Fatores a Considerar no Projeto de Iluminação Interna
Iluminação Interna Geral no Passado e no Presente
Sabemos que a iluminação elétrica nos primórdios, quando salas de aula, escritórios e outras áreas de trabalho gerais eram iluminadas por globos prismáticos ou translúcidos. Esses eram suspensos do teto e abrigavam lâmpadas incandescentes de tal forma que essas unidades forneciam lúmens tanto diretamente quanto indiretamente para o plano de trabalho. Isso acontecia através das reflexões nas superfícies da sala. Novamente, os globos de vidro eram amplamente utilizados para ter alta luminância. Assim, esse esquema de iluminação produzia considerável deslumbramento nos olhos dos trabalhadores.
Na década de 1930, apareceu a iluminação totalmente indireta com lâmpadas incandescentes, com luminárias em forma de panela ou anéis concêntricos. Até mesmo com uma base de lâmpada metade prateada montada para cima em um buraco no centro da unidade. Nesse sistema, os lúmens da lâmpada eram redirecionados para o teto. Assim, essencialmente, o teto se tornava a fonte de luz.
Era verdade que essas unidades indiretas produziam iluminação de alta qualidade e sem deslumbramento. Mas esse esquema de iluminação era inerentemente muito ineficiente. Nesse esquema de iluminação indireta, nenhum lúmen viajava diretamente para o plano de trabalho. Novamente, muitas lâmpadas eram necessárias em um determinado espaço para fornecer iluminância suficiente no plano de trabalho. Assim, muito calor (infravermelho) era produzido, o que frequentemente causava uma situação térmica desconfortável no espaço.No final da década de 1930, a manifestação de lâmpadas fluorescentes iniciou uma mudança na iluminação interna. Essas lâmpadas tinham luminância muito menor do que as lâmpadas incandescentes. Portanto, não era mais necessário enviar todos os lúmens da lâmpada para o teto para redirecionar para baixo. Novamente, com arranjo adequado com persianas e lentes, a maioria dos lúmens poderia ser enviada diretamente para baixo. Claro, a lâmpada fluorescente tinha cerca de cinco vezes a eficácia da lâmpada incandescente. Consequentemente, 70 foot-candela de iluminação fluorescente podiam ser fornecidas de maneira mais eficiente do que 30 foot-candela de iluminação incandescente.
A chegada das lâmpadas de halogênio metálico e sódio de alta pressão causou várias mudanças adicionais na iluminação interna na década de 1960. Elas aliviaram a crise energética no início dos anos 1970. Essas lâmpadas são concentradas e de alta luminância, como as incandescentes. Elas tinham eficácia sete ou mais vezes maior. Assim, a iluminação totalmente indireta nos espaços internos tornou-se economicamente viável novamente para ser projetada com essas lâmpadas. Como resultado, foi possível reduzir um pouco o consumo de energia. Nessa iluminação indireta com essas lâmpadas, os níveis de iluminância foram reduzidos. Esse sistema de iluminação, apesar de fornecer uma iluminância razoavelmente uniforme em toda a área do plano de trabalho, exigia iluminância adicional nos locais de tarefas.
Portanto, observamos que a iluminação incandescente não é recomendada para a iluminação geral de espaços internos, onde a iluminação fluorescente continua a dominar o esquema de iluminação incandescente. Além disso, na iluminação interna, particularmente a lâmpada fluorescente de 4 pés-candela, 40 W de partida rápida, é a lâmpada fluorescente mais comumente usada. Lâmpadas de halogênio metálico estão aparecendo cada vez mais na iluminação indireta, tanto em luminárias suspensas do teto quanto em unidades incorporadas a móveis de escritório. A lâmpada mais popular para esses usos é a lâmpada de halogênio metálico revestida de fósforo de 400 W. Lâmpadas de sódio de alta pressão em luminárias cuidadosamente projetadas estão ganhando alguma aceitação na iluminação interna, mas geralmente são recomendadas apenas para salas com teto alto e onde a boa reprodução de cores não é importante, como ginásios.
