Fotometria de Luminárias

Hans Peter Grieneisen

Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial Qualidade Industrial

InmetroInmetroDiretoria de Metrologia Científica e industrial, DimciDiretoria de Metrologia Científica e industrial, Dimci

Divisão de Metrologia Óptica, Diopt

Laboratório de Fotometria, Lafot

FotometriaFotometria de Lumináriasde Luminárias

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Laboratório de Fotometria, LafotLaboratório de Fotometria, Lafot

Iakyra Borrakuens Couceiro,Chefe da Diopt

* Aline S Pinto* Andre S Sardinha* Carla T Coelho* Claudio V Souza * Hans P Grieneisen* Ivo A de Oliveira* Miguel A Torres

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

O Levantamento Fotométrico de uma Luminária permite :O Levantamento Fotométrico de uma Luminária permite :

* a medição do fluxo luminoso (da lâmpada e da luminária)

* a determinação do rendimento óptico da luminária

* o mapeamento da distribuição angular da intensidade luminosa

* a classificação da luminária de acordo com as normasABNT, IES, CIE, etc.

* a determinação dos índices de ofuscamento e poluição luminosa

* apresentação dos dados sob forma de arquivos eletrônicospadronizados para simulação em projetos luminotécnicoscom software disponível

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Goniofotômetro de LaboratórioGoniofotômetro de Laboratório

SIMPOLUXSIMPOLUXX Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Goniofotômetro de Goniofotômetro de Dois EixosDois Eixos detector

SIMPOLUXSIMPOLUXX Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Goniofotômetro de Três EixosGoniofotômetro de Três Eixos

D

SIMPOLUXSIMPOLUXX Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Layout do Goniofotômetro do InmetroLayout do Goniofotômetro do Inmetro

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

A Chegada do GOA Chegada do GO--DSDS--2000 no Inmetro2000 no Inmetro

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Montagem do Espelho do GoniofotômetroMontagem do Espelho do Goniofotômetro

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Montagem do GOMontagem do GO--DSDS--2000 no Inmetro2000 no Inmetro

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

O Goniômetro com EspelhoO Goniômetro com Espelho

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Fotometria de Luminárias com Lâmpadas FluorescentesFotometria de Luminárias com Lâmpadas Fluorescentes

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Fotometria de Luminárias de IPFotometria de Luminárias de IP

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Gabinete de ControleGabinete de Controle

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

O Trio do GoniofotômetroO Trio do Goniofotômetro

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Instalação de Luminária IP no GoniofotômetroInstalação de Luminária IP no Goniofotômetro

Espelho em Posição “Espelho em Posição “HomeHome”, ”, γγ = 0= 0°°

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

C=0° C=0° γγ=90=90°°

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

C = 0° C = 0° γγ =115=115°°

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

C = 0C = 0°° γγ == 180° 180°

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Curva da Eficácia Luminosa EspectralCurva da Eficácia Luminosa Espectral

C. FotópicaC. Escotópica

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Fotocélula de Si com Filtro V(Fotocélula de Si com Filtro V(λλ))

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Detector Fotométrico I a 16,439 mDetector Fotométrico I a 16,439 m

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Detector FotomDetector Fotoméétrico I a 16,439 mtrico I a 16,439 m

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Detector Fotométrico II a 28,855 mDetector Fotométrico II a 28,855 m

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Estabilização da LâmpadaEstabilização da Lâmpada(HID(HID--Sódio)Sódio)

Flutuação ± 0,12%

Intensidade

Tempo

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Emissão Espectral Emissão Espectral de Lâmpadas para IPde Lâmpadas para IP

Sódio baixa pressão

Sódio alta pressão

Vapor multi-metálico

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Vida Útilhoras

Rendimentolm/W

Incandescente 1 000 11

Fluoresc.Compacta 8 000 60

Fluoresc. Tubular 24 000 80

Mercúrio HID 16 000 40

Sódio HID 18 000 .... 120

Vapor Metálico HID 14 000 90

Sódio Indução 60 000 ......200

Desempenho de Desempenho de LâmpadasLâmpadas Lafot

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

C-90

Lado da rua

C-45C-0

Lado da casa

Sistema de Coordenadas CSistema de Coordenadas C-- γγ

Linha de referência

γ°

C°

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Fluxo Luminoso, Fluxo Luminoso, φ, (lm)

φ = ∫ I(Θ, ϕ) dΩ I, Intensidade em candela, (cd)

ou

φ= ∫ E(r, Θ, ϕ) dA E, Iluminância em lux, (lx)

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Quantidades de Interesse na Medição do Quantidades de Interesse na Medição do Fluxo Luminoso de uma LumináriaFluxo Luminoso de uma Luminária

Fluxo Luminoso TotalFluxo Luminoso no Hemisfério SuperiorFluxo Luminoso no Hemisfério InferiorFluxo Luminoso AcumuladoFluxo ZonalCoeficiente de Utilização

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Avaliação do Fluxo Parcial:Coeficiente de Utilização

AM0 1

2

3

Fluxo compreendido na faixa, paralela à linha de referência

de largura, medida em unidades de AM.

