iluminat _ chest fundamentale

8/16/2019 Iluminat _ Chest Fundamentale

1/30

Notiuni fundamentale de iluminatUtilizări ale Energiei Electrice

ILUMINAT ELECTRIC

NOŢIUNI FUNDAMENTALE DE ILUMINAT

Motto:

Inimile pline de lumină trăiesc mai mult – proverb irlandez

Motto:

Un chibrit aprins în bezna nopţii aduce mai multa lumină decât un reflector înamiaza însorită – proverb românesc

Motto:

Lumina se aprinde decît pentru cei ce vad, nu pentru orbi – Mihai minescu

Motto:

!emeia "i hainele se ale# la lumina zilei – Maurice $hevalier


2/30


ILUMINAT ELECTRIC

NOŢIUNI FUNDAMENTALE DE ILUMINAT 1.1 Natura luminii

Câmpul electromagnetic este o formă de materie distinctă de substanţă. Sistemul fizicconstituit din cm!ul electroma"netic# cu toate fenomenele care $l caracterizează %dee&em!lu este ca!abil să sc'imbe# să acumuleze si să trans!orte ener"ie( !oartă numelede radiaţie electroma"netică.

Radiaţia electromagnetică are un caracter dual# de cor!uscul )i de undă# fiind

caracterizată concomitent de !ro!rietăţi cor!usculare )i ondulatorii.* !ro!a"area luminii !oate fi descrisă cel mai bine !rin teoria electroma"netică a luminii#* interacţiunea cu substanţa din !rocesele de emisie )i absorbţie natura cor!usculară.

Conform teoriei ondulatorii# radiaţia se !ro!a"ă $n s!aţiu sub formă de undeelectroma"netice# cu o +iteză finită c ,m-s. Undele electroma"netice# s!re deosebire deundele elastice# se !ro!a"ă )i $n +id. Intr*un mediu cu indicele de refracţie n# +iteza de

!ro!a"are a radiaţiilor electroma"netice este dată de formula/

n

c c 0= unde c ! " 1# m$% 0 +iteza luminii $n +id

λν=c att +iteza ct si lun"imea de undă sunt de!endente demediul $n care se !ro!a"ă radiaţia1 mărimea care se

conser+ă fiind frec+enţa.


3/30


ILUMINAT ELECTRIC


4/30


5/30


ILUMINAT ELECTRIC

1.! Mărimi energetice

Lumina# fiind o radiaţie electroma"netică# $n"lobează ener"ie )i deci !oate ficaracterizată !rin mărimi ener"etice# e+aluate !rin unităţi de măsură ener"etice.

Fluxul radiant este o mărime ener"etica %sau radiometrica( care re!rezintă ener"iaemisă# transmisă sau !rimită sub forma de radiaţie# $ntr*o unitate de tim!. enumirilesinonime ale flu&ului radiant sunt/ flux energetic sau putere radianta si se

simbolizează !rin *e+ *+ P . Unitatea de măsură in sistemul internaţional %SI( esteDatt*ul ,. Flu&ul radiant este com!us din radiaţii electroma"netice.

6entru a e+idenţia flu&ul ener"etic ce cores!unde unei anumite lun"imi de undă# sefolose)te noţiunea de flux energetic spectral %!utere s!ectrală( definită !rin/

,-m %:.(

Notă/ Mărimile ener"etice care se modifică $n funcţie de lun"imea de undă conţin $ndenumirea lor si cu+ntul ,%'ectral,. Re!rezentarea unei mărimi 8s!ectrale8 $nfuncţie de lun"imea de undă !oartă numele de %'ectru de radia-ii.

( ) λΦ

=λ∆∆Φ

=λΦ λ d d

lim eee


6/30


ILUMINAT ELECTRIC

Corpul negru

Grice cor! la o tem!eratură absolută T H5 oscilaţia com!onentelor $ncărcate

electric %atomi# electroni# ioni( emisia de radiaţii electroma"netice

In studiul radiaţiilor termice este con+enabil să considerăm un radiator ideal cunoscutsub denumirea de ,cor' negru,. Un cor! ne"ru# numit si radiator inte"ral# radiazămai multă ener"ie !entru fiecare lun"ime de undă si mai multă ener"ie totală dectorice sursă de radiaţii cu incandescentă %realizabilă te'nic( a+nd aceea)i su!rafaţă sifuncţionnd la aceea)i tem!eratură.

Notă/ Radiatorul inte"ral nu este un obiect +o!sit $n culoare nea"ră# ci este un cor! idealcaracterizat !rin tem!eratura la care este $ncălzit. In funcţie de această tem!eratură cor!ul emiteradiaţii electroma"netice du!ă le"i bine !recizate. Cor!ul ne"ru nu este asociat $n mod e&!res cuun anumit material. e e&em!lu# teoretic o bară $ncălzită la >55J +a a+ea aceea)i nuanţă deculoare ro)iatică# indiferent dacă este confecţionată din olfram# T'oriu# Tantal# Molibden# o&idde ma"neziu sau "rafit.

