Manual de Luminotecnia Indalux 2pp

Capítulo 1.

LA LUZ

1.1.

Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.2.

Características de las ondas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.3.

Espectro de frecuencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

1.4.

Naturaleza dual de la luz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

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Capítulo 1. LA LUZ

Capítulo 1. LA LUZ

1.1. Generalidades

La longitud de onda es una característica importante para clasificar el espectro de radiaciones visibles, objeto de estudio en esta LUMINOTECNIA 2002.

Es sabido que existen diversos tipos de energía: mecánica, térmica, electrostática y electromagnética.

Este parámetro queda determinado mediante el producto de la velocidad de propagación (), por el tiempo que tarda en realizar un

• Si a un cuerpo en reposo se le suministra energía mecánica, éste tiende a ponerse en movimiento transformando la energía

ciclo (Periodo ):

suministrada en energía cinética, energía que lleva consigo y que comunica a otros cuerpos si colisiona con ellos.

 =  ·  (m/s · s = m)

• El calor es una forma de energía que se propaga por convección, conducción o radiación. • Cuando “encendemos la luz”, conectamos el filamento metálico de una lámpara incandescente a través de una diferencia de

Frecuencia ( f )

potencial, lo cual hace fluir carga eléctrica por el filamento de un modo parecido a como la diferencia de presión de una manguera

Se define como el número de periodos que tienen lugar en la unidad de tiempo.

de riego hace fluir el agua por su interior. El flujo de electrones constituye la corriente eléctrica. Usualmente asociamos la corriente al

Como el periodo es inverso de la frecuencia,

movimiento de cargas en cables conductores, pero la corriente eléctrica surge de cualquier flujo de carga. Cuando la corriente eléctrica

 = 1 , la ecuación anterior se transforma en: f

se propaga a través de los conductores y llega a un receptor se transforma en éste en otro tipo de energía.

 =  (m/s · 1/s-1 = m) f

• Si el cuerpo o fuente emisora irradia energía, la propagación se produce por radiación en forma de ondas* que son las perturbaciones físicas que se propagan a través de un determinado medio o en el vacío. Las ondas mecánicas propagan este tipo de energía a través de un medio material elástico. Son ondas longitudinales porque en ellas coincide la vibración de las partículas con la dirección de la propagación. Dos ejemplos son las vibraciones de un muelle y el sonido.

y por consiguiente, la frecuencia es directamente proporcional a la velocidad de propagación, e inversamente proporcional a la

En un muelle las vibraciones se propagan en una sola dirección y en el caso del sonido, se propagan tridimensionalmente.

longitud de onda.

Las ondas electromagnéticas propagan energía producida por oscilaciones de campos eléctricos y magnéticos y no necesitan un

f =  (s-1 = ciclos/segundo = Hz) 

medio material de propagación. Por ejemplo, la luz. Dentro de las diferentes formas de propagación de las ondas se definen diversos regímenes. Desde el punto de vista de la luminotecnia, nos interesa el régimen periódico, que se define como aquel que se repite a intervalos regulares de tiempo y que se expresa

La longitud de onda disminuye con el aumento de la frecuencia.

gráficamente mediante varias formas de onda.

La frecuencia es fija e independiente del medio por el que se propaga la onda, y por ello es una característica importante para clasificar

Aquí, la forma de la onda representa oscilaciones como fenómenos en los que la magnitud física es función periódica de una variable

las ondas electromagnéticas.

independiente (el tiempo), cuyo valor medio es nulo. Es decir, se trata de funciones armónicas simples o fundamentales, como el seno o el coseno, de una sola variable, unidimensional y transversales (se propagan perpendicularmente a la dirección en que vibran las partículas).

Velocidad de propagación (  )

En definitiva, existe un conjunto muy amplio de fenómenos físicos, eléctricos y electromagnéticos, entre los que se incluye la electricidad, la luz,

La velocidad de propagación depende del tipo de onda, de la elasticidad del medio y de su rigidez. Si el medio es homogéneo e

el sonido, las ondas hertzianas o el oleaje del mar, cuyas características quedan determinadas mediante el estudio de las ondas sinusoidales.

isótropo, la velocidad de propagación es la misma en todas las direcciones.

De ahí que se utilice el concepto de radiación de las ondas y las características que las definen.

Por ejemplo, la velocidad de propagación del sonido en el aire, a 20 ºC, es de 343´5 m/s, mientras que la velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas en el vacío es de 300.000 km/s = 3 · 108 m/s. La ecuación fundamental que relaciona la velocidad de propagación con la longitud y frecuencia de la onda es

1.2. Características de las ondas

 =  · f (m · s-1 = m/s)

Longitud de Onda () Se define como la distancia recorrida por la onda en un periodo. En una onda transversal se puede definir como la distancia entre dos máximos consecutivos o entre otros dos puntos cualesquiera que se encuentren en la misma fase (Fig. 1).

λ

1.3. Espectro de frecuencias

λ

Dado que las radiaciones electromagnéticas son de la misma naturaleza y todas se propagan en el vacío a la misma velocidad ( = 3 · 108 m/s), las características que las diferencia es su longitud de onda, o lo que es lo mismo, su frecuencia ( =  · f). Entre las radiaciones electromagnéticas debemos incluir los Rayos Gamma, Rayos X, Radiación Ultravioleta, Luz, Rayos Infrarrojos, Microondas, Ondas de Radio y otras radiaciones. El ojo humano es sensible a la radiación electromagnética con longitudes de onda comprendidas entre 380 y 780 nm. aproximadamente, margen que se denomina luz visible. Las longitudes de onda más cortas del espectro visible corresponden a la luz violeta y la más larga a la luz roja, y entre estos extremos se encuentran todos los colores del arco iris (Fig. 2). Las ondas electromagnéticas con longitudes de onda ligeramente inferiores a las de la luz visible se denominan rayos

λ

ultravioleta, y las que poseen longitudes de onda ligeramente superiores, se conocen como ondas infrarrojas. La radiación térmica

λ

emitida por los cuerpos a temperaturas ordinarias está situada en la región infrarroja del espectro electromagnético. No existen límites en las longitudes de onda de la radiación electromagnética; es decir, todas las longitudes de onda (o frecuencias) son teóricamente

Figura 1. Longitud de onda .

posibles. Hay que tener en cuenta que los intervalos de longitud de onda (o de frecuencia) en los que se divide el espectro electromagnético no están a veces bien definidos y frecuentemente se solapan. Por ejemplo, la ondas electromagnéticas con longitudes de onda del

* Onda: Expresión gráfica de una variación periódica representada en amplitud y tiempo. La amplitud es el valor u ordenada máxima que toma la onda.

orden de 0,1 nm. suelen denominarse Rayos X, pero si se originan a partir de la radiactividad nuclear, se llaman Rayos Gamma.

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Capítulo 1. LA LUZ

Amarillo Naranja

Rojo

400x1012 Hz 384x1012 Hz 370x1012 Hz Infrarrojos

20

Distribución espectral de la luz del dia normal

780 nm.

20

700 nm.

40

600 nm.

60

40

500 nm.

Verde Verde - Amarillo

60

380 nm. 400 nm.

Verde - Azul

80

780 nm.

Azul

%

80

700 nm.

Añil

100

%

600 nm.

Distribución espectral de la luz visible

Distribución espectral según fabricantes de lámparas

Violeta

100

500 nm.

Rayos Ultravioleta 790x1012 Hz

300 nm. 320 340 360 380 400 nm. 420 440 460 480 500 nm. 520 540 560 580 600 nm. 620 640 660 680 700 nm. 720 740 760 780 800 nm.

380 nm. 400 nm.

Luz negra

Capítulo 1. LA LUZ

Distribución espectral de lámpara incandescente

Figura 3

Radiación de una fuente con espectro discontinuo La energía radiante de una fuente de descarga gaseosa, como la de vapor de sodio, vapor de mercurio, argón, neón, etc., consiste en una radiación integrada por pequeños intervalos de longitud de onda que se denominan picos de emisión. Cada gas tiene una longitud de onda característica de su radiación, que depende de la estructura molecular del gas a través del cual tiene lugar la descarga. Este tipo de descarga se denomina comúnmente luminiscencia y se caracteriza porque son tipos de radiación independientes de la temperatura. Las fuentes luminosas o lámparas de descarga más usuales son los tubos fluorescentes, los de vapor de mercurio, los de vapor de sodio y los de inducción. Al igual que con la incandescencia, se obtiene la curva de distribución espectral mediante el espectrorradiómetro. La función

Figura 2. Clasificación del espectro visible.

espectrorradiométrica que se obtiene se indica en la Fig. 4, indicando en abscisas las longitudes de onda en nm. y en ordenadas los Los fabricantes de lámparas suelen dar las curvas radioespectrométricas con valores comprendidos entre 380 nm. y 780 nm.

valores relativos de energía respecto a la máxima radiada que se toma como el 100%.

Como hemos visto, además del metro, para expresar la longitud de onda se emplea también el nanómetro (nm.) y otras unidades

También se suele dar en ordenadas la potencia específica en mW/nm. de longitud de onda.

como son el Angstrom (Å)y la micra (m.). 1 m. = 10-60 m 1 nm. = 10 m -90

1 Å.

= 10-10 m

Radiación de una fuente con espectro continuo

100

100

%

%

80

80

60

60

40

40

20

20

Distribución espectral de una lámpara fluorescente de color blanco frío

El término incandescencia se aplica a los tipos de radiación asociados con la temperatura. Para saber cómo está distribuida la potencia radiada entre las longitudes de onda, se utiliza el espectrorradiómetro. La función

780 nm.

