lúmenes / W. Por lo tanto, los tamaños de menor potencia dan eficacias más bajas.
Nuevamente, en el caso de las lámparas de sodio de alta presión, proporcionan una alta eficacia. Sin embargo, la lámpara de sodio de baja presión, que tiene una eficacia aún mayor, no es adecuada para la iluminación interior debido a sus pobres propiedades de reproducción del color. Por ejemplo, la lámpara de sodio de 400 W emite inicialmente 50000 lúmenes y su balasto consume 75 W. Por lo tanto, todo el conjunto consume 475 W. Su eficacia luminosa inicial es de 105 lúmenes / W. Por composición, la lámpara de sodio de 100 W emite 9500 lúmenes, consume 135 W y tiene una eficacia inicial de 70 lúmenes / W.
Consideración de la Vida Útil de las Lámparas
La segunda columna de la tabla anterior muestra la vida útil de las lámparas en horas. Siempre asumimos que las lámparas se operan a su voltaje nominal y a una temperatura normal. La vida útil de las lámparas depende del tipo de lámpara. La vida útil de las lámparas incandescentes estándar es de 750 o 1000 horas. Las lámparas PAR y R tienen una calificación de vida de 2000 horas. Para las lámparas fluorescentes, sus rangos de vida se basan en 3 horas de uso inicial, mientras que las lámparas fluorescentes de precalentamiento tienen calificaciones de vida en el extremo inferior del rango, es decir, 7500 o 9000 horas. La lámpara de arranque instantáneo dura 12000 horas. Nuevamente, la vida útil de la lámpara de arranque rápido dura 18000 o 20000 horas.
La vida útil de las lámparas de halogenuros metálicos depende del número de horas de uso por inicio. Sus calificaciones de vida son para 10 horas por inicio. Por ejemplo, la lámpara de halogenuros metálicos de 400 W tiene la vida útil más larga, es decir, 20000 horas. La lámpara de 1500 W tiene la vida útil más corta, es decir, 3000 h. Nuevamente, todas las lámparas de sodio de alta presión tienen una vida útil de 24000 horas cuando se usan con balastos especialmente diseñados. Las lámparas de sodio de alta presión se utilizan en lugar de las lámparas de mercurio debido a su menor potencia y mayor vida útil. Las lámparas de mercurio tienen una vida útil de 12000 horas.
Consideración de la Depreciación de Lúmenes en Porcentaje
La depreciación de lúmenes en porcentaje de las lámparas se muestra en la tabla.
En el caso de las lámparas incandescentes estándar, se deprecia en la salida de lúmenes entre un 10% y un 22% durante la vida útil de la lámpara.
En el caso de las lámparas fluorescentes, el valor de lúmenes a 100 horas se llama lúmenes iniciales y la depreciación de lúmenes se calcula a partir de ese punto y se basa en 3 horas por inicio.
El factor de lúmenes medios es el porcentaje de los lúmenes iniciales que se espera a 40% de la vida útil nominal. El factor de depreciación de lúmenes de la lámpara es el porcentaje de los lúmenes iniciales que se espera a 70% de la vida útil nominal.
Por ejemplo, la lámpara fluorescente estándar de 40 W proporciona 3150 lúmenes iniciales a 100 horas y 2650 lm a 70% de la vida útil nominal (14000 horas). Por lo tanto, su factor de depreciación de lúmenes es 0.84 o 16% de depreciación en la salida de lúmenes.
Las lámparas de descarga de alta intensidad tienen sus calificaciones de lúmenes iniciales a 100 horas. La depreciación de lúmenes para estas lámparas se da en términos de lúmenes medios, que es la salida de lúmenes que se espera alrededor del 70% de la vida útil nominal. Las lámparas de halogenuros metálicos muestran una mayor depreciación de lúmenes que las lámparas de sodio de alta presión.