AM: altura de montagem

Lado da Rua

-1-2

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Coeficiente de UtilizaçãoCoeficiente de Utilização

Lado da RuaLado da Calçada

% do Fluxo da Lâmpada

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Fluxo Zonal Fluxo Zonal acumuladoacumulado

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Tabela de Fluxo Luminoso (0° até 10°)Tabela de Fluxo Luminoso (0° até 10°)

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Tabela de Fluxo Luminoso (41° até 50°)Tabela de Fluxo Luminoso (41° até 50°)

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Tabela de Fluxo Luminoso (80°Tabela de Fluxo Luminoso (80°--90°)90°)

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Diagrama Polar da Intensidade em SemiDiagrama Polar da Intensidade em Semi--Planos Planos -- CC

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Intensidade (cd)

γ

Distribuição da Intensidade em Sistema CartesianoDistribuição da Intensidade em Sistema Cartesiano

C180 C0

C90C270

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Diagrama da Diagrama da Distribuição de Distribuição de Intensidade em Intensidade em

Superfície CônicaSuperfície Cônica

Ângulo C: 0 ° até 360°

Ângulo γ: constante

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Diagrama Diagrama IsointensidadeIsointensidade

ouou

Diagrama IsocandelaDiagrama Isocandela

(linhas de mesma(linhas de mesmaintensidade)intensidade)

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Exemplo de luminária experimental com distribuição de intensidadExemplo de luminária experimental com distribuição de intensidade e luminosa insatisfatórialuminosa insatisfatória

C-0°

C-180°

C-270°

C-90°

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Luminária ExperimentalLuminária Experimental

Diagrama Isocandela

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Luminária experimentalLuminária experimental

Diagrama de Diagrama de IsoiluminânciaIsoiluminância

ouou

Diagrama Diagrama IsoluxIsolux

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

ABNT NBR-5101 IESNA TM-3-1995 CIE 43 (TC-4.6)

Distribuição Longitudinal da Intensidade Luminosa

•curta•média•longa

Vertical Light Distribution

(ultra short)•short•medium•long

Alcance Longitudinal(Throw/Extensivitéelongitudinale/Längsstrahlung)

•curto (short)•médio (intermediate)•longo (long)

Distribuição Transversal da Intensidade Luminosa

•tipo I•tipo II•tipo III•tipo IV

Lateral Light Distribution

•type I•type II•type III•type IV•type V

Alcance Transversal(Spread/ExtensivitéeTransversale/Querstrahlung)

•estreito (narrow )•médio (average )•largo (broad )

Controle da Distrib. Luminosa

--------•limitado•semi-limitado•não-limitado

Control of Light Distribuition

•full cutoff•cutoff•semicutoff•noncutoff

Indice Específico da Luminária :Controle( Control / Spezifischerleuchtindex )

•baixo ( limited/klein )•moderado (moderate)•alto ( tight /fort /gross)

Classificação das Luminárias PúblicasClassificação das Luminárias Públicas

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Classificação ABNTClassificação ABNTreferente à Distribuição Longitudinalreferente à Distribuição Longitudinal

curta

média

longa

1.0 LTV

2.25 LTV

3.75 LTV

6.0 LTV

Lado da Rua

Lado da Calçada

L.Ref.Critério:Imax

1 AM 2 AM 3 AM LLV

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Critério:Linha Isocandela

½ Imax

Classificação ABNTClassificação ABNTreferente à Distribuição Lateralreferente à Distribuição Lateral

Tipo I

Tipo II

Tipo III

Tipo IV

Lado da Rua

- 1.0 LLV 1.0

1.75 2.756.00

L.R.

AM

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Tipos de Ofuscamento (Tipos de Ofuscamento (GlareGlare))

• Ofuscamento de desconforto (discomfort glare)

avaliado pelo “Controle” da distribuição da intensidade da luminária (ABNT, IESNA), ou

quantificado pela Glare Control Mark, G, (CIE)

• Ofuscamento de véu (disability or veiling glare)

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

ar

of glare, t

Ofuscamento de DesconfortoOfuscamento de Desconforto

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Poluição Luminosa acima da CidadePoluição Luminosa acima da Cidade

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Classificação ABNTClassificação ABNTreferente ao Controlereferente ao Controle

Distribuição longitudinal: média

Distribuição lateral : tipo II

Controle da distribuição: semi-limitada

c

m

lc

m

l

II

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Full Cutoff

0 cd @ 90°100 cd/klm@ 80°

Cutoff

25 cd/klm @ 90°100 cd/klm @ 80°

Semi-Cutoff

50 cd/klm @90°200cd/klm @ 80°

Non Cutoff

sem restrição

90°

80°

Classificação Cutoff IESNAClassificação Cutoff IESNA

90°80°

80°

90°

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Diagrama Isocandela Esférico e Classificação CIEDiagrama Isocandela Esférico e Classificação CIE

