Comparativo entre o fluxo luminoso efetivo entregue pelo LED com a especificação da instalação
Luminosidade é um termo informal para a quantidade de luz produzida por um equipamento, e como o produto emite e distribui essa luz. O termo formal para os dados que descrevem a quantidade e a distribuição da luz produzida por um equipamento luminoso é chamado de fluxo luminoso efetivo (FLE).
É uma prática comum fabricantes definirem a luminosidade dos seus equipamentos em suas fichas técnicas. Estes geralmente incluem gráficos básicos, com descrição de potência ou intensidade luminosa de um determinado equipamento, da mesma forma que especificam a distribuição de luz no espaço ou em uma área, e sua eficiência energética. Especialistas em iluminação e os designers usam esses dados para fazer avaliações preliminares da capacidade de iluminação de um dispositivo e sua potencial adequação para uma determinada tarefa ou aplicação. Os fabricantes geralmente disponibilizam informações mais detalhadas para análises mais profundas, criando renderizações de computador, construindo maquetes, e assim por diante.
A especificação mais utilizada para avaliar e comparar o desempenho de iluminação convencional é através da quantidade de lúmens. Tecnicamente falando, o lúmen é um unidade padrão que mede o poder total percebido de uma fonte de luz (“poder percebido total de uma fonte de luz’, será discutido em mais detalhes, na página 5). Na prática, profissionais de iluminação, compradores e usuários geralmente se referem de forma casual para o “luminosidade” de um dispositivo elétrico. Isso não é apenas impreciso, mas pode ser enganador, especialmente no que diz respeito aos a tecnologia de iluminação LED.
+ Relatório de laboratórios de ensaios são dados fotométricos em formato de aqruivo .IES. Esse formato está em conformidade com os padrões estabelecidos pela Sociedade de Eng. de Iluminação Norte Americana (IES). Fabricantes de maior reputação disponibilizam esses arquivos aos designers de iluminação, que os usam como ferramentas de análise para criação de gráficos, renderizações e para comparativos entre tipos de luminárias.
Por vários motivos, a luminosidade não é a melhor medida para se analisar a capacidade de um dispositivo de iluminação LED. Na verdade, a avaliação de um dispositivo LED, com base na luminosidade pode ser uma avaliação errônea de desempenho e adequação para uma determinada tarefa ou aplicação.
Em vez de luminosidade, o melhor e mais relevante método de avaliação dos dispositivos de iluminação LED em comparação com iluminação convencional, é avaliando o fluxo luminoso efetivo. Esse é termo formal para nomeaçao das medições da iluminação útil fornecida. A grosso modo, a iluminação é a intensidade da luz que cai sobre á área de uma superfície. Para medição de áreas, se a medida utilizada for pés a unidade de luminância avaliada será em footcandles (fc), e se a medida utilizada for metros quadrados, a unidade de iluminância será em lux (lx – lumens/m²).
O fluxo luminoso efetivo se referere a quantidade de luz útil que um dispositivo de iluminação, seja ele convencional ou LED, pode fornecer à superficie de uma área. A fluxo luminoso efetivo se refere ao aproveitamento real de iluminação, obtido de um dispositivo que é efetivamente direcionado para uma área útil, descontando todos os lumens desperdiçados. A área útil pode ser qualquer espaço ou superfície que requer iluminação, como por exemplo: um corredor de entrada, um espaço de escritório ou uma bancada de cozinha/produção.
A Iluminação de um dispositivo pode ser desperdiçada de várias maneiras: pode ser parcialmente bloqueada por objetos/máquinas ou dispersa dentro do próprio dispositivo. Essa iluminação também pode ser emitida em uma direção distante da área da útil, ou pode ser perdida através de filtros, lentes, posicionamento de fixação ou quaisquer outros fatores relevantes para uma instalação de dispositivos de iluminação.