700 nm.

380 nm. 400 nm.

780 nm.

700 nm.

- El filamento de la lámpara de incandescencia, como fuente más común de producir luz artificial.

600 nm.

- Un lingote o barra de acero caliente al rojo vivo.

500 nm.

380 nm. 400 nm.

- La llama de una combustión, como la vela, candil, etc.

600 nm.

radiación se denomina incandescencia o radiación de temperatura. Son fuentes de luz artificial incandescente:

500 nm.

Todo cuerpo, a cualquier temperatura que no sea el cero absoluto, irradia energía según un amplio campo de longitud de onda. Esta

Distribución espectral de una lámpara de vapor de mercurio de color corregido

Figura 4

espectrorradiométrica o curva de distribución espectral que se obtiene se indica en la Fig. 3, en la que en abscisas se sitúan las longitudes de onda en nm. y en ordenadas los valores relativos de energía respecto a la máxima radiada que se toma como el 100%.

1.4. Naturaleza dual de la luz La luz ha intrigando a la humanidad durante siglos. Las teorías más antiguas consideraban a la luz como algo que era emitido por el ojo. Posteriormente se comprendió que la luz debía proceder de los objetos que se veían y que entraba en el ojo produciendo la sensación de la visión. La cuestión de si la luz está compuesta por un haz de partículas o si es un cierto tipo de movimiento ondulatorio ha sido una de las más interesantes en la historia de la ciencia. Entre los proponentes y defensores de la teoría corpuscular de la luz el más influyente fue sin duda Newton. Utilizando esta teoría pudo explicar las leyes de la reflexión y de la refracción. Sin embargo, su

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Capítulo 1. LA LUZ

deducción de la ley de la refracción dependía de la hipótesis de que la luz se mueve con más rapidez en el agua o en el vidrio que en el aire, hipótesis que posteriormente se demostró que era falsa. Los principales proponentes de la teoría ondulatoria de la luz fueron Christian Huygens y Robert Hooke. Utilizando su propia teoría de la propagación de las ondas, Huygens fue capaz de explicar la reflexión y la refracción suponiendo que la luz viaja más lentamente en el vidrio o el agua que en el aire. Newton se dio cuenta de las ventajas de la teoría ondulatoria de la luz, particularmente porque explicaba los colores formados por películas delgadas, que había estudiado a fondo. No obstante, rechazó la teoría ondulatoria debido a la aparente propagación rectilínea de la luz. En su época no se había observado aún la difracción, desviación del haz luminoso que permite rodear obstáculos. La teoría corpuscular de la luz de Newton fue aceptada durante más de un siglo. Luego, en 1801, Thomas Young revitalizó la teoría ondulatoria de la luz. Fue uno de los primeros en introducir la idea de interferencia como un fenómeno ondulatorio que se presentaba tanto en la luz como en el sonido. Sus observaciones de las interferencias obtenidas con la luz fueron una clara demostración de su naturaleza ondulatoria. Sin embargo, el trabajo de Young no fue conocido por la comunidad científica durante más de diez años. Quizás el mayor avance en lo que se refiere a la aceptación general de la teoría ondulatoria de la luz, se debió al físico francés Augustin Fresnel (1782-1827), que realizó extensos experimentos sobre interferencia y difracción y desarrolló la teoría ondulatoria sobre una sana base matemática. En 1850, Jean Foucault midió la velocidad de la luz en el agua y comprobó que es menor que en el aire, acabando así con la teoría corpuscular de la luz de Newton. En 1860, James Clerk Maxwell publicó su teoría matemática del electromagnetismo, que predecía la existencia de ondas electromagnéticas que se propagaban con una velocidad calculada mediante las leyes de la electricidad y el magnetismo y que resultaba valer 3 x 108 m/s, el mismo valor que la velocidad de la luz. La teoría de Maxwell fue confirmada en 1887 por Hertz, quien utilizó un circuito eléctrico sintonizado para generar ondas y otro circuito semejante para detectarlas. En la segunda mitad del siglo XIX, Kirchoff y otros científicos aplicaron las leyes de Maxwell para explicar la interferencia y difracción de la luz y de otras ondas electromagnéticas y apoyar los métodos empíricos de Huygens de construcción de ondas sobre una base matemática firme. Aunque la teoría ondulatoria es generalmente correcta cuando describe la propagación de la luz (y de otras ondas electromagnéticas), falla a la hora de explicar otras propiedades de la luz, especialmente la interacción de la luz con la materia. Hertz, en un famoso experimento de 1887 que confirmó la teoría ondulatoria de Maxwell, también descubrió el efecto fotoeléctrico. Este efecto sólo puede explicarse mediante un modelo de partículas para la luz, como Einstein demostró sólo unos pocos años después. Así se volvió a introducir un modelo corpuscular de la luz. Las partículas de la luz se denominan fotones y la energía E de un fotón está relacionada con la frecuencia f de la onda luminosa asociada por la famosa relación de Einstein E = h · f (h = constante de Planck). No se logró una comprensión completa de la naturaleza dual de la luz hasta la década de los 20 en el siglo XX, cuando los experimentos realizados por los científicos del momento (Davisson, Germer, Thompson y otros) demostraron que los electrones (y otras “partículas”) también tenían una naturaleza dual y que presentan las propiedades de interferencia y difracción además de sus bien conocidas propiedades de partículas. En definitiva, la teoría moderna de la mecánica cuántica de la radiación luminosa acepta el hecho de que la luz parece tener una doble naturaleza; por un lado, los fenómenos de propagación de la luz encuentran mejor explicación dentro de la teoría electromagnética de Maxwell (naturaleza fundamental ondulatoria electromagnética), y, por otro, la acción mutua entre la luz y la materia, en los procesos de absorción y emisión, es un fenómeno fotoeléctrico (naturaleza corpuscular).

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Capítulo 2.

EL OJO

2.1.

El ojo humano como órgano receptor de luz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.2.

Descripción estructural del ojo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.3.

Formación de imágenes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.4.

Curva de sensibilidad del ojo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2.5.

Acomodación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

2.6.

Contraste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

2.7.

Adaptación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

2.8.

Deslumbramiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

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Capítulo 2. EL OJO

Capítulo 2. EL OJO

g) Conos: Células fotosensibles de la retina o fotorreceptores que se encuentran principalmente en la fóvea. Son muy sensibles a los

2.1. El ojo humano como órgano receptor de luz

colores y casi insensibles a la luz. De ahí que cumplan la función de discriminar los detalles finos y la de percibir los colores (Fig. 2). El ojo es el órgano fisiológico del sentido de la vista, mediante el cual se experimentan las sensaciones de luz y color. Para que se realice

h) Bastones o bastoncillos: Células fotosensibles de la retina o fotorreceptores que se encuentran sólo fuera de la fóvea y más

el proceso de la iluminación, como acción y efecto de iluminar y ver, se requieren tres agentes:

concentrados en la periferia. Son muy sensibles a la luz y al movimiento, y casi insensibles al color. De ahí que la misión de los

1) La fuente productora de luz o radiación luminosa.

bastones sea la de percibir la mayor o menor claridad con que están iluminados los objetos (Fig. 2).

2) Un objeto a iluminar que necesitamos que sea visible.

i) Mácula: Mancha amarilla situada en el polo posterior de la retina, sobre el eje óptico, donde se produce la fijación nítida y precisa

3) El ojo, que recibe la energía luminosa y la transforma en imágenes que son enviadas al cerebro para su interpretación.

de detalles y colores. En su centro se encuentra la fóvea, que sólo está formada por conos.

El estudio y descripción de los componentes del ojo, así como el proceso que se realiza desde que la luz le llega y pasa por las vías y

j) Punto ciego: Punto de la retina por donde el nervio óptico conduce las imágenes o sensaciones de luz al cerebro. En este punto

centros visuales hasta que es interpretada por el cerebro, nos llevaría al campo de la neurofisiología. Aquí describiremos y expondremos

no hay fotorreceptores.

algunos comportamientos y conceptos del sentido de la vista, cuyo conocimiento es indispensable y contribuye a un mejor diseño de las instalaciones de iluminación.

Consecuencias prácticas de la función de conos y bastones Cuando miramos un espacio iluminado con poca luz, por ejemplo, en la penumbra por la noche, la agudeza visual es baja, porque no actúan los conos y no se distinguen los colores ni los detalles, de ahí el famoso refrán de que “de noche todos los gatos son pardos”.

2.2. Descripción estructural del ojo

A esta visión nocturna se le llama escotópica y en ella intervienen esencialmente los bastones que captan con gran sensibilidad la mayor o menor cantidad de luz y el movimiento de los objetos.

En la Fig. 1 se representa un corte longitudinal esquemático del ojo humano, en el que se puede apreciar su constitución anatómica.

Ello justifica que en algunos alumbrados públicos de avenidas, carreteras, y grandes superficies se efectúe el alumbrado con lámparas de vapor de sodio que reproducen mal los colores, pero aportan gran cantidad de luz. Por el contrario, con luz diurna o cuando el nivel de iluminación se eleva lo suficiente, los objetos se ven con precisión y detalle porque actúan los bastones y principalmente los conos, con lo cual se pueden distinguir los colores. A la luz diurna se le llama visión fotópica. En este caso la cantidad de luz exige ir acompañada de calidad, pues sólo la cantidad produciría irritabilidad en los ojos y

Humor vítreo

deslumbramientos muy molestos.

