21

Instalaţii Electrice Dr Florin POP profesor

Cursul 2 Cap 2 Iluminatul electric 21 Noţiuni fundamentale asupra iluminatului electric Problematica - lumina radiaţie electromagnetică - caracterul dual undă şi cuantă - spectrul de radiaţie radiaţii monocromatice (culori fundamentale) - eficacitate luminoasă relativă V(λ) - vizibilitateperformanţă vizuală - criteriile principale ale iluminatului - mărimi energetice - mărimi fotometrice - flux luminos - definiţie unitate de măsură efcicacitate luminoasă - intensitate luminoasă - definiţie unitate de măsură curbă fotometrică izocandelă - iluminare - definiţie unitate de măsură curbă izolux legile iluminării - luminanţa ndash definiţie unitate de măsură distribuţia luminanţei curbă limită - emitanţa (radianţa) luminoasă ndash definiţie unitate de măsură - factori fotometrici ndash reflexie absorbţie transmisie - corpuri colorate necolorate

- suprafeţe perfect difuze legea Lambert

Lumina - radiaţie şi undă

Omul este o fiinţa dependentă de lumină Toate simţurile noastre sunt fireşte importante dar

percepţia vizuală este recunoscută ca fiind cea mai importantă legătură cu mediul ambiant

Aproape 80 din toate informaţiile ajung la creier prin ochi şi astfel influenţează icircntr-un mod

decisiv acţiunile umane Vederea este posibilă mulţumită luminii - luminii naturale a soarelui

luminii solare reflectate de lună şi luminii artificiale

Cercetătorii au fost şi sunt mereu preocupaţi de cerinţele pe care trebuie să le icircndeplinească o

instalaţie de iluminat pentru ca percepţia vizuală să fie corespunzătoare Icircncă din anul 1925

profesorul german Teischmuumlller afirma ldquoNoi spunem că iluminatul este bun dacă ochii noştri

pot să perceapă clar şi plăcut lucrurile din jurul nostrurdquo Aceste două condiţii ce precizează că

iluminatul trebuie să fie atacirct funcţional cacirct şi plăcut sunt pe deplin recunoscute şi azi

Un poet rugat să definească ldquoversulrdquo a răspuns că icirci este mult mai uşor să spună ldquoceea ce nu

esterdquo şi a continuat ldquoNoi toţi ştim ce este lumina dar nu este uşor să spunem ce este luminardquo Icircn

fapt lumina are nevoie de două teorii pentru a fi explicată icircn mod satisfăcător

Teoria undelor electromagnetice a luminii a fost interpretarea clasică a secolului 19 Din

această perspectivă definiţia este ldquoLumina este evaluarea vizuală a energiei radianterdquo Viteza

de deplasare a radiaţiei electromagnetice şi astfel a luminii icircn vid nu este doar cea mai mare

viteză posibilă ci de asemenea singura cunoscută ca fiind constantă icircn univers c=2998middot108 ms

22

(300000 kms) Faptul că c este constantă implică o relaţie fixă icircntre lungimea de undă λ şi

frecvenţa radiaţiei electromagnetice ν determinată de

c=λν

Această teorie şi-a găsit sfacircrşitul odată cu descoperirea efectului fotovoltaic icircn ultimii ani ai

secolului 19 Icircntr-o celulă fotoelectrică supusă unui fascicul luminos se produce o deplasare de

electroni icircntre cei doi electrozi Conform caracterului de undă electromagnetică al luminii

incidente energia necesară unui electron pentru a se putea deplasa icircn interiorul celulei poate fi

obţinută icircn urma transportului acesteia de către unda luminoasă timp de un an Dar experimentul

dovedea că deplasarea electronilor se producea imediat ce fotocelula era expusă luminii Icircn 1905

Albert Einstein a dezvoltat o idee propusă de Max Plank prin care a explicat fenomenul

fotovoltaic Lumina călătoreşte ca un curent de mici pachete de energie denumite cuante Pentru

o frecvenţă a luminii ν cuanta are o cantitate de energie dată de relaţia

E=hν

unde h=66256middot10-27 ergsec este constanta lui Plank

Icircn 1929 de Broglie a primit premiul

Nobel pentru ipoteza care a reunit cele două

teorii icircn funcţie de lungimea de undă a

radiaţiei este dominant fie aspectul de

undă fie aspectul de particulă (particulă cu

masa zero cuantă de energie foton) Icircn

spectrul radiaţie electromagnetice undele

radio sunt strict unde icircn timp ce razele

cosmice sunt (se comportă ca) particule Icircn

ce priveşte lumina unele aspecte sunt

descrise optim prin teoria undelor (viteza de

deplasare fenomenele de reflexie refracţie

absorbţie interferenţă şi polarizare) icircn timp

ce altele necesită o abordare cuantică

(radiaţia descărcării electrice icircn vapori

metalici sau gaze efectul fotovoltaic)

Figura 211 Spectrul radiaţiei electromagnetice

23

Din multitudinea de manifestări ale radiaţiei electromagnetice lumina este porţiunea din

spectrul electromagnetic pe care sistemul vizual al omului o poate detecta ndash Figura 211 Este

deci radiaţia electromagnetică percepută de un ochi normal ca o senzaţie vizuală Spectrul vizibil

acoperă lungimea de undă icircntre 380 760 nm şi este icircncadrat de radiaţiile UV - ultraviolete (180

- 380 nm) şi IR - infraroşii (760 - 5000 nm) Fiecare bandă din spectrul vizibil produce o senzaţie

diferită de culoare Spectrul vizibil poate fi divizat icircn şase zone corespunzătoare culorilor

fundamentale violet (380-440 nm) albastru (440-490 nm) verde (490-560 nm) galben (560-590

nm) portocaliu (590-630 nm) roşu (630-760 nm) Fenomenul senzaţiei de culoare care implică

interacţiunea energiei radiante vizibile cu sistemul vizual uman este un concept foarte important

Dacă sistemul vizual este stimulat cu o energie radiantă pură de 500 nm subiectul va răspunde că

lumina este ldquoverderdquo dacă lungimea de undă este schimbată la 585 nm răspunsul va fi că lumina

este ldquogalbenărdquo Compoziţia spectrală a luminii este importantă pentru senzaţia de culoare

produsă

Retina ochiului uman conţine două tipuri de celule receptoare conuri şi bastonaşe Acestea

transformă energia radiantă icircn energie chimică care la racircndul ei provoacă impulsuri electrice

transmise prin nervul optic către creier Bastonaşele sunt sensibile la niveluri scăzute de lumină

fiind responsabile cu vederea pe timp de noapte (vedere scotopică) Conurile sunt mai puţin

sensibile dar pot face faţă nivelurilor ridicate de lumină din timpul zilei (vedere fotopică)

Figura 212 Curbele de sensibilitate spectrală relativă

Figura 213 Observatorul CIE Standard fotopic V(λ) şi scotopic Vrsquo(λ)

24

Percepţia culorii este determinată de existenţa a trei clase diferite de conuri Fiecare con

conţine un anumit tip de pigment şi fiecare pigment are un anumit răspuns spectral caracterizat

de o curbă de sensibilitate spectrală Sunt trei astfel de curbe caracteristice avacircnd vacircrfurile la

lungimile de undă 445 535 şi 570 nm ndash Figura 212 Deşi fiecare curbă acoperă icircntregul spectru

vizibil receptoarele de culoare sunt specificate prin denumirile respective - conuri albastre verzi

şi roşii Conform acestei teorii vederea colorată normală este o funcţie de prezenţa celor trei

pigmenţi icircn cele trei clase de conuri Lipsa unui pigment duce la lipsa percepţiei reale a culorilor

cum este daltonismul icircn care nu se poate face distincţia icircntre roşu şi verde

La trecerea de la un mediu icircntunecat către un mediu luminos sistemul vizual trebuie să se

ldquoadapteze la luminărdquo adaptarea implică sistemul de conuri şi durează mai puţin de un minut La

trecerea inversă de la lumină la icircntuneric sistemul vizual se ldquoadaptează la icircntunericrdquo icircntr-un

interval de timp de circa o oră percepţia vizuală trece de la conuri spre bastonaşe Icircntrucacirct

bastonaşele nu conţin pigmenţi ldquocoloraţirdquo percepţia nocturnă este lipsită de culoare de aici

expresia că ldquonoaptea toate pisicile sunt gri (negre)rdquo la fel din această cauză la căderea serii

(după apusul soarelui) imaginile icircşi pierd frumuseţea colorată din timpul zilei şi totul devine gri

din ce icircn ce mai icircnchis

Sensibilitatea ochiului uman la radiaţiile luminoase variază icircn funcţie de lungimea de undă a

acestora fiind maximă icircn cazul vederii diurne la culoarea galben-verde (λ0=555 nm) CIE

(Commission International de lrsquoEclairage) a introdus icircn 1933 eficacitatea luminoasă relativă

V(λ) (numită şi sensibilitate luminoasă spectrală relativă) ndash Figura 213

Vederea icircn timpul zilei ndash vederea fotopică - se datorează conurilor care sunt sensibile la o

luminanţă mai mare de 3 cdm2 iar vederea icircn timpul nopţii ndash vederea scotopică - se datorează

activării bastonaşelor celule sensibile la un nivel de luminanţă mai mic de 0001 cdm2 Vederea

pe timpul icircnserării ndash vederea mezopică - este definită icircn perioada din zi icircn care luminanţa are o

valoare intermediară icircntre limitele vederii scotopice-fotopice fiind activate icircn mică măsură atacirct

conurile cacirct şi bastonaşele

Cerinţele iluminatului

Sarcina vizuală este foarte diferită icircn raport cu tipul activităţii desfăşurate de la citirea unei cărţi

la asamblarea unor componente electronice Caracteristicile sarcinii vizuale determină condiţiile

cerute unui sistem de iluminat O proiectare şi o execuţie icircngrijite sunt cerinţe apriorice pentru un

iluminat artificial de bună calitate

Criteriile principale icircn proiectarea iluminatului pentru o aplicaţie dată sunt vizibilitatea şi

satisfacţia vizuală corelate cu costurile de instalare şi funcţionare

25

(a) Vizibilitateaperformanţa vizuală Performanţa unei anumite persoane pentru o sarcină

dată este determinată icircn mod esenţial atacirct de abilitatea cacirct şi de atitudinea sa faţă de icircndeplinirea

sarcinii respective Iluminatul alături de alţi factori fizici ai ambientului poate potenţa această

performanţă Performanţa vizuală este termenul ce evaluează informaţia procesată de sistemul

vizual măsurată prin viteza şi acurateţea cu care o sarcină vizuală (parte componentă a unei

sarcini complexe) este icircndeplinită Vizibilitatea unei sarcini vizuale este icircn general determinată

prin vizibilitatea celui mai dificil element care trebuie detectat sau recunoscut numit detaliu

critic Vizibilitatea unui detaliu depinde de mai mulţi factori printre care dimensiunea

unghiulară a detaliului (unghiul sub care este văzut detaliul de către ochi dependent de

dimensiunea detaliului şi distanţa pacircnă la ochi) luminanţa şi culoarea detaliului contrastul icircntre

luminanţele şi culorile detaliului şi fondului timpul disponibil pentru observare forma detaliului

similitudinea icircn formă şi textură icircntre detaliu şi alte elemente din imediata vecinătate poziţia

detaliului icircn cacircmpul vizual

(b) Satisfacţia vizuală Acest termen descrie măsura icircn care condiţiile vizuale reale ale

iluminatului sunt acceptate de către utilizatori Pentru instalaţii interioare este determinată de

uşurinţa cu care se desfăşoară munca ca şi de caracterul plăcut sau agreabil al mediului atacirct icircn

momentele icircn care atenţia este concentrată pe sarcina vizuală cacirct şi icircn clipele de relaxare

Desigur satisfacţia vizuală este afectată de ambianţa luminoasă şi de preferinţele individuale

(c) Costul iluminatului Economii semnificative icircn consumul energiei electrice şi astfel icircn

cost pot fi obţinute fără scăderea performanţei şi satisfacţiei vizuale printr-o proiectare judicioasă

şi exploatare optimă a instalaţiilor de iluminat Măsurile de eficienţă energetică vizează

micşorarea puterii instalate şi a timpului de funcţionare a iluminatului electric Pentru atingerea

acestor obiective se folosesc cele mai eficiente lămpi adecvate aplicaţiei se icircntrebuinţează icircn

mod optim fluxul luminos emis de lămpi se icircntreţine echipamentul de iluminat icircn bună stare de

funcţionare se dimensionează iluminatul după scheme eficiente energetic se controlează

operaţiile de conectare şi folosire a instalaţiei de iluminat prin corelarea acesteia cu iluminatul

natural disponibil şi cu necesităţile utilizatorilor şi se asigură o ambianţă luminoasă cacirct mai plăcută

Calitatea iluminatului sub aspect fotometric (luminotehnic) realizat de un anumit sistem de

iluminat poate fi descrisă prin următorii parametri

loz nivelul de iluminare şi uniformitatea iluminării

loz evitarea sau limitarea orbirii (distribuţia luminanţei)

loz culoarea aparentă şi redarea culorilor

loz modelarea

26

Factorii calitativi ai iluminatului au ponderi diferenţiate icircn funcţie de destinaţia şi arhitectura

unei icircncăperi Accentul poate să cadă pe performanţa vizuală prin alegerea corespunzătoare a

nivelului de iluminare şi limitarea orbirii confortul vizual prin redarea culorilor şi distribuţia

luminanţei ambianţa vizuală prin selectarea culorii luminii direcţiei luminii şi modelare ndash Figura 214

Figura 214 Parametrii calităţii iluminatului interior

Legile radiaţiei termice

Corpurile care emit radiaţii electromagnetice ca rezultat al creşterii temperaturii proprii se

numesc radiatoare termice Cantitatea de energie radiată pe icircntreg domeniul lungimilor de undă

de un corp negru icircncălzit la o anumită temperatură este exprimată prin legea lui Stefan-Bolzmann

[ ]M T W m= sdotσ 4 2

distribuţia spectrală a energiei radiate respectacircnd legea lui Plank

( ) [ ]Mc

e

W m mc Tλ λλ

micro=sdot minus

sdot1

5

2

2 1

icircn care σ = 573sdot10-8 Wm2K4 T ndash temperatura de icircncălzire a corpului negru K c1 = 3741sdot10-16

Wm2 c2 = 14388sdot10-2 mK λ - lungimea de undă microm

Legea deplasării maximului (legea a 2-a Wien)

[ ]λ micromax

sdot = sdotT m K2898

evidenţiază reducerea lungimii de undă pentru care se obţine maximul energiei radiate odată cu

creşterea temperaturii corpului şi este reprezentată grafic prin linia punctată din figura 215

Creşterea temperaturii radiatorului determină o creştere rapidă a cantităţii de energie emise cu o

contribuţie sporită a lungimilor de undă mai mici deci şi a eficienţei radiatorului termic

Eficienţa maximă la lungimea de undă λ0=555 nm se obţine la temperatura de 5195 K ce nu

Calitateailuminatului

Nivelul

iluminarii

Limitarea

orbirii

Distributia

armonioasa

a stralucirii

Redarea

culorilor

Culoarea

luminii

Directia

luminii

Modelarea

27

poate fi atinsă de wolframul care se topeşte

la temperaturi inferioare acestei valori

Deoarece icircn spectrul de radiaţii al unui

radiator termic apar toate lungimile de undă

chiar dacă cu aporturi energetice diferite

fenomenul de incandescenţă este caracterizat

printr-un spectru continuu

Figura 215 Spectrul radiaţie termice

Mărimi fotometrice

Cacircnd considerăm lumina ca o radiaţie electromagnetică ldquovizibilărdquo avem icircn vedere pe de o parte

energia iar pe de altă parte senzaţia produsă asupra ochiului - două aspecte deosebite Acest fapt

crează dificultăţi icircn evaluarea luminii sub aspect cantitativ Pentru rezolvarea problemei s-a

introdus convenţia care este conformă cu practica ingineriei iluminatului de a utiliza produsul

dintre energia radiantă şi sensibilitatea ochiului Astfel lumina este privită ca o radiaţie măsurată icircn

termenii sensibilităţii ochiului uman Mărimile fotometrice sunt astfel mărimi energetice evaluate prin

senzaţia luminoasă produsă Fluxul radiant măsurat icircn W devine flux luminos măsurat icircn W-lumină

Exemplu Două surse de lumină radiază 100 W pe lungimile de undă de 490 nm respectiv 510 nm Care sunt fluxurile luminoase echivalente Dar dacă sursa radiantă emite pe lungimea de undă de 1000 nm

Soluţie Din curba eficacităţii luminoase relative V(λ) se obţin valorile corespunzătoare V(490 nm)=02 respectiv V(510 nm)=05 Fluxul luminos pentru fiecare sursă de lumină este 100middot02=20 W-lumină respectiv 100middot05=50 W-lumină Sursa ce emite pe 1000 nm nu produce senzaţie luminoasă icircntrucacirct această lungime de undă este icircnafara spectrului vizibil şi V(1000 nm)=0 Radiaţia respectivă este icircn domeniul infraroşu

Fluxul luminos ΦΦΦΦ este energia radiată de o sursă de lumină icircntr-o secundă (flux de energie)

ponderat cu eficacitatea luminoasă relativă Unitatea de măsură a fluxului luminos este derivată

din unitatea de măsură a intensităţii luminoase candela O sursă de lumină care radiază uniform

icircn spaţiu o intensitate luminoasă de 1 candelă emite icircntr-un unghi solid de 1 steradian un flux

luminos de 1 lumen Echivalentul fotometric al radiaţiei este egal cu 683 lmW ceea ce icircnseamnă

că 1 W radiat pe lungimea de undă λ0=555 nm este egal cu 683 lm

28

Fluxul luminos al unei radiaţii monocromatice avacircnd lungimea de undă λ este

Φ=683middotV(λ)middotΦe(λ) lm

Fluxul luminos al unei surse de lumină cu un spectru de radiaţie discontinuu ce emite

simultan radiaţii pe mai multe lungimi de undă ndash Figura 216 a - cum este cazul lămpilor

fluorescente cu vapori de mercur de icircnaltă presiune sau de sodium este dat de suma fluxurilor

monocromatice componente

a) b)

Figura 216 Spectre de radiaţie ale unor surse de lumină a) Spectru discontinuu lampă fluorescentă b) Spectru continuu ndash lampă cu incandescenţă lumina soarelui lampa cu sulf

Icircn cazul unui spectru de radiaţie continuu ndash Figura 216 b - caracteristic luminii soarelui a

lămpii cu incandescenţă sau a lămpii cu microunde cu sulf fluxul luminos se determină prin

integrarea densităţii spectrale de flux de energie radiantă icircn domeniul spectral dλicircn jurul

lungimii de undă λ dΦe(λ)=Φeλdλ

Fluxul luminos caracterizează atacirct sursele de lumină primare - lămpile electrice soarele - cacirct

şi sursele secundare - suprafeţele corpurilor care receptează o lumină incidentă şi o reflectă sau

transmit Fluxul luminos poate să fie emis (de o sursă de lumină) sau primit (de suprafaţa unui

receptor de lumină)

Raportul dintre fluxul luminos al unei surse de lumină şi puterea electrică disipată icircn lampă

(consumată pentru a emite acest flux) se numeşte eficacitate luminoasă măsurată icircn lmW

Fiecare lampă sau ansamblu lampădispozitiv auxiliar este caracterizată de eficacitatea luminoasă

specifică 6-19 lmW pentru lampa cu incandescenţă de uz general 75-93 lmW pentru lampa

fluorescentă trifosfor 40-65 lmW pentru lampa fluorescentă compactă cu balast electronic 32-

58 lmW pentru lampa cu vapori de mercur de icircnaltă presiune 70-130 lmW pentru lampa cu

vapori de sodiu de icircnaltă presiune standard

29

Intensitatea luminoasă este conceptul pentru evaluarea concentrării luminii icircntr-o direcţie

specifică radiată icircntr-o secundă Intensitatea luminoasă I este fluxul luminos icircntr-o direcţie dată

radiat icircn unitatea de unghi solid Unitatea de măsură este candela Dacă se consideră un unghi

solid de mărime ω icircn jurul direcţiei date intensitatea luminoasă icircn această direcţie este

I = Φ ω cd

Icircn fotometrie unitatea de bază icircn Sistemul Internaţional de măsuri este candela Icircn 1979

standardul de referinţă pentru candelă a fost redefinit astfel ldquointensitatea luminoasă icircntr-o

direcţie specifică a unei surse ce emite o radiaţie monocromatică cu frecvenţa de 540x1012 Hz

(555 nm) şi a cărei intensitate radiantă icircn acea direcţie este 1683 watt per steradianrdquo Cu alte

cuvinte 1683 lsquowatt-luminărsquo pe steradian Pentru uzanţe practice icircn laboratoare se folosesc

standarde secundare lămpi cu incandescenţă calibrate cu mare precizie

Intensitatea luminoasă medie sferică emisă uniform icircn spaţiu de o sursă de lumină este egală

cu Imed sferic =Φ 4π cd

Conceptul de intensitate luminoasă este fundamental icircn tehnica luminii icircntrucacirct nici o sursă

de lumină (directă sau indirectă) nu emite fluxul luminos icircn mod egal icircn toate direcţiile Pentru

unele direcţii este de dorit ca emisia luminoasă să fie maximă icircn timp ce icircn alte direcţii este de

evitat Distribuţia spaţială a intensităţii luminoase a unei lămpi şisau aparat de iluminat oferă o

bună indicaţie asupra eficacităţii luminoase şi domeniul de aplicare al acestora

Distribuţia intensităţii luminoase este cea mai importantă caracteristică folosită icircn proiectarea

şi analiza unei instalaţii de iluminat Reprezentarea grafică utilizează un sistem de coordonate

polare C-γ icircn unul sau mai multe plane verticale ce trec prin centrul corpului de iluminat ndash Figura

217 Unghiul C determină poziţia planului de reprezentare iar γ este unghiul de elevaţie faţă de

axa verticală (γ = 0 este numit şi ldquonadirrdquo) Aparatele de iluminat care prezintă o simetrie de rotaţie

sunt caracterizate printr-un singur plan curba fotometrică fiind desenată doar icircntr-un semiplan iar

cele care prezintă două axe de

simetrie (de exemplu pentru lămpi

fluorescente tubulare) sunt

caracterizate prin planul transversal

(perpendicular pe axa lămpii)

respectiv longitudinal (paralel cu axa

lămpii) ndash Figura 218

Figura 217 Sistemul C-γ pentru reprezentarea distribuţiei intensităţii luminoase

210

Figura 218 Reprezentarea grafică a distribuţiei intensităţii luminoase icircn sistemul C-γ

Reprezentarea tabelară a distribuţiei intensităţii luminoase este de fapt icircnregistrarea

măsurărilor fotometrice şi permite cunoaşterea cu mai mare acurateţe a acestora Ea este utilizată icircn

programelor de calcul automat al sistemelor de iluminat

Fluxul luminos emis de aparatul de iluminat spre suprafaţa de lucru este dispersat sau

concentrat gradul de dispersie fiind caracterizat prin unghiul icircn care intensitatea luminoasă scade

sub un anumit procent din valoarea sa maximă (pentru aparate cu simetrie de rotaţie icircn general

50) Se deosebesc aparate de iluminat cu dispersie icircngustă (unghiul mai mic de 20deg) medie

(unghiul cuprins icircntre 20 40deg) sau largă (unghiul mai mare de 40deg) ndash Figura 219

Figura 219 Diagramele polare pentru distribuţia luminoasă cu fascicul icircngust mediu sau larg

Iluminarea Cantitatea de lumină necesară icircntr-o situaţie dată este exprimată prin termenul

de iluminare ce caracterizează recepţia fluxului luminos de către o suprafaţă icircntr-un punct al

acesteia Iluminarea E este raportul fluxului luminos incident pe o suprafaţă la aria acestei

suprafeţe

E=ΦA lx

Unitatea de măsură este lux 1 lx este 1 lumen pe 1 m2 Iluminarea este independentă de

unghiul de incidenţă al fluxului luminos

Cacircteva valori uzuale Vara la amiază pe un cer acoperit - 100000lx Un birou bine iluminat - 1000 lx Atelier de producţie - 300-500 lx

211

Spaţii de icircnvăţămacircnt conferinţe - 300-500 lx Cameră de zi a unei locuinţe - 100 lx Iluminat public - 5-30 lx Lună plină icircntr-o noapte senină - 025 lx

Dacă dimensiunea ariei este elementară iluminarea se referă la punctul respectiv Icircn caz

contrar iluminarea este o valoare medie pe icircntreaga suprafaţă de arie A Iluminarea medie se

poate determina şi ca medie aritmetică a iluminărilor icircn diferite puncte Pk ale suprafeţei

Emed=(1n)middotsumEP

Prin unirea punctelor unei suprafeţe icircn care iluminarea are aceeaşi valoare se obţin curbe

izolux

Legea fundamentală a iluminării exprimă legătura icircntre intensitatea luminoasă a sursei de

lumină şi iluminarea icircntr-un punct P al suprafeţei de arie A prin intermediul definiţiei fluxului

luminos şi a unghiului solid Astfel cu notaţiile dΦ = Imiddotdω dω = dArsquoR2 şi dArsquo = dAcosi se

obţine

2

cos

r

iIE

sdot= α

unde Iα este intensitatea luminoasă emisă de sursa de

lumină icircn direcţia punctului considerat α - unghiul

faţă de nadir (verticala punctului) i - unghiul de

incidenţă (icircntre raza de lumină şi normala la

suprafaţă icircn punctul considerat) r - distanţa de la

sursa de lumină la punctul considerat ndash Figura 2110

Figura 2110 Explicativă la legea iluminării

Exemplu Fie un corp de iluminat public de tip glob opal amplasat la icircnălţimea de 5 m care are o intensitate luminoasă uniformă de 2000 cd şi un semn de circulaţie ldquotrecere de pietonirdquo amplasat la o icircnălţime de 2 m şi la o distanţă de 4 m faţă de verticala corpului de iluminat (suprafaţa acestuia se află icircntr-un plan perpendicular pe planul format de raza de lumină şi verticala sursei de lumină) Care este iluminarea semnului de circulaţie(se neglijează dimensiunile proprii ale celor două obiecte) Soluţie Distanţa icircntre sursa de lumină şi semnul de circulaţie este r=radic(5-2)2+42=5 m Cosinusul unghiului de incidenţă este cosi=45 Iluminarea este E=2000middot0852=64 lx

Numeroase investigaţii au fost desfăşurate pentru a determina preferinţa utilizatorilor privind

iluminarea orizontală icircn spaţii interioare cu diferite valori ale reflectanţelor suprafeţelor

icircnconjurătoare

212

Nivelul de iluminare recomandat şi caracterul dinamic al recomandărilor Tendinţele

proiectării sistemelor de iluminat sunt foarte dinamice Nivelul de iluminare recomandat

reprezintă doar unul dintre parametrii ce trebuie luaţi icircn considerare la proiectarea sistemelor de

iluminat dar el este icircntotdeauna determinant pentru un sistem Un studiu de comparaţie

internaţional arată că nu există un consens icircn definirea ldquonivelului de iluminare corectrdquo [Mills E

Borg N Rethinking Light Levels 1998]

Tabelul 211 Niveluri de iluminare recomandate icircn 20 ţări (iluminare medie de icircntreţinere icircn lx)

Ţara Anul Plan general Sarcini VDT Masa de scris

Sarcini de citire

Proiectare de detalii

Australia 1990 160 160 320 320 600 Austria 1984 500 500 - - 750 Belgia 1992 300-750 500 500-1000 500-1000 1000 Brazilia 1990 750-1000 - - 200-500 3000 China 1993 100-150-200 150-200-300 150 75-100-150 200-300-500 Cehia 200-500 300-500 300-500 500 750 Danemarca 200-500 200-500 - 500 1000 Elveţia 1997 500 300-500 300 500 1000 Finlanda 1986 150-300 150-300 500-1000 500-1000 1000-2000 Franţa 1997 425 250-425 425 425 850 Germania 1990 500 500 500 - 750 Japonia 1989 300-750 300-750 300-750 300-750 750-1500 Marea Britanie 1994 500 300-500 500 300 750 Mexic Prop 200 - 600 900 1100 Olanda 1991 100-200 500 400-500 400 1600 Romacircnia 2002 300-500-750 - 500-750-1000 750 1000-1500-2000 Rusia 1995 300 200 300 300 500 Suedia 1994 100 300-500 300 500 1500 USACanada 1993 200-300-500 300 200-300-500 200-300-500 1000-1500-2000 Ghid CIE 1996 500 500 500 500 750

Icircncepacircnd cu anul 1930 nivelul de iluminare a cunoscut o schimbare rapidă icircn majoritatea

ţărilor Icircn prima fază a crescut pacircnă icircn anii rsquo70 (momentul crizei petrolului) după care a scăzut

din nou variaţia nivelului de iluminare de la o ţară la alta fiind foarte mare Icircn tabelul 21 este

prezentată o comparaţie icircntre nivelurile de iluminare pentru sarcini selectate icircn birouri folosind

date din 20 ţări

213

Figura 2111 Variaţia performanţei vizuale (a) şi a confortului vizual (b) cu iluminarea

Figura 2111 redă curba medie ce indică procentul observatorilor care au considerat o

anumită valoare a iluminării ca fiind satisfăcătoare icircmpreună cu aprecierile defavorabile prea

icircntunecată şi prea strălucitoare Satisfacţia vizuală optimă se obţine la valori de aproximativ

2000 lx (pentru care aprozimativ 70 din subiecţi s-au declarat satisfăcuţi) dar nu există un

nivel de iluminare la care toţi observatorii să fie satisfăcuţi Este de subliniat că 50 din subiecţi

au preferat niveluri de iluminare mai mici icircn jurul a 900-1000 lx Considerente energetice şi de

cost au condus spre stabilirea unui domeniu al iluminărilor recomandate pentru activităţi uzuale

icircntre 1000 şi 2000 lx Percepţia satisfăcătoare a trăsăturilor feţei umane icircn spaţii interioare se

obţine la o luminanţă de 10-20 cdm2 ceea ce corespunde unei iluminări verticale de cel puţin