Alguns estudos da Illuminating Engineering Society of North America (IES), demonstram a importância do fluxo luminoso efetivo, fornecido como princípio de iluminação, especialmente para luzes brancas e aplicações do dia a dia. Juntamente com capítulos que descrevem em detalhes como entregar a quantidade adequada de iluminação para um ambiente. O manual inclui um extenso guia de design de iluminação que especifica níveis de luz ideais para cada tipo de área (industrial, exterior, esportivo, de transporte e de iluminação de emergência).
Por exemplo, o manual recomenda um nível de luz de 30 fc ou 300 lx, para um escritório aberto com uso continuo de computadores, bem como para a bilheteria de um terminal de transporte. Já para elevadores de carga, a indicação é de que o nível de iluminação esteja em 5 fc ou 50 lx, enquanto para leitura em uma residência o nível indicado é de 50 fc ou 500 lx.
+ De quantos Watts é esse dispositivo de iluminação LED?
Pela cultura das lâmpadas incandescentes, a maioria das pessoas costumam observar a potência em watts (W) para determinar o potêncial de iluminação de uma lâmpada ou luminária.Por exemplo: uma lâmpada de 100 W, ilumina mais que uma lâmpada de 60W.
Todas as lâmpadas incandescentes de iluminação em geral utilizam o mesmo material de filamento aquecido para a mesmas temperaturas de cor, ou seja, a única maneira de aumentar a produção de luz é aumentar a potência (W). Esta é uma das principais razões pelas quais as lâmpadas incandescentes desperdiçam tanta energia.
Os dispositivos de iluminação LED, são muito mais eficientes na conversão de watts para lúmens. Diferentes materiais podem ser usados ??na composição do LED, cada um fornecendo sua própria eficiência luminosa. Por estes e outros motivos, duas opções de LED diferentes podem consumir o mesmo número de watts e se diferenciarem na emissão de lúmens.
Por esses motivos que a potência (W) não pode ser usada ??como um índice para o potêncial de iluminação.
Uma lâmpada incandescente convencional de 60 W, emite em média um total de 800 lúmens (valores aproximados), mas a luz é emitida igualmente à várias direções, porém, usando um exemplo de uma pessoa lendo em uma poltrona na sala, essa pessoa não estaria recebendo todos os 800 lumens dessa lâmpada e também essa luminosidade não seria necessária.
É crucial um mensuramento referente a saída de lúmens pela luminária. De acordo com o IES, para leitura, seria necessária uma média de 50 footcandles (fc) ou 500 lux (lx) na área útil. Muitas luminárias de bancadas e outros modelos podem fornecer esse nível de luz consumindo muito menos de 60W. Por exemplo: uma luminária de bancada de um fornecedor nacional pode entregar 50 footcandles (fc) ou 500 lux (lx) em várias aplicações, consumindo em média, somente 6W.
+ Tecnicamente, há 10,7 lux por footcandle. No entanto, para simplificar a matemática, as medições lux são tipicamente fornecidas como footcandles x 10. 30 fc e portanto, equivalente a 321 lx, mas esse valor é resumido para 300 lx por convenção.
O PROBLEMA COM OS LÚMENS
A forma como a entrega dos lúmens é tradicionalmente mensurada e interpretada, traz uma série de problemas potenciais para avaliação e comparação entre dispositivos de iluminação LED:
- Como definições completas e precisas de luminescência e termos fotométricos tendem a ser bem técnicos e complexos, muitas vezes são mal interpretados. Sem uma boa compreensão destes termos, no entanto, essas definições podem não ser claramente compreendidas.
- Os lúmens são uma medida imperfeita da intensidade percebida dos dispositivos de iluminação LED, com deficiências conhecidas. As propriedades fantasiadas específicas dos dispositivos LED, exageram nessas falhas, especialmente em direção ao extremo azul do espectro, que significa que as ondas de luz emitidas são curtas curtas.
- Os fabricantes convencionais de iluminação geralmente relatam luminosidade (potencial total do LED), com maior importância, deixando em segundo plano o fluxo luminoso efetivo do LED. Muitos dos dispositivos LED, também, eliminam a diferenciação entre iluminação convencional e iluminação LED, porém apenas o fluxo luminoso efetivo pode servir de base para comparações entre essas duas tecnologias.
