Iluminat Artificial

3
LUMINA - d.p.d.v. tehnic, lumina este definită ca o undă electromagnetică, vizibilă ochiului uman într-o bandă cuprinsă între aprox. 400 şi 800 nm, într-o gamă de culori de la violet la roşu - la începutul secolului 18, Isaac Newton a vizualizat, cu ajutorul unei prisme de sticlă, că raza de lumină este compusă dintr-un spectru complex de culori LAMPA - sursa de lumină artificială - dispozitiv electric care realizează conversia energiei electrice în energie luminoasă CORPUL ( APARATUL ) DE ILUMINAT ansamblul compus din lampă (lămpi), eventual balast şi partea cu rol estetic, de distribuire, de fixare, de protecţie şi de legare la electricitate FOTOMETRIA ştiinţa măsurării senzaţiei luminoase, a măsurării unei serii de mărimi care caracterizează sursele de lumină şi corpurile illuminate Principalele mărimi ale surselor de lumină flux luminos (Φ) cantitatea de lumină emisă de o sursă [Φ ] = 1 lm (lumen) intensitatea luminoasă – I - densitatea unghiulară - cantitatea de lumină emisă de o sursă luminoasă într-un unghi solid I = Φ / w [ I ] = 1 cd (candela) unghi solid – w – reprezinta raportul dintre suprafaţa pe care unghiul o taie pe suprafaţa unei sfere şi pătratul razei sferei w = A / r 2 [ w ] = 1 sr (steradian) iluminarea – E - densitatea fluxului luminos fluxul luminos care cade pe o suprafaţă E = Φ / A [ E ] = 1 lx • luminanţă – B - strălucirea unei suprafeţe, dependentă de iluminarea suprafeţei şi de fluxul luminos radiat de suprafaţă spre privitor [ B ] = 1 cd / m2 • eficacitatea luminoasă – e - raportul dintre fluxul emis de sursă şi puterea consumată de aceasta e = F/P [ e ] = 1 lm/W Mărimi caracteristice suprafeţelor • factorul de reflexie / reflectanţa • factorul de transmisie / transmitanţa • factorul de absorbţie / absorbanţa Legea conservării fluxului luminos - fluxul luminos incident care întâlneşte un material este o parte reflectat, o parte absorbit şi o parte transmis Φ i = Φ r + Φ a + Φ t 1 = ρ + α + τ Legi privind propagarea radiaţiilor luminoase Legea fundamentală exprimă variaţia luminii în funcţie de inversul pătratului distanţei E = I/d2 Exemple de materiale reflexie directă: oglinzile plane din metal (nichelate sau cromate) sau din sticlă difuzie perfectă: pereţi şi plafoane zugrăvite, suprafeţe de ipsos sau ciment, hârtie mată, aparate de iluminat fluorescente cu panouri translucide difuzie imperfectă: suprafeţe vopsite în ulei, suprafeţe melaminate, hârtie lucioasă etc. Transmisia luminii asemanator reflexiei transmisie directă: sticla clară transmisie perfect difuzantă: sticla sau materiale plastice translucide transmisie difuză imperfectă sau mixtă: sticla sau alte materiale similare mate pe o parte RELATIA LUMINA - VEDERE lumina atinge ochiul uman, informaţia este transmisă de nervul optic către creier, unde imaginea percepută este în continuare modulată şi recreată în ochiul minţii Vedere 3d • un obiect privit de la o anumită distanţă formează pe retinele celor