Párpado superior Mancha amarilla

Humor acuoso

Globo ocular

Músculos oftálmicos

Eje visual Córnea

Nervio óptico

Cristalino Músculos oftálmicos

Célula nerviosa

Iris Músculo ciliar Párpado inferior

Punto ciego

Esclerótica

Retina

Granos de pigmento

Coroides

Bastoncillo

Ampliación de la retina

Figura 1. Constitución del ojo humano.

Cono

Célula pigmentaria

Figura 2. Parte fotosensible del ojo. Actuación de bastoncillos y conos. El ojo está constituido principalmente por los siguientes elementos: a) Globo ocular: Cámara que tiene como función principal la formación de la imagen en la retina.

2.3. Formación de imágenes

b) Córnea: Tiene la misión de recibir y transmitir las impresiones visuales y constituye el componente óptico refractor fundamental del ojo. c) Cristalino: Es una lente biconvexa, transparente e incolora situado tras el iris. Esta membrana elástica cambia su forma para enfocar

El campo visual del hombre está limitado por un ángulo de unos 130º en sentido vertical y de unos 180º en sentido horizontal.

los objetivos.

De los objetos iluminados o con luz propia situados en el campo de visual parten rayos luminosos que atraviesan la córnea y el humor

d) Iris: Lámina circular situada frente al cristalino y muy pigmentada. Puede contraer la pupila controlando la cantidad de luz que pasa

acuoso. El iris, mediante la abertura de la pupila, controla la cantidad de luz que se refracta a través del cristalino para incidir finalmente

al cristalino.

en la retina, donde el pigmento fotosensible de los fotorreceptores la registran en imágenes invertidas y mucho más pequeñas de lo

e) Pupila: Orificio circular situado en el centro del iris y a través del cual pasan los rayos luminosos. La abertura de este orificio la controla

natural, al igual que ocurre en la cámara fotográfica. Una vez recibidas y formadas las imágenes en la retina, a través del nervio óptico,

el iris y su constricción se llama miosis y la dilatación midriasis.

son enviados al cerebro, que se encarga de interpretarlas y rectificar su posición (Fig. 3).

f) Retina: Es la película interna posterior del ojo constituida por una membrana nerviosa, expansión del nervio óptico, que tiene la función de recibir y transmitir imágenes o impresiones visuales. Contiene una finísima capa de células fotosensibles, conos y bastones, que divergen del nervio óptico y que están en la parte externa próximas a la capa pigmentada.

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Capítulo 2. EL OJO

Capítulo 2. EL OJO

100

400

Longitud de onda nm. 500 600

700

% 80

60

40

NOCHE

DIA

20

0 Figura 4. Curva de sensibilidad del ojo a las radiaciones monocromáticas. En ella se observa que para la luz blanca del día (fotópica), la máxima sensibilidad del ojo corresponde a la longitud de onda de 555 nm. y al color amarillo. La mínima sensibilidad corresponde a los colores rojo y violeta. De esta forma, las fuentes luminosas cuyas longitudes de onda corresponden al amarillo – verde son las que tienen más eficacia, aunque de peor calidad debido a que tal luz no es apropiada para nuestro ojo, acostumbrado a la luz blanca del Sol. De aquí que en locales con alto nivel de iluminación se realcen los colores naranja y rojo.

Figura 3. Formación de imagen y su rectificación en el cerebro.

En el caso de la luz nocturna (escotópica), el máximo de sensibilidad se desplaza hacia longitudes de onda menores (efecto Purkinje) y, por consiguiente, las radiaciones de menor longitud de onda (azul – violeta) producen mayor intensidad de sensación con baja

En la tabla siguiente se hace un símil con la cámara fotográfica. Ojo humano Cristalino (controla acomodación)

iluminación. Este efecto es de gran importancia cuando se proyectan locales con bajo nivel de iluminación en los que se ven mejor los colores azul y violeta.

Cámara fotográfica Objetivo (ajusta distancia entre objetivo y película)

Pupila (controla adaptación)

Diafragma - obturador (adapta exposición y cantidad de luz)

Pigmento de los fotorreceptores

Emulsión de la película

Retina (crea las imágenes)

Película (crea las imágenes)

2.5. Acomodación Es la capacidad que tiene el ojo para ajustarse automáticamente a las diferentes distancias de los objetos, y obtener de esta forma imágenes nítidas en la retina. Este ajuste se efectúa variando la curvatura del cristalino y con ello la distancia focal por la contracción o

Tabla 1

distensión de los músculos ciliares. Si el objetivo se encuentra próximo al ojo, la curvatura del cristalino se hace mayor que cuando está lejos. En la máquina fotográfica el ajuste se hace variando la distancia entre el objetivo y la película sensible.

2.4. Curva de sensibilidad del ojo

La acomodación o enfoque es más fácil con altas luminancias* (iluminaciones) que obligan a una adaptación de la pupila o modificación del diafragma en sentido de cierre. El resultado común de esta acción es el aumento de la profundidad del campo, o lo que es lo

Las radiaciones de longitud de onda comprendidas entre 380 nm. (ultravioleta) y 780 nm. (infrarrojos) son transformadas por el ojo

mismo, visión nítida de objetos a diferente distancia del ojo o la cámara.

en luz. Fuera de esta gama el ojo no ve, es ciego y no percibe nada. Todas las fuentes luminosas tienen su propia radiación o mezcla

La capacidad de acomodación del ojo disminuye con la edad a consecuencia del endurecimiento del cristalino.

de ellas comprendida dentro de dichos límites. La luz blanca del medio día soleado es suma de todas las longitudes de onda del espectro visible. Si las hacemos llegar al ojo independientemente y con la misma energía, se obtiene una curva como la de la Fig. 4, que ha sido elaborada por la C.I.E.* realizando

2.6. Contraste

medidas en gran número de personas.

Todos los objetos son percibidos por los contrastes de color y de luminancia que presentan las distintas partes de su superficie entre sí y en relación al fondo en que aparece el objeto.

* Luminancia: Efecto de luminosidad que produce una superficie en la retina del ojo, tanto si procede de una fuente primaria de luz como si procede de una

* C.I.E.: Comisión Internacional de Iluminación (Commission Internationale de l´Eclairage).

superficie que refleja.

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Capítulo 2. EL OJO

Capítulo 2. EL OJO

Para niveles de iluminación suficientemente elevados, el ojo normal es sensible a los colores, mientras que para bajos niveles de iluminación los objetos son percibidos fundamentalmente por el contraste de luminancias que presentan con relación al fondo. La diferencia de luminancia entre objeto que se observa y su espacio inmediato, es lo que se conoce por contraste.

ω Lo Lf

Color del objeto

Color del fondo

Negro

Amarillo

Verde

Blanco

Rojo

Blanco

Azul

Blanco

Blanco

Azul

Negro

Blanco

Amarillo

Negro

Blanco

Rojo

Blanco

Verde

Blanco

Negro Tabla 2. Contrastes de colores.

Sensibilidad al contraste

Figura 5

Se trata de un concepto derivado del anterior que equivale al mínimo contraste de luminancias que puede ser percibido por el ojo humano. Matemáticamente sería el inverso del contraste.

En la Fig. 5 la superficie del objeto tiene una luminacia “L0” y la superficie de fondo una luminancia “Lf”, por tanto se llama contraste

G=

“K” a la diferencia de estas dos luminancias, divididas por la de fondo, es decir:

K=

L0 – Lf

Lf L0 – Lf

=

1 K

Por consiguiente, la mayor sensibilidad a los contrates que pueden lograrse es aproximadamente:

Lf

G=

“K” es, por tanto, un valor relativo entre luminancias.

1 0.01

= 100

Como hemos comentado, la visibilidad de un objeto situado sobre un fondo, depende de la diferencia de luminancias entre el objeto

Sin embargo, en las condiciones encontradas normalmente en la práctica, la sensibilidad a los contrastes es bastante más pequeña por

y el fondo. Un objeto claro sobre fondo oscuro, su contraste será positivo (valores entre 0 e infinito), en cambio un objeto más oscuro

las causas antes expuestas.

que su fondo se verá en silueta y su contraste será negativo, variando entre 0 y (-1). El contraste K puede ser positivo o negativo: Si L0 > Lf

K > 0 contraste positivo (objeto más claro que el fondo).

Si L0 < Lf

K < 0 contraste negativo (objeto más oscuro que el fondo).

2.7. Adaptación Es la capacidad que tiene el ojo para ajustarse automáticamente a las diferentes iluminaciones de los objetos. Consiste en el ajuste del

El contraste K puede adquirir los siguientes valores: Contraste positivo (objeto claro) Contraste negativo (objeto oscuro)

tamaño de la pupila para que la luminancia proyectada en la retina sea de un valor tolerable por las células sensibles. En su símil con

0 IRC * 60

Intermedio

Trabajo industrial

Oficinas, escuelas

Frío 3

60 > IRC * 40

Industrias bastas

Trabajo industrial Trabajos bastos, trabajo

Lámparas descarga (excepto Na) . . . . . . . . . . . . . . Luz día (halogenuros) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.000

96 a 100 (grupo 1)

Blanco neutral. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.000 a 5.000

70 a 84 (grupo 2)

Blanco cálido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Menos de 3.000

40 a 69 (grupo 3)

Lámpara descarga (Na) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.900

Menos de 40

Lámpara incandescente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.100 a 3.200

85 a 100 (grupo 1)

Lámpara fotográfica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.400

85 a 100 (grupo 1)

Llama de vela o de bujía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.800

40 a 69 (grupo 3)

4

40 > IRC * 20

industrial con bajo requerimiento de rendimiento de color Tabla 3. Grupos de rendimiento de color de las lámparas.