100 lx respectiv orizontale de 200 lx De aceea valoarea minimă a iluminării pentru activităţi

desfăşurate icircn icircncăperi icircn condiţii normale de activitate continuă este de 200 lx indiferent de

cerinţele sarcinii vizuale Limita inferioară a luminanţei necesare pentru distingerea trăsăturile

feţei umane este de 1 cdm2 Aceasta echivalează cu o iluminare orizontală de aproximativ 20 lx

icircn condiţii normale de iluminat considerată valoare minimă a iluminării pentru spaţii interioare

icircn care nu se lucrează

Normativele internaţionale stabilesc următoarea scară de valori ale iluminărilor (cu un factor de

multiplicare de aproximativ 15) 20-30-50-75-100-150-200-300-500-750-1000-1500-2000-lx

Nivelurile de iluminare recomandate pentru diferite domenii de activitate desfăşurate icircn mod

curent icircn spaţiile interioare icircn condiţii vizuale normale sunt menţionate icircn tabel [CIE] Ele au fost

determinate de cerinţele sarcinii vizuale cu diferite grade de dificultate satisfacerea vizuală a

utilizatorilor experienţa practică şi necesitatea utilizării eficiente a energiei Iluminarea poate fi

mărită cu o treaptă dacă - sarcina vizuală prezintă reflectanţă şisau contraste cu valori

neobişnuit de mici - refacerea erorilor (rebuturilor) este costisitoare - acurateţea sau

Iluminarea lx

Vit

eza

med

ie d

e de

tecţ

ie s

-1

a)

Iluminarea lx

Ilum

inat

bun

b)

214

productivitatea ridicată a muncii este de mare importanţă - capacitatea vizuală a utilizatorului

este sub cea normală Icircn mod contrar iluminarea poate fi micşorată cu o treaptă dacă - sarcina

vizuală prezintă reflectanţă şisau contraste cu valori neobişnuit de mari - viteza şisau acurateţea

muncii nu este importantă - activitatea este desfăşurată doar ocazional Plecacircnd de la aceste

valori recomandate reglementări specifice normează nivelurile de iluminare pentru diferitele

tipuri ale activităţilor vizuale ndash SR 6646 NP061-02

Iluminarea este definită şi măsurată ca iluminare icircntr-un plan scalară (sferică) cilindrică şi

vectorială ndash Figura 2112

Figura 2112 Vectorul iluminare iluminarea sferică iluminarea cilindrică iluminarea semicilindrică

Iluminarea icircntr-un plan - orizontal vertical sau icircnclinat - este mărimea cea mai des folosită

Planul icircn care este situată sarcina vizuală se numeşte ldquoplan de referinţărdquo Icircn spaţiile industriale

iluminarea recomandată se referă la suprafaţa aşa numitului plan de lucru un plan orizontal

situat la icircnălţimea de 085 m deasupra pardoselii considerată icircnălţimea medie pentru o activitate

vizuală corespunzătoare poziţiei de lucru icircn picioare Desigur icircn situaţii concrete pot fi definite

şi alte suprafeţe de referinţă Icircn spaţii interioare cu alte destinaţii de exemplu pentru circulaţie

sau pentru expoziţii suprafaţa de referinţă poate fi pardoseala pereţii sau orice plan relevant din

icircncăpere

Calculul iluminării icircntr-un punct din planul orizontal sau vertical se face cu referire la

icircnălţimea sursei de lumină de-asupra planului orizontal h şi la unghiurile care definesc poziţia

reciprocă sursă-punct-orientarea planului ndash Figura 2113

Iluminarea orizontală icircntr-un punct P este

Eorizontal=Imiddotcos3ih2

iar iluminarea verticală icircn acelaşi punct P este

Evertical=Imiddotsinαmiddotcos2αmiddotcosβh2

Figura 2113 Calculul iluminării verticale

215

Iluminarea scalară (sferică) icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa unei sfere

foarte mici aflate icircn acel punct Fiind o mărime independentă de direcţia de incidenţă a luminii

este utilă pentru analiza iluminatului icircn icircncăperile icircn care activitatea nu se desfăşoară icircntr-un plan

anumit bine precizat (de exemplu holurile hoteliere)

Iluminarea cilindrică icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa laterală a unui cilindru

foarte mic aflat icircn acel punct axa cilindrului fiind verticală Astfel iluminarea cilindrică este

media iluminărilor verticale icircn toate direcţiile din jurul acelui punct

Icircn mod similar se defineşte şi iluminarea

semicilindrică

( )EI

hsemicil

= +π

α α β2

2 1sin cos cos

cu aplicaţii interesante la analiza iluminatului

public pentru identificarea persoanelor sau

obstacolelor ndash Figura 2114

Figura 2114 Calculul iluminării semicilindrice

Vectorul iluminare se defineşte icircn raport cu un disc foarte mic amplasat icircn punctul analizat Pe

axa normală a discului se orientează către feţele acestuia doi vectori ale căror module sunt egale

cu valorile iluminărilor pe feţele respective Vectorul iluminare are modulul egal cu maximul

diferenţei dintre cele două iluminări calculate pentru diferite orientări date discului Direcţia

vectorului este de la faţa cu iluminare mai mare către faţa cu iluminare mai mică Astfel vectorul

iluminare este corelat cu direcţia principală a luminii icircntr-un punct din spaţiu punacircnd icircn evidenţă

direcţionalitatea luminii

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este uniformă

icircn spaţiu fiind cuprinsă icircntre un minim - iluminarea minimă Emin şi un maxim - iluminarea

maximă Emax Se defineşte iluminarea medie Emed ca fiind media iluminărilor obţinute pe icircntreaga

suprafaţă de referinţă Măsura uniformităţii iluminării icircn spaţiu este dată de factorul de

uniformitate CU=Emin Emed Pentru un sistem de iluminat general valoarea acestui factor de

uniformitate pe icircntregul plan util trebuie să fie mai mare de 08 Se utilizează de asemenea atacirct

raportul dintre iluminarea minimă şi iluminarea maximă care se recomandă să fie mai mare de

065 pentru suprafaţa de lucru pe care se află sarcina vizuală cacirct şi inversul unuia sau altuia

dintre aceste rapoarte

216

Pentru ca o instalaţie de iluminat să corespundă cerinţelor de uniformitate este necesar să fie

icircndeplinite următoarele două condiţii

(a) raportul iluminărilor medii pe icircntreaga suprafaţă a planului de lucru şi pe suprafaţa

sarcinii vizuale Emed plan lucru Emed sarcină vizuală ge 13

(b) raportul icircntre iluminările medii ale unor icircncăperi icircnvecinate Emed 1 Emed 2 le 51

Iluminarea medie pe suprafaţa de referinţă asigurată de o instalaţie de iluminat interior nu

este uniformă nici icircn timp Icircncepacircnd din primul moment al punerii icircn funcţiune a instalaţiei

iluminarea va scădea continuu datorită icircmbătracircnirii lămpilor (şi deteriorării unora dintre ele) a

depunerilor de praf şi murdărie pe suprafeţele lămpilor aparatelor de iluminat pereţilor şi

tavanului icircncăperii şi a deprecierii calităţilor reflectante ale suprafeţelor icircncăperii ndash Figura 2115

Figura 2115 Variaţia iluminării icircn timpul utilizării instalaţiei de iluminat A - pierderi datorate icircmbătracircnirii lămpilor B - pierderi datorate deprecierii suprafeţelor icircncăperii C - pierderi datorate murdăririi lămpilor şi corpurilor de iluminat

Un program de icircntreţinere a instalaţiei de iluminat - numit şi program de mentenanţă - va

asigura menţinerea icircn limite rezonabile a iluminării medii Uniformitatea icircn timp a iluminării

medii se defineşte prin următorii termeni (a) iluminarea iniţială corespunde momentului punerii

icircn funcţiune a unei instalaţii noi cu suprafeţele icircncăperii curate (t=0) (b) iluminarea de serviciu

este media icircn timp a iluminării icircn cursul unui ciclu al programului de mentenanţă (acest termen

217

este rezultatul unei duble medieri a iluminării icircn spaţiu şi icircn timp) (c) iluminarea de icircntreţinere

este valoarea minimă la care scade iluminarea icircn momentul efectuării lucrărilor de icircntreţinere

programate de icircnlocuire a lămpilor defecte sau icircmbătracircnite şisau de curăţire a aparatelor de

iluminat şi a suprafeţelor icircncăperii Reglementările CIE recomandă normarea iluminării de

icircntreţinere pentru dimensionarea unei instalaţii de iluminat dar unele ţări normează iluminarea

de serviciu Este de dorit ca programul de icircntreţinere să fie astfel conceput icircncacirct iluminarea de

icircntreţinere să nu scadă sub 08 (unele reglementări precizează valoarea 07) din iluminarea de

serviciu

Măsurarea iluminării se face cu luxmetru un aparat de măsură ce utilizează o fotocelulă

care converteşte energia luminoasă determinată de fluxul receptat icircn energie electrică conectată

la un microampermetru cu scala gradată direct icircn lux Pentru măsurări precise se aplică corecţii

- de sensibilitate spectrală datorită faptului că celulele fotoelectrice au o curbă de răspuns

diferită de curba vizibilităţii relative

- de cosinus care asigură receptarea razelor de lumină ce cad sub un unghi de incidenţă mare

(foarte oblic care ar putea să conducă la reflexii totale) este specifică măsurătorilor icircn exterior

- de temperatură necesară datorită influenţei temperaturii ambiante asupra intensităţii

curentului de conversie fotovoltaică (icircn general temperatura de etalonare este icircn jurul a 20degC)

Luminanţa este conceptul pentru intensitatea luminoasă emisă de unitatea de arie a unei

suprafaţe icircntr-o direcţie anumită Suprafaţa poate fi ea icircnsăşi emiţătoare de lumină sau

transmiţătoare (sursă primară de lumină ndash suprafeţele lămpilor sau aparatelor de iluminat

suprafaţa soarelui) sau poate să reflecte lumina primită de la altă sursă (fiind astfel o sursă

secundară de lumină)

Luminanţa L este raportul intensităţii luminoase de la o suprafaţa icircntr-o direcţie dată la aria

aparentă a acestei suprafeţe

L=IAaparentă cdm2

Unitatea de măsură este candela pe metru pătrat Luminanţa este dependentă de unghiul de

privire Prin arie aparentă se icircnţelege proiecţia ariei suprafeţei considerate pe un plan

perpendicular pe direcţia de privire

Exemplu Pentru o sferă indiferent de direcţia de privire aria aparentă este aria secţiunii circulare diametrale prin sferă Aaparentă =πr

2 icircn timp ce aria semisferei expusă privirii este egală cu 2π r2 Exemplu Tubul de descărcare al unei lămpi cu vapori de sodiu de icircnaltă presiune are 100 mm

lungime şi 8 mm diametru Intensitate luminoasă radiată perpendicular pe suprafaţa cilindrică este de 400 cd Care este luminanţa icircn aceeaşi direcţie

Soluţie Suprafaţa aparentă a tubului de descărcare icircn direcţia perpendiculară pe generatoarea cilindrului este egală cu a secţiunii dreptunghiulare verticale Aaparentă=1008=800 mm2 Luminanţa este L=4000800=5 cdmm2=5106 cdm2

218

Cacircteva valori uzuale Suprafaţa soarelui - 165109 cdm2 Filamentul lămpii cu incandescenţă - 7106 cdm2 Lampa fluorescentă - 5hellip15103 cdm2 Suprafaţa lunii pline - 25103 cdm2 Asfaltul străzii cu iluminat public - 05hellip2 cdm2

Pentru asigurarea unei bune vizibilităţi a sarcinii cel mai important factor al iluminatului icircl

constituie luminanţa repartiţia acesteia şisau contrastul de luminanţicirc al diferitelor suprafeţe din

spaţiul icircncăperii Valorile acestora trebuie să se icircncadreze icircn anumite limite icircn caz contrar apare

o stare de jenă vizuală sau de reducere a aptitudinii de distingere a detaliilor de mici dimensiuni

cunoscută sub denumirea de orbire

Diferenţele de luminanţă icircntre diferitele suprafeţe ndash sarcina vizuală fondul acesteia şi cele

din cacircmpul vizual ndash sunt specificate sau măasurate prin raportul luminanţelor suprafeţelor icircn

corelaţie Se recomandă ca valori orientative rapoartele sarcină vizualăfond ndash 31 şi sarcină

vizualăcacircmp vizual ndash 101 Icircntrucacirct iluminarea este utilizată ca mărime de proiectare de bază icircn

sistemele de iluminat interior distrbuţia luminanţelor icircn interiorul unei icircncăperi poate fi redată

prin distribuţia iluminărilor relative (şi a reflexivităţii suprafeţelor respective)

Gradele de reflexie şi de finisare ale suprafeţelor principale dintr-o icircncăpere sunt factori

importanţi icircn utilizarea optimă a luminii Suprafeţele cu o reflexivitate mare contribuie la

reflexiile multiple şi sunt recomandate pentru interioare de lucru Suprafeţele mate sunt

recomandate pentru evitare reflexiilor regulate sau mascarea imperfecţiunilor suprafeţei

Cavitate tavanului va avea un rol mai redus icircn icircncăperile mici decacirct icircn cele mari icircn care

ocupă o parte substanţială din cacircmpul de vedere Pentru sisteme de iluminat direct sau semidirect

se recomandă ca iluminarea tavanului şi cea a planului de lucru să fie icircn raportul

EmedtavanEmedplandelucru=03hellip09 Pentru sisteme de iluminat indirect luminanţa suprafeţelor ce

formează cavitatea tavanului trebuie să fie mai mare de 500 cdm2 Pe porţiuni mici se acceptă şi

valori mai mari pacircnă la 1500 cdm2 dar trebuie să fie evitate contrastele mari de luminanţă

Tavanele luminoase realizate cu panouri difuze de mari dimensiuni vor avea o luminanţa

inferioară valorii de 500 cdm2

Reflexivitatea ridicată a pereţilor şi suprafeţelor despărţitoare vor icircmbunătăţi percepţia

luminoasă icircn icircncăpere Suprafeţele icircnvecinate ferestrelor trebuie să aibă un factor de reflexie de

cel puţin 06 pentru a reduce contrastul cu strălucirea relativ ridicată a imaginii exterioare pe

timpul zilei Ferestrele se acoperă cu perdele sau jaluzele icircn timpul nopţii icircntrucacirct formează

suprafeţe negre cu reflexie regulată Se recomandă ca raportul icircntre iluminarea medie a pereţilor

(iluminarea verticală) sau a oricărei suprafeţe de partiţie şi iluminarea medie orizontală pe planul

219

de lucru să fie icircn limitele EmedpereţiEmedplandelucru= 05hellip08 Factorii de reflexie ai pereţilor vor fi

icircntre limitele 03hellip07

Reflexivitatea cavităţii pardoselii ndash pardoseala suprafaţa inferioară a pereţilor mobilierul sau

echipamentul tehnologic aflate sub nivelul planului de lucru ndash este importantă icircn crearea

ambianţei vizuale a icircncăperii O pardoseală cu un factor de reflexie scăzut nu va reflecta lumina

incidentă pe ea şi va fi mai dificil să se obţină o modelare corespunzătoare a obiectelor din

icircncăpere Contrar dat fiind faptul că suprafaţa pardoselii poate fi cea mai mare suprafaţă plană

din icircncăpere o luminanţă prea ridicată a acesteia ar domina imaginea cacircmpului vizual De aceea

factorul de reflexie pentru cavitatea pardoselii se recomandă să aibă o valoare medie cuprinsă

icircntre limitele 020hellip040 putacircnd să coboare pacircnă la 01

Verificarea limitării orbirii directe produsă de aparatele de iluminat se face prin diferite

metode unele ţări adoptacircnd metodologii proprii CIE a stabilit metoda curbelor limită de

luminanţă care se doreşte a fi aplicată de majoritatea ţărilor europene cu adaptări icircn raport cu

anumite considerente concrete ndash vezi şi SR 6646 şi NP 061-02

Metoda CIE a Curbelor de Luminanţă Limită (CLL) Metoda CIE are la bază un sistem de

curbe de luminanţă limită folosit icircn cazul corpurilor de iluminat cu difuzor completat de un

sistem de unghiuri de ecranare minim admisibile care se utilizează icircn cazurile icircn care lămpile pot

fi vizibile parţial sau complet icircn zona de vedere care interesează

(a)(b)

Figura 2116 Curbele limită de luminanţă pentru evitarea orbirii ndash [CIE]

Valorile admisibile ale luminanţei aparatelor de iluminat sunt date icircn funcţie de unghiul de

observare γ pentru diferite niveluri de iluminare Ele depind de clasa de calitate a icircncăperii şi de

220

modul de distribuţie spaţială a fluxului luminos emis de aparate sau de direcţia de privire a

observatorului faţă de aparatele de iluminat Astfel sistemul de curbe limită de luminanţă este

format din două familii de curbe (tip A şi tip B) fiecare avacircnd icircn componenţa sa cacircte două seturi

de curbe corespunzătoare claselor de calitate 1 şi 2 Curbele de luminanţă prezintă variaţia

luminanţei maxim admisibile pentru unghiuri de emisie ale aparatelor de iluminat cuprinse icircntre

45˚ şi 85˚

Curbele de tip A (fig 2116 a) se aplică aparatelor de iluminat fără părţi laterale luminoase

şi aparatelor de iluminat liniare cu părţile laterale luminoase dispuse paralele cu direcţia de

privire Curbele de tip B (fig 2116 b) se aplică aparatelor de iluminat cu părţi laterale

luminoase şi aparatelor liniare perpendiculare pe linia vederii

Figura 2117 Exemplu de aplicare a metodei curbelor limită de luminanţă

Utilizarea sistemului curbelor de luminanţe limite este posibilă doar dacă sunt icircndeplinite

simultan următoarele condiţii

- icircncăperile au formă de paralelipiped rectangular

- aparatele de iluminat sunt distribuite icircntr-un aranjament practic regulat cu axele

principale paralele cu pereţii

221

- factorii de reflexie ai suprafeţelor icircncăperilor se găsesc icircn domeniul 07 ndash 08 pentru

plafon 04 ndash06 pentru pereţi şi 01 ndash 02 pentru podea

- direcţiile principale de privire sunt predominant orizontale

Icircn cazul icircn care se cunoaşte curba de luminanţă a aparatului de iluminat examinat pentru

unghiurile γ stabilite se compară valorile acesteia cu valorile corespunzătoare ale luminanţelor

maxim admisibile din curba de luminanţă limită aleasă Se consideră că sunt realizate condiţiile

de limitare a orbirii directe dacă toate valorile luminanţelor aparatului de iluminat sunt situate icircn

stacircnga curbei de luminanţă limită ndash Figura 2117

Metoda CIE de Evaluare Unificată a Orbirii (ldquoUnified Glare Ratingrdquo - UGR) este propusă

de CIE şi introdusă icircn actualele standarde europene CEN pentru determinarea limitelor de orbire

icircn iluminatul interior Sistemul are la bază indicele global de orbire UGR

sdot= sum 2

2250lg8

p

L

LUGR

b

ω

icircn care Lb este luminanţa fondului (cdm2) L - luminanţa părţilor luminoase ale fiecărui corp de

iluminat icircn direcţia ochiului observatorului (cdm2) văzute sub unghiurile solide ω (steradiani) p

- un indice de poziţie corelat cu deplasarea corpului de iluminat faţă de linia de privire Metoda

permite cea mai precisă evaluare a orbirii provocată icircn planul liniei de privire de către corpurile

de iluminat tratate individual şi are avantajul posibilităţii includerii procedurii de calcul icircn cadrul

unor programe de calcul generale

Figura 2118 Corelarea icircntre curbele limită de luminanţă şi factorul UGR

222

Valorile UGR sunt cuprinse icircn gama 10 30 cu cacirct mai mare fiind valoare indicelui cu atacirct

mai mare fiind orbirea produsă icircn interior Recomandarea standardului CEN pentru cele mai

multe birouri menţionează limita superioară a indicelui la valoarea 19 care corespunde curbei

limtă de luminanţă pentru iluminarea medie de 500 lx şi clasa de calitate 1 ndash Figura 2118

Sisteme de iluminat cu un UGR de 10 sunt lipsite de orbire Valorile maxime uzual recomandate

sunt 16 ndash desen tehnic 19 ndash citit scris icircntruniri muncă bazată pe calculator 22 ndash activităţi

industriale 25 ndash industrie grea 28 ndash platforme de cale ferată foaiere

Dacă nu se poate obţine limitarea dorită a luminanţei aparatelor de iluminat se va proceda la

evitarea orbirii directe prin amplasarea lor icircn afara cacircmpului vizual al observatorului sau prin

utilizarea unor dispozitive de ecranare a surselor de lumină (grătare dispersoare)

Trebuie făcută distincţia icircntre doi termeni ndash luminanţa şi strălucirea Luminanţa este excitaţia

vizuală iar strălucirea este răspunsul vizual Luminanţa este o măsură cantitativă şi obiectivă

Strălucirea este un termen calitativ şi subiectiv care se referă la impresia pe care o are un

observator privind o suprafaţă Exemplu tipic este modul icircn care luna plină icirci apare unui

observator pe timp de noapte ndash strălucitoare sau pe timp de zi ndash deloc strălucitoare Alt exemplu

ndash aparatele de iluminat public cu lămpile aprinse pe timp de noapte respectiv pe timp de zi

Strălucirea nu este potrivită pentru determinarea cantitativă a vizibilităţii luminanţa este

Icircn cazul unei suprafeţe mate (sarcina vizuală şi suprafeţele icircnvecinate) factorul de reflexie şi

iluminarea suprafeţei determină luminanţa acesteia

L=E(rπ)

Astfel suprafeţele cu diferite proprietăţi reflexive dar cu aceeaşi iluminare vor radia diferite

intensităţi luminoase şi de aceea vor avea diferite luminanţe

Exemplu Fie trei foi de hacircrtie mată albă gri şi neagră avacircnd factorii de reflexie respectiv de 08 04 004 Cunoscacircnd că sunt iluminate cu 400 lx să se determine luminanţele lor

Soluţie Relaţia icircntre iluminare luminanţă şi factorul de reflexie a unei suprafeţe mate este L= E(rπ) astfel că cele trei luminanţe căutate sunt respectiv Lalb=400(08314)=100 cdm2

Lgri=400(04314)=50 cdm2 Lnegru=400(004314)=5 cdm2

Luminanţa ca factor ce influenţează vizibilitatea poate fi substituită prin iluminarea şi

reflectanţa respectivelor suprafeţe mate Reflectanţa este o proprietate intrinsecă a materialelor

componente nefiind afectată de iluminat astfel că iluminarea E rămacircne ca o caracteristică a

sistemului de iluminat ce afectează vizibilitatea Icircn acelaşi timp icircnsă o altă caracteristică

reprezentantă prin contrastul de luminanţă icircntre detaliul sarcinii vizuale şi suprafeţele icircnvecinate

care formează fondul nu este afectată de iluminare ci de factorii de reflexie ai detaliului şi

fondului rdetaliurfond

223

Emitanţa (exitanţa) unei suprafeţe care emite lumină (sursă primară sau secundară) este

raportul fluxului emis la mărimea ariei suprafeţei

M= ΦemisA lmm2

Relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe ce are o reflexivitate r este

astfel

M=ΦreflectatA=ΦincidentrA=Er

Introducacircnd şi relaţia de legătură icircntre iluminare şi luminanţă L=E(rπ) se obţine

M=Er=Lπ

Icircn mod similar relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe care are o

transmisivitate t este

M=ΦtransmisA=ΦincidenttA=Et=Lπ

Exemplu Un glob sferic cu diametrul de 1 m este perfect difuz Icircn centrul său se află o sursă de iluminat punctiformă ce emite 50 cd Luminanţa globului este de 40 cdm2 Care este emitanţa globului Dar transmitanţa sticlei globului

Soluţie (1) Utilizarea fluxului luminos Lampa emite un flux luminos de 504π=200π lm Aria suprafeţei sferei este 4πr2=4π(12)2=π m2 Iluminarea pe suprafaţa interioară sferei este 200ππ=200 lx Luminanţa sferei este de 40 cdm2 Emitanţa este 40π lmm2 Transmisivitatea este t= (40π)200=0628

(2) Utilizarea intensităţii luminoase Aria aparentă a globului sferic este Aaparentă=π(12)2 Astfel intensitatea luminoasă emisă de sferă este I=LAaparentă=40π(12)2=10π cd Raportul icircntre intensitatea luminoasă a globului (din exterior) şi cea a sursei de lumină (din interior) defineşte transmitanţa sticlei globului t=10π 50=0628

Proprietăţi ale suprafeţelor iluminate

Radiaţiile luminoase emise de o sursă de lumină şi propagate prin aer la contactul cu un material

se comportă astfel o parte se reflectă o parte este absorbită iar o parte este transmisă ndash Figura

2119

Figura 2119 Comportarea radiaţiei luminoase la icircntacirclnirea cu un material oarecare plan

224

Pe baza conservării energiei se poate scrie şi conservarea fluxului luminos

Φi=Φr+Φa+Φt

unde Φi reprezintă fluxul incident Φr - fluxul reflectat Φa - fluxul absorbit şi Φt - fluxul

transmis Cele trei componente al fluxului definesc factorii de reflexie r (ρ) de absorbţie a (α) şi

de transmisie t (τ)

r=ΦrΦi a=ΦaΦi t= ΦtΦi care respectă egalitatea r+a+t=1

Cele trei fenomene reflexia absorbţia şi transmisia au loc simultan dar icircn proporţii diferite

icircn funcţie de natura materialului din care este constituit corpul Se defineşte corpul negru alb

respectiv transparent ndash care absoarbe reflectă respectiv transmite radiaţia incidentă corpul colorat ndash

la care fenomenul este selectiv dependent de lungimea de undă a radiaţiei incidente

Reflexia determină o modificare a direcţiei radiaţiei luminoase incidente Punctul icircn care are

loc această deviere a razei de lumină se numeşte punct de incidenţă iar radiaţia luminoasă cu o

nouă direcţie se numeşte radiaţie luminoasă reflectată

Icircn Figura 2120 este dată o clasificare a reflexiilor pe suprafeţe clasificare valabilă şi pentru

transmisia fluxului luminos prin corpuri transparente

Figura 2120 Clasificarea reflexiei fluxului luminos pe suprafeţe

Reflexia regulată (de oglindă) Suprafeţele foarte netede se comportă ca o oglindă iar conform

legilor opticii unei raze de lumină incidente Ii icirci corespunde o singură rază de lumină reflectată

Ir icircntr-un plan ce cuprinde şi normala la suprafaţă n iar unghiul de incidenţă este egal cu cel de

deflexie (fig 2121 a)

Reflexia difuză Icircn cazul icircn care suprafaţa materialului reflectant nu este netedă ci prezintă

asperităţi lumina este icircmprăştiată după reflexie icircn toate direcţiile icircn funcţie de mărimea şi

orientarea asperităţilor Acest fenomen poartă numele de reflexie difuză Şi icircn acest caz sunt

respectate legile reflexiei dar la nivelul fiecărui microelement al suprafeţei cu denivelări (fig

2121 b)

Reflexia

Regulată Difuză Mixtă

Imperfect difuză Perfect difuză

225

n Irmax Ii

Reflexia imperfect difuză are loc icircn cazul suprafeţelor lucioase intensităţile reflectate fiind

orientate după direcţia principală de reflexie (fig 2121 c)

Reflexia perfect difuză Icircn cazul suprafeţelor perfect difuze reflexia luminii este izotropă

respectacircnd legea lui Lambert γγ cosmax sdot= II unde Imax este intensitatea luminoasă maximă icircn

direcţia normală şi Ir ndash intensitatea luminoasă la un unghi γ (fig 2121 d) Icircn această situaţie

luminanţa suprafeţei este aceeaşi independent de poziţia punctului de observaţie

Reflexia mixtă reprezintă o suprapunere dintre reflexia regulată şi cea difuză După cum se poate

observa icircn figura 2121 e reflexia mixtă se caracterizează printr-o reflexie difuză la care există

o direcţie principală care coincide cu direcţia razei reflectate din cauza reflexiei regulate

(a) (b)

c) (d)

e) Figura 2121 Reflexia regulată (a) difuză (b) imperfect difuză (c) perfect difuză (d) mixtă (e)

n Ir Ii

θi θr

n Irmax Ii

θi

Ii

dS

γ

226

Icircntrebări 1 Care parametru reprezintă cantitatea luminii incidente pe o suprafaţă a iluminarea b luminanţa c strălucirea 2 Care este nivelul de iluminare recomandat pentru săli de icircnvăţămacircnt şi conferinţe a 100 lx b 300 lx c 1000 lx 3 Rolul iluminatul icircn condiţionarea mediului ambiant poate fi descris prin a crearea unei atmosfere plăcute b conformarea la reglementări internaţionale c promovarea unei eficacităţi vizuale 4 Icircn condiţii normale icircn timpul zilei vederea este asigurată de a bastonaşe b conuri c pupilă 5 Radiaţiile ultraviolete ocupă un domeniu de lungimi de undă icircntre a 100-380 nm b 380-760 nm c 500-600 nm 6 Radiaţia cu lungimea de undă de 550 nm este de culoare a albastră b verde c roşie 7 Care unitate de măsură reprezintă cantitatea de lumină incidentă pe suprafaţa unui obiect a lm b lx c cd 8 Radiaţiei cu puterea de 100 W pe lungimea de undă de 510 nm icirci corespunde fluxul luminos de a 100 lm b 100middot683=68300 lm c 100middot05middot683=34150 lm 9 O lampă ce emite un flux luminos de 500 lm este echipată cu un reflector astfel că 40 din

lumina lămpii ajunge pe o pictură cu dimensiunile de 2550 cm Care este iluminarea picturii a 500(025middot050middot04)=10000 lx b (50004)middot(025middot050)=156 lx c (500middot04)(025middot050)=1600 lx 10 Un corp de iluminat public este amplasat la 8 m icircnălţime Intensitatea luminoasă radiată spre un

punct de pe stradă la 8 m distanţă de proiecţia corpului este de 2500 cd Care este iluminarea orizontală icircn acel punct

a 2500(8middot8)=391 lx b [2500(8middot8)]middotcos345deg=137 lx c 2500(82middot8)=49 lx

227

11 O bucată de sticlă care primeşte un flux luminos icircn anumite condiţii şi are un factor de transmitere de 07 şi un factor de absorbţie de 01 va reflecta de pe suprafaţa sa un flux incident egal cu

a 0 b 20 c 50

12 O sticlă colorată icircn roşu va transmite icircn principal o rază de lumină de culoare a roşie b albastră c toate culorile cuexcepţia celei roşie