Lâmpadas para Iluminação Interna
O designer de iluminação interna geralmente escolhe as lâmpadas entre os seguintes tipos de lâmpadas:
Sódio de alta pressão
Cada um dos tipos acima tem seu próprio conjunto particular de pontos fortes e fracos. Os fatores que o designer deve considerar ao escolher uma lâmpada são:
Consideração da eficácia luminosa. A eficácia luminosa é a razão entre a saída de lúmens da lâmpada e a potência elétrica (em watt) de entrada para a lâmpada. A iluminância requerida deve ser fornecida pela lâmpada em conjunto com a iluminação economicamente.
A vida útil da lâmpada deve ser considerada pelos designers. Eles devem pensar quais podem ser as dificuldades para substituir lâmpadas queimadas e se a substituição em grupo das lâmpadas é a melhor opção economicamente ou não.
A manutenção de lúmens da lâmpada é um fator importante. Pode surgir a questão se é importante ter um certo nível mínimo de iluminância em todos os momentos.
Outra consideração importante é a cor, o fator de aparência. Embora todas as lâmpadas listadas produzam luz "branca", suas CCTs e CRIs diferem. Os designers devem considerar a importância das cores da tarefa visualizada e de seu entorno para serem reproduzidas fielmente.
Equipamentos auxiliares necessários junto com as lâmpadas fazem uma grande questão. Como vimos, todas as fontes de luz de descarga de gás requerem reatores, enquanto as lâmpadas incandescentes não. Os tipos de reatores usados podem afetar a saída, a vida útil, a confiabilidade de partida, a eficiência do sistema e o conforto do ocupante.
Os designers devem pensar sobre quais outros fatores miscelâneos podem estar presentes no ambiente específico, se a temperatura é um problema, se a área deve estar livre de efeitos estroboscópicos, se a interferência eletromagnética perturba as atividades no espaço, se existem vapores que possam causar corrosão ou atmosfera explosiva, etc.
Consideração da Eficácia Luminosa
A comparação dos três primeiros fatores para os quatro tipos comuns de lâmpadas é mostrada na tabela acima. Vamos discutir a eficácia da lâmpada primeiro. Para as lâmpadas incandescentes, a eficácia varia de 12 lm/W para a lâmpada padrão de 40 W até 22 lm/W para a lâmpada padrão de 500 W. Para as lâmpadas incandescentes com o design mantido inalterado, a eficácia da lâmpada aumenta com a potência da lâmpada. Isso ocorre principalmente porque os filamentos mais grossos das lâmpadas de maior potência podem ser operados em temperaturas mais altas para a mesma vida útil. As lâmpadas PAR (Refletor Aluminizado Parabólico) e R (Refletor) têm, em geral, eficácia menor do que as lâmpadas padrão da mesma potência. Isso ocorre porque as lâmpadas PAR e R são projetadas para terem vidas úteis mais longas.
As lâmpadas fluorescentes fornecem eficácias muito maiores do que as lâmpadas incandescentes, apesar das perdas nos reatores. Como exemplo, a lâmpada fluorescente padrão de 40 W, branca fria, emite 3150 lúmens inicialmente e seu reator consome 12 W. Assim, as eficácias são 3150/40 = 79 lúmens/watt inicialmente e, incluindo as perdas no reator, o consumo total de energia é de 52 W, resultando em 3150/52 = 61 lúmens/watt no total. Esta classificação de eficácia geral é a que é usada no mercado. No esquema de projeto de iluminação, as lâmpadas fluorescentes são usadas em pares com um único reator para melhorar a eficácia geral. Por exemplo, cada uma das duas lâmpadas fluorescentes consome 40 W e seu reator comum consome 12 W, dando uma eficácia inicial de 68 lúmens/watt no total. No caso das lâmpadas fluorescentes pré-aquecidas, as eficácias das lâmpadas são muito baixas. Nesta era moderna, os reatores de lâmpadas fluorescentes são projetados de tal forma que são considerados lâmpadas de economia de energia com a maior eficácia luminosa.