- Os dispositivos de iluminação LED e luminárias convencionais são testados de forma diferente e portanto, alguns dados fotométricos são relatados de forma diferente. Essas diferenças devem ser levadas em consideração para comparar com precisão a tecnologia convencional da tecnologia LED.
- A luminosidade de um dispositivo não considera a iluminação desperdiçada. Como as luminárias de LED não necessitam de filtros ou lentes para emitirem com pureza sua iluminação, seja ela branco quente, neutra ou branco frio, elas normalmente desperdiçam menos luminosidade que as lâmpadas de tecnologias convencionais, e entregam mais de seu potencial de iluminação ao ambiente desejado. Um dispositivo de iluminação LED com fluxo luminoso efetivo inferior, portanto, pode fornecer a mesma iluminação ou uma iluminação maior que uma luminária de tecnologia convencional com fluxo luminoso efetivo maior. Algumas dessas questões, serão discutidas em detalhes nas seções que se seguem.
O QUE EXATAMENTE SÃO LÚMENS?
As medições de luz podem ser radiométricas ou fotométricas. Medições radiométricas medem todos os comprimentos de onda de uma fonte de luz, visível e invisível. Medições fotométricas medem apenas os comprimentos de onda visíveis da luz. O total de energia eletromagnética que uma fonte de luz emite em todos os comprimentos de onda é conhecida como fluxo radiante e é medido em watts. A energia total que uma fonte de luz emite através dos comprimentos de ondas visíveis na luz são conhecidos como fluxo luminoso e são medidos em lúmens.
Uma vez que a visibilidade só tem significado em relação a visão humana, dados fotométricos levam em consideração as diferentes sensibilidades do olho humano para diferentes comprimentos de ondas da luz visível. A sensibilidade de um olho humano com visão normal pode ser traçado como uma curva em forma de sino. Esta curva é conhecida como a eficiência luminosa função espectral, e muitas vezes é mencionada como a curva de sensibilidade ocular, que mostra que o olho humano é mais sensível à luz na parte verde do espectro, em torno de um comprimento de onda de 550 nanômetros (nm), e é progressivamente menos sensível a Luz para as extremidades vermelha e azul do espectro.
+ Em uso casual, o fluxo luminoso potencial de um dispositivo de iluminação é muitas vezes referido erroneamente como “brilho”. Porém “brilho” é um termo subjetivo, que varia dependendo de vários fatores, como a distância da fonte de luz, do ângulo de visão e das condições do entorno da fonte de luz.
Fluxo luminoso efetivo, são aplicados dentro de padrões cuidadosamente definidos e testados em condições ideais.
Para calcular os lúmens, diferentes comprimentos de onda da luz recebem mais ou menos peso dependendo de onde eles caem na curva de sensibilidade ocular. Duas fontes de luz com o mesmo fluxo radiante que cai em diferentes partes da curva terá, portanto, diferentes medições de lúmens. Imagine, por exemplo, duas fontes de luz de 1W de fluxo radiante cada. Uma fonte emite uma luz azul a 480 nm e uma outra fonte emite uma luz verde aos 555 nm. À medida que a curva de sensibilidade ocular mostra a luz azul significativamente menos brilhante do que a luz verde, mesmo que a energia total das duas luzes seja a mesma (veja a figura no topo da próxima página). Em outras palavras, a luz verde produz mais luminosidade do que a luz azul, mesmo que ambas as luzes produzam a mesma quantidade de energia radiante.