doi ochi imagini uşor diferite, imaginile suprapuse fiind transmise creierului unde se creează senzaţia de relief • lumina şi umbrele - rol important în orientarea spaţială şi în desluşirea obiectelor tridimensionale, materiale, texture caracteristici vizuale - totalitatea caracteristicilor vizuale constituie capacitatea vizuală umană, care este determinantă în înţelegerea influenţei luminii asupra sistemului vizual şi respectiv asupra efectelor cantitative şi calitative ale mediului luminos câmp vizual - domeniul unghiurilor spaţiale (sau plane, orizontale şi verticale) în care un obiect poate fi perceput, atunci când observatorul priveşte axial înainte sensibilitate spectrală - sensibilitatea ochiului diferă în funcţie de lungimea de undă, fiind maximă la 555 nm, lungime de undă corespunzătoare culorii galbene (pe măsură ce se înserează maxima curbei vizibilităţii se deplasează către albastru şi verde) adaptare vizuală / cromatică- capacitatea ochiului de a se adapta la diferite luminanţe/culori receptate (adaptarea este mai rapidă la trecerea de la luminanţe mici la luminanţe mari) acomodare vizuală proprietatea ochiului de a forma o imagine clară pe retină, indiferent de distanţa la care se află obiectul (se realizează spontan) acuitate vizuală (precizia) capacitatea de distingere a două obiecte (puncte) foarte apropiate; variază cu iluminarea locului, fiind unul din factorii determinanţi ai nivelului de iluminare orbirea - d.p.d.v. luminotehnic – inconfort şi/sau reducere a capacităţii de distingere a obiectelor, determinate de distribuirea nefavorabilă a luminanţelor, o etapizare cu două valori extreme contraste excesive manifestate în timp şi/sau spaţiu MEDIUL LUMINOS mediul luminos este determinat de factori cantitativi şi calitativi care în final contribuie la realizarea confortului vizual, a funcţionalităţii şi caracterului spaţiului Elemente cantitative nivelul de iluminare factor de bază în iluminat, oferă posibilitatea corectă de normare, calcul şi măsurare distribuţia fluxului luminos alegerea procentelor de flux inferior şi flux superior, prin intermediul corpurilor de iluminat Este factor cantitativ cu implicaţii calitative: – fluxul inferior - contraste accentuate – fluxul superior – diminuează contrastele Efecte create: – fluxul inferior - eficienţă fluxul superior – confort Elemente calitative distribuţia luminanţelor confortul ambientului luminos impune o distribuţie echilibrată a luminanţelor în spaţiul interior (câmp vizual şi suprafaţă utilă), pentru evitarea orbirii fiziologice şi psihologice modelarea şi direcţionarea luminii reprezintă modul de a pune în evidenţă sarcinile vizuale prin contraste de luminanţă care pot fi: imagine normală (redare corectă); imagine contrastantă (redare dramatică); imagine fără contraste (redare plată). culoarea luminii trebuie studiată sub cele trei aspecte: 1. culoarea aparentă a sursei de lumină 2. redarea culorilor 3. culoarea suprafeţelor reflectante