Un cor' negru absoarbe $ntrea"a ener"ie care aKun"e le el %factorul de absorbţie estee"al cu unu( indiferent de lun"imea de undă si direcţia din care aKun" radiaţiile <a%orant ideal. Factorii de transmisie si de refle&ie sunt nuli.

Se !oate ima"ina si realiza o incintă "oală cu o sin"ură desc'idere de dimensiuni reduse. Radiaţiacare !ătrunde !rin această desc'idere se reflectă succesi+ de !ereţii incintei !nă este absorbită $ntotalitate# fără să mai !ărăsească incinta. esc'iderea a!are# 8absolut nea"ră8.


7/30


8/30


ILUMINAT ELECTRIC

Fotometria studiază caracteristicile luminii )i a fenomenelor luminoase !e bazasenzaţiilor +izuale !roduse. Mărimile fotometrice sunt deci /fizico0fiziologice )i !entru definirea lor se utilizează oc'iul miKlociu sau obser+atorul fotometric dereferinţă.

Fluxul luminos

Fluxul luminos # !rimit sau emis de un cor!# este flu&ul ener"etic emis sau !rimit de acel cor!# e+aluat du!ă senzaţia luminoasă !e care o !roduce.

Flu&ul luminos care cores!unde unei anumite lun"imi de undă# numit )i flux luminos spectral # este/

λΦ

=Φλd

d

Mărimi fotometrice


9/30


ILUMINAT ELECTRIC

In anul 34> Comisia Internaţionalăde Iluminat %CIE( a cuantificatsensibilitatea s!ectrală a oc'iuluiuman# !e baza e&!erimentelorstatistice

Eficacitatea luminoasă spectrală

relativă este definită ca ra!ortuldintre flu&ul luminos )i flu&ulener"etic radiate !e o anumitălun"ime de undă/

λ

λ

λ Φ

Φ

= ev

Mărimi fotometrice


10/30


ILUMINAT ELECTRIC

Lumenul este flu&ul luminos emis $ntr*un un"'i solid de un steradian# de către o sursă

!unctiformă# care are intensitatea de o candelă du!ă a&a un"'iului solid.

Echivalentul fotometric stabile)te le"ătura dintre Datul luminos )i lumen )i anume/

1 2l 3 4#! lm

Gbs.vederea fotopică %+ederea de zi(# atunci cnd oc'iul este ada!tat la luminanţe de !este;# cd-m> si cnd e&citaţiile luminoase sunt rece!ţionate de conurile aflate !e retinaoc'iului.

vederea scotopică %nocturnă( ec'i+alentul este de 3=44lm- si !resu!une ada!tarea

oc'iului la luminanţe sub 5#5; cd-m>

# cnd lumina este sesizată de bastona)ele aflate !e retină. 2n acest caz ma&imul sensibilităţii relati+e s!ectrale se află la lun"imea deundă de 5?nm.

vederea mezopică * $n situaţiile intermediare dintre zi )i noa!te# cnd inter+in $n !rocesul +ederii att conurile ct si bastona)ele

Mărimi fotometrice


11/30


ILUMINAT ELECTRIC Mărimi fotometrice

Eficacitatea luminoasă randamentul luminos! a unei surse este definită cara!ortul $ntre flu&ul luminos emis de acea sursă si !uterea electrică consumată/

# ,lm-

Exemple de eficacităţi luminoase/

Lam!a cu incandescentă/ 6


12/30



"ntensitatea luminoasă

Sursele de lumină nu re!artizează flu&ul luminos uniform $n toate direcţiile. Noţiuneade intensitate luminoasă se folose)te tocmai !entru a caracteriza acţiunea luminoasă$ntr*o anumită direcţie.

Intensitatea luminoasă a unei surse luminoase !unctiforme $ntr*o direcţie este ra!ortuldintre flu&ul luminos )i mărimea un"'iului solid care cu!rinde acest flu& %Fi".:.(/

ωΦ=

d d I ,cd

S

ωI

!i#%&%' Vectorul intensitate luminoasă


13/30



5andela 6cd7 este o unitate fundamentală a SI# definită astfel/ intensitatea luminoasăa unei su!rafeţe de 3-=5cm> % orificiu cu diametrul de 3#mm( a radiatoruluiinte"ral %cor!ul ne"ru( aflat la tem!eratura de solidificare a !latinei T5=#J .

