Presentación Iluminación (FEB_15)

Ing. Diego B. Tapia Díaz

Febrero de 2015

ILUMINACIÓN

TEMA: FOTOMETRÍA Y FUENTES LUMINOSAS

FOTOMETRÍACaracterísticas de la Luz

La Luz es Radiación

electromagnética. Fluctuaciones de

campos magnéticos y eléctricos en la

naturaleza


Se irradia a partir de una fuente:


Casi 300,000 km/seg.


Tres factores relevantes:

Intensidad, Longitud de onda y

ángulo de polarización

FOTOMETRÍAPropiedades de la Luz

Rayo de luz sobre superficie negra,

se absorbe totalmente y se

transforma en calor


Especular: Se refleja totalmente en un

ángulo igual al de incidencia

Difusa: Del haz de ondas se absorben

una y se reflejan otras (estas determinan

el color


La luz puede atravesar objetos no

opacos


Es un fenómeno que ocurre dentro del de

transmisión. Los rayos cambian de dirección

en función del ángulo de incidencia,

longitud de onda e índice de refracción


Determina el color del cielo y por lo

tanto, la iluminación natural


Desviación de los rayos luminosos

cuando inciden sobre el borde de un

objeto opaco, siendo más intenso el

efecto cuando el borde es afilado

FOTOMETRÍADistribución de la Luz

Debido a que la luz se desplaza en línea

recta, los rayos que proceden de una

fuente luminosa tienen a separarse al

aumentar la distancia

FUENTES LUMINOSASEvolución de las fuentes luminosas

FUENTES LUMINOSASDefinición

Es aquella que genera radiaciones que

permiten que el ojo, órgano de la visión,

sea capaz de visualizarlas. Transforman

energía para producir luz

FUENTES LUMINOSASFuentes luminosas artificiales

FUENTES LUMINOSASLámpara incandescente. Funcionamiento

Fuente de iluminación dominante en el

sector residencial

Bajo costo inicial

Disponibilidad en gran rango de

presentaciones


Cuando una corriente eléctrica circula por

un alambre, parte de esta energía se

transforma en energía radiada por la

superficie del filamento (infrarroja, visible y

ultravioleta


La energía también se transforma en calor

por conducción de los alambres que

soportan al filamento

FUENTES LUMINOSASLámpara incandescente. Componentes

Ampolla o bulbo: Determina la forma de la

lámpara, existiendo una gran variedad de

ellas. Se construyen con vidrio de diferentes

tipos. Incluso pueden ser coloreadas.


Casquillo: Hay de dos tipos; de rosca y

bayoneta (dos patas).


Filamento: Cuanto mayor es la

temperatura del filamento, mayor es la

proporción de energía radiada dentro del

espectro visible. El tungsteno es el material

que más se utiliza para su construcción


Gas de relleno: Reduce la velocidad de

evaporación del filamento (que origina el

ennegrecimiento de este). Es mejor usar

gases inertes que sean no-reactivos con las

partes internas de la lámpara.

FUENTES LUMINOSASLámpara incandescente. Aplicaciones

Color cálido de luz,

reducido peso y tamaño,

bajo costo inicial, no

necesitan equipos

auxiliares para su

funcionamiento.

Se recomiendan para

locales de poco uso o de

alta intermitencia de uso

(sótanos, garajes, baños)

FUENTES LUMINOSASLámpara incandescente. Aplicaciones

Incandescentes

halógenas:

Lugares donde se

necesiten luminarias

pequeñas como en

luminarias de seguridad,

vehículos, sistemas de

proyección, iluminación

de estudios de

televisión, teatro, cine,

etc.

FUENTES LUMINOSASLámpara fluorescentes. Funcionamiento

Descarga en gases a baja presión

Descarga eléctrica en una atmósfera de

mercurio a baja presión que genera

principalmente radiación UV

Una pequeña cantidad de energía se

convierte en radiación visible


Se mezclan 4 colores (violeta, azul, verde y

amarillo)

El efecto de esta mezcla da a la descarga

un color azul pálido

El resto de la energía se disipa en forma de

calor


La emisión ultravioleta tiene la capacidad

de estimular los polvos fluorescentes que

recubren el interior del tubo en el que se

produce la descarga

Se convierte la radiación UV en luz visible

FUENTES LUMINOSASLámpara fluorescente. Componentes

Bulbo: Se construyen con tubos tubulares

rectos

Diámetros: entre 12 mm (T4) y 57 mm

(T17)

Longitud: entre 100 mm y 2440 mm


Designación: T por tubular, C por circular

y U por bulbo doblado sobre sí mismo

Existen de menor diámetro, de extremo

único, de dos, cuatro o seis tubos paralelos,

etc.