Transcript of Iluminat Artificial

Page 1: Iluminat Artificial

LUMINA- d.p.d.v. tehnic, lumina este definită ca o undă electromagnetică, vizibilă ochiului uman într-o bandă cuprinsă între aprox. 400 şi 800 nm, într-o gamă de culori de la violet la roşu- la începutul secolului 18, Isaac Newton a vizualizat, cu ajutorul unei prisme de sticlă, că raza de lumină este compusă dintr-un spectru complex de culoriLAMPA - sursa de lumină artificială- dispozitiv electric care realizează conversia energiei electrice în energie luminoasăCORPUL ( APARATUL ) DE ILUMINAT ansamblul compus din lampă (lămpi), eventual balast şi partea cu rol estetic, de distribuire, de fixare, de protecţie şi de legare la electricitateFOTOMETRIA ştiinţa măsurării senzaţiei luminoase, a măsurării unei serii de mărimi care caracterizează sursele de lumină şi corpurile illuminate

Principalele mărimi ale surselor de lumină• flux luminos (Φ) cantitatea de lumină emisă de o sursă [Φ ] = 1 lm (lumen)• intensitatea luminoasă – I - densitatea unghiulară - cantitatea de lumină emisă de o sursă luminoasă într-un unghi solid I = Φ / w [ I ] = 1 cd (candela)unghi solid – w – reprezinta raportul dintre suprafaţa pe care unghiul o taie pe suprafaţa unei sfere şi pătratul razei sfereiw = A / r 2 [ w ] = 1 sr (steradian)• iluminarea – E - densitatea fluxului luminos fluxul luminos care cade pe o suprafaţă E = Φ / A [ E ] = 1 lx• luminanţă – B - strălucirea unei suprafeţe, dependentă de iluminarea suprafeţei şi de fluxul luminos radiat de suprafaţă spre privitor [ B ] = 1 cd / m2• eficacitatea luminoasă – e - raportul dintre fluxul emis de sursă şi puterea consumată de aceasta e = F/P [ e ] = 1 lm/W

Mărimi caracteristice suprafeţelor• factorul de reflexie / reflectanţa • factorul de transmisie / transmitanţa • factorul de absorbţie / absorbanţa Legea conservării fluxului luminos - fluxul luminos incident care întâlneşte un material este o parte reflectat, oparte absorbit şi o parte transmisΦ i = Φ r + Φ a + Φ t1 = ρ + α + τ

Legi privind propagarea radiaţiilor luminoase

Legea fundamentală exprimă variaţia luminii în funcţie de inversul pătratului distanţei E = I/d2Exemple de materialereflexie directă: oglinzile plane din metal (nichelate sau cromate) sau din sticlădifuzie perfectă: pereţi şi plafoane zugrăvite, suprafeţe de ipsos sau ciment, hârtie mată, aparatede iluminat fluorescente cu panouri translucidedifuzie imperfectă: suprafeţe vopsite în ulei, suprafeţe melaminate, hârtie lucioasă etc.Transmisia luminii – asemanator reflexieitransmisie directă: sticla clarătransmisie perfect difuzantă: sticla sau materiale plastice translucidetransmisie difuză imperfectă sau mixtă: sticla sau alte materiale similare mate pe o parteRELATIA LUMINA - VEDERElumina atinge ochiul uman, informaţia este transmisă de nervul optic către creier, unde imaginea percepută este în continuare modulată şi recreată în ochiul minţiiVedere 3d• un obiect privit de la o anumită distanţă formează pe retinele celor doi ochi imagini uşor diferite, imaginile suprapuse fiind transmise creierului unde se creează senzaţia de relief• lumina şi umbrele - rol important în orientarea spaţială şi în desluşirea obiectelor tridimensionale, materiale, texture

caracteristici vizuale - totalitatea caracteristicilor vizuale constituie capacitatea vizuală umană, care este determinantă în înţelegerea influenţei luminii asupra sistemului vizual şi respectiv asupra efectelor cantitative şi calitative ale mediului luminoscâmp vizual - domeniul unghiurilor spaţiale (sau plane, orizontale şi verticale) în care un obiect poate fi perceput, atunci când observatorul priveşte axial înaintesensibilitate spectrală - sensibilitatea ochiului diferă în funcţie de lungimea de undă, fiind maximă la 555 nm,lungime de undă corespunzătoare culorii galbene (pe măsură ce se înserează maxima curbei vizibilităţii se deplasează către albastru şi verde)adaptare vizuală / cromatică- capacitatea ochiului de a se adapta la diferite luminanţe/culori receptate (adaptarea este mai rapidă la trecerea de la luminanţe mici la luminanţe mari)acomodare vizuală proprietatea ochiului de a forma o imagine clară pe retină, indiferent de distanţa la care se află obiectul (se realizează spontan)acuitate vizuală (precizia) capacitatea de distingere a două obiecte (puncte) foarte apropiate; variază cu iluminarea locului, fiind unul din factorii determinanţi ai nivelului de iluminareorbirea - d.p.d.v. luminotehnic – inconfort şi/sau reducere a capacităţii de distingere a obiectelor, determinate dedistribuirea nefavorabilă a luminanţelor, o etapizare cu două valori extreme contraste excesive manifestate în timpşi/sau spaţiuMEDIUL LUMINOS mediul luminos este determinat de factori cantitativi şi calitativi care în final contribuie la realizarea confortului vizual, a funcţionalităţii şi caracterului spaţiului