13 Care este luminanţa suprafeţei unui corp de iluminat sferic cu un diametru de 20 cm ce radiază o intensitate luminoasă de 100 cd icircn toate direcţiile a 100(010x010)= 10000 cdm2 b 100(4 x π x 010 x 010)= 796 cdm2 c 100(π x 010 x 010)= 3183 cdm2

14 Un flux luminos de 100 lm este incident pe o suprafaţă reflexivă perfect difuză cu o reflectanţă de 30 Dimensiunile suprafeţei sunt de 3 x 3 m care este luminanţa suprafeţei a (100 x 030)π = 95 cdm2 b (100 x 030)(3 x 3 x π)=11 cdm2 c (100 x 3 x 3)(030 x π)=318 cdm2

15 Care parametru luminos este cel mai apropiat de senzaţia vizuală percepută de ochi a fluxul luminos b iluminarea c luminanţa

16 O lampă cu incandescenţă emite un flux luminos de 900 lm Lampa este introdusă icircntr-un glob sferic de sticlă opală (perfect difuză) care are o transmitanţă de 80 Fluxul iluminos este perfect distribuit icircn spaţiu Care este intensitatea luminoasă radiată icircn orice direcţie a (900 x 08)4π =57 cd b (900 x 08)2π =115 cd c 9004π =72 cd

17 O sursă de lumină cu intensitatea luminoasă de 2000 cd icircn direcţia unei mici suprafeţe aflată la 5 m distanţă cu o reflectanţă de 60 este orientată perpendicular pe direcţia razei de lumină incidente Care este iluminarea punctiformă pe suprafaţă a 2000(5 x 5)=80 lx b (2000 x 06)(5 x 5)=48 lx c (2000 x 06)(π x 5 x 5)=15 lx

22

(300000 kms) Faptul că c este constantă implică o relaţie fixă icircntre lungimea de undă λ şi

frecvenţa radiaţiei electromagnetice ν determinată de

c=λν

Această teorie şi-a găsit sfacircrşitul odată cu descoperirea efectului fotovoltaic icircn ultimii ani ai

secolului 19 Icircntr-o celulă fotoelectrică supusă unui fascicul luminos se produce o deplasare de

electroni icircntre cei doi electrozi Conform caracterului de undă electromagnetică al luminii

incidente energia necesară unui electron pentru a se putea deplasa icircn interiorul celulei poate fi

obţinută icircn urma transportului acesteia de către unda luminoasă timp de un an Dar experimentul

dovedea că deplasarea electronilor se producea imediat ce fotocelula era expusă luminii Icircn 1905

Albert Einstein a dezvoltat o idee propusă de Max Plank prin care a explicat fenomenul

fotovoltaic Lumina călătoreşte ca un curent de mici pachete de energie denumite cuante Pentru

o frecvenţă a luminii ν cuanta are o cantitate de energie dată de relaţia

E=hν

unde h=66256middot10-27 ergsec este constanta lui Plank

Icircn 1929 de Broglie a primit premiul

Nobel pentru ipoteza care a reunit cele două

teorii icircn funcţie de lungimea de undă a

radiaţiei este dominant fie aspectul de

undă fie aspectul de particulă (particulă cu

masa zero cuantă de energie foton) Icircn

spectrul radiaţie electromagnetice undele

radio sunt strict unde icircn timp ce razele

cosmice sunt (se comportă ca) particule Icircn

ce priveşte lumina unele aspecte sunt

descrise optim prin teoria undelor (viteza de

deplasare fenomenele de reflexie refracţie

absorbţie interferenţă şi polarizare) icircn timp

ce altele necesită o abordare cuantică

(radiaţia descărcării electrice icircn vapori

metalici sau gaze efectul fotovoltaic)

Figura 211 Spectrul radiaţiei electromagnetice

23

Din multitudinea de manifestări ale radiaţiei electromagnetice lumina este porţiunea din

spectrul electromagnetic pe care sistemul vizual al omului o poate detecta ndash Figura 211 Este

deci radiaţia electromagnetică percepută de un ochi normal ca o senzaţie vizuală Spectrul vizibil

acoperă lungimea de undă icircntre 380 760 nm şi este icircncadrat de radiaţiile UV - ultraviolete (180

- 380 nm) şi IR - infraroşii (760 - 5000 nm) Fiecare bandă din spectrul vizibil produce o senzaţie

diferită de culoare Spectrul vizibil poate fi divizat icircn şase zone corespunzătoare culorilor

fundamentale violet (380-440 nm) albastru (440-490 nm) verde (490-560 nm) galben (560-590

nm) portocaliu (590-630 nm) roşu (630-760 nm) Fenomenul senzaţiei de culoare care implică

interacţiunea energiei radiante vizibile cu sistemul vizual uman este un concept foarte important

Dacă sistemul vizual este stimulat cu o energie radiantă pură de 500 nm subiectul va răspunde că

lumina este ldquoverderdquo dacă lungimea de undă este schimbată la 585 nm răspunsul va fi că lumina

este ldquogalbenărdquo Compoziţia spectrală a luminii este importantă pentru senzaţia de culoare

produsă

Retina ochiului uman conţine două tipuri de celule receptoare conuri şi bastonaşe Acestea

transformă energia radiantă icircn energie chimică care la racircndul ei provoacă impulsuri electrice

transmise prin nervul optic către creier Bastonaşele sunt sensibile la niveluri scăzute de lumină

fiind responsabile cu vederea pe timp de noapte (vedere scotopică) Conurile sunt mai puţin

sensibile dar pot face faţă nivelurilor ridicate de lumină din timpul zilei (vedere fotopică)

Figura 212 Curbele de sensibilitate spectrală relativă

Figura 213 Observatorul CIE Standard fotopic V(λ) şi scotopic Vrsquo(λ)

24

Percepţia culorii este determinată de existenţa a trei clase diferite de conuri Fiecare con

conţine un anumit tip de pigment şi fiecare pigment are un anumit răspuns spectral caracterizat

de o curbă de sensibilitate spectrală Sunt trei astfel de curbe caracteristice avacircnd vacircrfurile la

lungimile de undă 445 535 şi 570 nm ndash Figura 212 Deşi fiecare curbă acoperă icircntregul spectru

vizibil receptoarele de culoare sunt specificate prin denumirile respective - conuri albastre verzi

şi roşii Conform acestei teorii vederea colorată normală este o funcţie de prezenţa celor trei

pigmenţi icircn cele trei clase de conuri Lipsa unui pigment duce la lipsa percepţiei reale a culorilor

cum este daltonismul icircn care nu se poate face distincţia icircntre roşu şi verde

La trecerea de la un mediu icircntunecat către un mediu luminos sistemul vizual trebuie să se

ldquoadapteze la luminărdquo adaptarea implică sistemul de conuri şi durează mai puţin de un minut La

trecerea inversă de la lumină la icircntuneric sistemul vizual se ldquoadaptează la icircntunericrdquo icircntr-un

interval de timp de circa o oră percepţia vizuală trece de la conuri spre bastonaşe Icircntrucacirct

bastonaşele nu conţin pigmenţi ldquocoloraţirdquo percepţia nocturnă este lipsită de culoare de aici

expresia că ldquonoaptea toate pisicile sunt gri (negre)rdquo la fel din această cauză la căderea serii

(după apusul soarelui) imaginile icircşi pierd frumuseţea colorată din timpul zilei şi totul devine gri

din ce icircn ce mai icircnchis

Sensibilitatea ochiului uman la radiaţiile luminoase variază icircn funcţie de lungimea de undă a

acestora fiind maximă icircn cazul vederii diurne la culoarea galben-verde (λ0=555 nm) CIE

(Commission International de lrsquoEclairage) a introdus icircn 1933 eficacitatea luminoasă relativă

V(λ) (numită şi sensibilitate luminoasă spectrală relativă) ndash Figura 213

Vederea icircn timpul zilei ndash vederea fotopică - se datorează conurilor care sunt sensibile la o

luminanţă mai mare de 3 cdm2 iar vederea icircn timpul nopţii ndash vederea scotopică - se datorează

activării bastonaşelor celule sensibile la un nivel de luminanţă mai mic de 0001 cdm2 Vederea

pe timpul icircnserării ndash vederea mezopică - este definită icircn perioada din zi icircn care luminanţa are o

valoare intermediară icircntre limitele vederii scotopice-fotopice fiind activate icircn mică măsură atacirct

conurile cacirct şi bastonaşele

Cerinţele iluminatului

Sarcina vizuală este foarte diferită icircn raport cu tipul activităţii desfăşurate de la citirea unei cărţi

la asamblarea unor componente electronice Caracteristicile sarcinii vizuale determină condiţiile

cerute unui sistem de iluminat O proiectare şi o execuţie icircngrijite sunt cerinţe apriorice pentru un

iluminat artificial de bună calitate

Criteriile principale icircn proiectarea iluminatului pentru o aplicaţie dată sunt vizibilitatea şi

satisfacţia vizuală corelate cu costurile de instalare şi funcţionare

25

(a) Vizibilitateaperformanţa vizuală Performanţa unei anumite persoane pentru o sarcină

dată este determinată icircn mod esenţial atacirct de abilitatea cacirct şi de atitudinea sa faţă de icircndeplinirea

sarcinii respective Iluminatul alături de alţi factori fizici ai ambientului poate potenţa această

performanţă Performanţa vizuală este termenul ce evaluează informaţia procesată de sistemul

vizual măsurată prin viteza şi acurateţea cu care o sarcină vizuală (parte componentă a unei

sarcini complexe) este icircndeplinită Vizibilitatea unei sarcini vizuale este icircn general determinată

prin vizibilitatea celui mai dificil element care trebuie detectat sau recunoscut numit detaliu

critic Vizibilitatea unui detaliu depinde de mai mulţi factori printre care dimensiunea

unghiulară a detaliului (unghiul sub care este văzut detaliul de către ochi dependent de

dimensiunea detaliului şi distanţa pacircnă la ochi) luminanţa şi culoarea detaliului contrastul icircntre

luminanţele şi culorile detaliului şi fondului timpul disponibil pentru observare forma detaliului

similitudinea icircn formă şi textură icircntre detaliu şi alte elemente din imediata vecinătate poziţia

detaliului icircn cacircmpul vizual

(b) Satisfacţia vizuală Acest termen descrie măsura icircn care condiţiile vizuale reale ale

iluminatului sunt acceptate de către utilizatori Pentru instalaţii interioare este determinată de

uşurinţa cu care se desfăşoară munca ca şi de caracterul plăcut sau agreabil al mediului atacirct icircn

momentele icircn care atenţia este concentrată pe sarcina vizuală cacirct şi icircn clipele de relaxare

Desigur satisfacţia vizuală este afectată de ambianţa luminoasă şi de preferinţele individuale

(c) Costul iluminatului Economii semnificative icircn consumul energiei electrice şi astfel icircn

cost pot fi obţinute fără scăderea performanţei şi satisfacţiei vizuale printr-o proiectare judicioasă

şi exploatare optimă a instalaţiilor de iluminat Măsurile de eficienţă energetică vizează

micşorarea puterii instalate şi a timpului de funcţionare a iluminatului electric Pentru atingerea

acestor obiective se folosesc cele mai eficiente lămpi adecvate aplicaţiei se icircntrebuinţează icircn

mod optim fluxul luminos emis de lămpi se icircntreţine echipamentul de iluminat icircn bună stare de

funcţionare se dimensionează iluminatul după scheme eficiente energetic se controlează

operaţiile de conectare şi folosire a instalaţiei de iluminat prin corelarea acesteia cu iluminatul

natural disponibil şi cu necesităţile utilizatorilor şi se asigură o ambianţă luminoasă cacirct mai plăcută

Calitatea iluminatului sub aspect fotometric (luminotehnic) realizat de un anumit sistem de

iluminat poate fi descrisă prin următorii parametri

loz nivelul de iluminare şi uniformitatea iluminării

loz evitarea sau limitarea orbirii (distribuţia luminanţei)

loz culoarea aparentă şi redarea culorilor

loz modelarea

26

Factorii calitativi ai iluminatului au ponderi diferenţiate icircn funcţie de destinaţia şi arhitectura

unei icircncăperi Accentul poate să cadă pe performanţa vizuală prin alegerea corespunzătoare a

nivelului de iluminare şi limitarea orbirii confortul vizual prin redarea culorilor şi distribuţia

luminanţei ambianţa vizuală prin selectarea culorii luminii direcţiei luminii şi modelare ndash Figura 214

Figura 214 Parametrii calităţii iluminatului interior

Legile radiaţiei termice

Corpurile care emit radiaţii electromagnetice ca rezultat al creşterii temperaturii proprii se

numesc radiatoare termice Cantitatea de energie radiată pe icircntreg domeniul lungimilor de undă

de un corp negru icircncălzit la o anumită temperatură este exprimată prin legea lui Stefan-Bolzmann

[ ]M T W m= sdotσ 4 2

distribuţia spectrală a energiei radiate respectacircnd legea lui Plank

( ) [ ]Mc

e

W m mc Tλ λλ

micro=sdot minus

sdot1

5

2

2 1

icircn care σ = 573sdot10-8 Wm2K4 T ndash temperatura de icircncălzire a corpului negru K c1 = 3741sdot10-16

Wm2 c2 = 14388sdot10-2 mK λ - lungimea de undă microm

Legea deplasării maximului (legea a 2-a Wien)

[ ]λ micromax

sdot = sdotT m K2898

evidenţiază reducerea lungimii de undă pentru care se obţine maximul energiei radiate odată cu

creşterea temperaturii corpului şi este reprezentată grafic prin linia punctată din figura 215

Creşterea temperaturii radiatorului determină o creştere rapidă a cantităţii de energie emise cu o

contribuţie sporită a lungimilor de undă mai mici deci şi a eficienţei radiatorului termic

Eficienţa maximă la lungimea de undă λ0=555 nm se obţine la temperatura de 5195 K ce nu

Calitateailuminatului

Nivelul

iluminarii

Limitarea

orbirii

Distributia

armonioasa

a stralucirii

Redarea

culorilor

Culoarea

luminii

Directia

luminii

Modelarea

27

poate fi atinsă de wolframul care se topeşte

la temperaturi inferioare acestei valori

Deoarece icircn spectrul de radiaţii al unui

radiator termic apar toate lungimile de undă

chiar dacă cu aporturi energetice diferite

fenomenul de incandescenţă este caracterizat

printr-un spectru continuu

Figura 215 Spectrul radiaţie termice

Mărimi fotometrice

Cacircnd considerăm lumina ca o radiaţie electromagnetică ldquovizibilărdquo avem icircn vedere pe de o parte

energia iar pe de altă parte senzaţia produsă asupra ochiului - două aspecte deosebite Acest fapt

crează dificultăţi icircn evaluarea luminii sub aspect cantitativ Pentru rezolvarea problemei s-a

introdus convenţia care este conformă cu practica ingineriei iluminatului de a utiliza produsul

dintre energia radiantă şi sensibilitatea ochiului Astfel lumina este privită ca o radiaţie măsurată icircn

termenii sensibilităţii ochiului uman Mărimile fotometrice sunt astfel mărimi energetice evaluate prin

senzaţia luminoasă produsă Fluxul radiant măsurat icircn W devine flux luminos măsurat icircn W-lumină

Exemplu Două surse de lumină radiază 100 W pe lungimile de undă de 490 nm respectiv 510 nm Care sunt fluxurile luminoase echivalente Dar dacă sursa radiantă emite pe lungimea de undă de 1000 nm

Soluţie Din curba eficacităţii luminoase relative V(λ) se obţin valorile corespunzătoare V(490 nm)=02 respectiv V(510 nm)=05 Fluxul luminos pentru fiecare sursă de lumină este 100middot02=20 W-lumină respectiv 100middot05=50 W-lumină Sursa ce emite pe 1000 nm nu produce senzaţie luminoasă icircntrucacirct această lungime de undă este icircnafara spectrului vizibil şi V(1000 nm)=0 Radiaţia respectivă este icircn domeniul infraroşu

Fluxul luminos ΦΦΦΦ este energia radiată de o sursă de lumină icircntr-o secundă (flux de energie)

ponderat cu eficacitatea luminoasă relativă Unitatea de măsură a fluxului luminos este derivată

din unitatea de măsură a intensităţii luminoase candela O sursă de lumină care radiază uniform

icircn spaţiu o intensitate luminoasă de 1 candelă emite icircntr-un unghi solid de 1 steradian un flux

luminos de 1 lumen Echivalentul fotometric al radiaţiei este egal cu 683 lmW ceea ce icircnseamnă

că 1 W radiat pe lungimea de undă λ0=555 nm este egal cu 683 lm

28

Fluxul luminos al unei radiaţii monocromatice avacircnd lungimea de undă λ este

Φ=683middotV(λ)middotΦe(λ) lm

Fluxul luminos al unei surse de lumină cu un spectru de radiaţie discontinuu ce emite

simultan radiaţii pe mai multe lungimi de undă ndash Figura 216 a - cum este cazul lămpilor

fluorescente cu vapori de mercur de icircnaltă presiune sau de sodium este dat de suma fluxurilor

monocromatice componente

a) b)

Figura 216 Spectre de radiaţie ale unor surse de lumină a) Spectru discontinuu lampă fluorescentă b) Spectru continuu ndash lampă cu incandescenţă lumina soarelui lampa cu sulf

Icircn cazul unui spectru de radiaţie continuu ndash Figura 216 b - caracteristic luminii soarelui a

lămpii cu incandescenţă sau a lămpii cu microunde cu sulf fluxul luminos se determină prin

integrarea densităţii spectrale de flux de energie radiantă icircn domeniul spectral dλicircn jurul

lungimii de undă λ dΦe(λ)=Φeλdλ

Fluxul luminos caracterizează atacirct sursele de lumină primare - lămpile electrice soarele - cacirct

şi sursele secundare - suprafeţele corpurilor care receptează o lumină incidentă şi o reflectă sau

transmit Fluxul luminos poate să fie emis (de o sursă de lumină) sau primit (de suprafaţa unui

receptor de lumină)

Raportul dintre fluxul luminos al unei surse de lumină şi puterea electrică disipată icircn lampă

(consumată pentru a emite acest flux) se numeşte eficacitate luminoasă măsurată icircn lmW

Fiecare lampă sau ansamblu lampădispozitiv auxiliar este caracterizată de eficacitatea luminoasă

specifică 6-19 lmW pentru lampa cu incandescenţă de uz general 75-93 lmW pentru lampa

fluorescentă trifosfor 40-65 lmW pentru lampa fluorescentă compactă cu balast electronic 32-

58 lmW pentru lampa cu vapori de mercur de icircnaltă presiune 70-130 lmW pentru lampa cu

vapori de sodiu de icircnaltă presiune standard

29

Intensitatea luminoasă este conceptul pentru evaluarea concentrării luminii icircntr-o direcţie

specifică radiată icircntr-o secundă Intensitatea luminoasă I este fluxul luminos icircntr-o direcţie dată

radiat icircn unitatea de unghi solid Unitatea de măsură este candela Dacă se consideră un unghi

solid de mărime ω icircn jurul direcţiei date intensitatea luminoasă icircn această direcţie este

I = Φ ω cd

Icircn fotometrie unitatea de bază icircn Sistemul Internaţional de măsuri este candela Icircn 1979

standardul de referinţă pentru candelă a fost redefinit astfel ldquointensitatea luminoasă icircntr-o

direcţie specifică a unei surse ce emite o radiaţie monocromatică cu frecvenţa de 540x1012 Hz

(555 nm) şi a cărei intensitate radiantă icircn acea direcţie este 1683 watt per steradianrdquo Cu alte

cuvinte 1683 lsquowatt-luminărsquo pe steradian Pentru uzanţe practice icircn laboratoare se folosesc

standarde secundare lămpi cu incandescenţă calibrate cu mare precizie

Intensitatea luminoasă medie sferică emisă uniform icircn spaţiu de o sursă de lumină este egală

cu Imed sferic =Φ 4π cd

Conceptul de intensitate luminoasă este fundamental icircn tehnica luminii icircntrucacirct nici o sursă

de lumină (directă sau indirectă) nu emite fluxul luminos icircn mod egal icircn toate direcţiile Pentru

unele direcţii este de dorit ca emisia luminoasă să fie maximă icircn timp ce icircn alte direcţii este de

evitat Distribuţia spaţială a intensităţii luminoase a unei lămpi şisau aparat de iluminat oferă o

bună indicaţie asupra eficacităţii luminoase şi domeniul de aplicare al acestora

Distribuţia intensităţii luminoase este cea mai importantă caracteristică folosită icircn proiectarea

şi analiza unei instalaţii de iluminat Reprezentarea grafică utilizează un sistem de coordonate

polare C-γ icircn unul sau mai multe plane verticale ce trec prin centrul corpului de iluminat ndash Figura

217 Unghiul C determină poziţia planului de reprezentare iar γ este unghiul de elevaţie faţă de

axa verticală (γ = 0 este numit şi ldquonadirrdquo) Aparatele de iluminat care prezintă o simetrie de rotaţie

sunt caracterizate printr-un singur plan curba fotometrică fiind desenată doar icircntr-un semiplan iar

cele care prezintă două axe de

simetrie (de exemplu pentru lămpi

fluorescente tubulare) sunt

caracterizate prin planul transversal

(perpendicular pe axa lămpii)

respectiv longitudinal (paralel cu axa

lămpii) ndash Figura 218

Figura 217 Sistemul C-γ pentru reprezentarea distribuţiei intensităţii luminoase

210

Figura 218 Reprezentarea grafică a distribuţiei intensităţii luminoase icircn sistemul C-γ

Reprezentarea tabelară a distribuţiei intensităţii luminoase este de fapt icircnregistrarea

măsurărilor fotometrice şi permite cunoaşterea cu mai mare acurateţe a acestora Ea este utilizată icircn

programelor de calcul automat al sistemelor de iluminat

Fluxul luminos emis de aparatul de iluminat spre suprafaţa de lucru este dispersat sau

concentrat gradul de dispersie fiind caracterizat prin unghiul icircn care intensitatea luminoasă scade

sub un anumit procent din valoarea sa maximă (pentru aparate cu simetrie de rotaţie icircn general

50) Se deosebesc aparate de iluminat cu dispersie icircngustă (unghiul mai mic de 20deg) medie

(unghiul cuprins icircntre 20 40deg) sau largă (unghiul mai mare de 40deg) ndash Figura 219

Figura 219 Diagramele polare pentru distribuţia luminoasă cu fascicul icircngust mediu sau larg

Iluminarea Cantitatea de lumină necesară icircntr-o situaţie dată este exprimată prin termenul

de iluminare ce caracterizează recepţia fluxului luminos de către o suprafaţă icircntr-un punct al

acesteia Iluminarea E este raportul fluxului luminos incident pe o suprafaţă la aria acestei

suprafeţe

E=ΦA lx

Unitatea de măsură este lux 1 lx este 1 lumen pe 1 m2 Iluminarea este independentă de

unghiul de incidenţă al fluxului luminos

Cacircteva valori uzuale Vara la amiază pe un cer acoperit - 100000lx Un birou bine iluminat - 1000 lx Atelier de producţie - 300-500 lx

211

Spaţii de icircnvăţămacircnt conferinţe - 300-500 lx Cameră de zi a unei locuinţe - 100 lx Iluminat public - 5-30 lx Lună plină icircntr-o noapte senină - 025 lx

Dacă dimensiunea ariei este elementară iluminarea se referă la punctul respectiv Icircn caz

contrar iluminarea este o valoare medie pe icircntreaga suprafaţă de arie A Iluminarea medie se

poate determina şi ca medie aritmetică a iluminărilor icircn diferite puncte Pk ale suprafeţei

Emed=(1n)middotsumEP

Prin unirea punctelor unei suprafeţe icircn care iluminarea are aceeaşi valoare se obţin curbe

izolux

Legea fundamentală a iluminării exprimă legătura icircntre intensitatea luminoasă a sursei de

lumină şi iluminarea icircntr-un punct P al suprafeţei de arie A prin intermediul definiţiei fluxului

luminos şi a unghiului solid Astfel cu notaţiile dΦ = Imiddotdω dω = dArsquoR2 şi dArsquo = dAcosi se

obţine

2

cos

r

iIE

sdot= α

unde Iα este intensitatea luminoasă emisă de sursa de

lumină icircn direcţia punctului considerat α - unghiul

faţă de nadir (verticala punctului) i - unghiul de

incidenţă (icircntre raza de lumină şi normala la

suprafaţă icircn punctul considerat) r - distanţa de la

sursa de lumină la punctul considerat ndash Figura 2110

Figura 2110 Explicativă la legea iluminării

Exemplu Fie un corp de iluminat public de tip glob opal amplasat la icircnălţimea de 5 m care are o intensitate luminoasă uniformă de 2000 cd şi un semn de circulaţie ldquotrecere de pietonirdquo amplasat la o icircnălţime de 2 m şi la o distanţă de 4 m faţă de verticala corpului de iluminat (suprafaţa acestuia se află icircntr-un plan perpendicular pe planul format de raza de lumină şi verticala sursei de lumină) Care este iluminarea semnului de circulaţie(se neglijează dimensiunile proprii ale celor două obiecte) Soluţie Distanţa icircntre sursa de lumină şi semnul de circulaţie este r=radic(5-2)2+42=5 m Cosinusul unghiului de incidenţă este cosi=45 Iluminarea este E=2000middot0852=64 lx

Numeroase investigaţii au fost desfăşurate pentru a determina preferinţa utilizatorilor privind

iluminarea orizontală icircn spaţii interioare cu diferite valori ale reflectanţelor suprafeţelor

icircnconjurătoare

212

Nivelul de iluminare recomandat şi caracterul dinamic al recomandărilor Tendinţele

proiectării sistemelor de iluminat sunt foarte dinamice Nivelul de iluminare recomandat

reprezintă doar unul dintre parametrii ce trebuie luaţi icircn considerare la proiectarea sistemelor de

iluminat dar el este icircntotdeauna determinant pentru un sistem Un studiu de comparaţie

internaţional arată că nu există un consens icircn definirea ldquonivelului de iluminare corectrdquo [Mills E

Borg N Rethinking Light Levels 1998]

Tabelul 211 Niveluri de iluminare recomandate icircn 20 ţări (iluminare medie de icircntreţinere icircn lx)

Ţara Anul Plan general Sarcini VDT Masa de scris

Sarcini de citire

Proiectare de detalii

Australia 1990 160 160 320 320 600 Austria 1984 500 500 - - 750 Belgia 1992 300-750 500 500-1000 500-1000 1000 Brazilia 1990 750-1000 - - 200-500 3000 China 1993 100-150-200 150-200-300 150 75-100-150 200-300-500 Cehia 200-500 300-500 300-500 500 750 Danemarca 200-500 200-500 - 500 1000 Elveţia 1997 500 300-500 300 500 1000 Finlanda 1986 150-300 150-300 500-1000 500-1000 1000-2000 Franţa 1997 425 250-425 425 425 850 Germania 1990 500 500 500 - 750 Japonia 1989 300-750 300-750 300-750 300-750 750-1500 Marea Britanie 1994 500 300-500 500 300 750 Mexic Prop 200 - 600 900 1100 Olanda 1991 100-200 500 400-500 400 1600 Romacircnia 2002 300-500-750 - 500-750-1000 750 1000-1500-2000 Rusia 1995 300 200 300 300 500 Suedia 1994 100 300-500 300 500 1500 USACanada 1993 200-300-500 300 200-300-500 200-300-500 1000-1500-2000 Ghid CIE 1996 500 500 500 500 750

Icircncepacircnd cu anul 1930 nivelul de iluminare a cunoscut o schimbare rapidă icircn majoritatea

ţărilor Icircn prima fază a crescut pacircnă icircn anii rsquo70 (momentul crizei petrolului) după care a scăzut

din nou variaţia nivelului de iluminare de la o ţară la alta fiind foarte mare Icircn tabelul 21 este

prezentată o comparaţie icircntre nivelurile de iluminare pentru sarcini selectate icircn birouri folosind

date din 20 ţări

213

Figura 2111 Variaţia performanţei vizuale (a) şi a confortului vizual (b) cu iluminarea

Figura 2111 redă curba medie ce indică procentul observatorilor care au considerat o

anumită valoare a iluminării ca fiind satisfăcătoare icircmpreună cu aprecierile defavorabile prea

icircntunecată şi prea strălucitoare Satisfacţia vizuală optimă se obţine la valori de aproximativ

2000 lx (pentru care aprozimativ 70 din subiecţi s-au declarat satisfăcuţi) dar nu există un

nivel de iluminare la care toţi observatorii să fie satisfăcuţi Este de subliniat că 50 din subiecţi

au preferat niveluri de iluminare mai mici icircn jurul a 900-1000 lx Considerente energetice şi de

cost au condus spre stabilirea unui domeniu al iluminărilor recomandate pentru activităţi uzuale

icircntre 1000 şi 2000 lx Percepţia satisfăcătoare a trăsăturilor feţei umane icircn spaţii interioare se

obţine la o luminanţă de 10-20 cdm2 ceea ce corespunde unei iluminări verticale de cel puţin

100 lx respectiv orizontale de 200 lx De aceea valoarea minimă a iluminării pentru activităţi

desfăşurate icircn icircncăperi icircn condiţii normale de activitate continuă este de 200 lx indiferent de

cerinţele sarcinii vizuale Limita inferioară a luminanţei necesare pentru distingerea trăsăturile

feţei umane este de 1 cdm2 Aceasta echivalează cu o iluminare orizontală de aproximativ 20 lx

icircn condiţii normale de iluminat considerată valoare minimă a iluminării pentru spaţii interioare

icircn care nu se lucrează

Normativele internaţionale stabilesc următoarea scară de valori ale iluminărilor (cu un factor de

multiplicare de aproximativ 15) 20-30-50-75-100-150-200-300-500-750-1000-1500-2000-lx

Nivelurile de iluminare recomandate pentru diferite domenii de activitate desfăşurate icircn mod

curent icircn spaţiile interioare icircn condiţii vizuale normale sunt menţionate icircn tabel [CIE] Ele au fost

determinate de cerinţele sarcinii vizuale cu diferite grade de dificultate satisfacerea vizuală a

utilizatorilor experienţa practică şi necesitatea utilizării eficiente a energiei Iluminarea poate fi

mărită cu o treaptă dacă - sarcina vizuală prezintă reflectanţă şisau contraste cu valori

neobişnuit de mici - refacerea erorilor (rebuturilor) este costisitoare - acurateţea sau

