Factores a considerar no deseño de iluminación interior

Iluminación interior xeral no pasado e no presente

Coñecemos a iluminación eléctrica nos primeiros días cando as salas de escola, oficinas e outras áreas xerais de traballo estaban iluminadas por globos prismáticos ou translúcidos. Estes estaban suspensos do teito e aloxaban lámpadas incandescentes de tal xeito que estas unidades proporcionaban lúmens tanto directamente como indirectamente ao plano de traballo. Isto ocorría mediante reflexións dende as superficies da sala. Novamente, os globos de vidro eran amplamente utilizados para ter alta luminancia. Así, este esquema de iluminación producía considerábel deslumbre nos ollos dos traballadores.

• Nos anos 30 apareceu a iluminación incandescente totalmente indirecta coa forma de pan ou luces concéntricas. Incluso con unha base de lámpara semipulida montada cara arriba nun buraco no centro da unidade. Neste sistema, redirixía os lúmens da lámpara ao techo. Así, esencialmente, o techo converteuse na fonte de luz.
  Era verdade que estas unidades indirectas producían iluminación de alta calidade sen deslumbre. Pero este esquema de iluminación era inherentemente moi ineficiente. Neste esquema de iluminación indirecta, ningún lúmen viaxaba directamente ao plano de traballo. Novamente, eran necesarias moitas lámpadas en un espazo dado para proporcionar suficiente iluminación no plano de traballo. Así, prodúciase moito calor (infravermello) que frecuentemente causaba unha situación térmica desagradable no espazo.

• A finais dos anos 30, a aparición das lámpadas fluorescentes iniciou un cambio na iluminación interior. Estas lámpadas tiveron moita menor luminancia que as lámpadas incandescentes. Así, xa non era necesario enviar todos os lúmens da lámpara cara arriba ao techo para ser redirixidos cara abaixo. Novamente, con unha disposición adecuada con persianas e lentes, a maioría dos lúmens podían ser enviados directamente cara abaixo. Por suposto, a lámpara fluorescente tiña aproximadamente cinco veces a eficacia da lámpara incandescente. En consecuencia, 70 foot-candela de iluminación fluorescente podían proporcionarse de xeito máis eficiente que 30 foot-candela de iluminación incandescente.

• A aparición das lámparas de haluro metálico e sódio de alta presión provocou varios cambios adicionais na iluminación interior nos anos 60. Aliviaron a crisis enerxética a principios dos anos 70. Estas lámparas son concentradas e de alta luminancia como as incandescentes. Tiveron unha eficacia sete ou máis veces maior. Así, a iluminación totalmente indirecta nos espazos interiores volviu a ser economicamente factible deseñar con estas lámparas. Como resultado, foi algo posible reducir o consumo de enerxía. Nesta iluminación indirecta con estas lámparas, os niveis de iluminación foron baixados. Este sistema de iluminación, a pesar de proporcionar unha iluminación razonablemente uniforme sobre toda a área do plano de traballo, requiriuse iluminación adicional nas localizacións de tarefas.

• Así notamos que a iluminación incandescente non se recomenda para a iluminación xeral de espazos interiores onde a iluminación fluorescente continua dominando o esquema de iluminación incandescente. Novamente, na iluminación interior, especialmente a lámpara fluorescente de 4 pés-candela, 40 W de arranque rápido é a lámpara fluorescente máis comúnmente utilizada. Lámparas de haluro metálico están aparecendo cada vez máis na iluminación indirecta, tanto en luminarias suspendidas do techo como en unidades incorporadas na mobiliario de oficina. A lámpara máis popular para estos usos é a lámpara de haluro metálico recuberta de fósforo de 400 W. As lámparas de sódio de alta presión en luminarias debidamente deseñadas están gañando alguma aceptación na iluminación interior, pero xeralmente só se recomiendan para salas con teitos altos e onde a boa representación de cores non é importante, como os gimnasios.