Na prática, há variações em experiência de cada indivíduo em relação a intensidade aparente de uma fonte de luz. Em 1924, a Comissão Internacional de Iluminação (CIE), uma autoridade reconhecida em espaços de luz, iluminação, cor e espaços de cores, padronizou as respostas do olho humano à luz visível, definindo o chamado observador padrão. O observador padrão tem respostas oculares regulares à luz visível sob condições especificas. A curva de sensibilidade ocular usada em lúmens e outras medições fotométricas é a curva de sensibilidade ocular do observador padrão, não a curva de sensibilidade ocular de qualquer observador. Lúmens e medidas relacionadas são, portanto, aproximações ou idealizações, que geralmente são boas o suficiente para avaliações e comparações de diferentes fontes de luz.
+ Dispositivos Direct-view, tubulares, painéis e fitas-led usadas em grande escala para telas de vídeo, são projetadas para visualização em vez de iluminação.
O fluxo luminoso desses dispositivos são medidos em candelas por metro quadrado.
DEFICIÊNCIAS DA CURVA DE SENSIBILIDADE OCULAR
Sabe-se bem que a curva de sensibilidade ocular subestima a percepção da intensidade dos comprimentos de onda em direção à extremidade azul do espectro. Embora nenhum foi amplamente adotado e sugeriram modificações na curva de sensibilidade ocular ao longo dos anos.
A correção de Judd-Vos, por exemplo, ajusta a curva para que represente exatamente a sensibilidade normal da visão humana, especialmente a luz azul. A correção de Judd-Vos, mostrada abaixo, pode não parecer muito, e tem relativamente pouco efeito ao ser comparada a fontes de luz convencionais entre si. Mas a correção pode fazer uma grande diferença ao medir o fluxo luminoso de dispositivos de iluminação LED e comparando-a com as fontes de luz convencionais.
+ As cores saturadas aparecem “mais brilhantes” para o olho do que cores menos saturadas, mesmo quando seu fluxo luminoso é equivalentes. Esse efeito não é bem entendido até agora, e não está bem representado pela curva de sensibilidade ocular.
As fontes de luz convencionais tendem a irradiar através de uma ampla gama de comprimentos de ondas visíveis. As fontes de luz incandescentes geralmente irradiam em toda a banda visível. Fontes de luz fluorescentes mostram um pico no espectro, com radiação intensa em algumas bandas e com níveis menores de radiação nos comprimentos das ondas estreitas, devido a linhas de emissão de mercúrio, que os LEDs não contêm. Fontes de luz LED de cor sólida geralmente irradiam uma faixa única e estreita de comprimentos de onda, que gera discrepâncias na sensibilidade do olho. Os lúmens calculados para uma fonte de LED azul com comprimento de onda de pico com cerca de 460 nm, por exemplo, não representam uma parcela tão significativa de luz quanto a produzida pelos LEDs.
Na prática, as deficiências da curva de sensibilidade ocular podem resultar em medições de lúmen que subestimam a intensidade percebida das fontes de luz LED, especialmente a luz azul. A intensidade percebida de uma luminária de iluminação LED, portanto, poderia ser maior – em alguns casos, muito maior – do que os dispositivos de iluminação sugerem.
FOTOMETRIA RELATIVA, FOTOMETRIA ABSOLUTA, E EFICIÊNCIA
Apesar das deficiências para representar com precisão a intensidade percebida de alguns dispositivos de iluminação LED, o fluxo luminoso efetivo é uma medida padrão usada ao longo da indústria da iluminação. Na avaliação de dispositivos de iluminação, você costuma comparar a luminosidade de dispositivos de iluminação LED com a luminosidade de dispositivos de iluminação convencional. Para fazer comparações precisas, você precisa entender as diferenças nos métodos de análises e divulgação de dados fotométricos para luminárias convencionais e de iluminação LED. Com essas diferenças em mente, você pode evitar armadilhas comuns na interpretação e comparação dos dados fotométricos para LED e acessórios convencionais.