Iluminarea lx

Vit

eza

med

ie d

e de

tecţ

ie s

-1

a)

Iluminarea lx

Ilum

inat

bun

b)

214

productivitatea ridicată a muncii este de mare importanţă - capacitatea vizuală a utilizatorului

este sub cea normală Icircn mod contrar iluminarea poate fi micşorată cu o treaptă dacă - sarcina

vizuală prezintă reflectanţă şisau contraste cu valori neobişnuit de mari - viteza şisau acurateţea

muncii nu este importantă - activitatea este desfăşurată doar ocazional Plecacircnd de la aceste

valori recomandate reglementări specifice normează nivelurile de iluminare pentru diferitele

tipuri ale activităţilor vizuale ndash SR 6646 NP061-02

Iluminarea este definită şi măsurată ca iluminare icircntr-un plan scalară (sferică) cilindrică şi

vectorială ndash Figura 2112

Figura 2112 Vectorul iluminare iluminarea sferică iluminarea cilindrică iluminarea semicilindrică

Iluminarea icircntr-un plan - orizontal vertical sau icircnclinat - este mărimea cea mai des folosită

Planul icircn care este situată sarcina vizuală se numeşte ldquoplan de referinţărdquo Icircn spaţiile industriale

iluminarea recomandată se referă la suprafaţa aşa numitului plan de lucru un plan orizontal

situat la icircnălţimea de 085 m deasupra pardoselii considerată icircnălţimea medie pentru o activitate

vizuală corespunzătoare poziţiei de lucru icircn picioare Desigur icircn situaţii concrete pot fi definite

şi alte suprafeţe de referinţă Icircn spaţii interioare cu alte destinaţii de exemplu pentru circulaţie

sau pentru expoziţii suprafaţa de referinţă poate fi pardoseala pereţii sau orice plan relevant din

icircncăpere

Calculul iluminării icircntr-un punct din planul orizontal sau vertical se face cu referire la

icircnălţimea sursei de lumină de-asupra planului orizontal h şi la unghiurile care definesc poziţia

reciprocă sursă-punct-orientarea planului ndash Figura 2113

Iluminarea orizontală icircntr-un punct P este

Eorizontal=Imiddotcos3ih2

iar iluminarea verticală icircn acelaşi punct P este

Evertical=Imiddotsinαmiddotcos2αmiddotcosβh2

Figura 2113 Calculul iluminării verticale

215

Iluminarea scalară (sferică) icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa unei sfere

foarte mici aflate icircn acel punct Fiind o mărime independentă de direcţia de incidenţă a luminii

este utilă pentru analiza iluminatului icircn icircncăperile icircn care activitatea nu se desfăşoară icircntr-un plan

anumit bine precizat (de exemplu holurile hoteliere)

Iluminarea cilindrică icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa laterală a unui cilindru

foarte mic aflat icircn acel punct axa cilindrului fiind verticală Astfel iluminarea cilindrică este

media iluminărilor verticale icircn toate direcţiile din jurul acelui punct

Icircn mod similar se defineşte şi iluminarea

semicilindrică

( )EI

hsemicil

= +π

α α β2

2 1sin cos cos

cu aplicaţii interesante la analiza iluminatului

public pentru identificarea persoanelor sau

obstacolelor ndash Figura 2114

Figura 2114 Calculul iluminării semicilindrice

Vectorul iluminare se defineşte icircn raport cu un disc foarte mic amplasat icircn punctul analizat Pe

axa normală a discului se orientează către feţele acestuia doi vectori ale căror module sunt egale

cu valorile iluminărilor pe feţele respective Vectorul iluminare are modulul egal cu maximul

diferenţei dintre cele două iluminări calculate pentru diferite orientări date discului Direcţia

vectorului este de la faţa cu iluminare mai mare către faţa cu iluminare mai mică Astfel vectorul

iluminare este corelat cu direcţia principală a luminii icircntr-un punct din spaţiu punacircnd icircn evidenţă

direcţionalitatea luminii

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este uniformă

icircn spaţiu fiind cuprinsă icircntre un minim - iluminarea minimă Emin şi un maxim - iluminarea

maximă Emax Se defineşte iluminarea medie Emed ca fiind media iluminărilor obţinute pe icircntreaga

suprafaţă de referinţă Măsura uniformităţii iluminării icircn spaţiu este dată de factorul de

uniformitate CU=Emin Emed Pentru un sistem de iluminat general valoarea acestui factor de

uniformitate pe icircntregul plan util trebuie să fie mai mare de 08 Se utilizează de asemenea atacirct

raportul dintre iluminarea minimă şi iluminarea maximă care se recomandă să fie mai mare de

065 pentru suprafaţa de lucru pe care se află sarcina vizuală cacirct şi inversul unuia sau altuia

dintre aceste rapoarte

216

Pentru ca o instalaţie de iluminat să corespundă cerinţelor de uniformitate este necesar să fie

icircndeplinite următoarele două condiţii

(a) raportul iluminărilor medii pe icircntreaga suprafaţă a planului de lucru şi pe suprafaţa

sarcinii vizuale Emed plan lucru Emed sarcină vizuală ge 13

(b) raportul icircntre iluminările medii ale unor icircncăperi icircnvecinate Emed 1 Emed 2 le 51

Iluminarea medie pe suprafaţa de referinţă asigurată de o instalaţie de iluminat interior nu

este uniformă nici icircn timp Icircncepacircnd din primul moment al punerii icircn funcţiune a instalaţiei

iluminarea va scădea continuu datorită icircmbătracircnirii lămpilor (şi deteriorării unora dintre ele) a

depunerilor de praf şi murdărie pe suprafeţele lămpilor aparatelor de iluminat pereţilor şi

tavanului icircncăperii şi a deprecierii calităţilor reflectante ale suprafeţelor icircncăperii ndash Figura 2115

Figura 2115 Variaţia iluminării icircn timpul utilizării instalaţiei de iluminat A - pierderi datorate icircmbătracircnirii lămpilor B - pierderi datorate deprecierii suprafeţelor icircncăperii C - pierderi datorate murdăririi lămpilor şi corpurilor de iluminat

Un program de icircntreţinere a instalaţiei de iluminat - numit şi program de mentenanţă - va

asigura menţinerea icircn limite rezonabile a iluminării medii Uniformitatea icircn timp a iluminării

medii se defineşte prin următorii termeni (a) iluminarea iniţială corespunde momentului punerii

icircn funcţiune a unei instalaţii noi cu suprafeţele icircncăperii curate (t=0) (b) iluminarea de serviciu

este media icircn timp a iluminării icircn cursul unui ciclu al programului de mentenanţă (acest termen

217

este rezultatul unei duble medieri a iluminării icircn spaţiu şi icircn timp) (c) iluminarea de icircntreţinere

este valoarea minimă la care scade iluminarea icircn momentul efectuării lucrărilor de icircntreţinere

programate de icircnlocuire a lămpilor defecte sau icircmbătracircnite şisau de curăţire a aparatelor de

iluminat şi a suprafeţelor icircncăperii Reglementările CIE recomandă normarea iluminării de

icircntreţinere pentru dimensionarea unei instalaţii de iluminat dar unele ţări normează iluminarea

de serviciu Este de dorit ca programul de icircntreţinere să fie astfel conceput icircncacirct iluminarea de

icircntreţinere să nu scadă sub 08 (unele reglementări precizează valoarea 07) din iluminarea de

serviciu

Măsurarea iluminării se face cu luxmetru un aparat de măsură ce utilizează o fotocelulă

care converteşte energia luminoasă determinată de fluxul receptat icircn energie electrică conectată

la un microampermetru cu scala gradată direct icircn lux Pentru măsurări precise se aplică corecţii

- de sensibilitate spectrală datorită faptului că celulele fotoelectrice au o curbă de răspuns

diferită de curba vizibilităţii relative

- de cosinus care asigură receptarea razelor de lumină ce cad sub un unghi de incidenţă mare

(foarte oblic care ar putea să conducă la reflexii totale) este specifică măsurătorilor icircn exterior

- de temperatură necesară datorită influenţei temperaturii ambiante asupra intensităţii

curentului de conversie fotovoltaică (icircn general temperatura de etalonare este icircn jurul a 20degC)

Luminanţa este conceptul pentru intensitatea luminoasă emisă de unitatea de arie a unei

suprafaţe icircntr-o direcţie anumită Suprafaţa poate fi ea icircnsăşi emiţătoare de lumină sau

transmiţătoare (sursă primară de lumină ndash suprafeţele lămpilor sau aparatelor de iluminat

suprafaţa soarelui) sau poate să reflecte lumina primită de la altă sursă (fiind astfel o sursă

secundară de lumină)

Luminanţa L este raportul intensităţii luminoase de la o suprafaţa icircntr-o direcţie dată la aria

aparentă a acestei suprafeţe

L=IAaparentă cdm2

Unitatea de măsură este candela pe metru pătrat Luminanţa este dependentă de unghiul de

privire Prin arie aparentă se icircnţelege proiecţia ariei suprafeţei considerate pe un plan

perpendicular pe direcţia de privire

Exemplu Pentru o sferă indiferent de direcţia de privire aria aparentă este aria secţiunii circulare diametrale prin sferă Aaparentă =πr

2 icircn timp ce aria semisferei expusă privirii este egală cu 2π r2 Exemplu Tubul de descărcare al unei lămpi cu vapori de sodiu de icircnaltă presiune are 100 mm

lungime şi 8 mm diametru Intensitate luminoasă radiată perpendicular pe suprafaţa cilindrică este de 400 cd Care este luminanţa icircn aceeaşi direcţie

Soluţie Suprafaţa aparentă a tubului de descărcare icircn direcţia perpendiculară pe generatoarea cilindrului este egală cu a secţiunii dreptunghiulare verticale Aaparentă=1008=800 mm2 Luminanţa este L=4000800=5 cdmm2=5106 cdm2

218

Cacircteva valori uzuale Suprafaţa soarelui - 165109 cdm2 Filamentul lămpii cu incandescenţă - 7106 cdm2 Lampa fluorescentă - 5hellip15103 cdm2 Suprafaţa lunii pline - 25103 cdm2 Asfaltul străzii cu iluminat public - 05hellip2 cdm2

Pentru asigurarea unei bune vizibilităţi a sarcinii cel mai important factor al iluminatului icircl

constituie luminanţa repartiţia acesteia şisau contrastul de luminanţicirc al diferitelor suprafeţe din

spaţiul icircncăperii Valorile acestora trebuie să se icircncadreze icircn anumite limite icircn caz contrar apare

o stare de jenă vizuală sau de reducere a aptitudinii de distingere a detaliilor de mici dimensiuni

cunoscută sub denumirea de orbire

Diferenţele de luminanţă icircntre diferitele suprafeţe ndash sarcina vizuală fondul acesteia şi cele

din cacircmpul vizual ndash sunt specificate sau măasurate prin raportul luminanţelor suprafeţelor icircn

corelaţie Se recomandă ca valori orientative rapoartele sarcină vizualăfond ndash 31 şi sarcină

vizualăcacircmp vizual ndash 101 Icircntrucacirct iluminarea este utilizată ca mărime de proiectare de bază icircn

sistemele de iluminat interior distrbuţia luminanţelor icircn interiorul unei icircncăperi poate fi redată

prin distribuţia iluminărilor relative (şi a reflexivităţii suprafeţelor respective)

Gradele de reflexie şi de finisare ale suprafeţelor principale dintr-o icircncăpere sunt factori

importanţi icircn utilizarea optimă a luminii Suprafeţele cu o reflexivitate mare contribuie la

reflexiile multiple şi sunt recomandate pentru interioare de lucru Suprafeţele mate sunt

recomandate pentru evitare reflexiilor regulate sau mascarea imperfecţiunilor suprafeţei

Cavitate tavanului va avea un rol mai redus icircn icircncăperile mici decacirct icircn cele mari icircn care

ocupă o parte substanţială din cacircmpul de vedere Pentru sisteme de iluminat direct sau semidirect

se recomandă ca iluminarea tavanului şi cea a planului de lucru să fie icircn raportul

EmedtavanEmedplandelucru=03hellip09 Pentru sisteme de iluminat indirect luminanţa suprafeţelor ce

formează cavitatea tavanului trebuie să fie mai mare de 500 cdm2 Pe porţiuni mici se acceptă şi

valori mai mari pacircnă la 1500 cdm2 dar trebuie să fie evitate contrastele mari de luminanţă

Tavanele luminoase realizate cu panouri difuze de mari dimensiuni vor avea o luminanţa

inferioară valorii de 500 cdm2

Reflexivitatea ridicată a pereţilor şi suprafeţelor despărţitoare vor icircmbunătăţi percepţia

luminoasă icircn icircncăpere Suprafeţele icircnvecinate ferestrelor trebuie să aibă un factor de reflexie de

cel puţin 06 pentru a reduce contrastul cu strălucirea relativ ridicată a imaginii exterioare pe

timpul zilei Ferestrele se acoperă cu perdele sau jaluzele icircn timpul nopţii icircntrucacirct formează

suprafeţe negre cu reflexie regulată Se recomandă ca raportul icircntre iluminarea medie a pereţilor

(iluminarea verticală) sau a oricărei suprafeţe de partiţie şi iluminarea medie orizontală pe planul

219

de lucru să fie icircn limitele EmedpereţiEmedplandelucru= 05hellip08 Factorii de reflexie ai pereţilor vor fi

icircntre limitele 03hellip07

Reflexivitatea cavităţii pardoselii ndash pardoseala suprafaţa inferioară a pereţilor mobilierul sau

echipamentul tehnologic aflate sub nivelul planului de lucru ndash este importantă icircn crearea

ambianţei vizuale a icircncăperii O pardoseală cu un factor de reflexie scăzut nu va reflecta lumina

incidentă pe ea şi va fi mai dificil să se obţină o modelare corespunzătoare a obiectelor din

icircncăpere Contrar dat fiind faptul că suprafaţa pardoselii poate fi cea mai mare suprafaţă plană

din icircncăpere o luminanţă prea ridicată a acesteia ar domina imaginea cacircmpului vizual De aceea

factorul de reflexie pentru cavitatea pardoselii se recomandă să aibă o valoare medie cuprinsă

icircntre limitele 020hellip040 putacircnd să coboare pacircnă la 01

Verificarea limitării orbirii directe produsă de aparatele de iluminat se face prin diferite

metode unele ţări adoptacircnd metodologii proprii CIE a stabilit metoda curbelor limită de

luminanţă care se doreşte a fi aplicată de majoritatea ţărilor europene cu adaptări icircn raport cu

anumite considerente concrete ndash vezi şi SR 6646 şi NP 061-02

Metoda CIE a Curbelor de Luminanţă Limită (CLL) Metoda CIE are la bază un sistem de

curbe de luminanţă limită folosit icircn cazul corpurilor de iluminat cu difuzor completat de un

sistem de unghiuri de ecranare minim admisibile care se utilizează icircn cazurile icircn care lămpile pot

fi vizibile parţial sau complet icircn zona de vedere care interesează

(a)(b)

Figura 2116 Curbele limită de luminanţă pentru evitarea orbirii ndash [CIE]

Valorile admisibile ale luminanţei aparatelor de iluminat sunt date icircn funcţie de unghiul de

observare γ pentru diferite niveluri de iluminare Ele depind de clasa de calitate a icircncăperii şi de

220

modul de distribuţie spaţială a fluxului luminos emis de aparate sau de direcţia de privire a

observatorului faţă de aparatele de iluminat Astfel sistemul de curbe limită de luminanţă este

format din două familii de curbe (tip A şi tip B) fiecare avacircnd icircn componenţa sa cacircte două seturi

de curbe corespunzătoare claselor de calitate 1 şi 2 Curbele de luminanţă prezintă variaţia

luminanţei maxim admisibile pentru unghiuri de emisie ale aparatelor de iluminat cuprinse icircntre

45˚ şi 85˚

Curbele de tip A (fig 2116 a) se aplică aparatelor de iluminat fără părţi laterale luminoase

şi aparatelor de iluminat liniare cu părţile laterale luminoase dispuse paralele cu direcţia de

privire Curbele de tip B (fig 2116 b) se aplică aparatelor de iluminat cu părţi laterale

luminoase şi aparatelor liniare perpendiculare pe linia vederii

Figura 2117 Exemplu de aplicare a metodei curbelor limită de luminanţă

Utilizarea sistemului curbelor de luminanţe limite este posibilă doar dacă sunt icircndeplinite

simultan următoarele condiţii

- icircncăperile au formă de paralelipiped rectangular

- aparatele de iluminat sunt distribuite icircntr-un aranjament practic regulat cu axele

principale paralele cu pereţii

221

- factorii de reflexie ai suprafeţelor icircncăperilor se găsesc icircn domeniul 07 ndash 08 pentru

plafon 04 ndash06 pentru pereţi şi 01 ndash 02 pentru podea

- direcţiile principale de privire sunt predominant orizontale

Icircn cazul icircn care se cunoaşte curba de luminanţă a aparatului de iluminat examinat pentru

unghiurile γ stabilite se compară valorile acesteia cu valorile corespunzătoare ale luminanţelor

maxim admisibile din curba de luminanţă limită aleasă Se consideră că sunt realizate condiţiile

de limitare a orbirii directe dacă toate valorile luminanţelor aparatului de iluminat sunt situate icircn

stacircnga curbei de luminanţă limită ndash Figura 2117

Metoda CIE de Evaluare Unificată a Orbirii (ldquoUnified Glare Ratingrdquo - UGR) este propusă

de CIE şi introdusă icircn actualele standarde europene CEN pentru determinarea limitelor de orbire

icircn iluminatul interior Sistemul are la bază indicele global de orbire UGR

sdot= sum 2

2250lg8

p

L

LUGR

b

ω

icircn care Lb este luminanţa fondului (cdm2) L - luminanţa părţilor luminoase ale fiecărui corp de

iluminat icircn direcţia ochiului observatorului (cdm2) văzute sub unghiurile solide ω (steradiani) p

- un indice de poziţie corelat cu deplasarea corpului de iluminat faţă de linia de privire Metoda

permite cea mai precisă evaluare a orbirii provocată icircn planul liniei de privire de către corpurile

de iluminat tratate individual şi are avantajul posibilităţii includerii procedurii de calcul icircn cadrul

unor programe de calcul generale

Figura 2118 Corelarea icircntre curbele limită de luminanţă şi factorul UGR

222

Valorile UGR sunt cuprinse icircn gama 10 30 cu cacirct mai mare fiind valoare indicelui cu atacirct

mai mare fiind orbirea produsă icircn interior Recomandarea standardului CEN pentru cele mai

multe birouri menţionează limita superioară a indicelui la valoarea 19 care corespunde curbei

limtă de luminanţă pentru iluminarea medie de 500 lx şi clasa de calitate 1 ndash Figura 2118

Sisteme de iluminat cu un UGR de 10 sunt lipsite de orbire Valorile maxime uzual recomandate

sunt 16 ndash desen tehnic 19 ndash citit scris icircntruniri muncă bazată pe calculator 22 ndash activităţi

industriale 25 ndash industrie grea 28 ndash platforme de cale ferată foaiere

Dacă nu se poate obţine limitarea dorită a luminanţei aparatelor de iluminat se va proceda la

evitarea orbirii directe prin amplasarea lor icircn afara cacircmpului vizual al observatorului sau prin

utilizarea unor dispozitive de ecranare a surselor de lumină (grătare dispersoare)

Trebuie făcută distincţia icircntre doi termeni ndash luminanţa şi strălucirea Luminanţa este excitaţia

vizuală iar strălucirea este răspunsul vizual Luminanţa este o măsură cantitativă şi obiectivă

Strălucirea este un termen calitativ şi subiectiv care se referă la impresia pe care o are un

observator privind o suprafaţă Exemplu tipic este modul icircn care luna plină icirci apare unui

observator pe timp de noapte ndash strălucitoare sau pe timp de zi ndash deloc strălucitoare Alt exemplu

ndash aparatele de iluminat public cu lămpile aprinse pe timp de noapte respectiv pe timp de zi

Strălucirea nu este potrivită pentru determinarea cantitativă a vizibilităţii luminanţa este

Icircn cazul unei suprafeţe mate (sarcina vizuală şi suprafeţele icircnvecinate) factorul de reflexie şi

iluminarea suprafeţei determină luminanţa acesteia

L=E(rπ)

Astfel suprafeţele cu diferite proprietăţi reflexive dar cu aceeaşi iluminare vor radia diferite

intensităţi luminoase şi de aceea vor avea diferite luminanţe

Exemplu Fie trei foi de hacircrtie mată albă gri şi neagră avacircnd factorii de reflexie respectiv de 08 04 004 Cunoscacircnd că sunt iluminate cu 400 lx să se determine luminanţele lor

Soluţie Relaţia icircntre iluminare luminanţă şi factorul de reflexie a unei suprafeţe mate este L= E(rπ) astfel că cele trei luminanţe căutate sunt respectiv Lalb=400(08314)=100 cdm2

Lgri=400(04314)=50 cdm2 Lnegru=400(004314)=5 cdm2

Luminanţa ca factor ce influenţează vizibilitatea poate fi substituită prin iluminarea şi

reflectanţa respectivelor suprafeţe mate Reflectanţa este o proprietate intrinsecă a materialelor

componente nefiind afectată de iluminat astfel că iluminarea E rămacircne ca o caracteristică a

sistemului de iluminat ce afectează vizibilitatea Icircn acelaşi timp icircnsă o altă caracteristică

reprezentantă prin contrastul de luminanţă icircntre detaliul sarcinii vizuale şi suprafeţele icircnvecinate

care formează fondul nu este afectată de iluminare ci de factorii de reflexie ai detaliului şi

fondului rdetaliurfond

223

Emitanţa (exitanţa) unei suprafeţe care emite lumină (sursă primară sau secundară) este

raportul fluxului emis la mărimea ariei suprafeţei

M= ΦemisA lmm2

Relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe ce are o reflexivitate r este

astfel

M=ΦreflectatA=ΦincidentrA=Er

Introducacircnd şi relaţia de legătură icircntre iluminare şi luminanţă L=E(rπ) se obţine

M=Er=Lπ

Icircn mod similar relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe care are o

transmisivitate t este

M=ΦtransmisA=ΦincidenttA=Et=Lπ

Exemplu Un glob sferic cu diametrul de 1 m este perfect difuz Icircn centrul său se află o sursă de iluminat punctiformă ce emite 50 cd Luminanţa globului este de 40 cdm2 Care este emitanţa globului Dar transmitanţa sticlei globului

Soluţie (1) Utilizarea fluxului luminos Lampa emite un flux luminos de 504π=200π lm Aria suprafeţei sferei este 4πr2=4π(12)2=π m2 Iluminarea pe suprafaţa interioară sferei este 200ππ=200 lx Luminanţa sferei este de 40 cdm2 Emitanţa este 40π lmm2 Transmisivitatea este t= (40π)200=0628

(2) Utilizarea intensităţii luminoase Aria aparentă a globului sferic este Aaparentă=π(12)2 Astfel intensitatea luminoasă emisă de sferă este I=LAaparentă=40π(12)2=10π cd Raportul icircntre intensitatea luminoasă a globului (din exterior) şi cea a sursei de lumină (din interior) defineşte transmitanţa sticlei globului t=10π 50=0628

Proprietăţi ale suprafeţelor iluminate

Radiaţiile luminoase emise de o sursă de lumină şi propagate prin aer la contactul cu un material

se comportă astfel o parte se reflectă o parte este absorbită iar o parte este transmisă ndash Figura

2119

Figura 2119 Comportarea radiaţiei luminoase la icircntacirclnirea cu un material oarecare plan

224

Pe baza conservării energiei se poate scrie şi conservarea fluxului luminos

Φi=Φr+Φa+Φt

unde Φi reprezintă fluxul incident Φr - fluxul reflectat Φa - fluxul absorbit şi Φt - fluxul

transmis Cele trei componente al fluxului definesc factorii de reflexie r (ρ) de absorbţie a (α) şi

de transmisie t (τ)

r=ΦrΦi a=ΦaΦi t= ΦtΦi care respectă egalitatea r+a+t=1

Cele trei fenomene reflexia absorbţia şi transmisia au loc simultan dar icircn proporţii diferite

icircn funcţie de natura materialului din care este constituit corpul Se defineşte corpul negru alb

respectiv transparent ndash care absoarbe reflectă respectiv transmite radiaţia incidentă corpul colorat ndash

la care fenomenul este selectiv dependent de lungimea de undă a radiaţiei incidente

Reflexia determină o modificare a direcţiei radiaţiei luminoase incidente Punctul icircn care are

loc această deviere a razei de lumină se numeşte punct de incidenţă iar radiaţia luminoasă cu o

nouă direcţie se numeşte radiaţie luminoasă reflectată

Icircn Figura 2120 este dată o clasificare a reflexiilor pe suprafeţe clasificare valabilă şi pentru

transmisia fluxului luminos prin corpuri transparente

Figura 2120 Clasificarea reflexiei fluxului luminos pe suprafeţe

Reflexia regulată (de oglindă) Suprafeţele foarte netede se comportă ca o oglindă iar conform

legilor opticii unei raze de lumină incidente Ii icirci corespunde o singură rază de lumină reflectată

Ir icircntr-un plan ce cuprinde şi normala la suprafaţă n iar unghiul de incidenţă este egal cu cel de

deflexie (fig 2121 a)

Reflexia difuză Icircn cazul icircn care suprafaţa materialului reflectant nu este netedă ci prezintă

asperităţi lumina este icircmprăştiată după reflexie icircn toate direcţiile icircn funcţie de mărimea şi

orientarea asperităţilor Acest fenomen poartă numele de reflexie difuză Şi icircn acest caz sunt

respectate legile reflexiei dar la nivelul fiecărui microelement al suprafeţei cu denivelări (fig

2121 b)

Reflexia

Regulată Difuză Mixtă

Imperfect difuză Perfect difuză

225

n Irmax Ii

Reflexia imperfect difuză are loc icircn cazul suprafeţelor lucioase intensităţile reflectate fiind

orientate după direcţia principală de reflexie (fig 2121 c)

Reflexia perfect difuză Icircn cazul suprafeţelor perfect difuze reflexia luminii este izotropă

respectacircnd legea lui Lambert γγ cosmax sdot= II unde Imax este intensitatea luminoasă maximă icircn

direcţia normală şi Ir ndash intensitatea luminoasă la un unghi γ (fig 2121 d) Icircn această situaţie

luminanţa suprafeţei este aceeaşi independent de poziţia punctului de observaţie

Reflexia mixtă reprezintă o suprapunere dintre reflexia regulată şi cea difuză După cum se poate

observa icircn figura 2121 e reflexia mixtă se caracterizează printr-o reflexie difuză la care există

o direcţie principală care coincide cu direcţia razei reflectate din cauza reflexiei regulate

(a) (b)

c) (d)

e) Figura 2121 Reflexia regulată (a) difuză (b) imperfect difuză (c) perfect difuză (d) mixtă (e)

n Ir Ii

θi θr

n Irmax Ii

θi

Ii

dS

γ

226

Icircntrebări 1 Care parametru reprezintă cantitatea luminii incidente pe o suprafaţă a iluminarea b luminanţa c strălucirea 2 Care este nivelul de iluminare recomandat pentru săli de icircnvăţămacircnt şi conferinţe a 100 lx b 300 lx c 1000 lx 3 Rolul iluminatul icircn condiţionarea mediului ambiant poate fi descris prin a crearea unei atmosfere plăcute b conformarea la reglementări internaţionale c promovarea unei eficacităţi vizuale 4 Icircn condiţii normale icircn timpul zilei vederea este asigurată de a bastonaşe b conuri c pupilă 5 Radiaţiile ultraviolete ocupă un domeniu de lungimi de undă icircntre a 100-380 nm b 380-760 nm c 500-600 nm 6 Radiaţia cu lungimea de undă de 550 nm este de culoare a albastră b verde c roşie 7 Care unitate de măsură reprezintă cantitatea de lumină incidentă pe suprafaţa unui obiect a lm b lx c cd 8 Radiaţiei cu puterea de 100 W pe lungimea de undă de 510 nm icirci corespunde fluxul luminos de a 100 lm b 100middot683=68300 lm c 100middot05middot683=34150 lm 9 O lampă ce emite un flux luminos de 500 lm este echipată cu un reflector astfel că 40 din

lumina lămpii ajunge pe o pictură cu dimensiunile de 2550 cm Care este iluminarea picturii a 500(025middot050middot04)=10000 lx b (50004)middot(025middot050)=156 lx c (500middot04)(025middot050)=1600 lx 10 Un corp de iluminat public este amplasat la 8 m icircnălţime Intensitatea luminoasă radiată spre un

punct de pe stradă la 8 m distanţă de proiecţia corpului este de 2500 cd Care este iluminarea orizontală icircn acel punct

a 2500(8middot8)=391 lx b [2500(8middot8)]middotcos345deg=137 lx c 2500(82middot8)=49 lx

227

11 O bucată de sticlă care primeşte un flux luminos icircn anumite condiţii şi are un factor de transmitere de 07 şi un factor de absorbţie de 01 va reflecta de pe suprafaţa sa un flux incident egal cu

a 0 b 20 c 50

12 O sticlă colorată icircn roşu va transmite icircn principal o rază de lumină de culoare a roşie b albastră c toate culorile cuexcepţia celei roşie

13 Care este luminanţa suprafeţei unui corp de iluminat sferic cu un diametru de 20 cm ce radiază o intensitate luminoasă de 100 cd icircn toate direcţiile a 100(010x010)= 10000 cdm2 b 100(4 x π x 010 x 010)= 796 cdm2 c 100(π x 010 x 010)= 3183 cdm2

14 Un flux luminos de 100 lm este incident pe o suprafaţă reflexivă perfect difuză cu o reflectanţă de 30 Dimensiunile suprafeţei sunt de 3 x 3 m care este luminanţa suprafeţei a (100 x 030)π = 95 cdm2 b (100 x 030)(3 x 3 x π)=11 cdm2 c (100 x 3 x 3)(030 x π)=318 cdm2

15 Care parametru luminos este cel mai apropiat de senzaţia vizuală percepută de ochi a fluxul luminos b iluminarea c luminanţa