4.5. Efectos ps quicos de los colores y su armon a Está comprobado que el color del medio ambiente produce en el observador reacciones psíquicas o emocionales. Por ello, el emplear

Tabla 2

los colores de forma adecuada es un tema del mayor interés para los psicólogos, arquitectos, luminotécnicos y decoradores. No se pueden establecer reglas fijas para la elección del color apropiado con el fin de conseguir un efecto determinado, pues cada caso requiere ser tratado de una forma particular. Sin embargo, existe una serie de experiencias en las que se ha comprobado las sensaciones que producen en el individuo determinados colores. Una de las primeras sensaciones es la de calor o frío, de aquí que se hable de “colores cálidos” y “colores fríos”. Los colores cálidos son los que en el espectro visible van desde el rojo al amarillo verdoso, y los fríos desde el verde al azul. Un color será más cálido o más frío según sea su tendencia hacia el rojo o hacia el azul, respectivamente. Los colores cálidos son dinámicos, excitantes y producen una sensación de proximidad, mientras que los colores fríos calman y descansan, produciendo una sensación de lejanía. Asimismo, la claridad del color también tiene sus efectos psicológicos. Los colores claros animan y dan sensación de ligereza, mientras que los colores oscuros deprimen y producen sensación de pesadez. Cuando se combinan dos o más colores y producen un efecto agradable, se dice que armonizan. La armonía de colores se produce, pues, mediante la elección de una combinación de colores que es agradable y hasta placentera para el observador en una situación determinada. De todo lo anterior, se deduce que el conocimiento de la curva de distribución espectral de las fuentes de luz es imprescindible para conseguir el efecto cromático deseado.

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Capítulo 5.

MAGNITUDES LUMINOSAS

5.1.

Flujo luminoso (Potencia luminosa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

5.2.

Cantidad de luz (Energía luminosa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

5.3.

Intensidad luminosa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

5.4.

Iluminancia (Nivel de iluminación) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

5.5.

Luminancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

5.6.

Otras magnitudes luminosas de interés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

5.7.

Representación gráfica de magnitudes luminosas . . . . . . . . . . . . . . . 52

5.8.

Cuadro resumen de las magnitudes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

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Capítulo 5. MAGNITUDES LUMINOSAS

Capítulo 5. MAGNITUDES LUMINOSAS

En la técnica de la iluminación intervienen dos elementos básicos: la fuente productora de luz y el objeto que se va a iluminar.

5.2. Cantidad de luz (Energ a luminosa)

En este capítulo vamos a ver las magnitudes y unidades de medida fundamentales, empleadas para valorar y comparar las cualidades De forma análoga a la energía eléctrica que se determina por la potencia eléctrica en la unidad de tiempo, la cantidad de luz o energía

y los efectos de las fuentes de luz.

luminosa se determina por la potencia luminosa o flujo luminoso emitido en la unidad de tiempo. La cantidad de luz se representa por la letra Q, y su unidad es el lumen por hora (lm h). La fórmula que expresa la cantidad de luz es:

5.1. Flujo luminoso (Potencia luminosa)

Q = F t (lm h)

La energía transformada por los manantiales luminosos no se puede aprovechar totalmente para la producción de luz. Por ejemplo, una lámpara incandescente consume una determinada energía eléctrica que transforma en energía radiante, de la cual sólo una pequeña parte (alrededor del 10%) es percibida por el ojo humano en forma de luz, mientras que el resto se pierde en calor.

5.3. Intensidad luminosa

El flujo luminoso que produce una fuente de luz es la cantidad total de luz emitida o radiada, en un segundo, en todas las direcciones. Esta magnitud se entiende únicamente referida a una determinada dirección y contenida en un ángulo sólido w.

De una forma más precisa, se llama flujo luminoso de una fuente a la energía radiada que recibe el ojo medio humano seg n su

Al igual que a una magnitud de superficie corresponde un ángulo plano que se mide en radianes, a una magnitud de volumen le

curva de sensibilidad y que transforma en luz durante un segundo.

corresponde un ángulo sólido o estéreo que se mide en estereorradianes.

El flujo luminoso se representa por la letra griega F y su unidad es el lumen (lm). El lumen es el flujo luminoso de la radiación

El radián se define como el ángulo plano que corresponde a un arco de circunferencia de longitud igual al radio (Fig. 2).

monocromática que se caracteriza por una frecuencia de valor 540 1012 Hz. y por un flujo de energía radiante de 1/683 W. Un watio de energía radiante de longitud de onda de 555 nm. en el aire equivale a 683 lm aproximadamente.

δ=1

Medida del flujo luminoso La medida del flujo luminoso se realiza en el laboratorio por medio de un fotoelemento ajustado según la curva de sensibilidad fotópica

α = 1 radián

del ojo a las radiaciones monocromáticas, incorporado a una esfera hueca a la que se le da el nombre de Esfera de Ulbricht (Fig. 1), y en cuyo interior se coloca la fuente a medir. Los fabricantes dan el flujo de las lámparas en lúmenes para la potencia nominal.

r=1

α (total) = 2 π radianes Figura 2. ngulo plano. El estereorradián se define como el ángulo sólido que corresponde a un casquete esférico cuya superficie es igual al cuadrado del radio de la esfera (Fig. 3).

1cd Figura 1. Esfera de Ulbricht.

r = 1m.

φ = 1 Lm E = 1 Lux S = 1 m2

ω

Rendimiento luminoso (Eficacia luminosa) El rendimiento luminoso de una fuente de luz, indica el flujo que emite la misma por cada unidad de potencia eléctrica consumida para su obtención.

1cd

Se representa por la letra griega e, siendo su unidad el lumen/watio (lm/W). La fórmula que expresa la eficacia luminosa es: ε=

Φ Ρ

ω (total) = 4π estereorradianes (lm/W)

Figura 3. ngulo sólido.

Si se lograse fabricar una lámpara que transformara sin pérdidas toda la potencia eléctrica consumida en luz a una longitud de onda de

La intensidad luminosa de una fuente de luz es igual al flujo emitido en una dirección por unidad de ngulo sólido en esa dirección.

555 nm., esta lámpara tendría el mayor rendimiento posible, cuyo valor sería 683 lm/W.

Su símbolo es , su unidad es la candela (cd), y la fórmula que la expresa: Ι=

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Φ ω

(lm/sr)

Capítulo 5. MAGNITUDES LUMINOSAS

Capítulo 5. MAGNITUDES LUMINOSAS

La candela se define como la intensidad luminosa de una fuente puntual que emite un flujo luminoso de un lumen en un ngulo

Superficie vista o aparente

sólido de un estereorradi n (sr). Según el S.I.*, también se define candela como la intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540 1012 Hz y cuya intensidad energética en dicha dirección es 1/683 watios por estereorradián.

Superficie aparente = Superficie real x cosβ

β

β

5.4. Iluminancia (Nivel de iluminación) β

La iluminancia o nivel de iluminación de una superficie es la relación entre el flujo luminoso que recibe la superficie y su rea. Se simboliza por la letra E, y su unidad es el lux (lx).

Superficie real

La fórmula que expresa la iluminancia es:

Figura 5. Luminancia de una superficie. Ε=

Φ S

(lx = lm/m2) El área proyectada es la vista por el observador en la dirección de observación. Se calcula multiplicando la superficie real iluminada por

Se deduce de la fórmula que cuanto mayor sea el flujo luminoso incidente sobre una superficie, mayor será su iluminancia, y que, para

el coseno del ángulo que forma su normal con la dirección de la intensidad luminosa (Fig. 5).

un mismo flujo luminoso incidente, la iluminancia será tanto mayor en la medida en que disminuya la superficie.

Se representa por la letra L, siendo su unidad la candela/metro cuadrado llamada “nit (nt)”, con un submúltiplo, la candela/centímetro

Según el S.I., el lux se define como la iluminancia de una superficie que recibe un flujo luminoso de un lumen, repartido sobre un

cuadrado o “stilb”, empleada para fuentes con elevadas luminancias.

metro cuadrado de superficie.

1cd

1nt =

Medida del nivel de iluminación

1m2

;

1stilb =

1cd 1cm2

La fórmula que la expresa es la siguiente:

La medida del nivel de iluminación se realiza por medio de un aparato especial denominado luxómetro, que consiste en una célula fotoélectrica que, al incidir la luz sobre su superficie, genera una débil corriente eléctrica que aumenta en función de la luz incidente.

L=

Dicha corriente se mide con un miliamperímetro, de forma analógica o digital, calibrado directamente en lux (Fig. 4).

Ι S

cosβ

donde: S cos = Superficie aparente. La luminancia es independiente de la distancia de observación.

Medida de la luminancia A

La medida de la luminancia se realiza por medio de un aparato especial llamado luminancímetro o nitómetro. Se basa en dos sistemas

B

ópticos, uno de dirección y otro de medición (Fig. 6). El de dirección se orienta de forma que la imagen coincida con el punto a medir, la luz que llega una vez orientado se ve convertida en corriente eléctrica y recogida en lectura analógica o digital, siendo los valores medidos en cd/m2. 1 2 3

Figura 4. Luxómetro.

5.5. Luminancia Se llama Luminancia al efecto de luminosidad que produce una superficie en la retina del ojo, tanto si procede de una fuente primaria que produce luz, como si procede de una fuente secundaria o superficie que refleja luz.

