Ing. Carmen Falla Cordero

Curso de Alumbrado Eficiente para Docentes Universitarios

1.1.4 Fotometría

Carmenfalla@esan.com.pe

Objetivos

1. Familiarizar a los participantes con:• Los sistemas de coordenadas• Los sistemas de clasificación

fotométricas de las luminarias

2. Introducir a los participantes en la interpretación de los expedientes fotométricos.

3. Introducir elementos de diseño óptico de luminarias.

Fotometría

La fotometría de una fuente luminosa es la valoración de la radiación espectral emitida por esta fuente según el grado de claridad espectral del ojo humano.

La fotometría de una luminaria implica la medición de las intensidades luminosas emitidas por ella en diferentes direcciones a su alrededor y para diferentes ángulos de inclinación de la luminaria y posiciones de la lámpara.

SISTEMAS DE COORDENADAS

• Normalmente son suficientes para definir la posición de un punto en el espacio el ángulo que forman dos planos , los cuales tienen un eje de intersección y un ángulo de este plano

• Los sistemas de coordenadas más conocidos son:

– C - Gamma– B - Beta– A - Alpha

Sistema de coordenadas C-

Sistema de coordenadas B-

Sistema de coordenadas A-

Formas de representación

Polar

• Las direcciones se representan como ángulos

• Las magnitudes como diámetros

Rectangular

Se representa en coordenadas cartesianas

AsimutalEs una representación plana de la esfera donde cada retícula tiene un área equivalente a la contenida por el ángulo sólido.

LUMINARIA

Características de las luminarias

• Al seleccionar luminarias y sus soportes, se considera las cualidades funcionales y especialmente las fotométricas de las luminarias y su apariencia estética en concordancia con la arquitectura del entorno; así como las restricciones eléctricas y mecánicas que garanticen el mantenimiento de las instalaciones.

Clasificación de la distribución luminosa

• Es un sistema que ayuda al usuario a seleccionar la luminaria que va ha utilizar reduciendo el número de luminarias elegibles a aquellas que satisfagan los requisitos que el sistema de alumbrado requiera.

• El método de clasificación del haz luminoso es introducido con la finalidad de describir completamente la distribución luminosa de la luminaria

Clasificación de las luminarias según su distribución luminosa

• Alumbrado Público• Reflectores• Interiores

Luminarias de Alumbrado Público

Clasificación : Luminarias de Alumbrado

Público

• Tanto la CIE como la ANSI coinciden en que son necesarios 3 características para describir completamente una distribución luminosa.

Clasificación de la CIE -34

Alcance: • Es la distancia, en que la

luminaria es capaz de iluminar la calzada en la dirección longitudinal. Es determinada por el ángulo  gMAX..

• Este ángulo se calcula como el valor medio entre los dos ángulos correspondientes al 90% de IMAX  que corresponden al plano donde la luminaria presenta el máximo de la intensidad luminosa.

Alcance corto       < 60ºAlcance intermedio

60º            70º 

Alcance largo       > 70º

MAX

MAX

MAX

Clasificación de la CIE -34

Alcance: Es evaluado en el diagrama isocandela utilizando la curva del 90% de la IMAX, como el promedio de los ángulos gamma de elevación.

Alcance corto       < 60ºAlcance intermedio

60º            70º 

Alcance largo       > 70º

Clasificación de la CIE -34 Dispersión : • Es la distancia, en que

la luminaria es capaz de iluminar la luminaria en la dirección transversal de la calzada. Es determinada por el ángulo  g en el plano c=90°

• Se define como la recta tangente a la curva isocandela del 90% de IMAX proyectada sobre la calzada, que es paralela al eje de esta y se encuentra más alejada de la luminaria.

Dispersión estrecha

      < 45º

Dispersión media 45º            55º 

Dispersión ancha       > 55º

Clasificación de la CIE -34

Dispersión: Se determina en el diagrama isocandela evaluando la tangente a la curva isocandela del 90% IMAX en el lado de la

calzada.Dispersión estrecha

      < 45º

Dispersión media 45º            55º 

Dispersión ancha       > 55º

Clasificación de la CIE -34Control: • El control nos da una idea de la capacidad

de la luminaria para limitar el deslumbramiento que produce.

• Esta definido por el índice específico de la luminaria SLI; este parámetro depende de las características constructivas de las luminarias.

FLI

I

I

IISLI log29,1log97,0log08,0log3,1log31,384,13

88

802

1

88

8080

Clasificación de la CIE -34Control: SLI Indice específico de la luminaria

I80

, I88

Intensidad luminosa emitida por la luminaria en un ángulo de 80 y 88 respectivamente con respecto a la vertical, expresados en cd.