Lámparas para iluminación interior

O deseñador de iluminación interior xeralmente escolla as lámparas entre os seguintes tipos de lámparas:

• Lámpara incandescente

• Lámpara fluorescente

• Lámpara de haluro metálico

• Sódio de alta presión

Cada un dos tipos anteriores ten o seu propio conxunto particular de fortalezas e debilidades. Os factores que o deseñador debe considerar ao escoller unha lámpara son:

1. Consideración da eficacia luminosa. A eficacia luminosa é a relación entre a salida de lúmens da lámpara e a potencia eléctrica (en vatios) de entrada á lámpara. A iluminación requerida debe proporcionarse pola lámpara en combinación coa iluminación de xeito económico.

2. Os deseñadores deben considerar a vida útil da lámpara. Deberían pensar nas dificultades para substituír as lámparas quemas e se a substitución en grupo das lámparas é a mellor opción económica ou non.

3. A manutención de lúmens da lámpara é un factor importante. Pode xurdir a cuestión de se é importante ter un nivel mínimo determinado de iluminación en todo momento.

4. Outra consideración importante é a cor, o factor de aspecto. Aínda que todas as lámparas listadas prodúcen luz "blanca", as súas CCT e CRI difiren. Os deseñadores deberían considerar a importancia das cores da tarefa visual e do seu entorno para ser fielmente reproducidas.

5. Os equipos auxiliares requirentes xunto coas lámparas son unha gran cuestión. Como vimos, todas as fontes de luz de descarga de gas requiren un balastro, mentres que as lámparas incandescentes non. Os tipos de balastro utilizados poden afectar a saída da lámpara, a vida útil, a fiabilidade de arranque, a eficiencia do sistema e a comodidade do ocupante.

6. Os deseñadores deben pensar se hai outros factores diversos, é dicir, se hai algún outro factor presente no ambiente específico, se a temperatura é un problema ou non e se a área debe estar libre de efectos estroboscópicos ou non, se a interferencia electromagnética perturba as actividades que se realizan no espazo, se hai humos que poden producir corrosión ou unha atmosfera explosiva, etc.

Consideración da eficacia luminosa

A comparación dos tres primeiros factores para os catro tipos comúns de lámparas amóstrase na táboa superior. Vamos discutir primeiro a eficacia da lámpara. Para as lámparas incandescentes, a eficacia varía de 12 lm/W para a lámpara estándar de 40 W a 22 lm/W para a lámpara estándar de 500 W. Para as lámparas incandescentes cun deseño inalterado, a eficacia da lámpara aumenta coa potencia da lámpara. Esto ocorre principalmente porque os filamentos máis gruesos das lámparas de maior potencia poden operarse a temperaturas máis altas para a mesma vida útil. As lámparas PAR (Reflectora Aluminizada Parabólica) e R (Reflectora) teñen xeralmente menor eficacia que as lámparas estándar do mesmo voltaje. Isto é debido a que as lámparas PAR e R están deseñadas para ter vidas útiles máis longas.
As lámparas fluorescentes proporcionan eficacias moito máis altas que as lámparas incandescentes, a pesar das perdas do balastro. Como exemplo, a lámpara fluorescente estándar de 40 W de luz fría emite inicialmente 3150 lúmens e o seu balastro consome 12 W. Así, as eficacias son 3150/40 = 79 lúmens /vatio inicialmente e incluíndo as perdas do balastro, o consumo total é de 52 W, polo que 3150/52 = 61 lúmens / vatio en xeral. Esta clasificación de eficacia xeral é a que se utiliza no mercado. No esquema de deseño de iluminación, as lámparas fluorescentes suelen usarse en parellas con un único balastro para mellorar a eficacia xeral. Por exemplo, cada unha das dúas lámparas fluorescentes consome 40 W e o seu balastro común consome 12 W, dando unha eficacia inicial de 68 lúmens / vatio en xeral. No caso das lámparas fluorescentes de precalentamento, as eficacias da lámpara son moi bajas. Na actualidade, os balastros de las lámparas fluorescentes están deseñados de tal xeito que se consideran lámparas de ahorro de enerxía coa máxima eficacia luminosa.
As lámparas de haluro metálico teñen eficacias superiores ás lámparas de mercurio. Isto debeuse á adición de sais de haluros nas lámparas de haluro metálico. Como exemplo, unha lámpara de haluro metálico de 400W emite inicialmente 34000 lúmens e o seu balastro consome 460 W. Isto dá unha eficacia xeral inicial de 745 lúmens / vatio. Así, as tamaños de menor potencia dan eficacias menores.
Novamente, no caso das lámparas de sódio de alta presión, proporcionan alta eficacia. Pero a lámpara de sódio de baixa presión, que ten unha eficacia superior, non é adecuada para a iluminación interior debido ás pobres propiedades de reproducción de cor. Como exemplo, a lámpara de sódio de 400 W emite 50000 lúmens iniciais e o seu balastro consome 75 W. Así, o conxunto completo consome 475 W. A súa eficacia luminosa inicial é de 105 lúmens / vatio. Por composición, a lámpara de sódio de 100 W emite 9500 lúmens, consome 135 W, e ten unha eficacia inicial de 70 lúmens / vatio.