1 2 3

1 2 3

1 2 3

La luminancia mide brillo de las fuentes luminosas primarias y de las fuentes que constituyen los objetos iluminados. Este término ha sustituido a los conceptos de brillo y densidad de iluminación, aunque como concepto nos interesa recordar que el ojo no ve colores sino brillo, como atributo del color. La percepción de la luz es realmente la percepción de diferencias de luminancias. Se puede decir, por lo tanto, que el ojo ve diferencias de luminancias y no de iluminación (a igual iluminación, diferentes objetos tienen luminancia distinta porque tienen distinto poder de reflexión). La luminancia de una superficie iluminada es el cociente entre la intensidad luminosa de una fuente de luz, en una dirección, y la superficie de la fuente proyectada seg n dicha dirección. Figura 6. Luminancímetro. * S.I. c Sistema Internacional.

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Capítulo 5. MAGNITUDES LUMINOSAS

Capítulo 5. MAGNITUDES LUMINOSAS

5.6.9. Factor de mantenimiento

5.6. Otras magnitudes luminosas de inter s

Coeficiente que indica el grado de conservación de una instalación.

5.6.1. Coeficiente de utilización Relación entre el flujo luminoso recibido por un cuerpo y el flujo emitido por una fuente luminosa. Unidad

c

%

Símbolo

c

η

Relación

c

η=

Unidad

c

Símbolo

c

Fm

Relación

c

Fm = Fpl Fdl Ft Fe Fc

%

Fpl = factor posición lámpara

Φ

Fdl = factor depreciación lámpara

Φe

Ft = factor temperatura Fe = factor equipo de encendido

5.6.2. Reflectancia

Fc = factor conservación de la instalación

Relación entre el flujo reflejado por un cuerpo (con o sin difusión) y el flujo recibido. Unidad

c

%

Símbolo

c

ρ

Relación

c

ρ=

Φr

5.7. Representación gráfica de magnitudes luminosas

Φ

El conjunto de la intensidad luminosa de una fuente de luz en todas las direcciones constituye lo que se conoce como distribución

5.6.3. Absortancia

luminosa. Las fuentes de luz utilizadas en la práctica tienen una superficie luminosa más o menos grande, cuya intensidad de radiación

Relación entre el flujo luminoso absorbido por un cuerpo y el flujo recibido. Unidad

c

%

Símbolo

c

α

Relación

c

α=

se ve afectada por la propia construcción de la fuente, presentando valores diversos en las distintas direcciones. Con aparatos especiales (como el Goniofotómetro) se puede determinar la intensidad luminosa de una fuente de luz en todas las

Φa

direcciones del espacio con relación a un eje vertical. Si representamos por medio de vectores (I) la intensidad luminosa de una fuente

Φ

de luz en las infinitas direcciones del espacio, engendramos un volumen que representa el valor del flujo total emitido por la fuente, el cual viene definido por la expresión:

5.6.4. Transmitancia

!r

Unidad

c

%

Símbolo

c

τ

Relación

c

τ=

r

Φ = Ι dω

Relación entre el flujo luminoso transmitido por un cuerpo y el flujo recibido.

ν

El sólido que obtenemos recibe el nombre de sólido fotométrico. En la Fig. 7 se puede apreciar el sólido fotom trico de una lámpara Φt

incandescente.

Φ

180°

5.6.5. Factor de uniformidad media

160°

140°

Relación entre la iluminación mínima y la media, de una instalación de alumbrado. Unidad

c

%

Símbolo

c

Um

Relación

c

Um =

120°

Εmin Εmed

5.6.6. Factor de uniformidad extrema 100°

Relación entre la iluminación mínima y máxima, de una instalación de alumbrado. Unidad

c

%

Símbolo

c

Ue

Relación

c

Ue =

80°

Εmin Εmax

5.6.7. Factor de uniformidad longitudinal Relación entre la luminacia mínima y máxima longitudinal, de una instalación de alumbrado. Unidad

c

%

Símbolo

c

UL

Relación

c

UL =

0°

40°

Lmin longitudinal

Figura 7. Sólido fotométrico de una lámpara incandescente.

Lmax longitudinal

5.6.8. Factor de uniformidad general

Si hacemos pasar un plano por el eje de simetría de la fuente luminosa, por ejemplo, un plano meridional, obtenemos una sección

Relación entre la luminancia mínima y media, de una instalación de alumbrado. Unidad

c

%

Símbolo

c

U0

Relación

c

U0 =

60° 20°

limitada por una curva que se denomina curva fotom trica o curva de distribución luminosa (Fig. 8).

Lmin Lmed

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Capítulo 5. MAGNITUDES LUMINOSAS

180°

Capítulo 5. MAGNITUDES LUMINOSAS

El de la Fig.10 es simétrico, y tiene idénticas curvas para cualquiera de los planos meridionales, por lo que una sola curva es suficiente

150°

para su identificación fotométrica. El ejemplo de la Fig. 11 es asimétrico y cada plano tiene una curva diferente, por lo que es necesario

120°

80

conocer todos los planos.

60

900 675 450 225

40 cd

90°

60o

20 40 60 80

30o

60°

0o

30o

Unidad = cd/1000 lm

100

C=90º

120

C=45º

C=0º

Figura 10. Curva de distribución fotométrica simétrica.

140 0°

30°

Figura 8. Curva fotométrica de una lámpara incandescente.

320

Mediante la curva fotométrica de una fuente de luz se puede determinar con exactitud la intensidad luminosa en cualquier dirección,

240

80 0

70o

dato necesario para algunos cálculos de iluminación. Las direcciones del espacio por las cuales se radia una intensidad luminosa las podemos determinar por dos coordenadas. Uno de los

C=

18 0°

eje de rotación planos "C"

sistemas de coordenadas más usado para la obtención de curvas fotométricas es el “C - ” que podemos ver en la Fig. 9.

50o

30o C

0° =9

10o 0o

Unidad = cd/1000 lm C=90º

C=45º

C=0º

Figura 11. Curva de distribución fotométrica asimétrica.

C=

° 270

γ = 180°

e je

de

C=

inc

li n

aci

Otro método de representar la distribución del flujo luminoso es el diagrama de curvas isocandelas (Fig. 12) el cual consiste en imaginar la luminaria en el centro de una esfera en cuya superficie exterior se unen por una línea los puntos de igual intensidad (curvas

0°

isocandelas). Generalmente las luminarias tienen como mínimo un plano de simetría, por lo que se desarrolla solamente una

γ = 90°

ón

semiesfera.

γ = 0°

La do La cal do ace zada ra

Figura 9. Sistema de coordenadas C - . Las curvas fotométricas se dan referidas a un flujo luminoso emitido de 1.000 lm. y, como el caso más general es que la fuente de luz emita un flujo superior, los valores de la intensidad luminosa correspondientes se hallan mediante una regla de tres simple. Cuando alojamos una lámpara en un reflector, se distorsiona su flujo proporcionando un volumen cuya forma es distinta, ya que depende de las características propias del reflector. Por consiguiente, las curvas de distribución según los distintos planos son diferentes. En las dos siguientes figuras podemos ver dos ejemplos en los que se han representado las curvas de distribución de dos reflectores.

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Capítulo 5. MAGNITUDES LUMINOSAS

280 290 300 310 320 330 340 350 C=0 10

-90

-80

20

30

40

50

60

70

80

Capítulo 5. MAGNITUDES LUMINOSAS

OBSERVADORES: A, B Y C

90

A

80

1 5 10

90

-70

80

h

6h

5h

4h

LADO ACERA

3h 1

2h

h

0

70

0

80

3h 5

70 50

20 30

-60

2h

40 50 60

60 40

B

h

20 30

5

60

C

h 10

-50 60

-40

50

5

2h

LADO CALZADA Calzada R2 Qo = 0.07

40 -30

30 -20 -10

GM=0

3h

20

10

1

Lmax=100% fl=0.152

Imax=100%

Figura 12. Curvas isocandelas.

Figura 14. Curvas isoluminancias.

Esta forma de representación es mucho más completa, pero tiene el inconveniente de que se necesita una mayor experiencia para su interpretación.

5.8. Cuadro resumen de las magnitudes

El flujo emitido por una fuente luminosa proporciona una iluminación (iluminancia) en una superficie, cuyos valores se miden en lux. Si proyectamos estos valores sobre un mismo plano y unimos por medio de una línea los de igual valor, entonces daremos lugar a las

Magnitud

curvas isolux (Fig. 13).

h

LADO ACERA 5

30 40

0

20 80

60 50

70

Símbolo

Unidad

Relaciones

Flujo Luminoso

F

Lumen (lm)

F=I q

Eficacia Luminosa

ε

Lumen por watio (lm/W)

Cantidad de luz

Q

Lumen hora (lm h)

Intensidad luminosa

Ι

Iluminancia

10

Ε

h

1

3h 6h

5h

4h

3h

2h

h

0

h

2h

3h

Lmax=100% fl=0.154

Ι=

(cd = lm/sr) Lux (lx)

Ε=

(lx = lm/m2)

L=

Coeficiente iluminación

η

%

η=

Reflectancia

ρ

%

ρ=

Stilb = cd/cm2

Absortancia

α

%

α=

Transmitancia

τ

%

τ=

Factor unifomidad media

Um

%

Um =

Factor unifomidad extrema

Ue

%

Ue =

Factor de uniformidad longitudinal

UL

%

Factor de uniformidad general

U0

%

Factor mantenimiento

Fm

%

Por último tenemos las luminacias, que dependen del flujo luminoso reflejado por una superficie en la dirección del observador. Los

Tabla 1. Resumen de las magnitudes luminosas.