16 O lampă cu incandescenţă emite un flux luminos de 900 lm Lampa este introdusă icircntr-un glob sferic de sticlă opală (perfect difuză) care are o transmitanţă de 80 Fluxul iluminos este perfect distribuit icircn spaţiu Care este intensitatea luminoasă radiată icircn orice direcţie a (900 x 08)4π =57 cd b (900 x 08)2π =115 cd c 9004π =72 cd

17 O sursă de lumină cu intensitatea luminoasă de 2000 cd icircn direcţia unei mici suprafeţe aflată la 5 m distanţă cu o reflectanţă de 60 este orientată perpendicular pe direcţia razei de lumină incidente Care este iluminarea punctiformă pe suprafaţă a 2000(5 x 5)=80 lx b (2000 x 06)(5 x 5)=48 lx c (2000 x 06)(π x 5 x 5)=15 lx

23

Din multitudinea de manifestări ale radiaţiei electromagnetice lumina este porţiunea din

spectrul electromagnetic pe care sistemul vizual al omului o poate detecta ndash Figura 211 Este

deci radiaţia electromagnetică percepută de un ochi normal ca o senzaţie vizuală Spectrul vizibil

acoperă lungimea de undă icircntre 380 760 nm şi este icircncadrat de radiaţiile UV - ultraviolete (180

- 380 nm) şi IR - infraroşii (760 - 5000 nm) Fiecare bandă din spectrul vizibil produce o senzaţie

diferită de culoare Spectrul vizibil poate fi divizat icircn şase zone corespunzătoare culorilor

fundamentale violet (380-440 nm) albastru (440-490 nm) verde (490-560 nm) galben (560-590

nm) portocaliu (590-630 nm) roşu (630-760 nm) Fenomenul senzaţiei de culoare care implică

interacţiunea energiei radiante vizibile cu sistemul vizual uman este un concept foarte important

Dacă sistemul vizual este stimulat cu o energie radiantă pură de 500 nm subiectul va răspunde că

lumina este ldquoverderdquo dacă lungimea de undă este schimbată la 585 nm răspunsul va fi că lumina

este ldquogalbenărdquo Compoziţia spectrală a luminii este importantă pentru senzaţia de culoare

produsă

Retina ochiului uman conţine două tipuri de celule receptoare conuri şi bastonaşe Acestea

transformă energia radiantă icircn energie chimică care la racircndul ei provoacă impulsuri electrice

transmise prin nervul optic către creier Bastonaşele sunt sensibile la niveluri scăzute de lumină

fiind responsabile cu vederea pe timp de noapte (vedere scotopică) Conurile sunt mai puţin

sensibile dar pot face faţă nivelurilor ridicate de lumină din timpul zilei (vedere fotopică)

Figura 212 Curbele de sensibilitate spectrală relativă

Figura 213 Observatorul CIE Standard fotopic V(λ) şi scotopic Vrsquo(λ)

24

Percepţia culorii este determinată de existenţa a trei clase diferite de conuri Fiecare con

conţine un anumit tip de pigment şi fiecare pigment are un anumit răspuns spectral caracterizat

de o curbă de sensibilitate spectrală Sunt trei astfel de curbe caracteristice avacircnd vacircrfurile la

lungimile de undă 445 535 şi 570 nm ndash Figura 212 Deşi fiecare curbă acoperă icircntregul spectru

vizibil receptoarele de culoare sunt specificate prin denumirile respective - conuri albastre verzi

şi roşii Conform acestei teorii vederea colorată normală este o funcţie de prezenţa celor trei

pigmenţi icircn cele trei clase de conuri Lipsa unui pigment duce la lipsa percepţiei reale a culorilor

cum este daltonismul icircn care nu se poate face distincţia icircntre roşu şi verde

La trecerea de la un mediu icircntunecat către un mediu luminos sistemul vizual trebuie să se

ldquoadapteze la luminărdquo adaptarea implică sistemul de conuri şi durează mai puţin de un minut La

trecerea inversă de la lumină la icircntuneric sistemul vizual se ldquoadaptează la icircntunericrdquo icircntr-un

interval de timp de circa o oră percepţia vizuală trece de la conuri spre bastonaşe Icircntrucacirct

bastonaşele nu conţin pigmenţi ldquocoloraţirdquo percepţia nocturnă este lipsită de culoare de aici

expresia că ldquonoaptea toate pisicile sunt gri (negre)rdquo la fel din această cauză la căderea serii

(după apusul soarelui) imaginile icircşi pierd frumuseţea colorată din timpul zilei şi totul devine gri

din ce icircn ce mai icircnchis

Sensibilitatea ochiului uman la radiaţiile luminoase variază icircn funcţie de lungimea de undă a

acestora fiind maximă icircn cazul vederii diurne la culoarea galben-verde (λ0=555 nm) CIE

(Commission International de lrsquoEclairage) a introdus icircn 1933 eficacitatea luminoasă relativă

V(λ) (numită şi sensibilitate luminoasă spectrală relativă) ndash Figura 213

Vederea icircn timpul zilei ndash vederea fotopică - se datorează conurilor care sunt sensibile la o

luminanţă mai mare de 3 cdm2 iar vederea icircn timpul nopţii ndash vederea scotopică - se datorează

activării bastonaşelor celule sensibile la un nivel de luminanţă mai mic de 0001 cdm2 Vederea

pe timpul icircnserării ndash vederea mezopică - este definită icircn perioada din zi icircn care luminanţa are o

valoare intermediară icircntre limitele vederii scotopice-fotopice fiind activate icircn mică măsură atacirct

conurile cacirct şi bastonaşele

Cerinţele iluminatului

Sarcina vizuală este foarte diferită icircn raport cu tipul activităţii desfăşurate de la citirea unei cărţi

la asamblarea unor componente electronice Caracteristicile sarcinii vizuale determină condiţiile

cerute unui sistem de iluminat O proiectare şi o execuţie icircngrijite sunt cerinţe apriorice pentru un

iluminat artificial de bună calitate

Criteriile principale icircn proiectarea iluminatului pentru o aplicaţie dată sunt vizibilitatea şi

satisfacţia vizuală corelate cu costurile de instalare şi funcţionare

25

(a) Vizibilitateaperformanţa vizuală Performanţa unei anumite persoane pentru o sarcină

dată este determinată icircn mod esenţial atacirct de abilitatea cacirct şi de atitudinea sa faţă de icircndeplinirea

sarcinii respective Iluminatul alături de alţi factori fizici ai ambientului poate potenţa această

performanţă Performanţa vizuală este termenul ce evaluează informaţia procesată de sistemul

vizual măsurată prin viteza şi acurateţea cu care o sarcină vizuală (parte componentă a unei

sarcini complexe) este icircndeplinită Vizibilitatea unei sarcini vizuale este icircn general determinată

prin vizibilitatea celui mai dificil element care trebuie detectat sau recunoscut numit detaliu

critic Vizibilitatea unui detaliu depinde de mai mulţi factori printre care dimensiunea

unghiulară a detaliului (unghiul sub care este văzut detaliul de către ochi dependent de

dimensiunea detaliului şi distanţa pacircnă la ochi) luminanţa şi culoarea detaliului contrastul icircntre

luminanţele şi culorile detaliului şi fondului timpul disponibil pentru observare forma detaliului

similitudinea icircn formă şi textură icircntre detaliu şi alte elemente din imediata vecinătate poziţia

detaliului icircn cacircmpul vizual

(b) Satisfacţia vizuală Acest termen descrie măsura icircn care condiţiile vizuale reale ale

iluminatului sunt acceptate de către utilizatori Pentru instalaţii interioare este determinată de

uşurinţa cu care se desfăşoară munca ca şi de caracterul plăcut sau agreabil al mediului atacirct icircn

momentele icircn care atenţia este concentrată pe sarcina vizuală cacirct şi icircn clipele de relaxare

Desigur satisfacţia vizuală este afectată de ambianţa luminoasă şi de preferinţele individuale

(c) Costul iluminatului Economii semnificative icircn consumul energiei electrice şi astfel icircn

cost pot fi obţinute fără scăderea performanţei şi satisfacţiei vizuale printr-o proiectare judicioasă

şi exploatare optimă a instalaţiilor de iluminat Măsurile de eficienţă energetică vizează

micşorarea puterii instalate şi a timpului de funcţionare a iluminatului electric Pentru atingerea

acestor obiective se folosesc cele mai eficiente lămpi adecvate aplicaţiei se icircntrebuinţează icircn

mod optim fluxul luminos emis de lămpi se icircntreţine echipamentul de iluminat icircn bună stare de

funcţionare se dimensionează iluminatul după scheme eficiente energetic se controlează

operaţiile de conectare şi folosire a instalaţiei de iluminat prin corelarea acesteia cu iluminatul

natural disponibil şi cu necesităţile utilizatorilor şi se asigură o ambianţă luminoasă cacirct mai plăcută

Calitatea iluminatului sub aspect fotometric (luminotehnic) realizat de un anumit sistem de

iluminat poate fi descrisă prin următorii parametri

loz nivelul de iluminare şi uniformitatea iluminării

loz evitarea sau limitarea orbirii (distribuţia luminanţei)

loz culoarea aparentă şi redarea culorilor

loz modelarea

26

Factorii calitativi ai iluminatului au ponderi diferenţiate icircn funcţie de destinaţia şi arhitectura

unei icircncăperi Accentul poate să cadă pe performanţa vizuală prin alegerea corespunzătoare a

nivelului de iluminare şi limitarea orbirii confortul vizual prin redarea culorilor şi distribuţia

luminanţei ambianţa vizuală prin selectarea culorii luminii direcţiei luminii şi modelare ndash Figura 214

Figura 214 Parametrii calităţii iluminatului interior

Legile radiaţiei termice

Corpurile care emit radiaţii electromagnetice ca rezultat al creşterii temperaturii proprii se

numesc radiatoare termice Cantitatea de energie radiată pe icircntreg domeniul lungimilor de undă

de un corp negru icircncălzit la o anumită temperatură este exprimată prin legea lui Stefan-Bolzmann

[ ]M T W m= sdotσ 4 2

distribuţia spectrală a energiei radiate respectacircnd legea lui Plank

( ) [ ]Mc

e

W m mc Tλ λλ

micro=sdot minus

sdot1

5

2

2 1

icircn care σ = 573sdot10-8 Wm2K4 T ndash temperatura de icircncălzire a corpului negru K c1 = 3741sdot10-16

Wm2 c2 = 14388sdot10-2 mK λ - lungimea de undă microm

Legea deplasării maximului (legea a 2-a Wien)

[ ]λ micromax

sdot = sdotT m K2898

evidenţiază reducerea lungimii de undă pentru care se obţine maximul energiei radiate odată cu

creşterea temperaturii corpului şi este reprezentată grafic prin linia punctată din figura 215

Creşterea temperaturii radiatorului determină o creştere rapidă a cantităţii de energie emise cu o

contribuţie sporită a lungimilor de undă mai mici deci şi a eficienţei radiatorului termic

Eficienţa maximă la lungimea de undă λ0=555 nm se obţine la temperatura de 5195 K ce nu

Calitateailuminatului

Nivelul

iluminarii

Limitarea

orbirii

Distributia

armonioasa

a stralucirii

Redarea

culorilor

Culoarea

luminii

Directia

luminii

Modelarea

27

poate fi atinsă de wolframul care se topeşte

la temperaturi inferioare acestei valori

Deoarece icircn spectrul de radiaţii al unui

radiator termic apar toate lungimile de undă

chiar dacă cu aporturi energetice diferite

fenomenul de incandescenţă este caracterizat

printr-un spectru continuu

Figura 215 Spectrul radiaţie termice

Mărimi fotometrice

Cacircnd considerăm lumina ca o radiaţie electromagnetică ldquovizibilărdquo avem icircn vedere pe de o parte

energia iar pe de altă parte senzaţia produsă asupra ochiului - două aspecte deosebite Acest fapt

crează dificultăţi icircn evaluarea luminii sub aspect cantitativ Pentru rezolvarea problemei s-a

introdus convenţia care este conformă cu practica ingineriei iluminatului de a utiliza produsul

dintre energia radiantă şi sensibilitatea ochiului Astfel lumina este privită ca o radiaţie măsurată icircn

termenii sensibilităţii ochiului uman Mărimile fotometrice sunt astfel mărimi energetice evaluate prin

senzaţia luminoasă produsă Fluxul radiant măsurat icircn W devine flux luminos măsurat icircn W-lumină

Exemplu Două surse de lumină radiază 100 W pe lungimile de undă de 490 nm respectiv 510 nm Care sunt fluxurile luminoase echivalente Dar dacă sursa radiantă emite pe lungimea de undă de 1000 nm

Soluţie Din curba eficacităţii luminoase relative V(λ) se obţin valorile corespunzătoare V(490 nm)=02 respectiv V(510 nm)=05 Fluxul luminos pentru fiecare sursă de lumină este 100middot02=20 W-lumină respectiv 100middot05=50 W-lumină Sursa ce emite pe 1000 nm nu produce senzaţie luminoasă icircntrucacirct această lungime de undă este icircnafara spectrului vizibil şi V(1000 nm)=0 Radiaţia respectivă este icircn domeniul infraroşu

Fluxul luminos ΦΦΦΦ este energia radiată de o sursă de lumină icircntr-o secundă (flux de energie)

ponderat cu eficacitatea luminoasă relativă Unitatea de măsură a fluxului luminos este derivată

din unitatea de măsură a intensităţii luminoase candela O sursă de lumină care radiază uniform

icircn spaţiu o intensitate luminoasă de 1 candelă emite icircntr-un unghi solid de 1 steradian un flux

luminos de 1 lumen Echivalentul fotometric al radiaţiei este egal cu 683 lmW ceea ce icircnseamnă

că 1 W radiat pe lungimea de undă λ0=555 nm este egal cu 683 lm

28

Fluxul luminos al unei radiaţii monocromatice avacircnd lungimea de undă λ este

Φ=683middotV(λ)middotΦe(λ) lm

Fluxul luminos al unei surse de lumină cu un spectru de radiaţie discontinuu ce emite

simultan radiaţii pe mai multe lungimi de undă ndash Figura 216 a - cum este cazul lămpilor

fluorescente cu vapori de mercur de icircnaltă presiune sau de sodium este dat de suma fluxurilor

monocromatice componente

a) b)

Figura 216 Spectre de radiaţie ale unor surse de lumină a) Spectru discontinuu lampă fluorescentă b) Spectru continuu ndash lampă cu incandescenţă lumina soarelui lampa cu sulf

Icircn cazul unui spectru de radiaţie continuu ndash Figura 216 b - caracteristic luminii soarelui a

lămpii cu incandescenţă sau a lămpii cu microunde cu sulf fluxul luminos se determină prin

integrarea densităţii spectrale de flux de energie radiantă icircn domeniul spectral dλicircn jurul

lungimii de undă λ dΦe(λ)=Φeλdλ

Fluxul luminos caracterizează atacirct sursele de lumină primare - lămpile electrice soarele - cacirct

şi sursele secundare - suprafeţele corpurilor care receptează o lumină incidentă şi o reflectă sau

transmit Fluxul luminos poate să fie emis (de o sursă de lumină) sau primit (de suprafaţa unui

receptor de lumină)

Raportul dintre fluxul luminos al unei surse de lumină şi puterea electrică disipată icircn lampă

(consumată pentru a emite acest flux) se numeşte eficacitate luminoasă măsurată icircn lmW

Fiecare lampă sau ansamblu lampădispozitiv auxiliar este caracterizată de eficacitatea luminoasă

specifică 6-19 lmW pentru lampa cu incandescenţă de uz general 75-93 lmW pentru lampa

fluorescentă trifosfor 40-65 lmW pentru lampa fluorescentă compactă cu balast electronic 32-

58 lmW pentru lampa cu vapori de mercur de icircnaltă presiune 70-130 lmW pentru lampa cu

vapori de sodiu de icircnaltă presiune standard

29

Intensitatea luminoasă este conceptul pentru evaluarea concentrării luminii icircntr-o direcţie

specifică radiată icircntr-o secundă Intensitatea luminoasă I este fluxul luminos icircntr-o direcţie dată

radiat icircn unitatea de unghi solid Unitatea de măsură este candela Dacă se consideră un unghi

solid de mărime ω icircn jurul direcţiei date intensitatea luminoasă icircn această direcţie este

I = Φ ω cd

Icircn fotometrie unitatea de bază icircn Sistemul Internaţional de măsuri este candela Icircn 1979

standardul de referinţă pentru candelă a fost redefinit astfel ldquointensitatea luminoasă icircntr-o

direcţie specifică a unei surse ce emite o radiaţie monocromatică cu frecvenţa de 540x1012 Hz

(555 nm) şi a cărei intensitate radiantă icircn acea direcţie este 1683 watt per steradianrdquo Cu alte

cuvinte 1683 lsquowatt-luminărsquo pe steradian Pentru uzanţe practice icircn laboratoare se folosesc

standarde secundare lămpi cu incandescenţă calibrate cu mare precizie

Intensitatea luminoasă medie sferică emisă uniform icircn spaţiu de o sursă de lumină este egală

cu Imed sferic =Φ 4π cd

Conceptul de intensitate luminoasă este fundamental icircn tehnica luminii icircntrucacirct nici o sursă

de lumină (directă sau indirectă) nu emite fluxul luminos icircn mod egal icircn toate direcţiile Pentru

unele direcţii este de dorit ca emisia luminoasă să fie maximă icircn timp ce icircn alte direcţii este de

evitat Distribuţia spaţială a intensităţii luminoase a unei lămpi şisau aparat de iluminat oferă o

bună indicaţie asupra eficacităţii luminoase şi domeniul de aplicare al acestora

Distribuţia intensităţii luminoase este cea mai importantă caracteristică folosită icircn proiectarea

şi analiza unei instalaţii de iluminat Reprezentarea grafică utilizează un sistem de coordonate

polare C-γ icircn unul sau mai multe plane verticale ce trec prin centrul corpului de iluminat ndash Figura

217 Unghiul C determină poziţia planului de reprezentare iar γ este unghiul de elevaţie faţă de

axa verticală (γ = 0 este numit şi ldquonadirrdquo) Aparatele de iluminat care prezintă o simetrie de rotaţie

sunt caracterizate printr-un singur plan curba fotometrică fiind desenată doar icircntr-un semiplan iar

cele care prezintă două axe de

simetrie (de exemplu pentru lămpi

fluorescente tubulare) sunt

caracterizate prin planul transversal

(perpendicular pe axa lămpii)

respectiv longitudinal (paralel cu axa

lămpii) ndash Figura 218

Figura 217 Sistemul C-γ pentru reprezentarea distribuţiei intensităţii luminoase

210

Figura 218 Reprezentarea grafică a distribuţiei intensităţii luminoase icircn sistemul C-γ

Reprezentarea tabelară a distribuţiei intensităţii luminoase este de fapt icircnregistrarea

măsurărilor fotometrice şi permite cunoaşterea cu mai mare acurateţe a acestora Ea este utilizată icircn

programelor de calcul automat al sistemelor de iluminat

Fluxul luminos emis de aparatul de iluminat spre suprafaţa de lucru este dispersat sau

concentrat gradul de dispersie fiind caracterizat prin unghiul icircn care intensitatea luminoasă scade

sub un anumit procent din valoarea sa maximă (pentru aparate cu simetrie de rotaţie icircn general

50) Se deosebesc aparate de iluminat cu dispersie icircngustă (unghiul mai mic de 20deg) medie

(unghiul cuprins icircntre 20 40deg) sau largă (unghiul mai mare de 40deg) ndash Figura 219

Figura 219 Diagramele polare pentru distribuţia luminoasă cu fascicul icircngust mediu sau larg

Iluminarea Cantitatea de lumină necesară icircntr-o situaţie dată este exprimată prin termenul

de iluminare ce caracterizează recepţia fluxului luminos de către o suprafaţă icircntr-un punct al

acesteia Iluminarea E este raportul fluxului luminos incident pe o suprafaţă la aria acestei

suprafeţe

E=ΦA lx

Unitatea de măsură este lux 1 lx este 1 lumen pe 1 m2 Iluminarea este independentă de

unghiul de incidenţă al fluxului luminos

Cacircteva valori uzuale Vara la amiază pe un cer acoperit - 100000lx Un birou bine iluminat - 1000 lx Atelier de producţie - 300-500 lx

211

Spaţii de icircnvăţămacircnt conferinţe - 300-500 lx Cameră de zi a unei locuinţe - 100 lx Iluminat public - 5-30 lx Lună plină icircntr-o noapte senină - 025 lx

Dacă dimensiunea ariei este elementară iluminarea se referă la punctul respectiv Icircn caz

contrar iluminarea este o valoare medie pe icircntreaga suprafaţă de arie A Iluminarea medie se

poate determina şi ca medie aritmetică a iluminărilor icircn diferite puncte Pk ale suprafeţei

Emed=(1n)middotsumEP

Prin unirea punctelor unei suprafeţe icircn care iluminarea are aceeaşi valoare se obţin curbe

izolux

Legea fundamentală a iluminării exprimă legătura icircntre intensitatea luminoasă a sursei de

lumină şi iluminarea icircntr-un punct P al suprafeţei de arie A prin intermediul definiţiei fluxului

luminos şi a unghiului solid Astfel cu notaţiile dΦ = Imiddotdω dω = dArsquoR2 şi dArsquo = dAcosi se

obţine

2

cos

r

iIE

sdot= α

unde Iα este intensitatea luminoasă emisă de sursa de

lumină icircn direcţia punctului considerat α - unghiul

faţă de nadir (verticala punctului) i - unghiul de

incidenţă (icircntre raza de lumină şi normala la

suprafaţă icircn punctul considerat) r - distanţa de la

sursa de lumină la punctul considerat ndash Figura 2110

Figura 2110 Explicativă la legea iluminării

Exemplu Fie un corp de iluminat public de tip glob opal amplasat la icircnălţimea de 5 m care are o intensitate luminoasă uniformă de 2000 cd şi un semn de circulaţie ldquotrecere de pietonirdquo amplasat la o icircnălţime de 2 m şi la o distanţă de 4 m faţă de verticala corpului de iluminat (suprafaţa acestuia se află icircntr-un plan perpendicular pe planul format de raza de lumină şi verticala sursei de lumină) Care este iluminarea semnului de circulaţie(se neglijează dimensiunile proprii ale celor două obiecte) Soluţie Distanţa icircntre sursa de lumină şi semnul de circulaţie este r=radic(5-2)2+42=5 m Cosinusul unghiului de incidenţă este cosi=45 Iluminarea este E=2000middot0852=64 lx

Numeroase investigaţii au fost desfăşurate pentru a determina preferinţa utilizatorilor privind

iluminarea orizontală icircn spaţii interioare cu diferite valori ale reflectanţelor suprafeţelor

icircnconjurătoare

212

Nivelul de iluminare recomandat şi caracterul dinamic al recomandărilor Tendinţele

proiectării sistemelor de iluminat sunt foarte dinamice Nivelul de iluminare recomandat

reprezintă doar unul dintre parametrii ce trebuie luaţi icircn considerare la proiectarea sistemelor de

iluminat dar el este icircntotdeauna determinant pentru un sistem Un studiu de comparaţie

internaţional arată că nu există un consens icircn definirea ldquonivelului de iluminare corectrdquo [Mills E

Borg N Rethinking Light Levels 1998]

Tabelul 211 Niveluri de iluminare recomandate icircn 20 ţări (iluminare medie de icircntreţinere icircn lx)

Ţara Anul Plan general Sarcini VDT Masa de scris

Sarcini de citire

Proiectare de detalii

Australia 1990 160 160 320 320 600 Austria 1984 500 500 - - 750 Belgia 1992 300-750 500 500-1000 500-1000 1000 Brazilia 1990 750-1000 - - 200-500 3000 China 1993 100-150-200 150-200-300 150 75-100-150 200-300-500 Cehia 200-500 300-500 300-500 500 750 Danemarca 200-500 200-500 - 500 1000 Elveţia 1997 500 300-500 300 500 1000 Finlanda 1986 150-300 150-300 500-1000 500-1000 1000-2000 Franţa 1997 425 250-425 425 425 850 Germania 1990 500 500 500 - 750 Japonia 1989 300-750 300-750 300-750 300-750 750-1500 Marea Britanie 1994 500 300-500 500 300 750 Mexic Prop 200 - 600 900 1100 Olanda 1991 100-200 500 400-500 400 1600 Romacircnia 2002 300-500-750 - 500-750-1000 750 1000-1500-2000 Rusia 1995 300 200 300 300 500 Suedia 1994 100 300-500 300 500 1500 USACanada 1993 200-300-500 300 200-300-500 200-300-500 1000-1500-2000 Ghid CIE 1996 500 500 500 500 750

Icircncepacircnd cu anul 1930 nivelul de iluminare a cunoscut o schimbare rapidă icircn majoritatea

ţărilor Icircn prima fază a crescut pacircnă icircn anii rsquo70 (momentul crizei petrolului) după care a scăzut

din nou variaţia nivelului de iluminare de la o ţară la alta fiind foarte mare Icircn tabelul 21 este

prezentată o comparaţie icircntre nivelurile de iluminare pentru sarcini selectate icircn birouri folosind

date din 20 ţări

213

Figura 2111 Variaţia performanţei vizuale (a) şi a confortului vizual (b) cu iluminarea

Figura 2111 redă curba medie ce indică procentul observatorilor care au considerat o

anumită valoare a iluminării ca fiind satisfăcătoare icircmpreună cu aprecierile defavorabile prea

icircntunecată şi prea strălucitoare Satisfacţia vizuală optimă se obţine la valori de aproximativ

2000 lx (pentru care aprozimativ 70 din subiecţi s-au declarat satisfăcuţi) dar nu există un

nivel de iluminare la care toţi observatorii să fie satisfăcuţi Este de subliniat că 50 din subiecţi

au preferat niveluri de iluminare mai mici icircn jurul a 900-1000 lx Considerente energetice şi de

cost au condus spre stabilirea unui domeniu al iluminărilor recomandate pentru activităţi uzuale

icircntre 1000 şi 2000 lx Percepţia satisfăcătoare a trăsăturilor feţei umane icircn spaţii interioare se

obţine la o luminanţă de 10-20 cdm2 ceea ce corespunde unei iluminări verticale de cel puţin

100 lx respectiv orizontale de 200 lx De aceea valoarea minimă a iluminării pentru activităţi

desfăşurate icircn icircncăperi icircn condiţii normale de activitate continuă este de 200 lx indiferent de

cerinţele sarcinii vizuale Limita inferioară a luminanţei necesare pentru distingerea trăsăturile

feţei umane este de 1 cdm2 Aceasta echivalează cu o iluminare orizontală de aproximativ 20 lx

icircn condiţii normale de iluminat considerată valoare minimă a iluminării pentru spaţii interioare

icircn care nu se lucrează

Normativele internaţionale stabilesc următoarea scară de valori ale iluminărilor (cu un factor de

multiplicare de aproximativ 15) 20-30-50-75-100-150-200-300-500-750-1000-1500-2000-lx

Nivelurile de iluminare recomandate pentru diferite domenii de activitate desfăşurate icircn mod

curent icircn spaţiile interioare icircn condiţii vizuale normale sunt menţionate icircn tabel [CIE] Ele au fost

determinate de cerinţele sarcinii vizuale cu diferite grade de dificultate satisfacerea vizuală a

utilizatorilor experienţa practică şi necesitatea utilizării eficiente a energiei Iluminarea poate fi

mărită cu o treaptă dacă - sarcina vizuală prezintă reflectanţă şisau contraste cu valori

neobişnuit de mici - refacerea erorilor (rebuturilor) este costisitoare - acurateţea sau

Iluminarea lx

Vit

eza

med

ie d

e de

tecţ

ie s

-1

a)

Iluminarea lx

Ilum

inat

bun

b)

214

productivitatea ridicată a muncii este de mare importanţă - capacitatea vizuală a utilizatorului

este sub cea normală Icircn mod contrar iluminarea poate fi micşorată cu o treaptă dacă - sarcina

vizuală prezintă reflectanţă şisau contraste cu valori neobişnuit de mari - viteza şisau acurateţea

muncii nu este importantă - activitatea este desfăşurată doar ocazional Plecacircnd de la aceste

valori recomandate reglementări specifice normează nivelurile de iluminare pentru diferitele

tipuri ale activităţilor vizuale ndash SR 6646 NP061-02

Iluminarea este definită şi măsurată ca iluminare icircntr-un plan scalară (sferică) cilindrică şi

vectorială ndash Figura 2112

Figura 2112 Vectorul iluminare iluminarea sferică iluminarea cilindrică iluminarea semicilindrică

Iluminarea icircntr-un plan - orizontal vertical sau icircnclinat - este mărimea cea mai des folosită

Planul icircn care este situată sarcina vizuală se numeşte ldquoplan de referinţărdquo Icircn spaţiile industriale

iluminarea recomandată se referă la suprafaţa aşa numitului plan de lucru un plan orizontal

situat la icircnălţimea de 085 m deasupra pardoselii considerată icircnălţimea medie pentru o activitate

vizuală corespunzătoare poziţiei de lucru icircn picioare Desigur icircn situaţii concrete pot fi definite

şi alte suprafeţe de referinţă Icircn spaţii interioare cu alte destinaţii de exemplu pentru circulaţie

sau pentru expoziţii suprafaţa de referinţă poate fi pardoseala pereţii sau orice plan relevant din

icircncăpere

Calculul iluminării icircntr-un punct din planul orizontal sau vertical se face cu referire la

icircnălţimea sursei de lumină de-asupra planului orizontal h şi la unghiurile care definesc poziţia

reciprocă sursă-punct-orientarea planului ndash Figura 2113

Iluminarea orizontală icircntr-un punct P este

Eorizontal=Imiddotcos3ih2

iar iluminarea verticală icircn acelaşi punct P este

Evertical=Imiddotsinαmiddotcos2αmiddotcosβh2

Figura 2113 Calculul iluminării verticale

215

Iluminarea scalară (sferică) icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa unei sfere

foarte mici aflate icircn acel punct Fiind o mărime independentă de direcţia de incidenţă a luminii

este utilă pentru analiza iluminatului icircn icircncăperile icircn care activitatea nu se desfăşoară icircntr-un plan

anumit bine precizat (de exemplu holurile hoteliere)