Elemente cantitative nivelul de iluminare factor de bază în iluminat, oferă posibilitatea corectă de normare, calcul şi măsurare distribuţia fluxului luminos alegerea procentelor de flux inferior şi flux superior, prin intermediul corpurilor de iluminatEste factor cantitativ cu implicaţii calitative:– fluxul inferior - contraste accentuate– fluxul superior – diminuează contrasteleEfecte create:– fluxul inferior - eficienţă– fluxul superior – confortElemente calitative distribuţia luminanţelor confortul ambientului luminos impune o distribuţie echilibrată a luminanţelorîn spaţiul interior (câmp vizual şi suprafaţă utilă), pentru evitarea orbirii fiziologice şi psihologice modelarea şi direcţionarea luminii reprezintă modul de a pune în evidenţă sarcinile vizuale prin contraste de luminanţă care pot fi: imagine normală (redare corectă); imagine contrastantă (redare dramatică); imagine fără contraste (redare plată). culoarea luminii trebuie studiată sub cele trei aspecte: 1. culoarea aparentă a sursei de lumină 2. redarea culorilor 3. culoarea suprafeţelor reflectante culoarea aparentă a sursei de lumină asociată cu o temperatură de culoare:• caldă - T < 3300K• intermediară - 3300K < T < 5500K• rece - T > 5500K redarea culorilor defineşte modul în care se manifestă efectul luminii asupra aspectului chromatic al obiectelor illuminate culoarea suprafeţelor reflectante raza de lumină atinge un obiect, suprafaţa respectivă reflectă culoarea sa şi absoarbe restul spectrului

SURSE DE LUMINA lampa electrică – istoric 1879 - Thomas Edison - prima lampă electrică cu incandescenţă, compusă dintr-un filament de bumbac carbonizat introdus într-un clopot de sticlă vidat• înlocuirea carbonului cu filamentmetalic• realizarea spiralei = mărirea suprafeţei

• introducerea de gaze în clopot pentru reducerea timpului de dezintegrare lampa (sursa) electrică - dispozitivul care realizează conversia energiei electrice în energie luminoasă

funcţionarea lămpilor producerea radiaţiilor luminoase: pe cale termică - lămpi incandescente si prin agitaţie moleculară - lămpi cu descărcări sau cu camp electromagnetic indus

lămpi incandescente lampa cu incandescenţă clasică - utilizează filamentul de wolfram, care se încălzeşte la o temperatură de aprox. 3000K, mediul din balon fiind un gaz neutru sub presiune avantaje: spectru luminos agreabil, redarea culorilor este excelentă (Ra=100) dezavantaje: • depreciere în timp (scăderea fluxului luminos), datorată evaporării Wo din filament şi depunerii lui pe pereţii balonului • degajare de caldură • consum mare de energie • durată de viață redusă lampa cu ciclu regenerativ de halogeni - la temperatura din apropierea peretelui balonului (aproximativ 450 K), particulele de wolfram rezultate din evaporarea filamentului formează cu halogenul din balon o halogenură de Wo, care la temperatura filamentului de 3000 K se descompune în Wo, care se depune pe filament, şi halogenul, care revine în ciclureflectorul dichroicalcătuit din mai multe straturi, care reflectă anumite radiaţiile din spectrul vizibil şi transmit altele (infraroşii) căldura lămpilor cu incandescenţă este redusă în faţa aparatului de iluminat, fiind trasmisă în spatele acestuia fibre şi tuburi optice

FIBRE OPTICE- realizează transportul luminii la distanţă, fiind folosite în special pentru iluminatul cu efecte speciale decorative- utilizate pentru sisteme de iluminat de accentuare, de efect, dar şi pentru iluminat funcțional în expoziţii şi muzeealcatuire: generatorul - conţine sursa principală de lumină (LIC), rolul lui fiind de a asigura alimentarea sursei propriu zise şi de a focaliza fluxul luminos spre zona de ieşire a fibrelor optice ; ansamblul fibrelor - conduce fluxul luminos de la generator la zona dorită; zona terminală - dirijează fluxul luminos spre zona de interes