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UL =

Φ ω Φ S

S cosβ

Figura 13. Curvas isolux.

valores se miden en candelas por metro cuadrado (cd/m2) y su representación nos viene dada por las curvas isoluminancias (Fig. 14).

Ρ

Ι

2

L

1

LADO CALZADA

Candela (cd)

Nit = cd/ m

Φ

Q=F t

Luminancia 5

2h

ε=

Φ Φe Φr Φ Φa Φ Φt Φ Εmin Εmed Εmin Εmax

Lmin longitudinal Lmax longitudinal

U0 =

Lmin Lmed

Fm = Fpl Fdl Ft Fe Fc

Capítulo 6.

PRINCIPIOS FUNDAMENTALES

6.1.

Ley de la inversa del cuadrado de la distancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

6.2.

Ley del coseno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

6.3.

Iluminación normal, horizontal, vertical y en planos inclinados . . . . . . 61

6.4.

Relaciones de iluminancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

6.5.

Ley de Lambert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

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Capítulo 6. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES

Capítulo 6. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES

6.1. Ley de la inversa del cuadrado de la distancia “La iluminancia en un punto cualquiera de una superficie es proporcional al coseno del ngulo de incidencia de los rayos luminosos Desde los experimentos primitivos se ha comprobado que las iluminancias producidas por las fuentes de luz disminuyen inversamente

en el punto iluminado”.

con el cuadrado de la distancia desde el plano a iluminar a la fuente. Se expresa por la fórmula siguiente: Ε=

Ι d2

En la Fig. 2 se representan dos fuentes de luz F y F´ con igual intensidad luminosa (I) y a la misma distancia (d) del punto P. A la fuente F con un ángulo de incidencia a igual a cero, corresponde un cos0 = 1, y produce una iluminación en el punto P de valor:

(lx)

h

donde Ε es el nivel de iluminación en lux (lx), Ι es la intensidad de la fuente en candelas (cd), y d es la distancia de la fuente de luz

F'

al plano receptor perpendicular. De esta forma podemos establecer la relación de iluminancias Ε1 y Ε2 que hay entre dos planos separados una distancia d y D de la

d

fuente de luz respectivamente: Ε1 d2 = Ε2 D2

α 60°

Ε1

D2 = Ε2 = d2

F

P d

S2 Figura 2. Iluminancia en un punto desde dos fuentes de luz con diferente ángulo de incidencia.

S1

Εp =

Ι

cos 0 =

d2

1 c Εp =

Ι d2

(lx)

De la misma forma el F´ con un ángulo α = 60°, al que corresponde el cos60° = 0´5, producirá en el mismo punto una iluminación

E2

de valor:

E1

F

Ι d2

Ε´p =

Ι d2

Ι

cos 60° =

0 5 c Ε´p =

d2

1

Ι

2

d2

(lx)

Por lo tanto, Ε´p = 0´5 Εp, es decir, para obtener la misma iluminación en el punto P, la intensidad luminosa de la fuente F´ debe ser

d

el doble de la que tiene la fuente F. En la práctica, generalmente no se conoce la distancia d del foco al punto considerado, sino su altura h a la horizontal del punto.

D

Empleando una sencilla relación trigonométrica y sustituyendo ésta en la ecuación inicial, obtenemos una nueva relación en la cual interviene la altura h:

Figura 1. Distribución del flujo luminoso sobre distintas superficies.

h

cos α =

d

cd=

h cos α

Esta ley se cumple cuando se trata de una fuente puntual de superficies perpendiculares a la dirección del flujo luminoso. Sin embargo, se puede suponer que la ley es lo suficientemente exacta cuando la distancia a la que se toma la medición es, por lo menos, cinco veces la máxima dimensión de la luminaria (la distancia es grande con relación al tamaño de la zona fuente de luz).

Εp =

Ι d2

cos α =

Ι

( )

2

h

cos α =

Ι h2

cos2 α cos α

cos α

6.2. Ley del coseno Εp =

En el caso anterior la superficie estaba situada perpendicularmente a la dirección de los rayos luminosos, pero cuando forma con ésta un determinado ángulo a, la fórmula de la ley de la inversa del cuadrado de la distancia hay que multiplicarla por el coseno del ángulo correspondiente cuya expresión constituye la llamada ley del coseno, que se expresa como: Ε=

Ι d2

cos α (lx)

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Ι h2

cos3 α

(lx)

Capítulo 6. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES

Capítulo 6. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES

Iluminación vertical

6.3. Iluminación normal, horizontal, vertical y en planos inclinados

En este caso también aplicamos directamente la ley del coseno, y obtenemos que:

En la Fig. 3 la fuente F ilumina tres planos situados en posiciones normal, horizontal y vertical respecto al mismo. Cada uno de ellos

ΕV = ΕN cos β

tendrá una iluminancia llamada:

(lx)

Entre los ángulos α y β existe una relación sencilla, ya que ambos pertenecen a un triángulo rectángulo.

EN = Iluminancia normal.

α + β + 90° = 180°

EH = Iluminancia horizontal.

c

β = 90° - α

Aplicando relaciones trigonométricas:

EV = Iluminancia vertical.

cosβ = cos(90° - α) = cos90° cosα + sen90° senα Por lo tanto, cosβ = senα. Sustituimos este valor en la expresión y obtenemos que:

F

ΕV = ΕN sen α

Iluminación vertical

M2 Iα d

d2

(lx)

sen α

(lx)

Podemos expresar la ecuación en función de la altura h que existe entre la fuente F y el punto M.

h

α

ΕV =

Ια

ΕV =

n ció in a al m m Ilu n o r

β

Ια h2

cos2 α sen α

(lx)

Iluminación en planos inclinados El plano vertical puede cambiar a través de un ángulo  como el que aparece en la Fig. 4. Dicho ángulo  es el que forma el plano

Iluminación horizontal

M1

vertical que contiene al punto P con el plano de incidencia de la luz.

M

I

a

h

α

Figura 3. Iluminancia normal, horizontal y vertical.

P

γ

Vamos a determinar la iluminancia normal, horizontal y vertical para el punto M de la Fig. 3.

Iluminación normal Aplicamos la ley de la inversa del cuadrado de la distancia: ΕN =

Figura 4. Iluminancia en el punto P.

Ια

(lx)

d2

Teniendo esto en cuenta, la expresión anterior se transforma en:

donde Iα es la intensidad luminosa bajo el ángulo a. Prácticamente, sólo se considera la iluminancia normal de un punto en el caso que éste se encuentre situado en la vertical de la fuente sobre el plano horizontal (punto M1), por lo que la fórmula anterior se convierte en: ΕN =

Ι

ΕPI =

(lx)

h2

Ια h2

cos2 α sen α cos γ

(lx)

h es la altura vertical de la fuente de luz sobre el plano horizontal que contiene al punto P.

y también cuando está situado en línea recta con la fuente sobre el plano vertical (punto M2), siendo la iluminancia: ΕN =

Ι

6.4. Relaciones de iluminancia

(lx)

a2

Se han propuesto diferentes conceptos para describir la luz que proviene de otras direcciones que la vertical, entre los que se incluyen los que vamos a ver a continuación. stos se deben considerar como parámetros de confort junto con otros como el nivel de iluminación (iluminancia).

Iluminación horizontal Si aplicamos directamente la ley del coseno, tenemos que: ΕH = ΕN cos α =

Ια d

2

Vertical / Horizontal cos α

La experiencia obtenida de las instalaciones de alto nivel de iluminación con un buen control del deslumbramiento, indica que la relación

(lx)

entre la iluminancia vertical (EV) y la iluminancia horizontal (EH) para un buen modelado* no debe ser inferior a 0´25 en las principales

Esta expresión la podemos expresar en relación con la altura h que existe entre la fuente F y el punto M (d = h / cosα): ΕH =

Ια h2

cos3 α

direcciones de la visión. ΕV

(lx)

ΕH

≥ 0 25

* Modelado: Habilidad de la luz para revelar la textura y forma tridimensional de un objeto creando juegos de luces y sombras.

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Capítulo 6. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES

Capítulo 6. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES

j la luz proviene de una sola dirección (por ejemplo la luz del Sol), Ε = Ε (es decir, sombras oscuras). Bajo estas condiciones, el índice j de modelado es Ε / Ε = Ε / Ε s = 4.

Vectorial / Esf rica Los efectos de la iluminación direccional se pueden describir en parte por la iluminancia vectorial y la relación entre la iluminancia vectorial y la esférica. El vector iluminancia Ε en un punto tiene una magnitud igual a la diferencia máxima en iluminancia sobre elementos de superficie diametralmente opuestos en un pequeño disco (Fig. 5) ubicados en un punto, siendo su dirección del elemento de mayor iluminancia

Por lo tanto, el índice de modelado puede tener valores entre 0 y 4. j El vector Ε debe tener una dirección descendente (preferentemente entre 45° y 75° a la vertical) para obtener una apariencia natural

hacia el de menor iluminancia.

de las facciones humanas.

Cil ndrica / Horizontal Un concepto alternativo para describir el efecto de modelado es la relación entre iluminancia cilíndrica y la iluminancia horizontal en

Ef

un punto. La iluminancia cilíndrica media Ε C en un punto es la iluminancia media sobre la superficie curva de un pequeño cilindro ubicado en el punto (Fig. 7). Salvo indicación contraria, el eje del cilindro debe ser vertical.

