Fundamentos da Iluminação e Tecnologias de Lâmpadas

Iluminação

A iluminação é a ciência que estuda as principais formas de produção de luz, seu controle e aplicações.

Luz

A luz é uma das muitas maneiras de manifestar a energia e pode ser definida como a energia produzida por uma gama de radiação eletromagnética que se torna perceptível ao olho humano.

Conceitos Relacionados à Luz

• Radiação: É o fenômeno pelo qual a energia é transmitida através do espaço. A radiação forma um amplo espectro de tipos muito diferentes de ondas; apenas uma pequena parte é visível e está dentro de um intervalo de comprimento de onda muito pequeno.
• Comprimento de onda: É definido como a distância percorrida pela onda em um período. Por semelhança com a corrente alternada (AC), diz-se que um período é a distância entre dois pontos máximos consecutivos.
• Frequência: A frequência de uma onda eletromagnética é o número de períodos que ocorrem em um segundo.

Natureza, Produção e Transmissão

Natureza da Luz

À primeira vista, parece que a luz que recebemos durante o dia é branca e composta de uma radiação eletromagnética única. Nada mais longe da verdade, pois um feixe de luz branca é composto por um conjunto de bandas de frequência de radiação que abrange todo o arco-íris de cores.

Produção de Luz

A luz pode ser produzida de diferentes maneiras. As mais comuns são:

• Piroluminescência: Recebe esta denominação a produção de luz pela combustão de certas substâncias.
• Incandescência: A luz é produzida pelo aquecimento de sólidos. Esses corpos têm a propriedade de emitir energia sob a forma de radiação eletromagnética quando a temperatura sobe.
• Luminescência: A luz é produzida devido a uma descarga elétrica entre duas placas ou eletrodos colocados dentro de um gás ou vapor metálico. Isso é possível graças à propriedade de certas substâncias de emitirem luz quando submetidas à ação de um campo elétrico.
• Tecnologia LED: Baseada na luz emitida por um diodo semicondutor ao ser atravessado por uma corrente elétrica, em vez do uso de gases.

Transmissão

Entende-se pela passagem de um feixe de luz através de um meio, sem alterar a frequência da radiação monocromática que o compõe. Existem três tipos de transmissão de acordo com a natureza do meio:

• Regular: Quando o feixe atravessa o meio e sai mantendo sua forma; os corpos que cumprem essa propriedade são chamados de transparentes.
• Difusa: Transmissão em que o feixe de impacto se espalha no meio em várias direções.
• Mista: Forma de transmissão intermediária entre a normal e a difusa, comum em superfícies de cristais, vidros e superfícies esculpidas.

Grandezas Fotométricas

• Fluxo luminoso: Grandeza que mede o fluxo de energia ou poder luminoso. É definida como a quantidade de luz visível ao olho humano emitida por uma fonte de luz em todas as direções ao longo de um segundo.
• Eficiência e Saída de Luz: A radiação é definida como a relação entre o fluxo luminoso emitido por uma fonte luminosa e a energia elétrica necessária para produzi-lo.
• Potência da Luz: Definida como a quantidade de fluxo luminoso emitido por uma fonte de luz em um determinado espaço e tempo.
• Intensidade luminosa: Podemos definir como o brilho de uma fonte luminosa e a quantidade de fluxo luminoso emitido em uma direção por unidade de ângulo sólido. Dá uma ideia da concentração de luz em uma direção específica.
• Iluminância (Iluminação): O nível de iluminância ou iluminação de uma superfície é a relação entre o fluxo luminoso que ela recebe e a sua área.
• Luminância: O efeito de produzir um brilho de superfície na retina do olho, seja de uma fonte primária que produz a luz ou de uma fonte secundária (superfície que reflete a luz).

Características das Fontes de Luz

Para a duração ou vida útil da lâmpada, pode-se usar dois critérios:

• Vida média: O tempo decorrido até falharem 50% das lâmpadas de um lote.
• Vida útil: É o tempo estimado após o qual a manutenção da luz não é mais rentável.
• Depreciação do fluxo: Refere-se à diminuição do fluxo luminoso com o tempo de uso da lâmpada.
• Temperatura de cor: Utilizada para indicar a cor da luz emitida por uma fonte.

Lâmpadas Incandescentes

• Operação: Baseia-se na emissão de radiação visível devido ao aumento de temperatura de um fio muito fino e de alta resistência (filamento) quando atravessado por uma corrente elétrica.
• Componentes:
  • Bulbo: Tampa de vidro que protege o filamento da atmosfera externa, impedindo sua destruição e permitindo a dissipação do calor.
  • Filamento: Condutor de tungstênio de pequeno diâmetro, com alto valor de resistividade elétrica e alta temperatura de fusão.
  • Suporte: O filamento é fixado no interior da lâmpada com uma vareta de vidro oco, fios e uma haste de apoio.
  • Enchimento de gás: O bulbo é preenchido com um gás inerte (argônio e nitrogênio) para reduzir a evaporação do metal.
  • Base (Soquete): Tem as funções de fixar a lâmpada e conectar o filamento à rede elétrica.

Lâmpadas de Halogéneo

As lâmpadas halógenas possuem filamento incandescente de tungstênio e contêm uma atmosfera de gás inerte com haletos metálicos (cloro, iodo ou bromo). O halogênio repara automaticamente a perda de partículas de tungstênio, permitindo:

• Alcançar temperaturas mais elevadas com dimensões menores;
• Aumentar a eficácia luminosa;
• Extensão da vida útil da lâmpada.

Lâmpadas de Descarga

Operação: A diferença de potencial entre dois eletrodos provoca um fluxo de elétrons no interior de um tubo. Ao colidirem com os átomos do gás, os elétrons absorvem energia e, ao retornarem à posição original, liberam essa energia como radiação (especialmente ultravioleta).

Classificação das lâmpadas de descarga:

• Lâmpadas de vapor de mercúrio:
  • Baixa pressão: Lâmpadas fluorescentes.
  • Alta pressão: Lâmpadas de vapor de mercúrio, luz mista e iodetos metálicos (haleto metálico).
• Lâmpadas de vapor de sódio: Lâmpadas de baixa e alta pressão.

Fontes de Luz LED

Baseadas na luz emitida por um objeto sólido em vez de um gás. Quando a corrente atravessa o diodo, a energia é liberada como fótons. A luz emitida pode ser visível, ultravioleta ou infravermelha. A cor desejada é obtida pela combinação de diferentes tipos de diodos.

Luminárias

Definidas como o conjunto de elementos para distribuir, filtrar ou transformar a luz emitida por uma ou mais lâmpadas, incluindo peças de suporte, fixação e proteção.

Classificação das Luminárias

Grau de proteção elétrica:

• Classe 0: Com isolamento funcional e sem ligação à terra.
• Classe I: Com isolamento funcional e terminal de aterramento.
• Classe II: Com isolamento duplo ou reforçado, sem necessidade de terra.
• Classe III: Projetadas para operar em extra-baixa tensão.

Grau de inflamabilidade da superfície de montagem:

• Indicadas para montagem apenas em superfícies não combustíveis.
• Indicadas para montagem em superfícies inflamáveis.