LAMPI FLUORESCENTE lumina se obține prin agitarea atomilor de gaz sau vapori metalici asupra cărora acţionează un camp electric realizat prin aplicarea unei tensiuniStratul luminofor acoperă pereţii de sticlă la interior şi are rolul de a realiza conversia energiei emise în spectrul UV în energie în spectrul vizibil determină: - culoarea luminii si - valoarea indicelui de redare a culorii

Clasificare în funcţie de forme: • tubulare • compacte • circularelămpi fluorescente tubulare- echipamentul anex de funcţionare este montat în aparatul de iluminat lângă lampă- dimensiuni standardizate- culoarea luminii - în funcţie de stratul luminofor folosit, variază între 2700 K şi 7500 K- balastul electronic folosit în prezent elimină zgomotul şi pâlpâirealămpi fluorescente compacte- echipamentul de funcţionare este incorporat în soclul lămpii- dimensiuni mai mici decât tuburile- posibilitatea interschimbării cu LIC cu soclu cu filet

Page 2: Iluminat Artificial

- timp de funcţionare - 8000 oreAvantaje:- la aceeaşi valoare a fluxului luminos emis, lampa fluorescentă compactă consumă de 4- 5 ori mai puţină energie decât LIClămpi cu inducţie conversia energiei electrice în lumină se face prin realizarea agitaţiei moleculare printr-un camp electromagnetic indus, produs de un generator de înaltă frecvenţăCaracteristici: *redarea culorilor: bună (Ra = 80)* flux luminos: 3700 - 6000 lm * durată de viaţă foarte mare - 60.000h datorită lipsei electrozilor * se montează în aparate de iluminat speciale * se folosesc în locuri greu acesibile

ALTE TIPURI DE LAMPI• lămpi cu descărcări în vapori de sodiu la joasă presiune (redarea culorilor nulă)• lămpi cu descărcări în vapori metalici la înaltă presiune• lămpi cu descărcări în gaze• led-uri

Parametrii surselor de lumină • fluxul luminos • culoarea aparentă • temperatura de culoare • redarea culorilor • eficacitatea luminoasă • geometria şi dimensiunile • durata de funcţionare • timpul de punere în funcţiune

CORPURI DE ILUMINATCorpul (aparatul) de iluminat- aparat electric utilizat pentru distribuţia şi/sau transmisia luminii emise de lămpi, cuprinzând şi elementele de fixare, protecţie vizuală sau faţă de mediu şi partea electrică (alimentare, stabilizator, amorsare)Alcătuireo armătura - cuprinde dispozitivul de fixare alsurselor, aparatura anexă la lămpile cu descărcări (balast, starter, condensator), elemente de conexiune electrice (socluri, cleme) şi conductele electriceo dispozitivul optic - are rolul de a distribui şicontrola, reflecta şi transmite (direct, difuz sau mixt) fluxul luminos şi de a asigura protecţia vizuală a surseiCerinţe tehnice : instalare uşoară ; menţinerea unei temperaturi de funcţionare în limitele admise si întreţinere uşoară.Caracteristici luminotehnice: randamentul- corpul de iluminat determină fluxul emis (mai mic decât fluxul lămpii) ; curba de distribuţie a intensităţilor luminoase ; unghiul de protecţie vizuală ; curbele de luminanţă ; coeficientul de amplificareClasificare d.p.d.v. al distribuţiei fluxului luminos:Distributie spatiala flux direct si indirect; semi direct si semi indirect; direct- indirect.Clasificare d.p.d.v. al protecţiei: - electrice ; - la agenţi agresivi (umiditate, particule) si la pericol de explozie