Os dispositivos de iluminação convencionais são testados usando o método relativo de fotometria. Na fotometria relativa, as luminárias e as lâmpadas utilizadas dentro delas são testadas separadamente. Os testes de lâmpadas e luminárias diferem entre si, a tal ponto, que a engenharia de fotometria de lâmpadas e engenharia de fotometria de luminárias são especialidades separadas, cada uma com seus próprios padrões e práticas. O fluxo luminoso total e a temperatura de cor das lâmpadas de um dispositivo, normalmente é medida com esferas integradas, enquanto a distribuição da intensidade luminosa e a eficiência das luminárias são geralmente medido com goniofotômetro – os “gonios”, como são carinhosamente chamados, também podem medir o fluxo luminoso.
Na fotometria relativa, a luminosidade das lâmpadas funciona como uma referência e o fluxo luminoso efetivo é medido em relação ao dispositivo de iluminação. Uma certa quantidade de luz das lâmpadas convencionais normalmente é bloqueada ou absorvida pela própria estrutura dispositivo de iluminação, de modo que o fluxo luminoso efetivo é sempre relatado como percentual das lâmpadas totais. Este percentual será a eficiência do dispositivo.
Como os LEDs são tipicamente inseparáveis ??das luminárias nas quais eles atuam, a fotometria relativa é inadequada para medir a saída de luz do LEDs de uma luminária. Em vez disso, os dispositivos de iluminação LED são testados usando fotometria absoluta. Procedimentos e condições de teste aprovados para fotometria absoluta são enunciados em Elétrica e Medições Fotométricas de Produtos de Iluminação de Estado Sólido, publicação IES LM-79-08, publicado pela IESNA no início de 2008.
Na fotometria absoluta, apenas o fluxo luminoso efetivo é medido, e não a luminosidade da lâmpada. Fluxo luminoso efetivo, comparado a luminosidade de um dispositivo de iluminação, portanto, não tem significado. Em outras palavras, a eficiência de um dispositivo de iluminação LED em que os LEDs são componentes inseparáveis é sempre 100%.
Os especificadores e designers às vezes confundem erroneamente o fluxo luminoso efetivo de um dispositivo de iluminação convencional com o fluxo luminoso efetivo de um dispositivo LED. Para fazer uma comparação válida, você deve reduzir o fluxo luminoso do dispositivo convencional devido à sua eficiência efetiva. Esta redução é detalhada no gráfico ao lado
Note que 33,1% da luz produzida pelos dispositivos de iluminação é desperdiçado ou perdido dentro da própria luminária.
LENTES, FILTROS, SOMBREAMENTO E OUTRAS FONTES DE PERDA
Quanto de luz um acessório entrega à uma superfície útil, depende de um alcance completo, de fatores e do fluxo luminoso do dispositivo de iluminação. Esses fatores incluem posicionamento da luminária, distância da superfície que será iluminada e das perdas resultantes da lente, filtragem, sombreamento ou outros acessórios utilizados ??para direcionar ou extrair a luz de um dispositivo.
Como os dispositivos de iluminação LED são naturalmente direcionados suas perdas com lentes e sombreamentos são minimizados. Além disso, a possibilidade natural de alteração da temperatura de cor, extingue perdas com filtros utilizados para alteração da temperatura de cor por dispositivos convencionais.
EXEMPLO DE ILUMINAÇÃO: LUZ DIRECIONADA
Os dispositivos de iluminação LED com ótica integrada e lente, podem direcionar a luz para um alvo, uma área de aplicação, de forma mais eficiente do que, por exemplo, um dispositivo de iluminação fluorescente padrão em forma de lâmpada incandescente, que emitem luz em todas as direções.
Um percentual significativo da luz produzida, por uma lâmpada fluorescente ou incandescente popular, é desperdiçado dentro do próprio dispositivo ou da própria lampâda. Essa luz também poderá ser absorvida pela lâmpada e/ou dispositivo, ou até mesmo, poderá ser emitida em uma direção que não será aproveitada. Para alguns tipos de dispositivos, como downlights embutidos, 40% a 50% do fluxo luminoso produzido é desperdiçado antes mesmo de sair da lâmpada ou do dispositivo.
Fonte e credibilidade: http://www.cwbled.com.br/avaliacao-de-luminosidade-a-importancia-do-fluxo-luminoso-efetivo/