Iluminarea cilindrică icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa laterală a unui cilindru

foarte mic aflat icircn acel punct axa cilindrului fiind verticală Astfel iluminarea cilindrică este

media iluminărilor verticale icircn toate direcţiile din jurul acelui punct

Icircn mod similar se defineşte şi iluminarea

semicilindrică

( )EI

hsemicil

= +π

α α β2

2 1sin cos cos

cu aplicaţii interesante la analiza iluminatului

public pentru identificarea persoanelor sau

obstacolelor ndash Figura 2114

Figura 2114 Calculul iluminării semicilindrice

Vectorul iluminare se defineşte icircn raport cu un disc foarte mic amplasat icircn punctul analizat Pe

axa normală a discului se orientează către feţele acestuia doi vectori ale căror module sunt egale

cu valorile iluminărilor pe feţele respective Vectorul iluminare are modulul egal cu maximul

diferenţei dintre cele două iluminări calculate pentru diferite orientări date discului Direcţia

vectorului este de la faţa cu iluminare mai mare către faţa cu iluminare mai mică Astfel vectorul

iluminare este corelat cu direcţia principală a luminii icircntr-un punct din spaţiu punacircnd icircn evidenţă

direcţionalitatea luminii

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este uniformă

icircn spaţiu fiind cuprinsă icircntre un minim - iluminarea minimă Emin şi un maxim - iluminarea

maximă Emax Se defineşte iluminarea medie Emed ca fiind media iluminărilor obţinute pe icircntreaga

suprafaţă de referinţă Măsura uniformităţii iluminării icircn spaţiu este dată de factorul de

uniformitate CU=Emin Emed Pentru un sistem de iluminat general valoarea acestui factor de

uniformitate pe icircntregul plan util trebuie să fie mai mare de 08 Se utilizează de asemenea atacirct

raportul dintre iluminarea minimă şi iluminarea maximă care se recomandă să fie mai mare de

065 pentru suprafaţa de lucru pe care se află sarcina vizuală cacirct şi inversul unuia sau altuia

dintre aceste rapoarte

216

Pentru ca o instalaţie de iluminat să corespundă cerinţelor de uniformitate este necesar să fie

icircndeplinite următoarele două condiţii

(a) raportul iluminărilor medii pe icircntreaga suprafaţă a planului de lucru şi pe suprafaţa

sarcinii vizuale Emed plan lucru Emed sarcină vizuală ge 13

(b) raportul icircntre iluminările medii ale unor icircncăperi icircnvecinate Emed 1 Emed 2 le 51

Iluminarea medie pe suprafaţa de referinţă asigurată de o instalaţie de iluminat interior nu

este uniformă nici icircn timp Icircncepacircnd din primul moment al punerii icircn funcţiune a instalaţiei

iluminarea va scădea continuu datorită icircmbătracircnirii lămpilor (şi deteriorării unora dintre ele) a

depunerilor de praf şi murdărie pe suprafeţele lămpilor aparatelor de iluminat pereţilor şi

tavanului icircncăperii şi a deprecierii calităţilor reflectante ale suprafeţelor icircncăperii ndash Figura 2115

Figura 2115 Variaţia iluminării icircn timpul utilizării instalaţiei de iluminat A - pierderi datorate icircmbătracircnirii lămpilor B - pierderi datorate deprecierii suprafeţelor icircncăperii C - pierderi datorate murdăririi lămpilor şi corpurilor de iluminat

Un program de icircntreţinere a instalaţiei de iluminat - numit şi program de mentenanţă - va

asigura menţinerea icircn limite rezonabile a iluminării medii Uniformitatea icircn timp a iluminării

medii se defineşte prin următorii termeni (a) iluminarea iniţială corespunde momentului punerii

icircn funcţiune a unei instalaţii noi cu suprafeţele icircncăperii curate (t=0) (b) iluminarea de serviciu

este media icircn timp a iluminării icircn cursul unui ciclu al programului de mentenanţă (acest termen

217

este rezultatul unei duble medieri a iluminării icircn spaţiu şi icircn timp) (c) iluminarea de icircntreţinere

este valoarea minimă la care scade iluminarea icircn momentul efectuării lucrărilor de icircntreţinere

programate de icircnlocuire a lămpilor defecte sau icircmbătracircnite şisau de curăţire a aparatelor de

iluminat şi a suprafeţelor icircncăperii Reglementările CIE recomandă normarea iluminării de

icircntreţinere pentru dimensionarea unei instalaţii de iluminat dar unele ţări normează iluminarea

de serviciu Este de dorit ca programul de icircntreţinere să fie astfel conceput icircncacirct iluminarea de

icircntreţinere să nu scadă sub 08 (unele reglementări precizează valoarea 07) din iluminarea de

serviciu

Măsurarea iluminării se face cu luxmetru un aparat de măsură ce utilizează o fotocelulă

care converteşte energia luminoasă determinată de fluxul receptat icircn energie electrică conectată

la un microampermetru cu scala gradată direct icircn lux Pentru măsurări precise se aplică corecţii

- de sensibilitate spectrală datorită faptului că celulele fotoelectrice au o curbă de răspuns

diferită de curba vizibilităţii relative

- de cosinus care asigură receptarea razelor de lumină ce cad sub un unghi de incidenţă mare

(foarte oblic care ar putea să conducă la reflexii totale) este specifică măsurătorilor icircn exterior

- de temperatură necesară datorită influenţei temperaturii ambiante asupra intensităţii

curentului de conversie fotovoltaică (icircn general temperatura de etalonare este icircn jurul a 20degC)

Luminanţa este conceptul pentru intensitatea luminoasă emisă de unitatea de arie a unei

suprafaţe icircntr-o direcţie anumită Suprafaţa poate fi ea icircnsăşi emiţătoare de lumină sau

transmiţătoare (sursă primară de lumină ndash suprafeţele lămpilor sau aparatelor de iluminat

suprafaţa soarelui) sau poate să reflecte lumina primită de la altă sursă (fiind astfel o sursă

secundară de lumină)

Luminanţa L este raportul intensităţii luminoase de la o suprafaţa icircntr-o direcţie dată la aria

aparentă a acestei suprafeţe

L=IAaparentă cdm2

Unitatea de măsură este candela pe metru pătrat Luminanţa este dependentă de unghiul de

privire Prin arie aparentă se icircnţelege proiecţia ariei suprafeţei considerate pe un plan

perpendicular pe direcţia de privire

Exemplu Pentru o sferă indiferent de direcţia de privire aria aparentă este aria secţiunii circulare diametrale prin sferă Aaparentă =πr

2 icircn timp ce aria semisferei expusă privirii este egală cu 2π r2 Exemplu Tubul de descărcare al unei lămpi cu vapori de sodiu de icircnaltă presiune are 100 mm

lungime şi 8 mm diametru Intensitate luminoasă radiată perpendicular pe suprafaţa cilindrică este de 400 cd Care este luminanţa icircn aceeaşi direcţie

Soluţie Suprafaţa aparentă a tubului de descărcare icircn direcţia perpendiculară pe generatoarea cilindrului este egală cu a secţiunii dreptunghiulare verticale Aaparentă=1008=800 mm2 Luminanţa este L=4000800=5 cdmm2=5106 cdm2

218

Cacircteva valori uzuale Suprafaţa soarelui - 165109 cdm2 Filamentul lămpii cu incandescenţă - 7106 cdm2 Lampa fluorescentă - 5hellip15103 cdm2 Suprafaţa lunii pline - 25103 cdm2 Asfaltul străzii cu iluminat public - 05hellip2 cdm2

Pentru asigurarea unei bune vizibilităţi a sarcinii cel mai important factor al iluminatului icircl

constituie luminanţa repartiţia acesteia şisau contrastul de luminanţicirc al diferitelor suprafeţe din

spaţiul icircncăperii Valorile acestora trebuie să se icircncadreze icircn anumite limite icircn caz contrar apare

o stare de jenă vizuală sau de reducere a aptitudinii de distingere a detaliilor de mici dimensiuni

cunoscută sub denumirea de orbire

Diferenţele de luminanţă icircntre diferitele suprafeţe ndash sarcina vizuală fondul acesteia şi cele

din cacircmpul vizual ndash sunt specificate sau măasurate prin raportul luminanţelor suprafeţelor icircn

corelaţie Se recomandă ca valori orientative rapoartele sarcină vizualăfond ndash 31 şi sarcină

vizualăcacircmp vizual ndash 101 Icircntrucacirct iluminarea este utilizată ca mărime de proiectare de bază icircn

sistemele de iluminat interior distrbuţia luminanţelor icircn interiorul unei icircncăperi poate fi redată

prin distribuţia iluminărilor relative (şi a reflexivităţii suprafeţelor respective)

Gradele de reflexie şi de finisare ale suprafeţelor principale dintr-o icircncăpere sunt factori

importanţi icircn utilizarea optimă a luminii Suprafeţele cu o reflexivitate mare contribuie la

reflexiile multiple şi sunt recomandate pentru interioare de lucru Suprafeţele mate sunt

recomandate pentru evitare reflexiilor regulate sau mascarea imperfecţiunilor suprafeţei

Cavitate tavanului va avea un rol mai redus icircn icircncăperile mici decacirct icircn cele mari icircn care

ocupă o parte substanţială din cacircmpul de vedere Pentru sisteme de iluminat direct sau semidirect

se recomandă ca iluminarea tavanului şi cea a planului de lucru să fie icircn raportul

EmedtavanEmedplandelucru=03hellip09 Pentru sisteme de iluminat indirect luminanţa suprafeţelor ce

formează cavitatea tavanului trebuie să fie mai mare de 500 cdm2 Pe porţiuni mici se acceptă şi

valori mai mari pacircnă la 1500 cdm2 dar trebuie să fie evitate contrastele mari de luminanţă

Tavanele luminoase realizate cu panouri difuze de mari dimensiuni vor avea o luminanţa

inferioară valorii de 500 cdm2

Reflexivitatea ridicată a pereţilor şi suprafeţelor despărţitoare vor icircmbunătăţi percepţia

luminoasă icircn icircncăpere Suprafeţele icircnvecinate ferestrelor trebuie să aibă un factor de reflexie de

cel puţin 06 pentru a reduce contrastul cu strălucirea relativ ridicată a imaginii exterioare pe

timpul zilei Ferestrele se acoperă cu perdele sau jaluzele icircn timpul nopţii icircntrucacirct formează

suprafeţe negre cu reflexie regulată Se recomandă ca raportul icircntre iluminarea medie a pereţilor

(iluminarea verticală) sau a oricărei suprafeţe de partiţie şi iluminarea medie orizontală pe planul

219

de lucru să fie icircn limitele EmedpereţiEmedplandelucru= 05hellip08 Factorii de reflexie ai pereţilor vor fi

icircntre limitele 03hellip07

Reflexivitatea cavităţii pardoselii ndash pardoseala suprafaţa inferioară a pereţilor mobilierul sau

echipamentul tehnologic aflate sub nivelul planului de lucru ndash este importantă icircn crearea

ambianţei vizuale a icircncăperii O pardoseală cu un factor de reflexie scăzut nu va reflecta lumina

incidentă pe ea şi va fi mai dificil să se obţină o modelare corespunzătoare a obiectelor din

icircncăpere Contrar dat fiind faptul că suprafaţa pardoselii poate fi cea mai mare suprafaţă plană

din icircncăpere o luminanţă prea ridicată a acesteia ar domina imaginea cacircmpului vizual De aceea

factorul de reflexie pentru cavitatea pardoselii se recomandă să aibă o valoare medie cuprinsă

icircntre limitele 020hellip040 putacircnd să coboare pacircnă la 01

Verificarea limitării orbirii directe produsă de aparatele de iluminat se face prin diferite

metode unele ţări adoptacircnd metodologii proprii CIE a stabilit metoda curbelor limită de

luminanţă care se doreşte a fi aplicată de majoritatea ţărilor europene cu adaptări icircn raport cu

anumite considerente concrete ndash vezi şi SR 6646 şi NP 061-02

Metoda CIE a Curbelor de Luminanţă Limită (CLL) Metoda CIE are la bază un sistem de

curbe de luminanţă limită folosit icircn cazul corpurilor de iluminat cu difuzor completat de un

sistem de unghiuri de ecranare minim admisibile care se utilizează icircn cazurile icircn care lămpile pot

fi vizibile parţial sau complet icircn zona de vedere care interesează

(a)(b)

Figura 2116 Curbele limită de luminanţă pentru evitarea orbirii ndash [CIE]

Valorile admisibile ale luminanţei aparatelor de iluminat sunt date icircn funcţie de unghiul de

observare γ pentru diferite niveluri de iluminare Ele depind de clasa de calitate a icircncăperii şi de

220

modul de distribuţie spaţială a fluxului luminos emis de aparate sau de direcţia de privire a

observatorului faţă de aparatele de iluminat Astfel sistemul de curbe limită de luminanţă este

format din două familii de curbe (tip A şi tip B) fiecare avacircnd icircn componenţa sa cacircte două seturi

de curbe corespunzătoare claselor de calitate 1 şi 2 Curbele de luminanţă prezintă variaţia

luminanţei maxim admisibile pentru unghiuri de emisie ale aparatelor de iluminat cuprinse icircntre

45˚ şi 85˚

Curbele de tip A (fig 2116 a) se aplică aparatelor de iluminat fără părţi laterale luminoase

şi aparatelor de iluminat liniare cu părţile laterale luminoase dispuse paralele cu direcţia de

privire Curbele de tip B (fig 2116 b) se aplică aparatelor de iluminat cu părţi laterale

luminoase şi aparatelor liniare perpendiculare pe linia vederii

Figura 2117 Exemplu de aplicare a metodei curbelor limită de luminanţă

Utilizarea sistemului curbelor de luminanţe limite este posibilă doar dacă sunt icircndeplinite

simultan următoarele condiţii

- icircncăperile au formă de paralelipiped rectangular

- aparatele de iluminat sunt distribuite icircntr-un aranjament practic regulat cu axele

principale paralele cu pereţii

221

- factorii de reflexie ai suprafeţelor icircncăperilor se găsesc icircn domeniul 07 ndash 08 pentru

plafon 04 ndash06 pentru pereţi şi 01 ndash 02 pentru podea

- direcţiile principale de privire sunt predominant orizontale

Icircn cazul icircn care se cunoaşte curba de luminanţă a aparatului de iluminat examinat pentru

unghiurile γ stabilite se compară valorile acesteia cu valorile corespunzătoare ale luminanţelor

maxim admisibile din curba de luminanţă limită aleasă Se consideră că sunt realizate condiţiile

de limitare a orbirii directe dacă toate valorile luminanţelor aparatului de iluminat sunt situate icircn

stacircnga curbei de luminanţă limită ndash Figura 2117

Metoda CIE de Evaluare Unificată a Orbirii (ldquoUnified Glare Ratingrdquo - UGR) este propusă

de CIE şi introdusă icircn actualele standarde europene CEN pentru determinarea limitelor de orbire

icircn iluminatul interior Sistemul are la bază indicele global de orbire UGR

sdot= sum 2

2250lg8

p

L

LUGR

b

ω

icircn care Lb este luminanţa fondului (cdm2) L - luminanţa părţilor luminoase ale fiecărui corp de

iluminat icircn direcţia ochiului observatorului (cdm2) văzute sub unghiurile solide ω (steradiani) p

- un indice de poziţie corelat cu deplasarea corpului de iluminat faţă de linia de privire Metoda

permite cea mai precisă evaluare a orbirii provocată icircn planul liniei de privire de către corpurile

de iluminat tratate individual şi are avantajul posibilităţii includerii procedurii de calcul icircn cadrul

unor programe de calcul generale

Figura 2118 Corelarea icircntre curbele limită de luminanţă şi factorul UGR

222

Valorile UGR sunt cuprinse icircn gama 10 30 cu cacirct mai mare fiind valoare indicelui cu atacirct

mai mare fiind orbirea produsă icircn interior Recomandarea standardului CEN pentru cele mai

multe birouri menţionează limita superioară a indicelui la valoarea 19 care corespunde curbei

limtă de luminanţă pentru iluminarea medie de 500 lx şi clasa de calitate 1 ndash Figura 2118

Sisteme de iluminat cu un UGR de 10 sunt lipsite de orbire Valorile maxime uzual recomandate

sunt 16 ndash desen tehnic 19 ndash citit scris icircntruniri muncă bazată pe calculator 22 ndash activităţi

industriale 25 ndash industrie grea 28 ndash platforme de cale ferată foaiere

Dacă nu se poate obţine limitarea dorită a luminanţei aparatelor de iluminat se va proceda la

evitarea orbirii directe prin amplasarea lor icircn afara cacircmpului vizual al observatorului sau prin

utilizarea unor dispozitive de ecranare a surselor de lumină (grătare dispersoare)

Trebuie făcută distincţia icircntre doi termeni ndash luminanţa şi strălucirea Luminanţa este excitaţia

vizuală iar strălucirea este răspunsul vizual Luminanţa este o măsură cantitativă şi obiectivă

Strălucirea este un termen calitativ şi subiectiv care se referă la impresia pe care o are un

observator privind o suprafaţă Exemplu tipic este modul icircn care luna plină icirci apare unui

observator pe timp de noapte ndash strălucitoare sau pe timp de zi ndash deloc strălucitoare Alt exemplu

ndash aparatele de iluminat public cu lămpile aprinse pe timp de noapte respectiv pe timp de zi

Strălucirea nu este potrivită pentru determinarea cantitativă a vizibilităţii luminanţa este

Icircn cazul unei suprafeţe mate (sarcina vizuală şi suprafeţele icircnvecinate) factorul de reflexie şi

iluminarea suprafeţei determină luminanţa acesteia

L=E(rπ)

Astfel suprafeţele cu diferite proprietăţi reflexive dar cu aceeaşi iluminare vor radia diferite

intensităţi luminoase şi de aceea vor avea diferite luminanţe

Exemplu Fie trei foi de hacircrtie mată albă gri şi neagră avacircnd factorii de reflexie respectiv de 08 04 004 Cunoscacircnd că sunt iluminate cu 400 lx să se determine luminanţele lor

Soluţie Relaţia icircntre iluminare luminanţă şi factorul de reflexie a unei suprafeţe mate este L= E(rπ) astfel că cele trei luminanţe căutate sunt respectiv Lalb=400(08314)=100 cdm2

Lgri=400(04314)=50 cdm2 Lnegru=400(004314)=5 cdm2

Luminanţa ca factor ce influenţează vizibilitatea poate fi substituită prin iluminarea şi

reflectanţa respectivelor suprafeţe mate Reflectanţa este o proprietate intrinsecă a materialelor

componente nefiind afectată de iluminat astfel că iluminarea E rămacircne ca o caracteristică a

sistemului de iluminat ce afectează vizibilitatea Icircn acelaşi timp icircnsă o altă caracteristică

reprezentantă prin contrastul de luminanţă icircntre detaliul sarcinii vizuale şi suprafeţele icircnvecinate

care formează fondul nu este afectată de iluminare ci de factorii de reflexie ai detaliului şi

fondului rdetaliurfond

223

Emitanţa (exitanţa) unei suprafeţe care emite lumină (sursă primară sau secundară) este

raportul fluxului emis la mărimea ariei suprafeţei

M= ΦemisA lmm2

Relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe ce are o reflexivitate r este

astfel

M=ΦreflectatA=ΦincidentrA=Er

Introducacircnd şi relaţia de legătură icircntre iluminare şi luminanţă L=E(rπ) se obţine

M=Er=Lπ

Icircn mod similar relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe care are o

transmisivitate t este

M=ΦtransmisA=ΦincidenttA=Et=Lπ

Exemplu Un glob sferic cu diametrul de 1 m este perfect difuz Icircn centrul său se află o sursă de iluminat punctiformă ce emite 50 cd Luminanţa globului este de 40 cdm2 Care este emitanţa globului Dar transmitanţa sticlei globului

Soluţie (1) Utilizarea fluxului luminos Lampa emite un flux luminos de 504π=200π lm Aria suprafeţei sferei este 4πr2=4π(12)2=π m2 Iluminarea pe suprafaţa interioară sferei este 200ππ=200 lx Luminanţa sferei este de 40 cdm2 Emitanţa este 40π lmm2 Transmisivitatea este t= (40π)200=0628

(2) Utilizarea intensităţii luminoase Aria aparentă a globului sferic este Aaparentă=π(12)2 Astfel intensitatea luminoasă emisă de sferă este I=LAaparentă=40π(12)2=10π cd Raportul icircntre intensitatea luminoasă a globului (din exterior) şi cea a sursei de lumină (din interior) defineşte transmitanţa sticlei globului t=10π 50=0628

Proprietăţi ale suprafeţelor iluminate

Radiaţiile luminoase emise de o sursă de lumină şi propagate prin aer la contactul cu un material

se comportă astfel o parte se reflectă o parte este absorbită iar o parte este transmisă ndash Figura

2119

Figura 2119 Comportarea radiaţiei luminoase la icircntacirclnirea cu un material oarecare plan

224

Pe baza conservării energiei se poate scrie şi conservarea fluxului luminos

Φi=Φr+Φa+Φt

unde Φi reprezintă fluxul incident Φr - fluxul reflectat Φa - fluxul absorbit şi Φt - fluxul

transmis Cele trei componente al fluxului definesc factorii de reflexie r (ρ) de absorbţie a (α) şi

de transmisie t (τ)

r=ΦrΦi a=ΦaΦi t= ΦtΦi care respectă egalitatea r+a+t=1

Cele trei fenomene reflexia absorbţia şi transmisia au loc simultan dar icircn proporţii diferite

icircn funcţie de natura materialului din care este constituit corpul Se defineşte corpul negru alb

respectiv transparent ndash care absoarbe reflectă respectiv transmite radiaţia incidentă corpul colorat ndash

la care fenomenul este selectiv dependent de lungimea de undă a radiaţiei incidente

Reflexia determină o modificare a direcţiei radiaţiei luminoase incidente Punctul icircn care are

loc această deviere a razei de lumină se numeşte punct de incidenţă iar radiaţia luminoasă cu o

nouă direcţie se numeşte radiaţie luminoasă reflectată

Icircn Figura 2120 este dată o clasificare a reflexiilor pe suprafeţe clasificare valabilă şi pentru

transmisia fluxului luminos prin corpuri transparente

Figura 2120 Clasificarea reflexiei fluxului luminos pe suprafeţe

Reflexia regulată (de oglindă) Suprafeţele foarte netede se comportă ca o oglindă iar conform

legilor opticii unei raze de lumină incidente Ii icirci corespunde o singură rază de lumină reflectată

Ir icircntr-un plan ce cuprinde şi normala la suprafaţă n iar unghiul de incidenţă este egal cu cel de

deflexie (fig 2121 a)

Reflexia difuză Icircn cazul icircn care suprafaţa materialului reflectant nu este netedă ci prezintă

asperităţi lumina este icircmprăştiată după reflexie icircn toate direcţiile icircn funcţie de mărimea şi

orientarea asperităţilor Acest fenomen poartă numele de reflexie difuză Şi icircn acest caz sunt

respectate legile reflexiei dar la nivelul fiecărui microelement al suprafeţei cu denivelări (fig

2121 b)

Reflexia

Regulată Difuză Mixtă

Imperfect difuză Perfect difuză

225

n Irmax Ii

Reflexia imperfect difuză are loc icircn cazul suprafeţelor lucioase intensităţile reflectate fiind

orientate după direcţia principală de reflexie (fig 2121 c)

Reflexia perfect difuză Icircn cazul suprafeţelor perfect difuze reflexia luminii este izotropă

respectacircnd legea lui Lambert γγ cosmax sdot= II unde Imax este intensitatea luminoasă maximă icircn

direcţia normală şi Ir ndash intensitatea luminoasă la un unghi γ (fig 2121 d) Icircn această situaţie

luminanţa suprafeţei este aceeaşi independent de poziţia punctului de observaţie

Reflexia mixtă reprezintă o suprapunere dintre reflexia regulată şi cea difuză După cum se poate

observa icircn figura 2121 e reflexia mixtă se caracterizează printr-o reflexie difuză la care există

o direcţie principală care coincide cu direcţia razei reflectate din cauza reflexiei regulate

(a) (b)

c) (d)

e) Figura 2121 Reflexia regulată (a) difuză (b) imperfect difuză (c) perfect difuză (d) mixtă (e)

n Ir Ii

θi θr

n Irmax Ii

θi

Ii

dS

γ

226

Icircntrebări 1 Care parametru reprezintă cantitatea luminii incidente pe o suprafaţă a iluminarea b luminanţa c strălucirea 2 Care este nivelul de iluminare recomandat pentru săli de icircnvăţămacircnt şi conferinţe a 100 lx b 300 lx c 1000 lx 3 Rolul iluminatul icircn condiţionarea mediului ambiant poate fi descris prin a crearea unei atmosfere plăcute b conformarea la reglementări internaţionale c promovarea unei eficacităţi vizuale 4 Icircn condiţii normale icircn timpul zilei vederea este asigurată de a bastonaşe b conuri c pupilă 5 Radiaţiile ultraviolete ocupă un domeniu de lungimi de undă icircntre a 100-380 nm b 380-760 nm c 500-600 nm 6 Radiaţia cu lungimea de undă de 550 nm este de culoare a albastră b verde c roşie 7 Care unitate de măsură reprezintă cantitatea de lumină incidentă pe suprafaţa unui obiect a lm b lx c cd 8 Radiaţiei cu puterea de 100 W pe lungimea de undă de 510 nm icirci corespunde fluxul luminos de a 100 lm b 100middot683=68300 lm c 100middot05middot683=34150 lm 9 O lampă ce emite un flux luminos de 500 lm este echipată cu un reflector astfel că 40 din

lumina lămpii ajunge pe o pictură cu dimensiunile de 2550 cm Care este iluminarea picturii a 500(025middot050middot04)=10000 lx b (50004)middot(025middot050)=156 lx c (500middot04)(025middot050)=1600 lx 10 Un corp de iluminat public este amplasat la 8 m icircnălţime Intensitatea luminoasă radiată spre un

punct de pe stradă la 8 m distanţă de proiecţia corpului este de 2500 cd Care este iluminarea orizontală icircn acel punct

a 2500(8middot8)=391 lx b [2500(8middot8)]middotcos345deg=137 lx c 2500(82middot8)=49 lx

227

11 O bucată de sticlă care primeşte un flux luminos icircn anumite condiţii şi are un factor de transmitere de 07 şi un factor de absorbţie de 01 va reflecta de pe suprafaţa sa un flux incident egal cu

a 0 b 20 c 50

12 O sticlă colorată icircn roşu va transmite icircn principal o rază de lumină de culoare a roşie b albastră c toate culorile cuexcepţia celei roşie

13 Care este luminanţa suprafeţei unui corp de iluminat sferic cu un diametru de 20 cm ce radiază o intensitate luminoasă de 100 cd icircn toate direcţiile a 100(010x010)= 10000 cdm2 b 100(4 x π x 010 x 010)= 796 cdm2 c 100(π x 010 x 010)= 3183 cdm2

14 Un flux luminos de 100 lm este incident pe o suprafaţă reflexivă perfect difuză cu o reflectanţă de 30 Dimensiunile suprafeţei sunt de 3 x 3 m care este luminanţa suprafeţei a (100 x 030)π = 95 cdm2 b (100 x 030)(3 x 3 x π)=11 cdm2 c (100 x 3 x 3)(030 x π)=318 cdm2

15 Care parametru luminos este cel mai apropiat de senzaţia vizuală percepută de ochi a fluxul luminos b iluminarea c luminanţa

16 O lampă cu incandescenţă emite un flux luminos de 900 lm Lampa este introdusă icircntr-un glob sferic de sticlă opală (perfect difuză) care are o transmitanţă de 80 Fluxul iluminos este perfect distribuit icircn spaţiu Care este intensitatea luminoasă radiată icircn orice direcţie a (900 x 08)4π =57 cd b (900 x 08)2π =115 cd c 9004π =72 cd

17 O sursă de lumină cu intensitatea luminoasă de 2000 cd icircn direcţia unei mici suprafeţe aflată la 5 m distanţă cu o reflectanţă de 60 este orientată perpendicular pe direcţia razei de lumină incidente Care este iluminarea punctiformă pe suprafaţă a 2000(5 x 5)=80 lx b (2000 x 06)(5 x 5)=48 lx c (2000 x 06)(π x 5 x 5)=15 lx

24

Percepţia culorii este determinată de existenţa a trei clase diferite de conuri Fiecare con

conţine un anumit tip de pigment şi fiecare pigment are un anumit răspuns spectral caracterizat

de o curbă de sensibilitate spectrală Sunt trei astfel de curbe caracteristice avacircnd vacircrfurile la

lungimile de undă 445 535 şi 570 nm ndash Figura 212 Deşi fiecare curbă acoperă icircntregul spectru

vizibil receptoarele de culoare sunt specificate prin denumirile respective - conuri albastre verzi

şi roşii Conform acestei teorii vederea colorată normală este o funcţie de prezenţa celor trei

pigmenţi icircn cele trei clase de conuri Lipsa unui pigment duce la lipsa percepţiei reale a culorilor

cum este daltonismul icircn care nu se poate face distincţia icircntre roşu şi verde

La trecerea de la un mediu icircntunecat către un mediu luminos sistemul vizual trebuie să se

ldquoadapteze la luminărdquo adaptarea implică sistemul de conuri şi durează mai puţin de un minut La

trecerea inversă de la lumină la icircntuneric sistemul vizual se ldquoadaptează la icircntunericrdquo icircntr-un

interval de timp de circa o oră percepţia vizuală trece de la conuri spre bastonaşe Icircntrucacirct

bastonaşele nu conţin pigmenţi ldquocoloraţirdquo percepţia nocturnă este lipsită de culoare de aici

expresia că ldquonoaptea toate pisicile sunt gri (negre)rdquo la fel din această cauză la căderea serii

(după apusul soarelui) imaginile icircşi pierd frumuseţea colorată din timpul zilei şi totul devine gri

din ce icircn ce mai icircnchis

Sensibilitatea ochiului uman la radiaţiile luminoase variază icircn funcţie de lungimea de undă a

acestora fiind maximă icircn cazul vederii diurne la culoarea galben-verde (λ0=555 nm) CIE

(Commission International de lrsquoEclairage) a introdus icircn 1933 eficacitatea luminoasă relativă