Consideración da vida útil das lámparas

A segunda columna da táboa superior amóstra a vida útil das lámparas en horas. Sempre asumimos que as operacións das lámparas son a súa tensión nominal e a temperatura normal. A vida útil das lámparas depende do tipo de lámpara. A clasificación de vida útil das lámparas incandescentes estándar é de 750 ou 1000 horas. Novamente, as lámparas PAR e R están clasificadas en 2000 horas. Para as lámparas fluorescentes, as súas gamas de vida útil están basadas en 3 horas de encendido, mentres que as lámparas fluorescentes de precalentamiento teñen clasificaciones de vida útil no extremo inferior da gama, nomeadamente 7500 ou 9000 horas. A lámpara de arranque instantáneo dura 12000 horas. Novamente, a vida útil da lámpara de arranque rápido dura 18000 ou 20000 horas.
A vida útil das lámparas de haluro metálico depende do número de horas de funcionamento por encendido. As súas clasificaciones de vida útil son para 10 horas por encendido. Como exemplo, a lámpara de haluro metálico de 400 W ten a vida útil máis longa, isto é, 20000 horas. A lámpara de 1500 W ten a vida útil máis curta, isto é, 3000 h. Novamente, todas as lámparas de sódio de alta presión teñen unha vida útil de 24000 horas cando se usan con balastros debidamente deseñados. As lámparas de sódio de alta presión usanse no lugar das lámparas de mercurio debido á menor potencia e maior vida útil. As lámparas de mercurio teñen unha vida útil de 12000 horas.

Consideración da depreciación de lúmens en porcentaxe

A depreciación de lúmens en porcentaxe das lámparas amóstrase na táboa.
No caso das lámparas incandescentes estándar, a depreciación na saída de lúmens durante a vida útil da lámpara é de 10 a 22%.
No caso das lámparas fluorescentes, o valor de lúmens a 100 horas chámase lúmens iniciais e a depreciación de lúmens calcula a partir desa punto e basea en 3 horas por encendido.
O factor de lúmens medio é o porcentaxe dos lúmens iniciais que se espera a 40% da vida útil nominal. O factor de depreciación de lúmens da lámpara é o porcentaxe dos lúmens iniciais que se espera a 70% da vida útil nominal.
Por exemplo, a lámpara fluorescente estándar de 40 W de luz fría dá 3150 lúmens iniciais a 100 horas e 2650 lúmens a 70% da vida útil nominal (14000 horas). Así, o seu factor de depreciación de lúmens é 0.84 ou 16% de depreciación na saída de lúmens.
As lámparas de descarga de alta intensidade teñen as súas clasificacións iniciais de lúmens a 100 horas. A depreciación de lúmens para estas lámparas dáse en termos de lúmens medios, que é a saída de lúmens que se espera a cerca do 70% da vida útil nominal. As lámparas de haluro metálico mostran maior depreciación de lúmens que as lámparas de sódio de alta presión.