L Luminancia promedio de la superficie calculada en cd / m2

F Area aparente (m2) de la luminaria proyectada en la dirección de 76 con la vertical inferior en el plano meridional paralelo al eje de la vía

Control limitado SLI    < 2

Control medio 2     SLI      4 

Control intenso       SLI > 4

CLASIFICACION CIE - 34

Alcance 60° Corto

60° 70° Intermedio

>??70° Largo

Dispersión 45° Angosta

45° 55° Mediana

> 55° Ancha

Control <2 Limitado

2 4 Moderado

>4 Amplio

CLASIFICACION CIE - 34

Alcance 60° Corto

60° 70° Intermedio

>??70° Largo

Dispersión 45° Angosta

45° 55° Mediana

> 55° Ancha

Control <2 Limitado

2 4 Moderado

>4 Amplio

Clasificación de la CIE –12-2

Control:

--CualquieraNon-cut-off

75º50cd/1000 lm100cd/1000 lmSemi-cut-off

65º10cd/1000 lm30cd/1000 lmCut-off

a:90º80º

Dirección de una intensidad máxima menor

Valores máximos permitidos de intensidad emitidos en un ángulo de elevación de:

Clasificación Norma ANSI - IES

Utiliza para clasificar la distribución las curvas isocandelas contenidas una grilla de coordenadas rectangulares en la cual se dibujan líneas longitudinales a la vía (LRL) y líneas transversales a la vía las cuales son múltiplos de la altura de montaje (MH).

Clasificación Norma ANSI - IES

Los componentes mínimos contenidos son:

–Las líneas LRL:1, 1.75 y 2.75 H–Las Líneas TRL 1, 2.25, 3.75, 6 y 8 H

–La localización de la intensidad máxima y la curva isocandela correspondiente al 50% de Imax

Clasificación Norma ANSI - IES

Distribución vertical : Se determina a partir de la ubicación de la intensidad máxima entre las líneas transversales a la vía TRL

3.75H y < 6.00HLarga

2.25H y < 3.75HMediana

1.0 H y < 2.25HCorta

Vector MáximoDistribución

Clasificación Norma ANSI - IES

•Distribución lateral: Se determina por el recorrido de la curva del 50% de la IMAX y las líneas longitudinales a la vía que corta.

CircularV

Más de 2.75HIV

1.75H y 2.75HIII

1.0 H y 1.75HII

0.0 H y 1.0 HI

Curva IMAX/2Tipo

Clasificación Norma ANSI - IES

Tipo ITray. Simétrica angosta

Tipo II

Tray. Levemente más ancha tipo I

Tipo IIITray. Luz ancha

Tipo IVTray. Luz muy ancha

Tipo VTray. Circular

Tipo VSTray. Cuadrada

CualquieraCualquieraNon-cut-off

50cd/1000 lm200cd/1000 lmSemi-cut-off

25 cd/1000 lm100 cd/1000 lmCut-off

90º80º

Valores máximos permitidos de intensidad emitidos en un ángulo de elevación de:

Clasificación Norma ANSI - IES

Control del deslumbramiento: •Se evalúa las intensidades de la luminaria en las direcciones Gamma de 80° y 90°.

PROYECTOR

Se clasifican según:

– La apertura o dispersión del haz de luz.

– Forma de la distribución del haz

PROYECTOR

Apertura o dispersión del haz de luzSe define como el ángulo comprendido entre las dos direcciones en que la intensidad luminosa cae un determinado porcentaje (usualmente el 10% o el 50%) del valor máximo.

PROYECTOR

Apertura o dispersión del haz de luzSe determina normalmente en coordenadas cartesianas

PROYECTOR

Apertura o dispersión del haz de luzPara la denominación de un proyector basta indicar los ángulos de abertura en sus planos de simetría (vertical y horizontal normalmente (o en el plano donde se produce la máxima intensidad).

PROYECTOR

Forma de la distribución del haz de luz– Proyectores circulares pueden ser

cónico o cónico ligeramente asimétrico, obteniéndose una proyección elíptica sobre las superficies iluminadas.

– Rectangulares suele ser simétrica en los planos horizontal y vertical; aunque en este último plano también puede ser asimétrico, la proyección obtenida tiene forma trapezoidal.

PROYECTOR

Forma de la distribución del haz de luz

Forma de la distribución del haz de luz

Con respecto a la simetría de la distribución– Rotacional– Con respecto

a dos planos– Con respecto

a un eje– Asimétrico

Clasificación : Norma CIE -43

Con respecto al ángulo lateral del 50%

–Grupo I: Angulo lateral de la mitad del pico en cualquier menor o igual a 4°

–Grupo 2: Angulo lateral de la mitad del pico en cualquier semiplano mayor a 4°

Clasificación: Norma CIE -43

• Con respecto a la simetría de la distribución– Rotacional– Con respecto a dos planos– Con respecto a un eje– Asimétrico

Clasificación: Norma DIN 5037 de 1978

• Las luminarias se clasifican por una letra y un número característicos.