Electrodos: Operan como cátodos “fríos” ó

cátodos “calientes”

Cátodo frío: corriente del orden de cientos

de mA, alto valor de caída de tensión

catódica (superior a 50 V)


Cátodo caliente: Dobles o triples

arrollamientos con alambre de tungsteno

Tensión catódica baja (10 a 12 V),

corriente de operación de 1.5 A

Menor caída de tensión, funcionamiento

más eficiente


Gas de relleno: Además de mercurio,

contiene un gas o mezcla de gases inertes

para facilitar el encendido de la descarga

Las lámparas fluorescentes convencionales

emplean argón o una mezcla de argón, neón

y xenón


Fósforos: Óxidos o compuestos oxi-haluros

(fosfatos, aluminatos, boratos y silicatos),

que contienen iones activadores, agregados

deliberadamente en una cierta proporción


Fósforos comúnmente usados, pico de longitud

de onda en el que emiten y color de luz percibida

FUENTES LUMINOSASLámpara fluorescente. Aplicaciones

Dominan las aplicaciones comerciales e

industriales

Respecto a las incandescentes comunes,

ofrecen gran ahorro de energía e incremento de

vida de 6 a 10 meses

FUENTES LUMINOSASLámpara fluorescente. Aplicaciones

Se recomiendan para interiores de uso

prolongado, de difícil acceso para el reemplazo

de la lámpara

Edificios de oficinas, escuelas, hospitales,

supermercados

Restaurantes

elegantes, ambientes

del hogar

Hogares, comercios

y otros en donde una

menor dimensión es

desada

FUENTES LUMINOSASLED (Light Emitting Diode)

Componente electrónico de estado sólido

Los diodos conducen la corriente eléctrica más

fácilmente en un sentido que en otro

Diodo emisor de luz

FUENTES LUMINOSASLED (Light Emitting Diode). Componentes

Una lente clara o difusa (resina epoxi) cubre el

chip semiconductor y sella al LED en forma de

cápsula

Esta provee un control óptico de la luz

emitida, incrementando el flujo luminoso y

reduciendo las reflexiones

Con esto se logra una

gran variedad de

distribuciones

angulares


Un LED difiere tanto de una lámpara

incandescente como de una de descarga

No incluye filamento que puede romperse o

quemarse, ni electrodos, como la mayoría de las

lámparas de descarga


Los primeros LEDs estaban basados en

semiconductores de arseniuro de Galio (GaAs) y

fosfuro de Galio (GaP)

Actualmente se utiliza fosfuro de aluminio

indio galio (AlInGaP) y nitruro de indio galio

(InGaN).

AlInGaP para

desarrollar longitudes

de onda largas e InGaN

para longitudes de

onda cortas

FUENTES LUMINOSASLED (Light Emitting Diode). Evolución

Antiguamente los LEDs tenían una eficiencia

muy limitada (0.1 lm/W).

No servían para iluminación, solo se utilizaban

para indicación y de manera decorativa

Indicador de si la TV

está encendida o en

stand-by

Luces de equipos

musicales

LEDs de color rojo

(GaAsP)


Actualmente existen LEDs de alto rendimiento

Con nuevos materiales, han alcanzado una

nueva eficacia luminosa, 30 lm/W led verde

InGaN y 10 lm/W para el azul

Se están

desarrollando en

laboratorio leds de 100

lm/W

Sólo se hacen de 40

a 50 lm/W


Evolución de rendimiento de los LED


Un aspecto importante es la corriente que

circula por el chip semiconductor sin que este se

queme

Los LEDs más conocidos ( 5mm) soportan unacorriente de hasta 20 mA


Actualmente existen en el mercado LEDs de

alto rendimiento que soportan corrientes de 300

mA y de hasta 1 A. Se muestran distintos tipos

de LEDs a continuación:


Los LEDs de alto rendimiento deben

complementarse con un disipador térmico

Normalmente son de montaje superficial

FUENTES LUMINOSASLED (Light Emitting Diode). Beneficios

Bajo consumo. Una lámpara LED requiere

menor potencia para producir la misma cantidad

de luz

100 Watts

12 Watts


Baja tensión. 24 VCD que se adaptan a la

mayoría de las fuentes de alimentación

Se elimina el riesgo de electrocución


Baja temperatura. El LED emite poco calor. Los

procesos de su operación no requieren calor,

como las incandescente y en cierta medida las

fluorescentes (de descarga en gas)


Mayor rapidez de respuesta. Más rápida que las

de halógeno y el fluorescente, del orden de

microsegundos

Ideal para funcionar con estrobos


Sin fallos de iluminación. Absorbe vibraciones

sin producir fallos ni variaciones de iluminación

El LED carece de filamento, con lo que se evita

la variación de luminosidad y rotura del mismo


Mayor duración. La vida de un LED es muy

larga en comparación con los otros sistemas de

iluminación


La depreciación luminosa es mínima en

relación a las lámparas halógenas y las

fluorescentes.

FUENTES LUMINOSASLED (Light Emitting Diode). Aplicaciones.

Desde hace algunos años se utilizan LEDs para

lámparas indicadoras, debido a su robustez

mecánica, larga vida, pequeño tamaño y bajo

consumo


Como fuente luminosa su uso es reciente y es

particularmente útil cuando se requieren luces

de colores.


Semáforos Luces de autos

Señales de tráfico Paneles de video


1993 1996

100 W --- 700 LEDs 100 W --- 200 LEDs

Actualidad

100 W --- 18 LEDs

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