Er E Figura 5. Vector ilumanacia E = Ef – Er. La media esférica en un punto es la iluminancia media sobre toda la superficie de una pequeña esfera ubicada en dicho punto (Fig. 6).

EC Figura 7. Iluminacia cilíndrica media EC. La iluminancia cilíndrica en un punto es igual a la iluminancia vertical media en todas las direcciones en dicho punto. Se logra un buen modelado cuando la relación es : 0'3 ≤

ΕC ΕH

≤3

Cabe destacar que en general la dirección es tomada en cuenta automáticamente, por lo tanto no se necesita especificarla adicionalmente, como en el caso de la relación vectorial / esférica: cuando la luz proviene directamente de arriba, ΕC = 0 y ΕC / ΕH

Es

= 0; cuando la luz es horizontal, ΕH = 0 y ΕC / ΕH j q.

Figura 6. Iluminancia media esférica ES.

Vertical / Semicil ndrica

La intensidad direccional de la iluminación se puede indicar por el índice de modelado dado por la relación entre la iluminancia vectorial

Las pruebas que se han llevado a cabo relacionadas con la iluminación de áreas exteriores para peatones (con niveles de iluminación

y la iluminancia esférica media:

bajos) han demostrado que la relación entre la iluminancia vertical y la semicilíndrica proporciona una media útil de aceptación de Ε

modelado de las facciones humanas, para esta área de aplicación.

ΕS

La iluminancia semicilíndrica Εsemincil en un punto en una dirección horizontal dada es la iluminancia media sobre una superficie curva

Si la medimos utilizando una esfera de radio r que recibe un haz de luz con flujo luminoso F, esta es: ΕS =

de un semicilindro pequeño vertical ubicado en dicho punto con una superficie curva enfocada a la dirección especificada (Fig. 8).

Φ 4 π r2

La iluminancia E en un elemento de la superficie de radio r es: Ε=

Φ π r2

j En una habitación con luz difusa y con piso, paredes y cielorraso con reflexión difusa, tenemos que Ε j 0 (es decir, no existen

j sombras). Bajo estas condiciones, el índice de modelado es Ε / Ε sj 0. En cambio, en una habitación completamente oscura donde

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Capítulo 6. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES

Capítulo 6. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES

Esem Figura 8. Iluminancia semicilíndrica. La iluminación de relieve bien equilibrada (ni muy chata ni muy dura) se obtiene a: 08 ≤

ΕV Εsemincil

≤ 13

Las relaciones extremas son: Cero

modelado muy duro.

(π/2) = 1´57

modelado muy chato.

6.5. Ley de Lambert Existen superficies emisoras o difusas que al observarlas desde distintos ángulos se tiene la misma sensación de claridad. A estas superficies se las denomina emisores o difusores perfectos. Si L0 es la luminancia según la normal y Lα la luminancia según el ángulo de observación α, se verifica que Lα = L0 para cualquier ángulo α. Como L0 =

Ι0 S

y Lα =

Ια S cos α

, se cumple la ecuación: Ια = Ι0 cosα

Esta relación se conoce como Ley de Lambert y sólo la cumplen los emisores o difusores perfectos.

N

Lo Lα Io Iα α

Superficie Figura 9. Invariabilidad de la luminancia con el ángulo de incidencia.

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Capítulo 7.

LUMINARIAS

7.1.

Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

7.2.

Clasificación de luminarias por el grado de protección eléctrica . . . . . 70

7.3.

Clasificación de luminarias por condiciones operativas . . . . . . . . . . . . 70

7.4.

Grado de inflamabilidad de la superficie de montaje . . . . . . . . . . . . . 71

7.5.

Clasificación de las luminarias por sus condiciones de servicio . . . . . 72

7.6.

Datos básicos fotométricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

7.7.

Eficiencia de las luminarias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

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Capítulo 7. LUMINARIAS

Capítulo 7. LUMINARIAS

7.1. Generalidades

7.2. Clasificación de luminarias por el grado de protección el ctrica

Debido a la muy alta luminancia de las lámparas, es preciso aumentar la superficie aparente de emisión para evitar molestias visuales

Las luminarias deben asegurar la protección de las personas contra los contactos eléctricos. Según el grado de aislamiento eléctrico, las

(deslumbramientos). Por otro lado, es necesario apantallar las lámparas para protegerlas de los agentes exteriores y para que dirijan el

luminarias pueden clasificarse como:

flujo en la forma más adecuada a la tarea visual.

Clase 0: Luminaria con aislamiento funcional, pero sin aislamiento doble ni reforzado en su totalidad y sin conexión a tierra.

De esta forma, los distintos estudios e investigaciones contemporáneos le dan una importancia capital al conjunto formado por la

Clase I: Luminaria con al menos aislamiento funcional en su totalidad y con el terminal o contacto de conexión a tierra.

lámpara y la luminaria.

Clase II: Luminaria con aislamiento doble y/o aislamiento reforzado en su totalidad y sin provisión para descarga a tierra.

Según la Norma UNE-EN 60598-1*, se define luminaria como aparato de alumbrado que reparte, filtra o transforma la luz emitida

Clase III: Luminaria diseñada para ser conectada a circuitos de voltaje extra-bajo, y que no tiene circuitos, ni internos ni externos, que

por una o varias l mparas y que comprende todos los dispositivos necesarios para el soporte, la fijación y la protección de l mparas,

operen a un voltaje que no sea el extra-bajo de seguridad.

(excluyendo las propias l mparas) y, en caso necesario, los circuitos auxiliares en combinación con los medios de conexión con la red de alimentación.

7.3. Clasificación de luminarias por condiciones operativas

Elementos generales Con independencia de otras definiciones que puedan ser más o menos descriptivas, podríamos definir la luminaria como un objeto

El sistema IP (International Protection – Protección Internacional) fijado por la UNE-EN 60598 clasifica las luminarias de acuerdo con el

formado por un conjunto de elementos destinados a proporcionar una adecuada radiación luminosa de origen eléctrico. La

grado de protección que poseen contra el ingreso de cuerpos extraños, polvo y humedad. El término cuerpos extraños incluye aquellos

materialización de esos elementos pasa en cada caso por la conjunción entre un buen diseño formal y una razonable economía de

elementos herramientas y dedos que entran en contacto con las partes que llevan energía.

medios.

La designación para indicar los grados de protección consiste en las letras características de IP seguidas por dos números (tres números

Al primero corresponde resolver el control luminoso según las necesidades, que es el fin primordial; un control térmico que haga estable

en Francia) que indican el cumplimiento de las condiciones establecidas en las tablas 1., 2. y 3. El primero de estos números es una

su funcionamiento; y un control eléctrico que ofrezca las debidas garantías al usuario. Al segundo corresponde prever un producto de

indicación de la protección contra el ingreso de cuerpos extraños y polvo, el segundo número indica el grado de sellado para evitar el

fabricación sólida y eficaz; una relativa sencillez en su instalación; y un mínimo mantenimiento durante su uso.

ingreso de agua, mientras que el tercer número en el sistema francés indica el grado de resistencia a los impactos.

En cuanto a los elementos genéricos más característicos, cabe mencionar la carcasa o armadura, el equipo eléctrico, el reflector, la celosía o difusor y el filtro. Todos ellos definen, al mismo tiempo, otras tantas clasificaciones que veremos posteriormente.

Primer número característico

1. Armadura o carcasa: Es el elemento físico mínimo que sirve de soporte y delimita el volumen de la luminaria conteniendo todos sus

Breve descripción

Símbolo

0

No protegida.

No tiene

elementos. Por este concepto pueden distinguirse varios tipos:

1

Protegida contra objetos sólidos mayores de 50 mm.

No tiene

- Para interiores o exteriores.

2

Protegida contra objetos sólidos mayores de 12 5 mm.

No tiene

- De superficie o empotradas.

3

Protegida contra objetos sólidos mayores de 2 5 mm.

No tiene

- Suspendidas o de carril.

4

Protegida contra objetos sólidos mayores de 1 mm.

No tiene

- De pared, para brazo o sobre columna.

5

Protegida contra polvo.

- Abierta, cerrada o estanca.

6

- Para ambientes normales o de riesgo (de corrosión o explosión).

Hermética al polvo. Tabla 1. Clasificación EN-60598 por grado de protección contra polvo (1 cifra).

2. Equipo eléctrico: Sería el adecuado a los distintos tipos de fuentes de luz artificial y en función de la siguiente clasificación: - Incandescentes normales sin elementos auxiliares.

Segundo número característico

Breve descripción

- Halógenas de alto voltaje a la tensión normal de la red, o de bajo voltaje con transformador o fuente electrónica.

0

- Fluorescentes. Con reactancias o balastos, condensadores e ignitores, o conjuntos electrónicos de encendido y control.

1

Protegida contra gotas de agua en caída vertical.

- De descarga. Con reactancias o balastos, condensadores e ignitores, o conjuntos electrónicos de encendido y control.

2

Protegida contra caída de agua verticales con una

3. Reflectores: Son determinadas superficies en el interior de la luminaria que modelan la forma y dirección del flujo de la lámpara. En

No protegida.

inclinación máxima de 15º de la envolvente.

función de cómo se emita la radiación luminosa pueden ser:

3

- Simétrico (con uno o dos ejes) o asimétrico.

Símbolo No tiene

No tiene

Protegida contra el agua en forma de lluvia fina formando 60º con la vertical como máximo.

- Concentrador (haz estrecho menor de 20º) o difusor (haz ancho entre 20 y 40º; haz muy ancho mayor de 40º).

4

- Especular (con escasa dispersión luminosa) o no especular (con dispersión de flujo).