Etalonul de intensitate

luminoasă este format dintr*un

tub de t'orină %3( $n care se"ăse)te o&id de t'oriu %>(. Tubuleste scufundat $ntr*un creuzettronconic %(# um!lut cu !latină%;(. Creuzetul este $nconKurat det'orină to!ită %( sub formă de

!raf# care are rol de izolatortermic. Toată această construcţiese "ăse)te $ntr*un +as din cuarţto!it %=(# $n Kurul căruia este$nfă)urat un inductor %?(. !i#%&%( Etalonul primar de intensitate luminoasă

~

1

~ ~

~

~

~

~~

~~

~

~

~ ~ ~

~~~ ~

~~

~

~

~

2

3

4

5

6

~

7


14/30



!i#%&%( Etalonul primar de intensitate luminoasă

~

1

~ ~~

~~

~~

~~~~

~ ~ ~

~~~ ~~ ~

~~~

2

3

4

5

6

~

7

La deconectarea inductorului de la sursă# !latina$nce!e să se răcească )i la trecerea din faza lic'idă $nfaza solidă

tem!eratura rămne constantă la +aloarea de &84+9: #

tim! de a!ro&imati+ & minute.

2n acest tim! luminanţa %strălucirea( orificiului

%O( se !ăstrează la +aloarea =P35%nt(.

cd ),( D

LSLI 14

1051106

4

23

5

2

=⋅⋅π

⋅=π

=⋅=

−

Radiatorul inte"ral !ro!riu*zis este !artea interioară a tubului de t'orină +ăzută !rin orificiu de 3# mm. 2n laboratoare se folosesc $n mod curent etaloane demăsură secundare constituite din lăm!i cu incandescenţă a căror intensitateluminoasă a fost com!arată )i etalonată $n ra!ort cu etalonul !rimar.


15/30



2n "eneral# intensitatea luminoasă a unei surse +ariază cu direcţia $n s!aţiu# surselefiind $ncadrate $n două cate"orii/

%ur%e uniforme# dacă intensitatea luminoasă este aceea)i $n toate direcţiile/

∫ ∫ Ω Ω

⋅π=ω⋅=ω⋅=Φ I d I d I 4

%ur%e neuniforme# !entru care obi)nuit se define)te o intensitate luminoasă

medie !entru un"'iul solid datωΦ=med I

Intensităţi medii/

* medie sferică

* a semisferei su!erioare

* a semisferei su!erioare

πΦ

=4

t msI

π

Φ=∩ 2

t

mI

πΦ

=∪2

t mI


16/30



!i#%&%) Curba fotometrică αβ ! f"α#β$

α % un&'i de (năl)ime* β % un&'i de a+imutS , sursă punctiformă-

. /

I αβ

S

β

β!0plan meridian

de referin)ă

α

Curbăfotometrică

/ă optică


17/30



Iluminarea măsoară densitatea de flu& luminos !rimit de o su!rafaţă.Se notează cu E )i se define)te ca ra!ortul dintre flu&ul luminos elementar dФ )isu!rafaţa elementară dS /

dS

d E

Φ= ,l&

Luxul 6l;7 < definit ca iluminarea unei su!rafeţe de 3 metru !ătrat !e care cadeuniform re!artizat un flu& luminos de un lumen.

eoarece se !oate măsura cu u)urinţă )i !recizie# iluminarea este o mărime debază în proiectarea instalaţiilor de iluminat .

6entru calculul iluminării $ntr*un anumit !unct P al unei su!rafeţe date# seutilizează de cele mai multe ori o relaţie deri+ată din cea de definiţie.


18/30

N i i f d l d il i


19/30



>

cos

l dS

dS I

dS

d I

E ⋅

⋅⋅=

⋅=

δ ω α α >

cos

l

I

E

δ α ⋅=

Aceasta relaţie e&!rimă cele două# a)a zise# legi fundamentale ale iluminării/

* Legea pătratelor distanţelor / iluminarea unei su!rafeţe este in+ers !ro!orţională cu

!ătratul distanţei la un acela)i un"'i de incidenţă δ. %δ


20/30



Cor!uri care !rimesc lumină flu& luminos !rimit Iluminare

Cor!uri care !roduclumină flu& luminos emis Emitan-ă

luminoa%ă

Emitanţa luminoasă excitanţa# radianţa!

Φ=

2m

lm,

dA

d M

N ti i f d t l d il i t


21/30



Luminan-a =%trălucirea>Este sin"ura mărime din te'nica iluminatului care !oate fi a!reciată $n mod direct deoc'i# $n sensul că acesta deosebe)te diferenţele de strălucire %luminanţă( alesu!rafeţelor aflate $n cm!ul +izual. Luminanţa se referă la suprafeţele de la care pleacă lumina# indiferent dacă acestea sunt surse !rimare de lumină sau su!rafeţeiluminate care reflectă sau transmit lumina !rimită.