SUPRAFETE ARHITECTURALE LUMINOASEo dublarea totală sau parţială a suprafeţelor

constructive (tavan, pereţi, pardoseli) cu panouri difuzante, translucide, transparente sau colorate, tip grătar sau mixte

o folosite în diferite spaţii: muzee, magazine, săli de spectacole, locuinţe de lux, hoteluri, săli de conferinţă, spitale

SISTEME DE ILUMINATSistem de iluminat = ansamblul aparatelor de iluminat echipate cu surse de lumină, fire electrice, sisteme deacționare.- structură fixă- structură flexibilă - permite adaptarea întimp şi spaţiuClasificare d.p.d.v. funcţional: normal asigură desfăşurarea normală a activităţii înspaţiile interioare si de siguranţă asigură continuarea activităţii, evacuarea sau alte funcţiuni (veghe, pază, marcare hidranţi) în cazul întreruperii alimentării cu energie electrică

Sisteme de iluminat normal- sistem de iluminat general( uniform distribuit si asimetric, localizat sau zonat)- sistem de iluminat local - pe zone de lucru- sistem de iluminat de accent

ASPECTE DE PROIECTAREGhidul de iluminat interior CIE“Trebuie ţinut seama de faptul că iluminatul nu este o ştiinţă exactă, el se ocupă atât de oameni, cât şi de obiecte, iar iluminatul într-un interior nu este bun dacă ocupanţii nu-l plac. Conştientizarea faptului că iluminatul este mai mult artă decât ştiinţă este într-adevărdeterminantă pentru o apreciere globală şi corectă a ceea ce este important în iluminatul interior.”Proiectul de iluminato arhitect / designer de interior / designer de iluminat

(profesie nouă - 2007)o inginer instalator de electriceo tehnolog / reprezentant firmă de surse electrice,

aparate de iluminato în funcţie de specificul şi complexitatea proiectului –

acustician etc.Cerinţe specifice pentru iluminatul artificial• funcţionalitate • confort visual • design • rentabilitate• protecţia mediuluiInterrelaţionărio coordonare permanentă între proiectul de iluminat şi

proiectul de arhitectură sau de amenajare interioarăo relaţie de completare, echilibru între iluminatul natural

şi iluminatul artificialo flexibilitatea sistemului de iluminat în timp şi spaţiuLumină artificială - lumină naturalăo integrarea funcţională a sistemelor de iluminat

artificial şi natural, prin realizarea unui system permanent dinamic, acordat cu variaţiile luminii naturale

o folosirea tehnologiei moderne – cellule fotovoltaice, sisteme de reglare manuală sau automată a fluxului luminos

Flexibilitate în timp şi/sau spaţiuo schimbări funcţionale, recompartimentări

(administraţie, proiectare, învăţământ etc.)o la schimbări determinate de modă, de stilurile de

design interior (locuinţe, spaţii comerciale, muzee)o evoluţia tehnologică (inclusiv soluţii eficiente d.p.d.v.

al consumului de energie)

Flexibilitatea corpurilor de iluminat1.de tavano punctuală - corpuri mobile (articulate)o punctuală + liniară - AIL mobile pe şine, elemente

modulare2. de lucru - cu picior, de birouîn plan - multiple posibilităţi de racordare prin plinte, canale speciale sau pardoseli supraînălţate

Sisteme de iluminat- general (uniform distribuit si asimetric, localizat); local - pe zona de lucru si mixt

Sisteme funcționale de iluminat general- înălțimea planului util; înălțimea de suspendare a corpurilor de iluminat; caracteristicile dimensionale ale spațiului; reflectanța finisajelor; relația cu lumina naturală

Dispunerea corpurilor de iluminato formală în relaţie cu: ferestrele, pardoseala si alte

amenajări fixeo funcţională în relaţie cu: planul util( loc de lucru) ,

lumina naturală, circulaţie( scări)o constructivă în relaţie cu: stâlpi, grinzi.

Relaţia cu configuraţia constructivă• tavan casetat• grinzi aparente• luminatoare• compartimentări mobile

• înălţimi foarte mari