Protegida contra proyecciones de agua en todas las direcciones.

- Frío (con reflector dicroico) o normal.

5

4. Difusores: Elemento de cierre o recubrimiento de la luminaria en la dirección de la radiación luminosa. Los tipos más usuales son:

Protegida contra chorros de agua en todas las direcciones.

.

- Opal liso (blanca) o prismática (metacrilato traslúcido).

6

- Lamas o reticular (con influencia directa sobre el ángulo de apantallamiento).

Protegida contra fuertes chorros de agua en todas las direcciones.

- Especular o no especular (con propiedades similares a los reflectores).

7

5. Filtros: En posible combinación con los difusores sirven para potenciar o mitigar determinadas características de la radiación luminosa.

8

Protegida contra la inmersión continua en agua. Tabla 2. Clasificación EN-60598 por grado de protección contra el agua (2 cifra).

* La Norma UNE-EN 60598-1 adopta la Norma Internacional CIE 598-1.

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70

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No tiene

Protegida contra efectos de inmersión temporal en agua. -m

Capítulo 7. LUMINARIAS

Capítulo 7. LUMINARIAS

Tercera cifra del código

7.5. Clasificación de las luminarias por sus condiciones de servicio

Esta cifra hace referencia a ensayos mecánicos a choque. En la siguiente tabla se indican las cifras características con una breve descripción. Por sus condiciones de servicio, las luminarias se pueden clasificar en los siguientes tipos: Tercer número característico

Breve descripción

Símbolo

7.5.1. Luminarias para instalaciones de iluminación interior

0

Ninguna protección

No tiene

1

Protección contra un impacto de 0´225 J. de energía

No tiene

Entendemos que dentro de este grupo están las luminarias destinadas a la iluminación de locales y naves dedicadas a centros

3

Protección contra un impacto de 0´5 J. de energía

No tiene

comerciales, industrias, oficinas, edificios docentes, instalaciones deportivas cubiertas, etc. Por lo tanto, este tipo de alumbrado

5

Protección contra un impacto de 2 J. de energía

No tiene

trata de dotar de la iluminación adecuada a aquellos lugares donde se desarrolla una actividad laboral o docente.

7

Protección contra un impacto de 6 J. de energía

No tiene

Las luminarias para la iluminación general de interiores se encuentran clasificadas por la C.I.E. de acuerdo con el porcentaje de

9

Protección contra un impacto de 20 J. de energía

No tiene

flujo luminoso total distribuido por encima y por debajo del plano horizontal.

Tabla 3. Clasificación EN-60598 contra impactos mecánicos.

Clase de luminaria

En lugar de esta tercera cifra, también es de aplicación la Norma EN-50102 sobre “Grados de Protección proporcionados por las envolventes de materiales eléctricos contra impactos mecánicos externos (código IK)”. En dicha Norma, el grado de protección proporcionado por una envolvente contra los impactos se indica mediante el código IK de la siguiente forma: - Letras del código (protección mecánica internacional): - Grupo de cifras características:

IK

De 00 a 10

Código IK

IK00

Ik01

IK02

IK03

IK04

IK05

IK06

IK07

IK08

IK09

IK10

*

0,15

0,2

0,35

0,5

0,7

1

2

5

10

20

% distribución del flujo hacia abajo

00 - 010

90 - 100

Semi-directa

10 - 040

60 - 090

Directa-indirecta

40 - 060

40 - 060

General difusa

40 - 060

40 - 060

Semi-indirecta

60 - 090

10 - 040

Indirecta

90 - 100

00 - 010

Tabla 6. Clasificación C.I.E. para luminarias de iluminación general de interiores.

Cada grupo de cifras características representa un valor de la energía de impacto, cuya correspondencia se presenta en la Tabla 4.

Energía de impactos en Julios.

% distribución del flujo hacia arriba

Directa

Directa

Tabla 4. Correspondencia entre código IK y la energía de impacto.

Semi-directa

General-difusa

0~10%

10~40%

40~60%

90~100%

60~90%

40~60%

Generalmente, el grado de protección se aplica a la envolvente en su totalidad. Si algunas partes de esta envolvente tienen grados de protección diferentes, éstos deben indicarse por separado.

Directa-indirecta

7.4. Grado de inflamabilidad de la superficie de montaje

40~60%

Las luminarias no pueden ser montadas sobre cualquier superficie conveniente. La inflamabilidad de esa superficie y la temperatura del

Semi-indirecta

Indirecta

60~90%

90~100%

10~40%

0~10%

cuerpo de la luminaria imponen ciertas restricciones al respecto. Naturalmente, si la superficie es no-combustible, no existe ningún problema. A los fines de la clasificación, la EN-60598 define a las superficies inflamables como normalmente inflamables o fácilmente inflamables.

40~60%

La clasificación normalmente inflamable hace referencia a aquellos materiales cuya temperatura de ignición es de al menos 200 ºC y que no se debilitan ni deforman a esa temperatura.

Figura 1. Clasificación de luminarias según la radiación del flujo luminoso.

La clasificación f cilmente inflamable hace referencia a aquellos materiales que no pueden ser clasificados como normalmente inflamables o no-combustibles. Los materiales de esta categoría no pueden ser utilizados como superficie de montaje para luminarias.

A su vez, con respecto a la simetría del flujo emitido, se puede hacer una clasificación en dos grupos:

El montaje suspendido es la única alternativa en estos casos.

1)

En la Tabla 5 se puede observar la clasificación de montaje que se ha hecho sobre la base de estos requerimientos. Clasificación Luminarias adecuadas para montaje directo sólo sobre

2)

Símbolo

superficies normalmente inflamables.

F

Luminarias de distribución asim trica: Son aquellas en las que el flujo luminoso se distribuye de forma no simétrica respecto al eje de simetría y la distribución espacial de las intensidades luminosas se expresa mediante un sólido

Sin símbolo, sólo se requiere una nota de advertencia.

fotométrico o, parcialmente, con una curva plana de dicho sólido según diversos planos característicos.

superficies no combustibles. Luminarias adecuadas para montaje directo sobre

Luminarias de distribución sim trica: Aquellas en las que el flujo luminoso se reparte de forma simétrica respecto al eje de simetría y la distribución espacial de las intensidades luminosas se puede representar en una sola curva fotométrica.

Sobre la placa de tipo.

Información fotom trica que acompa a a las luminarias para iluminación interior Curvas de distribución polar

Tabla 5. Clasificación de la EN-60598 para montaje de luminarias.

Estas curvas generalmente se suelen representar para el sistema de coordenadas C-. Como existen infinitos planos, se dan en general tres planos C representados, que son:

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72

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Capítulo 7. LUMINARIAS

Capítulo 7. LUMINARIAS

- El plano C = 0°.

Para luminarias dispersoras el diagrama mostrará una curva de pendiente más atenuada, ya que el flujo varía poco a poco a

- El plano C = 45°.

medida que aumentamos el ángulo.

- El plano C = 90°.

Diagrama de deslumbramiento

Las curvas de distribución polar están en las unidades de cd por 1.000 lúmenes de flujo emitido por lámpara y se representa

Estos diagramas se basan en el Sistema de protección del deslumbramiento de la C.I.E. Las curvas que representan estos

por cd/1.000 lm o cd/Klm. (Fig. 2).

diagramas son de limitación de la luminancia. Dichas curvas abarcan una escala de índices de deslumbramiento (clases de calidad desde A a la E marcadas por la C.I.E.) y diferentes valores de iluminancia de servicio standard. Se deben utilizar dos diagramas que dependen del tipo de luminaria y de la orientación según la visión.

C=90°

C=45°

La limitación de luminancia requerida depende del tipo de orientación de la luminaria, del ángulo de apantallamiento, del grado

C=0°

de aceptación o clase de calidad, y del valor de la iluminancia en servicio.

0

200

100

300

400

En la Fig. 4a y 4b se muestran los diagramas de las curvas de luminancia para la evaluación del deslumbramiento directo. El

Cd/Klm

diagrama 1 es para aquellas direcciones de la visión paralelas al eje longitudinal de cualquier luminaria elongada y para luminarias que no poseen paneles luminosos laterales observadas desde cualquier dirección. El diagrama 2 es para aquellas

80°

direcciones de visión en ángulos rectos al eje longitudinal de cualquier luminaria con paneles luminosos laterales. Se define: - Laterales luminosos: Una luminaria posee laterales luminosos si tiene un panel lateral luminoso con una altura de más

70°

de 30 mm. - Elongada: Una luminaria es elongada cuando la relación entre la longitud y el ancho del área luminosa es superior a 2:1.

60°

C=90

C=90

50°

C=0 C=180

GM=0

10°

20°

30°

C=270

C=270

40° 85

a

b

c

d

e

f

g

h

GM

Figura 2. Diagrama polar en el sistema C-γ.

8 6 4

75

3

Diagrama de flujo zonal

a/h

65

Estos diagramas nos indican el flujo recibido por la superficie a iluminar directamente desde la luminaria en función del ángulo

2

γ. La obtención de este diagrama se basa en la creación de conos cuyos ejes coinciden con el vertical de la luminaria y los ángulos de generatriz con este eje son los ángulos γ. El tanto por ciento de luz recogido por cada uno de estos conos es lo que

55

se representa en el diagrama (Fig. 3). 45

100%

3

9 10 G 1.15 1.50 1.85 2.20 2.55

80% 60%

2

3

Calidad A B C D E

4

5

2

6 7 8 9 10 Cd/m

1000 2000

500 1000 2000

=