!i#%&%* uminan)a (ntr%un punct al unei suprafe)e

dA

dI α

d/

α

Luminanţa % ( $ntr*o direcţieoarecare# definită !rin un"'iul Q# $ntr*un !unct de !e su!rafaţa unei surse !rimare sau secundare de lumină estedată de relaţia

nd!

dI

d!

dI α α

α =

⋅=

cos,cd-m>

N ti i f d t l d il i t


22/30



!i#%&%+ uminan)a (ntr%un punct al unei suprafe)e

dA

dI α

d/

α dS re

Ωp

re

p

redS

d dE

Φ=τ const " d!

dI "

dS

dI dE pa

n

pa

re

p

re ⋅=⋅Ω⋅⋅=Ω⋅⋅=Ω⋅= .τ τ τ α α

n

n

dA

dI L = dAn 0 element de arie normal la distanţa de obser+aţie

Exemple de +alori ale luminanţelor /Su!rafaţa soarelui/ >#P354 cd-m>Cor! ne"ru la =557 / ;P354 cd-m>Cor! ne"ru la 5557/ >#P35:cd-m>

Lam!a cu incandescenţă/ %?355(P 35cd-m>Lam!a fluorescentă/ 35 cd-m>Cerul senin / 5#P35 cd-m>Luna / 5#>P35 cd-m>G )osea iluminată artificial / %5#>(P35cd-m>

Notiuni fundamentale de iluminat


23/30



5antitatea de luminăCantitatea de lumină %ener"ia luminoasă(# Q# este !rodusul dintre flu&ul luminos )i

durata sa de utilizare. Fiindcă# $n "eneral# flu&ul luminos nu este constant $n tim!#cantitatea de lumină se calculează cu relaţia/

Unitatea de măsură este lumen#secunda %lm$s(.

E;'unerea luminoa%ăE&!unerea luminoasă %cantitatea de iluminare(# % # este !rodusul dintre iluminare )itim! sau densitatea de su!rafaţă a cantităţii de lumină !rimite de o su!rafaţă.

Unitatea de măsură este lux#secunda %lx$s(. E&!unerea luminoasă inter+ine $nfoto"rafie# film# studiul facultăţilor +izuale.

∫ Φ=t

dt Q5

∫ ==t

Edt d!

dQ

% 5



24/30


ILUMINAT ELECTRIC

?@O?@IETŢILE FOTOMET@I5E ALE MATE@IALELO@

acă asu!ra unui cor! cade un flu& luminos# o !arte se +a reflecta# o !arte +a fiabsorbită de cor! )i o !arte +a trece !rin cor!. acă notăm flu&ul incident cu Φ )ia!licăm !rinci!iul conser+ării ener"iei atunci !utem scrie/

t ar i Φ+Φ+Φ=Φ

i

r

ΦΦ=ρ

i

a

ΦΦ=α

i

t

ΦΦ=τ

factor de refle&ie factor de absorbţie factor de transmisie

Le"ea conser+ării ener"iei de mai sus# !rin $m!ărţire la Φi de+ine/

1=τ+α+ρ



25/30


ILUMINAT ELECTRIC

@EFLEBIA1. @efle;ia regulată se obţine de la su!rafeţe netede )lefuite# ale căror

nere"ularităţi sunt mai mici dect lun"imea de undă a razelor incidente.

E&em!le/ar"int )lefuit# ρ


26/30


ILUMINAT ELECTRIC

@EFLEBIA!. @efle;ia mi;tă =cominată> este o combinaţie de refle&ie re"ulată )i

difuză/

* sticlă o!alescentăρr


27/30


ILUMINAT ELECTRIC

!i#%&%& ransmisia luminiia , re&ulată* b , difu+ă* c , mită* d , perfect difu+ă-

i

t

Φi

Φt

i

Φi

Φt

i

Φi

Φt

i

Φi

Φt

"a$ "b$ "c$ "d$

Tran%mi%ia1. Tran%mi%ia regulată


28/30



29/30


ILUMINAT ELECTRIC

u!a de!endenţa factorilor fotometrici de lun"imea de undă a radiaţiei luminoase

cor!urile !ot fi/

0 colorate

$ necolorate.

6entru cor!urile necolorate factorii # Q )i τ nu depind de lun&imea de undă aradiaţiei incidente # astfel cor!ul reflectă# absoarbe )i transmite $n mod neselecti+lumină.

La cor!urile colorate # Q )i τ depind de lun&imea de undă# cor!urile reflectă#absorb sau transmit $n mod selecti+ lumina )i de aici senzaţia de culoare.

?ro'rietă-ile fotometrice ale materialelor

Notiuni fundamentale de iluminatU ili ă i l E i i El i


30/30


ILUMINAT ELECTRIC

2NTRERIV

iluminat _ chest fundamentale

Documents