V(λ) (numită şi sensibilitate luminoasă spectrală relativă) ndash Figura 213

Vederea icircn timpul zilei ndash vederea fotopică - se datorează conurilor care sunt sensibile la o

luminanţă mai mare de 3 cdm2 iar vederea icircn timpul nopţii ndash vederea scotopică - se datorează

activării bastonaşelor celule sensibile la un nivel de luminanţă mai mic de 0001 cdm2 Vederea

pe timpul icircnserării ndash vederea mezopică - este definită icircn perioada din zi icircn care luminanţa are o

valoare intermediară icircntre limitele vederii scotopice-fotopice fiind activate icircn mică măsură atacirct

conurile cacirct şi bastonaşele

Cerinţele iluminatului

Sarcina vizuală este foarte diferită icircn raport cu tipul activităţii desfăşurate de la citirea unei cărţi

la asamblarea unor componente electronice Caracteristicile sarcinii vizuale determină condiţiile

cerute unui sistem de iluminat O proiectare şi o execuţie icircngrijite sunt cerinţe apriorice pentru un

iluminat artificial de bună calitate

Criteriile principale icircn proiectarea iluminatului pentru o aplicaţie dată sunt vizibilitatea şi

satisfacţia vizuală corelate cu costurile de instalare şi funcţionare

25

(a) Vizibilitateaperformanţa vizuală Performanţa unei anumite persoane pentru o sarcină

dată este determinată icircn mod esenţial atacirct de abilitatea cacirct şi de atitudinea sa faţă de icircndeplinirea

sarcinii respective Iluminatul alături de alţi factori fizici ai ambientului poate potenţa această

performanţă Performanţa vizuală este termenul ce evaluează informaţia procesată de sistemul

vizual măsurată prin viteza şi acurateţea cu care o sarcină vizuală (parte componentă a unei

sarcini complexe) este icircndeplinită Vizibilitatea unei sarcini vizuale este icircn general determinată

prin vizibilitatea celui mai dificil element care trebuie detectat sau recunoscut numit detaliu

critic Vizibilitatea unui detaliu depinde de mai mulţi factori printre care dimensiunea

unghiulară a detaliului (unghiul sub care este văzut detaliul de către ochi dependent de

dimensiunea detaliului şi distanţa pacircnă la ochi) luminanţa şi culoarea detaliului contrastul icircntre

luminanţele şi culorile detaliului şi fondului timpul disponibil pentru observare forma detaliului

similitudinea icircn formă şi textură icircntre detaliu şi alte elemente din imediata vecinătate poziţia

detaliului icircn cacircmpul vizual

(b) Satisfacţia vizuală Acest termen descrie măsura icircn care condiţiile vizuale reale ale

iluminatului sunt acceptate de către utilizatori Pentru instalaţii interioare este determinată de

uşurinţa cu care se desfăşoară munca ca şi de caracterul plăcut sau agreabil al mediului atacirct icircn

momentele icircn care atenţia este concentrată pe sarcina vizuală cacirct şi icircn clipele de relaxare

Desigur satisfacţia vizuală este afectată de ambianţa luminoasă şi de preferinţele individuale

(c) Costul iluminatului Economii semnificative icircn consumul energiei electrice şi astfel icircn

cost pot fi obţinute fără scăderea performanţei şi satisfacţiei vizuale printr-o proiectare judicioasă

şi exploatare optimă a instalaţiilor de iluminat Măsurile de eficienţă energetică vizează

micşorarea puterii instalate şi a timpului de funcţionare a iluminatului electric Pentru atingerea

acestor obiective se folosesc cele mai eficiente lămpi adecvate aplicaţiei se icircntrebuinţează icircn

mod optim fluxul luminos emis de lămpi se icircntreţine echipamentul de iluminat icircn bună stare de

funcţionare se dimensionează iluminatul după scheme eficiente energetic se controlează

operaţiile de conectare şi folosire a instalaţiei de iluminat prin corelarea acesteia cu iluminatul

natural disponibil şi cu necesităţile utilizatorilor şi se asigură o ambianţă luminoasă cacirct mai plăcută

Calitatea iluminatului sub aspect fotometric (luminotehnic) realizat de un anumit sistem de

iluminat poate fi descrisă prin următorii parametri

loz nivelul de iluminare şi uniformitatea iluminării

loz evitarea sau limitarea orbirii (distribuţia luminanţei)

loz culoarea aparentă şi redarea culorilor

loz modelarea

26

Factorii calitativi ai iluminatului au ponderi diferenţiate icircn funcţie de destinaţia şi arhitectura

unei icircncăperi Accentul poate să cadă pe performanţa vizuală prin alegerea corespunzătoare a

nivelului de iluminare şi limitarea orbirii confortul vizual prin redarea culorilor şi distribuţia

luminanţei ambianţa vizuală prin selectarea culorii luminii direcţiei luminii şi modelare ndash Figura 214

Figura 214 Parametrii calităţii iluminatului interior

Legile radiaţiei termice

Corpurile care emit radiaţii electromagnetice ca rezultat al creşterii temperaturii proprii se

numesc radiatoare termice Cantitatea de energie radiată pe icircntreg domeniul lungimilor de undă

de un corp negru icircncălzit la o anumită temperatură este exprimată prin legea lui Stefan-Bolzmann

[ ]M T W m= sdotσ 4 2

distribuţia spectrală a energiei radiate respectacircnd legea lui Plank

( ) [ ]Mc

e

W m mc Tλ λλ

micro=sdot minus

sdot1

5

2

2 1

icircn care σ = 573sdot10-8 Wm2K4 T ndash temperatura de icircncălzire a corpului negru K c1 = 3741sdot10-16

Wm2 c2 = 14388sdot10-2 mK λ - lungimea de undă microm

Legea deplasării maximului (legea a 2-a Wien)

[ ]λ micromax

sdot = sdotT m K2898

evidenţiază reducerea lungimii de undă pentru care se obţine maximul energiei radiate odată cu

creşterea temperaturii corpului şi este reprezentată grafic prin linia punctată din figura 215

Creşterea temperaturii radiatorului determină o creştere rapidă a cantităţii de energie emise cu o

contribuţie sporită a lungimilor de undă mai mici deci şi a eficienţei radiatorului termic

Eficienţa maximă la lungimea de undă λ0=555 nm se obţine la temperatura de 5195 K ce nu

Calitateailuminatului

Nivelul

iluminarii

Limitarea

orbirii

Distributia

armonioasa

a stralucirii

Redarea

culorilor

Culoarea

luminii

Directia

luminii

Modelarea

27

poate fi atinsă de wolframul care se topeşte

la temperaturi inferioare acestei valori

Deoarece icircn spectrul de radiaţii al unui

radiator termic apar toate lungimile de undă

chiar dacă cu aporturi energetice diferite

fenomenul de incandescenţă este caracterizat

printr-un spectru continuu

Figura 215 Spectrul radiaţie termice

Mărimi fotometrice

Cacircnd considerăm lumina ca o radiaţie electromagnetică ldquovizibilărdquo avem icircn vedere pe de o parte

energia iar pe de altă parte senzaţia produsă asupra ochiului - două aspecte deosebite Acest fapt

crează dificultăţi icircn evaluarea luminii sub aspect cantitativ Pentru rezolvarea problemei s-a

introdus convenţia care este conformă cu practica ingineriei iluminatului de a utiliza produsul

dintre energia radiantă şi sensibilitatea ochiului Astfel lumina este privită ca o radiaţie măsurată icircn

termenii sensibilităţii ochiului uman Mărimile fotometrice sunt astfel mărimi energetice evaluate prin

senzaţia luminoasă produsă Fluxul radiant măsurat icircn W devine flux luminos măsurat icircn W-lumină

Exemplu Două surse de lumină radiază 100 W pe lungimile de undă de 490 nm respectiv 510 nm Care sunt fluxurile luminoase echivalente Dar dacă sursa radiantă emite pe lungimea de undă de 1000 nm

Soluţie Din curba eficacităţii luminoase relative V(λ) se obţin valorile corespunzătoare V(490 nm)=02 respectiv V(510 nm)=05 Fluxul luminos pentru fiecare sursă de lumină este 100middot02=20 W-lumină respectiv 100middot05=50 W-lumină Sursa ce emite pe 1000 nm nu produce senzaţie luminoasă icircntrucacirct această lungime de undă este icircnafara spectrului vizibil şi V(1000 nm)=0 Radiaţia respectivă este icircn domeniul infraroşu

Fluxul luminos ΦΦΦΦ este energia radiată de o sursă de lumină icircntr-o secundă (flux de energie)

ponderat cu eficacitatea luminoasă relativă Unitatea de măsură a fluxului luminos este derivată

din unitatea de măsură a intensităţii luminoase candela O sursă de lumină care radiază uniform

icircn spaţiu o intensitate luminoasă de 1 candelă emite icircntr-un unghi solid de 1 steradian un flux

luminos de 1 lumen Echivalentul fotometric al radiaţiei este egal cu 683 lmW ceea ce icircnseamnă

că 1 W radiat pe lungimea de undă λ0=555 nm este egal cu 683 lm

28

Fluxul luminos al unei radiaţii monocromatice avacircnd lungimea de undă λ este

Φ=683middotV(λ)middotΦe(λ) lm

Fluxul luminos al unei surse de lumină cu un spectru de radiaţie discontinuu ce emite

simultan radiaţii pe mai multe lungimi de undă ndash Figura 216 a - cum este cazul lămpilor

fluorescente cu vapori de mercur de icircnaltă presiune sau de sodium este dat de suma fluxurilor

monocromatice componente

a) b)

Figura 216 Spectre de radiaţie ale unor surse de lumină a) Spectru discontinuu lampă fluorescentă b) Spectru continuu ndash lampă cu incandescenţă lumina soarelui lampa cu sulf

Icircn cazul unui spectru de radiaţie continuu ndash Figura 216 b - caracteristic luminii soarelui a

lămpii cu incandescenţă sau a lămpii cu microunde cu sulf fluxul luminos se determină prin

integrarea densităţii spectrale de flux de energie radiantă icircn domeniul spectral dλicircn jurul

lungimii de undă λ dΦe(λ)=Φeλdλ

Fluxul luminos caracterizează atacirct sursele de lumină primare - lămpile electrice soarele - cacirct

şi sursele secundare - suprafeţele corpurilor care receptează o lumină incidentă şi o reflectă sau

transmit Fluxul luminos poate să fie emis (de o sursă de lumină) sau primit (de suprafaţa unui

receptor de lumină)

Raportul dintre fluxul luminos al unei surse de lumină şi puterea electrică disipată icircn lampă

(consumată pentru a emite acest flux) se numeşte eficacitate luminoasă măsurată icircn lmW

Fiecare lampă sau ansamblu lampădispozitiv auxiliar este caracterizată de eficacitatea luminoasă

specifică 6-19 lmW pentru lampa cu incandescenţă de uz general 75-93 lmW pentru lampa

fluorescentă trifosfor 40-65 lmW pentru lampa fluorescentă compactă cu balast electronic 32-

58 lmW pentru lampa cu vapori de mercur de icircnaltă presiune 70-130 lmW pentru lampa cu

vapori de sodiu de icircnaltă presiune standard

29

Intensitatea luminoasă este conceptul pentru evaluarea concentrării luminii icircntr-o direcţie

specifică radiată icircntr-o secundă Intensitatea luminoasă I este fluxul luminos icircntr-o direcţie dată

radiat icircn unitatea de unghi solid Unitatea de măsură este candela Dacă se consideră un unghi

solid de mărime ω icircn jurul direcţiei date intensitatea luminoasă icircn această direcţie este

I = Φ ω cd

Icircn fotometrie unitatea de bază icircn Sistemul Internaţional de măsuri este candela Icircn 1979

standardul de referinţă pentru candelă a fost redefinit astfel ldquointensitatea luminoasă icircntr-o

direcţie specifică a unei surse ce emite o radiaţie monocromatică cu frecvenţa de 540x1012 Hz

(555 nm) şi a cărei intensitate radiantă icircn acea direcţie este 1683 watt per steradianrdquo Cu alte

cuvinte 1683 lsquowatt-luminărsquo pe steradian Pentru uzanţe practice icircn laboratoare se folosesc

standarde secundare lămpi cu incandescenţă calibrate cu mare precizie

Intensitatea luminoasă medie sferică emisă uniform icircn spaţiu de o sursă de lumină este egală

cu Imed sferic =Φ 4π cd

Conceptul de intensitate luminoasă este fundamental icircn tehnica luminii icircntrucacirct nici o sursă

de lumină (directă sau indirectă) nu emite fluxul luminos icircn mod egal icircn toate direcţiile Pentru

unele direcţii este de dorit ca emisia luminoasă să fie maximă icircn timp ce icircn alte direcţii este de

evitat Distribuţia spaţială a intensităţii luminoase a unei lămpi şisau aparat de iluminat oferă o

bună indicaţie asupra eficacităţii luminoase şi domeniul de aplicare al acestora

Distribuţia intensităţii luminoase este cea mai importantă caracteristică folosită icircn proiectarea

şi analiza unei instalaţii de iluminat Reprezentarea grafică utilizează un sistem de coordonate

polare C-γ icircn unul sau mai multe plane verticale ce trec prin centrul corpului de iluminat ndash Figura

217 Unghiul C determină poziţia planului de reprezentare iar γ este unghiul de elevaţie faţă de

axa verticală (γ = 0 este numit şi ldquonadirrdquo) Aparatele de iluminat care prezintă o simetrie de rotaţie

sunt caracterizate printr-un singur plan curba fotometrică fiind desenată doar icircntr-un semiplan iar

cele care prezintă două axe de

simetrie (de exemplu pentru lămpi

fluorescente tubulare) sunt

caracterizate prin planul transversal

(perpendicular pe axa lămpii)

respectiv longitudinal (paralel cu axa

lămpii) ndash Figura 218

Figura 217 Sistemul C-γ pentru reprezentarea distribuţiei intensităţii luminoase

210

Figura 218 Reprezentarea grafică a distribuţiei intensităţii luminoase icircn sistemul C-γ

Reprezentarea tabelară a distribuţiei intensităţii luminoase este de fapt icircnregistrarea

măsurărilor fotometrice şi permite cunoaşterea cu mai mare acurateţe a acestora Ea este utilizată icircn

programelor de calcul automat al sistemelor de iluminat

Fluxul luminos emis de aparatul de iluminat spre suprafaţa de lucru este dispersat sau

concentrat gradul de dispersie fiind caracterizat prin unghiul icircn care intensitatea luminoasă scade

sub un anumit procent din valoarea sa maximă (pentru aparate cu simetrie de rotaţie icircn general

50) Se deosebesc aparate de iluminat cu dispersie icircngustă (unghiul mai mic de 20deg) medie

(unghiul cuprins icircntre 20 40deg) sau largă (unghiul mai mare de 40deg) ndash Figura 219

Figura 219 Diagramele polare pentru distribuţia luminoasă cu fascicul icircngust mediu sau larg

Iluminarea Cantitatea de lumină necesară icircntr-o situaţie dată este exprimată prin termenul

de iluminare ce caracterizează recepţia fluxului luminos de către o suprafaţă icircntr-un punct al

acesteia Iluminarea E este raportul fluxului luminos incident pe o suprafaţă la aria acestei

suprafeţe

E=ΦA lx

Unitatea de măsură este lux 1 lx este 1 lumen pe 1 m2 Iluminarea este independentă de

unghiul de incidenţă al fluxului luminos

Cacircteva valori uzuale Vara la amiază pe un cer acoperit - 100000lx Un birou bine iluminat - 1000 lx Atelier de producţie - 300-500 lx

211

Spaţii de icircnvăţămacircnt conferinţe - 300-500 lx Cameră de zi a unei locuinţe - 100 lx Iluminat public - 5-30 lx Lună plină icircntr-o noapte senină - 025 lx

Dacă dimensiunea ariei este elementară iluminarea se referă la punctul respectiv Icircn caz

contrar iluminarea este o valoare medie pe icircntreaga suprafaţă de arie A Iluminarea medie se

poate determina şi ca medie aritmetică a iluminărilor icircn diferite puncte Pk ale suprafeţei

Emed=(1n)middotsumEP

Prin unirea punctelor unei suprafeţe icircn care iluminarea are aceeaşi valoare se obţin curbe

izolux

Legea fundamentală a iluminării exprimă legătura icircntre intensitatea luminoasă a sursei de

lumină şi iluminarea icircntr-un punct P al suprafeţei de arie A prin intermediul definiţiei fluxului

luminos şi a unghiului solid Astfel cu notaţiile dΦ = Imiddotdω dω = dArsquoR2 şi dArsquo = dAcosi se

obţine

2

cos

r

iIE

sdot= α

unde Iα este intensitatea luminoasă emisă de sursa de

lumină icircn direcţia punctului considerat α - unghiul

faţă de nadir (verticala punctului) i - unghiul de

incidenţă (icircntre raza de lumină şi normala la

suprafaţă icircn punctul considerat) r - distanţa de la

sursa de lumină la punctul considerat ndash Figura 2110

Figura 2110 Explicativă la legea iluminării

Exemplu Fie un corp de iluminat public de tip glob opal amplasat la icircnălţimea de 5 m care are o intensitate luminoasă uniformă de 2000 cd şi un semn de circulaţie ldquotrecere de pietonirdquo amplasat la o icircnălţime de 2 m şi la o distanţă de 4 m faţă de verticala corpului de iluminat (suprafaţa acestuia se află icircntr-un plan perpendicular pe planul format de raza de lumină şi verticala sursei de lumină) Care este iluminarea semnului de circulaţie(se neglijează dimensiunile proprii ale celor două obiecte) Soluţie Distanţa icircntre sursa de lumină şi semnul de circulaţie este r=radic(5-2)2+42=5 m Cosinusul unghiului de incidenţă este cosi=45 Iluminarea este E=2000middot0852=64 lx

Numeroase investigaţii au fost desfăşurate pentru a determina preferinţa utilizatorilor privind

iluminarea orizontală icircn spaţii interioare cu diferite valori ale reflectanţelor suprafeţelor

icircnconjurătoare

212

Nivelul de iluminare recomandat şi caracterul dinamic al recomandărilor Tendinţele

proiectării sistemelor de iluminat sunt foarte dinamice Nivelul de iluminare recomandat

reprezintă doar unul dintre parametrii ce trebuie luaţi icircn considerare la proiectarea sistemelor de

iluminat dar el este icircntotdeauna determinant pentru un sistem Un studiu de comparaţie

internaţional arată că nu există un consens icircn definirea ldquonivelului de iluminare corectrdquo [Mills E

Borg N Rethinking Light Levels 1998]

Tabelul 211 Niveluri de iluminare recomandate icircn 20 ţări (iluminare medie de icircntreţinere icircn lx)

Ţara Anul Plan general Sarcini VDT Masa de scris

Sarcini de citire

Proiectare de detalii

Australia 1990 160 160 320 320 600 Austria 1984 500 500 - - 750 Belgia 1992 300-750 500 500-1000 500-1000 1000 Brazilia 1990 750-1000 - - 200-500 3000 China 1993 100-150-200 150-200-300 150 75-100-150 200-300-500 Cehia 200-500 300-500 300-500 500 750 Danemarca 200-500 200-500 - 500 1000 Elveţia 1997 500 300-500 300 500 1000 Finlanda 1986 150-300 150-300 500-1000 500-1000 1000-2000 Franţa 1997 425 250-425 425 425 850 Germania 1990 500 500 500 - 750 Japonia 1989 300-750 300-750 300-750 300-750 750-1500 Marea Britanie 1994 500 300-500 500 300 750 Mexic Prop 200 - 600 900 1100 Olanda 1991 100-200 500 400-500 400 1600 Romacircnia 2002 300-500-750 - 500-750-1000 750 1000-1500-2000 Rusia 1995 300 200 300 300 500 Suedia 1994 100 300-500 300 500 1500 USACanada 1993 200-300-500 300 200-300-500 200-300-500 1000-1500-2000 Ghid CIE 1996 500 500 500 500 750

Icircncepacircnd cu anul 1930 nivelul de iluminare a cunoscut o schimbare rapidă icircn majoritatea

ţărilor Icircn prima fază a crescut pacircnă icircn anii rsquo70 (momentul crizei petrolului) după care a scăzut

din nou variaţia nivelului de iluminare de la o ţară la alta fiind foarte mare Icircn tabelul 21 este

prezentată o comparaţie icircntre nivelurile de iluminare pentru sarcini selectate icircn birouri folosind

date din 20 ţări

213

Figura 2111 Variaţia performanţei vizuale (a) şi a confortului vizual (b) cu iluminarea

Figura 2111 redă curba medie ce indică procentul observatorilor care au considerat o

anumită valoare a iluminării ca fiind satisfăcătoare icircmpreună cu aprecierile defavorabile prea

icircntunecată şi prea strălucitoare Satisfacţia vizuală optimă se obţine la valori de aproximativ

2000 lx (pentru care aprozimativ 70 din subiecţi s-au declarat satisfăcuţi) dar nu există un

nivel de iluminare la care toţi observatorii să fie satisfăcuţi Este de subliniat că 50 din subiecţi

au preferat niveluri de iluminare mai mici icircn jurul a 900-1000 lx Considerente energetice şi de

cost au condus spre stabilirea unui domeniu al iluminărilor recomandate pentru activităţi uzuale

icircntre 1000 şi 2000 lx Percepţia satisfăcătoare a trăsăturilor feţei umane icircn spaţii interioare se

obţine la o luminanţă de 10-20 cdm2 ceea ce corespunde unei iluminări verticale de cel puţin

100 lx respectiv orizontale de 200 lx De aceea valoarea minimă a iluminării pentru activităţi

desfăşurate icircn icircncăperi icircn condiţii normale de activitate continuă este de 200 lx indiferent de

cerinţele sarcinii vizuale Limita inferioară a luminanţei necesare pentru distingerea trăsăturile

feţei umane este de 1 cdm2 Aceasta echivalează cu o iluminare orizontală de aproximativ 20 lx

icircn condiţii normale de iluminat considerată valoare minimă a iluminării pentru spaţii interioare

icircn care nu se lucrează

Normativele internaţionale stabilesc următoarea scară de valori ale iluminărilor (cu un factor de

multiplicare de aproximativ 15) 20-30-50-75-100-150-200-300-500-750-1000-1500-2000-lx

Nivelurile de iluminare recomandate pentru diferite domenii de activitate desfăşurate icircn mod

curent icircn spaţiile interioare icircn condiţii vizuale normale sunt menţionate icircn tabel [CIE] Ele au fost

determinate de cerinţele sarcinii vizuale cu diferite grade de dificultate satisfacerea vizuală a

utilizatorilor experienţa practică şi necesitatea utilizării eficiente a energiei Iluminarea poate fi

mărită cu o treaptă dacă - sarcina vizuală prezintă reflectanţă şisau contraste cu valori

neobişnuit de mici - refacerea erorilor (rebuturilor) este costisitoare - acurateţea sau

Iluminarea lx

Vit

eza

med

ie d

e de

tecţ

ie s

-1

a)

Iluminarea lx

Ilum

inat

bun

b)

214

productivitatea ridicată a muncii este de mare importanţă - capacitatea vizuală a utilizatorului

este sub cea normală Icircn mod contrar iluminarea poate fi micşorată cu o treaptă dacă - sarcina

vizuală prezintă reflectanţă şisau contraste cu valori neobişnuit de mari - viteza şisau acurateţea

muncii nu este importantă - activitatea este desfăşurată doar ocazional Plecacircnd de la aceste

valori recomandate reglementări specifice normează nivelurile de iluminare pentru diferitele

tipuri ale activităţilor vizuale ndash SR 6646 NP061-02

Iluminarea este definită şi măsurată ca iluminare icircntr-un plan scalară (sferică) cilindrică şi

vectorială ndash Figura 2112

Figura 2112 Vectorul iluminare iluminarea sferică iluminarea cilindrică iluminarea semicilindrică

Iluminarea icircntr-un plan - orizontal vertical sau icircnclinat - este mărimea cea mai des folosită

Planul icircn care este situată sarcina vizuală se numeşte ldquoplan de referinţărdquo Icircn spaţiile industriale

iluminarea recomandată se referă la suprafaţa aşa numitului plan de lucru un plan orizontal

situat la icircnălţimea de 085 m deasupra pardoselii considerată icircnălţimea medie pentru o activitate

vizuală corespunzătoare poziţiei de lucru icircn picioare Desigur icircn situaţii concrete pot fi definite

şi alte suprafeţe de referinţă Icircn spaţii interioare cu alte destinaţii de exemplu pentru circulaţie

sau pentru expoziţii suprafaţa de referinţă poate fi pardoseala pereţii sau orice plan relevant din

icircncăpere

Calculul iluminării icircntr-un punct din planul orizontal sau vertical se face cu referire la

icircnălţimea sursei de lumină de-asupra planului orizontal h şi la unghiurile care definesc poziţia

reciprocă sursă-punct-orientarea planului ndash Figura 2113

Iluminarea orizontală icircntr-un punct P este

Eorizontal=Imiddotcos3ih2

iar iluminarea verticală icircn acelaşi punct P este

Evertical=Imiddotsinαmiddotcos2αmiddotcosβh2

Figura 2113 Calculul iluminării verticale

215

Iluminarea scalară (sferică) icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa unei sfere

foarte mici aflate icircn acel punct Fiind o mărime independentă de direcţia de incidenţă a luminii

este utilă pentru analiza iluminatului icircn icircncăperile icircn care activitatea nu se desfăşoară icircntr-un plan

anumit bine precizat (de exemplu holurile hoteliere)

Iluminarea cilindrică icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa laterală a unui cilindru

foarte mic aflat icircn acel punct axa cilindrului fiind verticală Astfel iluminarea cilindrică este

media iluminărilor verticale icircn toate direcţiile din jurul acelui punct

Icircn mod similar se defineşte şi iluminarea

semicilindrică

( )EI

hsemicil

= +π

α α β2

2 1sin cos cos

cu aplicaţii interesante la analiza iluminatului

public pentru identificarea persoanelor sau

obstacolelor ndash Figura 2114

Figura 2114 Calculul iluminării semicilindrice

Vectorul iluminare se defineşte icircn raport cu un disc foarte mic amplasat icircn punctul analizat Pe

axa normală a discului se orientează către feţele acestuia doi vectori ale căror module sunt egale

cu valorile iluminărilor pe feţele respective Vectorul iluminare are modulul egal cu maximul

diferenţei dintre cele două iluminări calculate pentru diferite orientări date discului Direcţia

vectorului este de la faţa cu iluminare mai mare către faţa cu iluminare mai mică Astfel vectorul

iluminare este corelat cu direcţia principală a luminii icircntr-un punct din spaţiu punacircnd icircn evidenţă

direcţionalitatea luminii

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este uniformă

icircn spaţiu fiind cuprinsă icircntre un minim - iluminarea minimă Emin şi un maxim - iluminarea

maximă Emax Se defineşte iluminarea medie Emed ca fiind media iluminărilor obţinute pe icircntreaga

suprafaţă de referinţă Măsura uniformităţii iluminării icircn spaţiu este dată de factorul de

uniformitate CU=Emin Emed Pentru un sistem de iluminat general valoarea acestui factor de

uniformitate pe icircntregul plan util trebuie să fie mai mare de 08 Se utilizează de asemenea atacirct

raportul dintre iluminarea minimă şi iluminarea maximă care se recomandă să fie mai mare de

065 pentru suprafaţa de lucru pe care se află sarcina vizuală cacirct şi inversul unuia sau altuia

dintre aceste rapoarte

216

Pentru ca o instalaţie de iluminat să corespundă cerinţelor de uniformitate este necesar să fie

icircndeplinite următoarele două condiţii

(a) raportul iluminărilor medii pe icircntreaga suprafaţă a planului de lucru şi pe suprafaţa

sarcinii vizuale Emed plan lucru Emed sarcină vizuală ge 13

(b) raportul icircntre iluminările medii ale unor icircncăperi icircnvecinate Emed 1 Emed 2 le 51

Iluminarea medie pe suprafaţa de referinţă asigurată de o instalaţie de iluminat interior nu

este uniformă nici icircn timp Icircncepacircnd din primul moment al punerii icircn funcţiune a instalaţiei

iluminarea va scădea continuu datorită icircmbătracircnirii lămpilor (şi deteriorării unora dintre ele) a

depunerilor de praf şi murdărie pe suprafeţele lămpilor aparatelor de iluminat pereţilor şi

tavanului icircncăperii şi a deprecierii calităţilor reflectante ale suprafeţelor icircncăperii ndash Figura 2115

Figura 2115 Variaţia iluminării icircn timpul utilizării instalaţiei de iluminat A - pierderi datorate icircmbătracircnirii lămpilor B - pierderi datorate deprecierii suprafeţelor icircncăperii C - pierderi datorate murdăririi lămpilor şi corpurilor de iluminat

Un program de icircntreţinere a instalaţiei de iluminat - numit şi program de mentenanţă - va

asigura menţinerea icircn limite rezonabile a iluminării medii Uniformitatea icircn timp a iluminării

medii se defineşte prin următorii termeni (a) iluminarea iniţială corespunde momentului punerii

icircn funcţiune a unei instalaţii noi cu suprafeţele icircncăperii curate (t=0) (b) iluminarea de serviciu

este media icircn timp a iluminării icircn cursul unui ciclu al programului de mentenanţă (acest termen

217

este rezultatul unei duble medieri a iluminării icircn spaţiu şi icircn timp) (c) iluminarea de icircntreţinere

este valoarea minimă la care scade iluminarea icircn momentul efectuării lucrărilor de icircntreţinere

programate de icircnlocuire a lămpilor defecte sau icircmbătracircnite şisau de curăţire a aparatelor de

iluminat şi a suprafeţelor icircncăperii Reglementările CIE recomandă normarea iluminării de

icircntreţinere pentru dimensionarea unei instalaţii de iluminat dar unele ţări normează iluminarea

de serviciu Este de dorit ca programul de icircntreţinere să fie astfel conceput icircncacirct iluminarea de

icircntreţinere să nu scadă sub 08 (unele reglementări precizează valoarea 07) din iluminarea de

serviciu

Măsurarea iluminării se face cu luxmetru un aparat de măsură ce utilizează o fotocelulă

care converteşte energia luminoasă determinată de fluxul receptat icircn energie electrică conectată

la un microampermetru cu scala gradată direct icircn lux Pentru măsurări precise se aplică corecţii

- de sensibilitate spectrală datorită faptului că celulele fotoelectrice au o curbă de răspuns

diferită de curba vizibilităţii relative

- de cosinus care asigură receptarea razelor de lumină ce cad sub un unghi de incidenţă mare

(foarte oblic care ar putea să conducă la reflexii totale) este specifică măsurătorilor icircn exterior