As lâmpadas de halogênio metálico têm eficácias maiores do que as lâmpadas de mercúrio. Isso se deve à adição de sais de halogênio nas lâmpadas de halogênio metálico. Como exemplo, a lâmpada de halogênio metálico de 400W emite 34000 lúmens inicialmente e seu reator consome 460 W. Isso resulta em uma eficácia inicial geral de 745 lúmens/W. Portanto, os tamanhos de menor potência apresentam eficácias menores.
Novamente, no caso das lâmpadas de sódio de alta pressão, elas fornecem alta eficácia. Mas a lâmpada de sódio de baixa pressão, que tem eficácia ainda maior, não é adequada para iluminação interna. Isso se deve às propriedades de reprodução de cores pobres. Como exemplo, a lâmpada de sódio de 400 W emite 50000 lúmens iniciais e seu reator consome 75 W. Então, todo o conjunto consome 475 W. Sua eficácia luminosa inicial é de 105 lúmens/W. Na composição, a lâmpada de sódio de 100 W emite 9500 lúmens, consome 135 W e tem uma eficácia inicial de 70 lúmens/W.
Consideração da Vida Útil das Lâmpadas
A segunda coluna da tabela acima mostra a vida útil das lâmpadas em horas. Sempre assumimos que as operações das lâmpadas são em sua tensão nominal e temperatura normal. As vidas úteis das lâmpadas dependem dos tipos de lâmpadas. O tempo de vida das lâmpadas incandescentes padrão é de 750 ou 1000 horas. As lâmpadas PAR e R são classificadas com 2000 horas. Para as lâmpadas fluorescentes, suas faixas de vida são baseadas em 3 horas de funcionamento por partida, enquanto as lâmpadas fluorescentes pré-aquecidas têm classificações de vida no extremo inferior da faixa, ou seja, 7500 ou 9000 horas. A lâmpada de partida instantânea dura 12000 horas. Novamente, a vida útil da lâmpada de partida rápida dura 18000 ou 20000 horas.
A vida útil das lâmpadas de halogênio metálico depende do número de horas de funcionamento por partida. Suas classificações de vida são para 10 horas por partida. Como exemplo, a lâmpada de halogênio metálico de 400 W tem a vida útil mais longa, ou seja, 20000 horas. A lâmpada de 1500 W tem a vida útil mais curta, ou seja, 3000 h. Novamente, todas as lâmpadas de sódio de alta pressão têm uma vida útil de 24000 horas quando usadas com reatores especialmente projetados. As lâmpadas de sódio de alta pressão são usadas no lugar das lâmpadas de mercúrio devido a menor potência e maior vida útil. As lâmpadas de mercúrio têm uma vida útil de 12000 horas.
Consideração da Depreciação Percentual de Lúmens
A depreciação percentual de lúmens das lâmpadas é mostrada na tabela.
No caso das lâmpadas incandescentes padrão, a depreciação na saída de lúmens durante a vida útil da lâmpada é de 10 a 22%.
No caso das lâmpadas fluorescentes, o valor de lúmens após 100 horas é chamado de lúmens iniciais, e a depreciação de lúmens é calculada a partir desse ponto, baseada em 3 horas por partida.
O fator de lúmens médio é a porcentagem dos lúmens iniciais esperados a 40% da vida útil nominal. O fator de depreciação de lúmens da lâmpada é a porcentagem dos lúmens iniciais esperados a 70% da vida útil nominal.
Por exemplo, a lâmpada fluorescente padrão de 40 W, branca fria, fornece 3150 lúmens iniciais após 100 horas e 2650 lm a 70% da vida útil nominal (14000 horas). Assim, seu fator de depreciação de lúmens é 0,84 ou 16% de depreciação na saída de lúmens.
As lâmpadas de descarga de alta intensidade têm suas classificações in