SpreadAlcance Transversal

ThrowAlcance Longitudinal

10%

30

50

90

*45°

*55°

estreito

médio

largo

*

*

curto

médio

longo

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Controle: Classificação CIE n°31 ; 34Controle: Classificação CIE n°31 ; 34

Índice Específico da LumináriaSLI = 13,84 – 3,31 log I80 + 1,3 (log I80 / I88 )½ – 0,08 log I80/I88 + 1,29 log F

SLI < 2 Controle baixo2 < SLI < 4 Controle moderado4< SLI Controle alto

Ofuscamento de Desconforto ( Discomfort Glare)Glare Control Mark :G = SLI + 0.97 log L + 4,41 log h´ -1,46 log p

G=1 Ofuscamento intolerável (unbearable)G =2 Ofuscamento perturbante (disturbing)G=3 Ofuscamento ainda aceitávelG=4 Ofuscamento satisfatórioG=5 Ofuscamento insignificante

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Campo de visCampo de visãão do motoristao do motorista

Luz EspalhadaLuz Espalhada

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Ofuscamento de véu ( of. fisiológico)Ofuscamento de véu ( of. fisiológico)

∆L0

Lu Lu+Ls

Objeto visível

Objetoinvisível

∆Lof

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

∆L

DefiniDefiniçãção do o do ““ Incremento Limiar TI Incremento Limiar TI ””

TI (%) = 100 * (TI (%) = 100 * (∆∆LLofof -- ∆∆LL0 0 ) / ) / ∆∆LL00

CCáálculo de TIlculo de TI

TI (%) = 65 LTI (%) = 65 Ls s / L/ Luu0,80,8 (CIE 140(CIE 140--2000)2000)

LLs éé a lumina luminâância de vncia de vééu u LLu u éé a lumina luminâância mncia méédia da viadia da via

LLs s = = ∑∑ii LLsisi comcom LLsi si = k E= k Eoo--i i / / ΘΘi i 2 2

EEoo--i i éé a ilumina iluminâância no olho do observadorncia no olho do observadorda ida i--éésima luminsima lumináária vista no ria vista no âângulo ngulo ΘΘi i

k = 641 k = 641 [[1 + (A /66,4)1 + (A /66,4)44 ]]

AA éé a idade do observador em anosa idade do observador em anos

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Relatório de Ensaio Fotométrico para uma Relatório de Ensaio Fotométrico para uma Luminária de Iluminação PúblicaLuminária de Iluminação Pública

• Condições de ensaio e especificação elétrica• Classificação da luminária de acordo com ABNT NBR 5101• Rendimento óptico da luminária• Diagrama polar de intensidade para dois planos principais e para o plano que

contém a direção de máxima intensidade• Diagrama de fluxo relativo• Diagrama de coeficiente de utilização• Diagrama de isolinhas de intensidade (diagrama isocandela)• Diagrama de isolinhas de iluminância (diagrama isolux) com altura de

montagem de 10 m ou outra altura especificada pelo cliente• Tabelas com os valores das intensidades para 36 semi-planos C com

incremento do ângulo vertical, γ, de 1° de 0° a 90° (ou 180°)• Arquivo eletrônico com os dados fotométricos quando solicitado pelo cliente• Outros dados de acordo com a especificação do cliente, sob prévia consulta

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

Como encaminhar um Ensaio Fotométrico no Inmetro ?Como encaminhar um Ensaio Fotométrico no Inmetro ?

• Solicitação, Orçamento, Confirmação de EnsaioSAMCI , Seção de Apoio Operacional

samci@inmetro.gov.brFone: (21) - 2679-9077Fax : (21) - 2679-1507

• Informações Técnicas / VisitasLAFOT, Laboratório de Fotometria

lafot@inmetro.gov.br

Fone : (21) – 2679-9206

Fax : (21) – 2679-9207

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

SIMPOLUX 2006SIMPOLUX 2006X Simpósio Brasileiro de Iluminação EficienteX Simpósio Brasileiro de Iluminação Eficiente

DefiniDefiniçãção do o do ““ Incremento Limiar TI Incremento Limiar TI ””

TI (%) = 100 * (TI (%) = 100 * (∆∆LLofof -- ∆∆LL0 0 ) / ) / ∆∆LL00

CCáálculo de TIlculo de TI

TI (%) = 65 TI (%) = 65 LLss / L/ Lpp0,80,8 (CIE 140(CIE 140--2000)2000)

LLs éé a lumina luminâância de vncia de vééu u LL0 0 éé a lumina luminâância mncia méédia da viadia da via

LLss = = ∑∑ LLsisi comcom LLsisi = k = k EEoo--ii / / ΘΘi i 2 2

EEoo--ii éé a a iluminiluminâânciancia no olho do observadorno olho do observadorda da ii--éésimasima luminlumináária vista no ria vista no âângulo ngulo ΘΘi i

k = 641 k = 641 [[1 + (A /66,4)1 + (A /66,4)44 ]]

AA éé a idade do observador em anosa idade do observador em anos