• Las letras están relacionados con la simetría de la distribución y los números con la apertura del haz luminoso diferenciando si la clasificación se efectúa al 50% o al 10% de la Imax.

Clasificación: Norma DIN 5037 de 1978

Designación al 10% IMAX

Número característico

Apertura Angulo al 10%

31 Concentrado extremadamente angosto

Hasta 5°

32 Concentrado muy angosto

Desde 5° hasta 10°

33 Concentrado angosto Desde 10° hasta 30°

34 Concentrado Desde 30° hasta 50°

35 Disperso Desde 50° hasta 70°

36 Disperso ancho Desde 70° hasta 100°

37 Disperso muy ancho Sobre 100°

Clasificación: Norma DIN 5037 de 1978

• Designación al 50% IMAX

Número característico

Apertura Angulo al 10%

41 Concentrado angosto

Hasta 5°

42 Concentrado Desde 5° hasta 10°

43 Disperso Desde 10° hasta 50°

44 Disperso ancho Sobre 50°

Clasificación: Norma Nema

Designación al 10% IMAX

Designacióntipo NEMA

Apertura del Haz (grados)

Distancia de Proyección (m)

1 10 a 18 73 a >

2 18 a 29 61 a 73

3 29 a 46 53 a 61

4 46 a 70 44 a 53

5 70 a 100 32 a 44

6 100 a 130 24 a 32

7 >130 < a 24

FAROLAS

FAROLAS

• Luminaria destinada a la iluminación de vías peatonales, tiene su distribución tanto en el hemisferio inferior como el superior.

• Las farolas se clasifican de forma similar a las luminarias de alumbrado público.

LUMINARIAS ALUMBRADO INTERIOR

Luminarias

Alumbrado Interior

• Clasificación según:– El porcentaje de flujo emitido

hacia arriba y hacia abajo de la horizontal.

– Según la componente directa

• Su representación se efectúa en coordenadas polares.

CLASIFICACION: TIPO DE LUMINARIA

Directa                   

Semi-directa                   

General difusa                   

Directa-indirecta                   

Semi-indirecta                   

Indirecta                   

CLASIFICACION:

COMPONENTE DIRECTA

Luminarias

Alumbrado Interior

Su representación se efectúa en coordenadas polares.

Limitación del deslumbramiento

La Categorías CIBSE, establecen un límite de 200 cd/m2 para los siguientes ángulos.

Categoría 1 55º

Categoría 2 65º

Categoría 3 75º

Limitación del brilloClasificación de la Categoría (CIBSE).

CATEGORIA 1

Limitación del brilloClasificación de la Categoría (CIBSE).

CATEGORIA 2

Limitación del brilloClasificación de la Categoría (CIBSE).

CATEGORIA 3

Interpretación de curvas

Curva Isocandela

Curva Isocandela

Curva Fotométrica

Curva Fotométrica

Factor de Utilización

Factor de Utilización

Curva Isolux

Curva de Clasificación

Curva de Clasificación

Curva Isoluminancia

Curva Isoluminancia

Curva Isoluminancia

Curva Isoluminancia

Interpretación de Curvas

Introducción al diseño óptico de luminarias

Introducción al diseño óptico de luminarias

• El objetivo es obtener una comportamiento fotométrico determinado que cumpla los requisitos técnicos requeridos con la mayor eficiencia posible.

• El diseño óptico consiste en manipular el flujo luminoso emitido por la fuente de luz de forma de controlar la salida de luz en todas direcciones, determinando el porcentaje que saldrá directamente.

Diseño • Variables de

diseño– Tamaño de la

luminaria– Definir los

componentes ópticos

– Definir la forma– Definir los

materiales

Variables de diseño

• Tamaño–Es función del tipo de fuente a utilizar

–Del porcentaje de flujo que se requiera emitir directamente.

–Del grado de control de la luminaria.

–Del espacio disponible

Variables de diseño

Componentes ópticos

• El diseño variará dependiendo de que elemento defina principalmente la distribución luminosa

–Bblock óptico–Refractor

Variables de diseño

• Forma–Se determina en función de la apertura del haz deseada, pueden usarse sistemas parabólicos, elípticos, facetados etc.

Variables de diseño

•Materiales–Son seleccionados en función de sus propiedades ópticas, mecánicas y térmicas.–Se selecciona el tratamiento superficial