- de temperatură necesară datorită influenţei temperaturii ambiante asupra intensităţii

curentului de conversie fotovoltaică (icircn general temperatura de etalonare este icircn jurul a 20degC)

Luminanţa este conceptul pentru intensitatea luminoasă emisă de unitatea de arie a unei

suprafaţe icircntr-o direcţie anumită Suprafaţa poate fi ea icircnsăşi emiţătoare de lumină sau

transmiţătoare (sursă primară de lumină ndash suprafeţele lămpilor sau aparatelor de iluminat

suprafaţa soarelui) sau poate să reflecte lumina primită de la altă sursă (fiind astfel o sursă

secundară de lumină)

Luminanţa L este raportul intensităţii luminoase de la o suprafaţa icircntr-o direcţie dată la aria

aparentă a acestei suprafeţe

L=IAaparentă cdm2

Unitatea de măsură este candela pe metru pătrat Luminanţa este dependentă de unghiul de

privire Prin arie aparentă se icircnţelege proiecţia ariei suprafeţei considerate pe un plan

perpendicular pe direcţia de privire

Exemplu Pentru o sferă indiferent de direcţia de privire aria aparentă este aria secţiunii circulare diametrale prin sferă Aaparentă =πr

2 icircn timp ce aria semisferei expusă privirii este egală cu 2π r2 Exemplu Tubul de descărcare al unei lămpi cu vapori de sodiu de icircnaltă presiune are 100 mm

lungime şi 8 mm diametru Intensitate luminoasă radiată perpendicular pe suprafaţa cilindrică este de 400 cd Care este luminanţa icircn aceeaşi direcţie

Soluţie Suprafaţa aparentă a tubului de descărcare icircn direcţia perpendiculară pe generatoarea cilindrului este egală cu a secţiunii dreptunghiulare verticale Aaparentă=1008=800 mm2 Luminanţa este L=4000800=5 cdmm2=5106 cdm2

218

Cacircteva valori uzuale Suprafaţa soarelui - 165109 cdm2 Filamentul lămpii cu incandescenţă - 7106 cdm2 Lampa fluorescentă - 5hellip15103 cdm2 Suprafaţa lunii pline - 25103 cdm2 Asfaltul străzii cu iluminat public - 05hellip2 cdm2

Pentru asigurarea unei bune vizibilităţi a sarcinii cel mai important factor al iluminatului icircl

constituie luminanţa repartiţia acesteia şisau contrastul de luminanţicirc al diferitelor suprafeţe din

spaţiul icircncăperii Valorile acestora trebuie să se icircncadreze icircn anumite limite icircn caz contrar apare

o stare de jenă vizuală sau de reducere a aptitudinii de distingere a detaliilor de mici dimensiuni

cunoscută sub denumirea de orbire

Diferenţele de luminanţă icircntre diferitele suprafeţe ndash sarcina vizuală fondul acesteia şi cele

din cacircmpul vizual ndash sunt specificate sau măasurate prin raportul luminanţelor suprafeţelor icircn

corelaţie Se recomandă ca valori orientative rapoartele sarcină vizualăfond ndash 31 şi sarcină

vizualăcacircmp vizual ndash 101 Icircntrucacirct iluminarea este utilizată ca mărime de proiectare de bază icircn

sistemele de iluminat interior distrbuţia luminanţelor icircn interiorul unei icircncăperi poate fi redată

prin distribuţia iluminărilor relative (şi a reflexivităţii suprafeţelor respective)

Gradele de reflexie şi de finisare ale suprafeţelor principale dintr-o icircncăpere sunt factori

importanţi icircn utilizarea optimă a luminii Suprafeţele cu o reflexivitate mare contribuie la

reflexiile multiple şi sunt recomandate pentru interioare de lucru Suprafeţele mate sunt

recomandate pentru evitare reflexiilor regulate sau mascarea imperfecţiunilor suprafeţei

Cavitate tavanului va avea un rol mai redus icircn icircncăperile mici decacirct icircn cele mari icircn care

ocupă o parte substanţială din cacircmpul de vedere Pentru sisteme de iluminat direct sau semidirect

se recomandă ca iluminarea tavanului şi cea a planului de lucru să fie icircn raportul

EmedtavanEmedplandelucru=03hellip09 Pentru sisteme de iluminat indirect luminanţa suprafeţelor ce

formează cavitatea tavanului trebuie să fie mai mare de 500 cdm2 Pe porţiuni mici se acceptă şi

valori mai mari pacircnă la 1500 cdm2 dar trebuie să fie evitate contrastele mari de luminanţă

Tavanele luminoase realizate cu panouri difuze de mari dimensiuni vor avea o luminanţa

inferioară valorii de 500 cdm2

Reflexivitatea ridicată a pereţilor şi suprafeţelor despărţitoare vor icircmbunătăţi percepţia

luminoasă icircn icircncăpere Suprafeţele icircnvecinate ferestrelor trebuie să aibă un factor de reflexie de

cel puţin 06 pentru a reduce contrastul cu strălucirea relativ ridicată a imaginii exterioare pe

timpul zilei Ferestrele se acoperă cu perdele sau jaluzele icircn timpul nopţii icircntrucacirct formează

suprafeţe negre cu reflexie regulată Se recomandă ca raportul icircntre iluminarea medie a pereţilor

(iluminarea verticală) sau a oricărei suprafeţe de partiţie şi iluminarea medie orizontală pe planul

219

de lucru să fie icircn limitele EmedpereţiEmedplandelucru= 05hellip08 Factorii de reflexie ai pereţilor vor fi

icircntre limitele 03hellip07

Reflexivitatea cavităţii pardoselii ndash pardoseala suprafaţa inferioară a pereţilor mobilierul sau

echipamentul tehnologic aflate sub nivelul planului de lucru ndash este importantă icircn crearea

ambianţei vizuale a icircncăperii O pardoseală cu un factor de reflexie scăzut nu va reflecta lumina

incidentă pe ea şi va fi mai dificil să se obţină o modelare corespunzătoare a obiectelor din

icircncăpere Contrar dat fiind faptul că suprafaţa pardoselii poate fi cea mai mare suprafaţă plană

din icircncăpere o luminanţă prea ridicată a acesteia ar domina imaginea cacircmpului vizual De aceea

factorul de reflexie pentru cavitatea pardoselii se recomandă să aibă o valoare medie cuprinsă

icircntre limitele 020hellip040 putacircnd să coboare pacircnă la 01

Verificarea limitării orbirii directe produsă de aparatele de iluminat se face prin diferite

metode unele ţări adoptacircnd metodologii proprii CIE a stabilit metoda curbelor limită de

luminanţă care se doreşte a fi aplicată de majoritatea ţărilor europene cu adaptări icircn raport cu

anumite considerente concrete ndash vezi şi SR 6646 şi NP 061-02

Metoda CIE a Curbelor de Luminanţă Limită (CLL) Metoda CIE are la bază un sistem de

curbe de luminanţă limită folosit icircn cazul corpurilor de iluminat cu difuzor completat de un

sistem de unghiuri de ecranare minim admisibile care se utilizează icircn cazurile icircn care lămpile pot

fi vizibile parţial sau complet icircn zona de vedere care interesează

(a)(b)

Figura 2116 Curbele limită de luminanţă pentru evitarea orbirii ndash [CIE]

Valorile admisibile ale luminanţei aparatelor de iluminat sunt date icircn funcţie de unghiul de

observare γ pentru diferite niveluri de iluminare Ele depind de clasa de calitate a icircncăperii şi de

220

modul de distribuţie spaţială a fluxului luminos emis de aparate sau de direcţia de privire a

observatorului faţă de aparatele de iluminat Astfel sistemul de curbe limită de luminanţă este

format din două familii de curbe (tip A şi tip B) fiecare avacircnd icircn componenţa sa cacircte două seturi

de curbe corespunzătoare claselor de calitate 1 şi 2 Curbele de luminanţă prezintă variaţia

luminanţei maxim admisibile pentru unghiuri de emisie ale aparatelor de iluminat cuprinse icircntre

45˚ şi 85˚

Curbele de tip A (fig 2116 a) se aplică aparatelor de iluminat fără părţi laterale luminoase

şi aparatelor de iluminat liniare cu părţile laterale luminoase dispuse paralele cu direcţia de

privire Curbele de tip B (fig 2116 b) se aplică aparatelor de iluminat cu părţi laterale

luminoase şi aparatelor liniare perpendiculare pe linia vederii

Figura 2117 Exemplu de aplicare a metodei curbelor limită de luminanţă

Utilizarea sistemului curbelor de luminanţe limite este posibilă doar dacă sunt icircndeplinite

simultan următoarele condiţii

- icircncăperile au formă de paralelipiped rectangular

- aparatele de iluminat sunt distribuite icircntr-un aranjament practic regulat cu axele

principale paralele cu pereţii

221

- factorii de reflexie ai suprafeţelor icircncăperilor se găsesc icircn domeniul 07 ndash 08 pentru

plafon 04 ndash06 pentru pereţi şi 01 ndash 02 pentru podea

- direcţiile principale de privire sunt predominant orizontale

Icircn cazul icircn care se cunoaşte curba de luminanţă a aparatului de iluminat examinat pentru

unghiurile γ stabilite se compară valorile acesteia cu valorile corespunzătoare ale luminanţelor

maxim admisibile din curba de luminanţă limită aleasă Se consideră că sunt realizate condiţiile

de limitare a orbirii directe dacă toate valorile luminanţelor aparatului de iluminat sunt situate icircn

stacircnga curbei de luminanţă limită ndash Figura 2117

Metoda CIE de Evaluare Unificată a Orbirii (ldquoUnified Glare Ratingrdquo - UGR) este propusă

de CIE şi introdusă icircn actualele standarde europene CEN pentru determinarea limitelor de orbire

icircn iluminatul interior Sistemul are la bază indicele global de orbire UGR

sdot= sum 2

2250lg8

p

L

LUGR

b

ω

icircn care Lb este luminanţa fondului (cdm2) L - luminanţa părţilor luminoase ale fiecărui corp de

iluminat icircn direcţia ochiului observatorului (cdm2) văzute sub unghiurile solide ω (steradiani) p

- un indice de poziţie corelat cu deplasarea corpului de iluminat faţă de linia de privire Metoda

permite cea mai precisă evaluare a orbirii provocată icircn planul liniei de privire de către corpurile

de iluminat tratate individual şi are avantajul posibilităţii includerii procedurii de calcul icircn cadrul

unor programe de calcul generale

Figura 2118 Corelarea icircntre curbele limită de luminanţă şi factorul UGR

222

Valorile UGR sunt cuprinse icircn gama 10 30 cu cacirct mai mare fiind valoare indicelui cu atacirct

mai mare fiind orbirea produsă icircn interior Recomandarea standardului CEN pentru cele mai

multe birouri menţionează limita superioară a indicelui la valoarea 19 care corespunde curbei

limtă de luminanţă pentru iluminarea medie de 500 lx şi clasa de calitate 1 ndash Figura 2118

Sisteme de iluminat cu un UGR de 10 sunt lipsite de orbire Valorile maxime uzual recomandate

sunt 16 ndash desen tehnic 19 ndash citit scris icircntruniri muncă bazată pe calculator 22 ndash activităţi

industriale 25 ndash industrie grea 28 ndash platforme de cale ferată foaiere

Dacă nu se poate obţine limitarea dorită a luminanţei aparatelor de iluminat se va proceda la

evitarea orbirii directe prin amplasarea lor icircn afara cacircmpului vizual al observatorului sau prin

utilizarea unor dispozitive de ecranare a surselor de lumină (grătare dispersoare)

Trebuie făcută distincţia icircntre doi termeni ndash luminanţa şi strălucirea Luminanţa este excitaţia

vizuală iar strălucirea este răspunsul vizual Luminanţa este o măsură cantitativă şi obiectivă

Strălucirea este un termen calitativ şi subiectiv care se referă la impresia pe care o are un

observator privind o suprafaţă Exemplu tipic este modul icircn care luna plină icirci apare unui

observator pe timp de noapte ndash strălucitoare sau pe timp de zi ndash deloc strălucitoare Alt exemplu

ndash aparatele de iluminat public cu lămpile aprinse pe timp de noapte respectiv pe timp de zi

Strălucirea nu este potrivită pentru determinarea cantitativă a vizibilităţii luminanţa este

Icircn cazul unei suprafeţe mate (sarcina vizuală şi suprafeţele icircnvecinate) factorul de reflexie şi

iluminarea suprafeţei determină luminanţa acesteia

L=E(rπ)

Astfel suprafeţele cu diferite proprietăţi reflexive dar cu aceeaşi iluminare vor radia diferite

intensităţi luminoase şi de aceea vor avea diferite luminanţe

Exemplu Fie trei foi de hacircrtie mată albă gri şi neagră avacircnd factorii de reflexie respectiv de 08 04 004 Cunoscacircnd că sunt iluminate cu 400 lx să se determine luminanţele lor

Soluţie Relaţia icircntre iluminare luminanţă şi factorul de reflexie a unei suprafeţe mate este L= E(rπ) astfel că cele trei luminanţe căutate sunt respectiv Lalb=400(08314)=100 cdm2

Lgri=400(04314)=50 cdm2 Lnegru=400(004314)=5 cdm2

Luminanţa ca factor ce influenţează vizibilitatea poate fi substituită prin iluminarea şi

reflectanţa respectivelor suprafeţe mate Reflectanţa este o proprietate intrinsecă a materialelor

componente nefiind afectată de iluminat astfel că iluminarea E rămacircne ca o caracteristică a

sistemului de iluminat ce afectează vizibilitatea Icircn acelaşi timp icircnsă o altă caracteristică

reprezentantă prin contrastul de luminanţă icircntre detaliul sarcinii vizuale şi suprafeţele icircnvecinate

care formează fondul nu este afectată de iluminare ci de factorii de reflexie ai detaliului şi

fondului rdetaliurfond

223

Emitanţa (exitanţa) unei suprafeţe care emite lumină (sursă primară sau secundară) este

raportul fluxului emis la mărimea ariei suprafeţei

M= ΦemisA lmm2

Relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe ce are o reflexivitate r este

astfel

M=ΦreflectatA=ΦincidentrA=Er

Introducacircnd şi relaţia de legătură icircntre iluminare şi luminanţă L=E(rπ) se obţine

M=Er=Lπ

Icircn mod similar relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe care are o

transmisivitate t este

M=ΦtransmisA=ΦincidenttA=Et=Lπ

Exemplu Un glob sferic cu diametrul de 1 m este perfect difuz Icircn centrul său se află o sursă de iluminat punctiformă ce emite 50 cd Luminanţa globului este de 40 cdm2 Care este emitanţa globului Dar transmitanţa sticlei globului

Soluţie (1) Utilizarea fluxului luminos Lampa emite un flux luminos de 504π=200π lm Aria suprafeţei sferei este 4πr2=4π(12)2=π m2 Iluminarea pe suprafaţa interioară sferei este 200ππ=200 lx Luminanţa sferei este de 40 cdm2 Emitanţa este 40π lmm2 Transmisivitatea este t= (40π)200=0628

(2) Utilizarea intensităţii luminoase Aria aparentă a globului sferic este Aaparentă=π(12)2 Astfel intensitatea luminoasă emisă de sferă este I=LAaparentă=40π(12)2=10π cd Raportul icircntre intensitatea luminoasă a globului (din exterior) şi cea a sursei de lumină (din interior) defineşte transmitanţa sticlei globului t=10π 50=0628

Proprietăţi ale suprafeţelor iluminate

Radiaţiile luminoase emise de o sursă de lumină şi propagate prin aer la contactul cu un material

se comportă astfel o parte se reflectă o parte este absorbită iar o parte este transmisă ndash Figura

2119

Figura 2119 Comportarea radiaţiei luminoase la icircntacirclnirea cu un material oarecare plan

224

Pe baza conservării energiei se poate scrie şi conservarea fluxului luminos

Φi=Φr+Φa+Φt

unde Φi reprezintă fluxul incident Φr - fluxul reflectat Φa - fluxul absorbit şi Φt - fluxul

transmis Cele trei componente al fluxului definesc factorii de reflexie r (ρ) de absorbţie a (α) şi

de transmisie t (τ)

r=ΦrΦi a=ΦaΦi t= ΦtΦi care respectă egalitatea r+a+t=1

Cele trei fenomene reflexia absorbţia şi transmisia au loc simultan dar icircn proporţii diferite

icircn funcţie de natura materialului din care este constituit corpul Se defineşte corpul negru alb

respectiv transparent ndash care absoarbe reflectă respectiv transmite radiaţia incidentă corpul colorat ndash

la care fenomenul este selectiv dependent de lungimea de undă a radiaţiei incidente

Reflexia determină o modificare a direcţiei radiaţiei luminoase incidente Punctul icircn care are

loc această deviere a razei de lumină se numeşte punct de incidenţă iar radiaţia luminoasă cu o

nouă direcţie se numeşte radiaţie luminoasă reflectată

Icircn Figura 2120 este dată o clasificare a reflexiilor pe suprafeţe clasificare valabilă şi pentru

transmisia fluxului luminos prin corpuri transparente

Figura 2120 Clasificarea reflexiei fluxului luminos pe suprafeţe

Reflexia regulată (de oglindă) Suprafeţele foarte netede se comportă ca o oglindă iar conform

legilor opticii unei raze de lumină incidente Ii icirci corespunde o singură rază de lumină reflectată

Ir icircntr-un plan ce cuprinde şi normala la suprafaţă n iar unghiul de incidenţă este egal cu cel de

deflexie (fig 2121 a)

Reflexia difuză Icircn cazul icircn care suprafaţa materialului reflectant nu este netedă ci prezintă

asperităţi lumina este icircmprăştiată după reflexie icircn toate direcţiile icircn funcţie de mărimea şi

orientarea asperităţilor Acest fenomen poartă numele de reflexie difuză Şi icircn acest caz sunt

respectate legile reflexiei dar la nivelul fiecărui microelement al suprafeţei cu denivelări (fig

2121 b)

Reflexia

Regulată Difuză Mixtă

Imperfect difuză Perfect difuză

225

n Irmax Ii

Reflexia imperfect difuză are loc icircn cazul suprafeţelor lucioase intensităţile reflectate fiind

orientate după direcţia principală de reflexie (fig 2121 c)

Reflexia perfect difuză Icircn cazul suprafeţelor perfect difuze reflexia luminii este izotropă

respectacircnd legea lui Lambert γγ cosmax sdot= II unde Imax este intensitatea luminoasă maximă icircn

direcţia normală şi Ir ndash intensitatea luminoasă la un unghi γ (fig 2121 d) Icircn această situaţie

luminanţa suprafeţei este aceeaşi independent de poziţia punctului de observaţie

Reflexia mixtă reprezintă o suprapunere dintre reflexia regulată şi cea difuză După cum se poate

observa icircn figura 2121 e reflexia mixtă se caracterizează printr-o reflexie difuză la care există

o direcţie principală care coincide cu direcţia razei reflectate din cauza reflexiei regulate

(a) (b)

c) (d)

e) Figura 2121 Reflexia regulată (a) difuză (b) imperfect difuză (c) perfect difuză (d) mixtă (e)

n Ir Ii

θi θr

n Irmax Ii

θi

Ii

dS

γ

226

Icircntrebări 1 Care parametru reprezintă cantitatea luminii incidente pe o suprafaţă a iluminarea b luminanţa c strălucirea 2 Care este nivelul de iluminare recomandat pentru săli de icircnvăţămacircnt şi conferinţe a 100 lx b 300 lx c 1000 lx 3 Rolul iluminatul icircn condiţionarea mediului ambiant poate fi descris prin a crearea unei atmosfere plăcute b conformarea la reglementări internaţionale c promovarea unei eficacităţi vizuale 4 Icircn condiţii normale icircn timpul zilei vederea este asigurată de a bastonaşe b conuri c pupilă 5 Radiaţiile ultraviolete ocupă un domeniu de lungimi de undă icircntre a 100-380 nm b 380-760 nm c 500-600 nm 6 Radiaţia cu lungimea de undă de 550 nm este de culoare a albastră b verde c roşie 7 Care unitate de măsură reprezintă cantitatea de lumină incidentă pe suprafaţa unui obiect a lm b lx c cd 8 Radiaţiei cu puterea de 100 W pe lungimea de undă de 510 nm icirci corespunde fluxul luminos de a 100 lm b 100middot683=68300 lm c 100middot05middot683=34150 lm 9 O lampă ce emite un flux luminos de 500 lm este echipată cu un reflector astfel că 40 din

lumina lămpii ajunge pe o pictură cu dimensiunile de 2550 cm Care este iluminarea picturii a 500(025middot050middot04)=10000 lx b (50004)middot(025middot050)=156 lx c (500middot04)(025middot050)=1600 lx 10 Un corp de iluminat public este amplasat la 8 m icircnălţime Intensitatea luminoasă radiată spre un

punct de pe stradă la 8 m distanţă de proiecţia corpului este de 2500 cd Care este iluminarea orizontală icircn acel punct

a 2500(8middot8)=391 lx b [2500(8middot8)]middotcos345deg=137 lx c 2500(82middot8)=49 lx

227

11 O bucată de sticlă care primeşte un flux luminos icircn anumite condiţii şi are un factor de transmitere de 07 şi un factor de absorbţie de 01 va reflecta de pe suprafaţa sa un flux incident egal cu

a 0 b 20 c 50

12 O sticlă colorată icircn roşu va transmite icircn principal o rază de lumină de culoare a roşie b albastră c toate culorile cuexcepţia celei roşie

13 Care este luminanţa suprafeţei unui corp de iluminat sferic cu un diametru de 20 cm ce radiază o intensitate luminoasă de 100 cd icircn toate direcţiile a 100(010x010)= 10000 cdm2 b 100(4 x π x 010 x 010)= 796 cdm2 c 100(π x 010 x 010)= 3183 cdm2

14 Un flux luminos de 100 lm este incident pe o suprafaţă reflexivă perfect difuză cu o reflectanţă de 30 Dimensiunile suprafeţei sunt de 3 x 3 m care este luminanţa suprafeţei a (100 x 030)π = 95 cdm2 b (100 x 030)(3 x 3 x π)=11 cdm2 c (100 x 3 x 3)(030 x π)=318 cdm2

15 Care parametru luminos este cel mai apropiat de senzaţia vizuală percepută de ochi a fluxul luminos b iluminarea c luminanţa

16 O lampă cu incandescenţă emite un flux luminos de 900 lm Lampa este introdusă icircntr-un glob sferic de sticlă opală (perfect difuză) care are o transmitanţă de 80 Fluxul iluminos este perfect distribuit icircn spaţiu Care este intensitatea luminoasă radiată icircn orice direcţie a (900 x 08)4π =57 cd b (900 x 08)2π =115 cd c 9004π =72 cd

17 O sursă de lumină cu intensitatea luminoasă de 2000 cd icircn direcţia unei mici suprafeţe aflată la 5 m distanţă cu o reflectanţă de 60 este orientată perpendicular pe direcţia razei de lumină incidente Care este iluminarea punctiformă pe suprafaţă a 2000(5 x 5)=80 lx b (2000 x 06)(5 x 5)=48 lx c (2000 x 06)(π x 5 x 5)=15 lx

25

(a) Vizibilitateaperformanţa vizuală Performanţa unei anumite persoane pentru o sarcină

dată este determinată icircn mod esenţial atacirct de abilitatea cacirct şi de atitudinea sa faţă de icircndeplinirea

sarcinii respective Iluminatul alături de alţi factori fizici ai ambientului poate potenţa această

performanţă Performanţa vizuală este termenul ce evaluează informaţia procesată de sistemul

vizual măsurată prin viteza şi acurateţea cu care o sarcină vizuală (parte componentă a unei

sarcini complexe) este icircndeplinită Vizibilitatea unei sarcini vizuale este icircn general determinată

prin vizibilitatea celui mai dificil element care trebuie detectat sau recunoscut numit detaliu

critic Vizibilitatea unui detaliu depinde de mai mulţi factori printre care dimensiunea

unghiulară a detaliului (unghiul sub care este văzut detaliul de către ochi dependent de

dimensiunea detaliului şi distanţa pacircnă la ochi) luminanţa şi culoarea detaliului contrastul icircntre

luminanţele şi culorile detaliului şi fondului timpul disponibil pentru observare forma detaliului

similitudinea icircn formă şi textură icircntre detaliu şi alte elemente din imediata vecinătate poziţia

detaliului icircn cacircmpul vizual

(b) Satisfacţia vizuală Acest termen descrie măsura icircn care condiţiile vizuale reale ale

iluminatului sunt acceptate de către utilizatori Pentru instalaţii interioare este determinată de

uşurinţa cu care se desfăşoară munca ca şi de caracterul plăcut sau agreabil al mediului atacirct icircn

momentele icircn care atenţia este concentrată pe sarcina vizuală cacirct şi icircn clipele de relaxare

Desigur satisfacţia vizuală este afectată de ambianţa luminoasă şi de preferinţele individuale

(c) Costul iluminatului Economii semnificative icircn consumul energiei electrice şi astfel icircn

cost pot fi obţinute fără scăderea performanţei şi satisfacţiei vizuale printr-o proiectare judicioasă

şi exploatare optimă a instalaţiilor de iluminat Măsurile de eficienţă energetică vizează

micşorarea puterii instalate şi a timpului de funcţionare a iluminatului electric Pentru atingerea

acestor obiective se folosesc cele mai eficiente lămpi adecvate aplicaţiei se icircntrebuinţează icircn

mod optim fluxul luminos emis de lămpi se icircntreţine echipamentul de iluminat icircn bună stare de

funcţionare se dimensionează iluminatul după scheme eficiente energetic se controlează

operaţiile de conectare şi folosire a instalaţiei de iluminat prin corelarea acesteia cu iluminatul

natural disponibil şi cu necesităţile utilizatorilor şi se asigură o ambianţă luminoasă cacirct mai plăcută

Calitatea iluminatului sub aspect fotometric (luminotehnic) realizat de un anumit sistem de

iluminat poate fi descrisă prin următorii parametri

loz nivelul de iluminare şi uniformitatea iluminării

loz evitarea sau limitarea orbirii (distribuţia luminanţei)

loz culoarea aparentă şi redarea culorilor

loz modelarea

26

Factorii calitativi ai iluminatului au ponderi diferenţiate icircn funcţie de destinaţia şi arhitectura

unei icircncăperi Accentul poate să cadă pe performanţa vizuală prin alegerea corespunzătoare a

nivelului de iluminare şi limitarea orbirii confortul vizual prin redarea culorilor şi distribuţia

luminanţei ambianţa vizuală prin selectarea culorii luminii direcţiei luminii şi modelare ndash Figura 214

Figura 214 Parametrii calităţii iluminatului interior

Legile radiaţiei termice

Corpurile care emit radiaţii electromagnetice ca rezultat al creşterii temperaturii proprii se

numesc radiatoare termice Cantitatea de energie radiată pe icircntreg domeniul lungimilor de undă

de un corp negru icircncălzit la o anumită temperatură este exprimată prin legea lui Stefan-Bolzmann

[ ]M T W m= sdotσ 4 2

distribuţia spectrală a energiei radiate respectacircnd legea lui Plank

( ) [ ]Mc

e

W m mc Tλ λλ

micro=sdot minus

sdot1

5

2

2 1

icircn care σ = 573sdot10-8 Wm2K4 T ndash temperatura de icircncălzire a corpului negru K c1 = 3741sdot10-16

Wm2 c2 = 14388sdot10-2 mK λ - lungimea de undă microm

Legea deplasării maximului (legea a 2-a Wien)

[ ]λ micromax

sdot = sdotT m K2898

evidenţiază reducerea lungimii de undă pentru care se obţine maximul energiei radiate odată cu

creşterea temperaturii corpului şi este reprezentată grafic prin linia punctată din figura 215

Creşterea temperaturii radiatorului determină o creştere rapidă a cantităţii de energie emise cu o

contribuţie sporită a lungimilor de undă mai mici deci şi a eficienţei radiatorului termic

Eficienţa maximă la lungimea de undă λ0=555 nm se obţine la temperatura de 5195 K ce nu

Calitateailuminatului

Nivelul

iluminarii

Limitarea

orbirii

Distributia

armonioasa

a stralucirii

Redarea

culorilor

Culoarea

luminii

Directia

luminii

Modelarea

27

poate fi atinsă de wolframul care se topeşte

la temperaturi inferioare acestei valori

Deoarece icircn spectrul de radiaţii al unui

radiator termic apar toate lungimile de undă

chiar dacă cu aporturi energetice diferite

fenomenul de incandescenţă este caracterizat

printr-un spectru continuu

Figura 215 Spectrul radiaţie termice

Mărimi fotometrice

Cacircnd considerăm lumina ca o radiaţie electromagnetică ldquovizibilărdquo avem icircn vedere pe de o parte

energia iar pe de altă parte senzaţia produsă asupra ochiului - două aspecte deosebite Acest fapt

crează dificultăţi icircn evaluarea luminii sub aspect cantitativ Pentru rezolvarea problemei s-a

introdus convenţia care este conformă cu practica ingineriei iluminatului de a utiliza produsul

dintre energia radiantă şi sensibilitatea ochiului Astfel lumina este privită ca o radiaţie măsurată icircn

termenii sensibilităţii ochiului uman Mărimile fotometrice sunt astfel mărimi energetice evaluate prin

senzaţia luminoasă produsă Fluxul radiant măsurat icircn W devine flux luminos măsurat icircn W-lumină

Exemplu Două surse de lumină radiază 100 W pe lungimile de undă de 490 nm respectiv 510 nm Care sunt fluxurile luminoase echivalente Dar dacă sursa radiantă emite pe lungimea de undă de 1000 nm

Soluţie Din curba eficacităţii luminoase relative V(λ) se obţin valorile corespunzătoare V(490 nm)=02 respectiv V(510 nm)=05 Fluxul luminos pentru fiecare sursă de lumină este 100middot02=20 W-lumină respectiv 100middot05=50 W-lumină Sursa ce emite pe 1000 nm nu produce senzaţie luminoasă icircntrucacirct această lungime de undă este icircnafara spectrului vizibil şi V(1000 nm)=0 Radiaţia respectivă este icircn domeniul infraroşu

Fluxul luminos ΦΦΦΦ este energia radiată de o sursă de lumină icircntr-o secundă (flux de energie)

ponderat cu eficacitatea luminoasă relativă Unitatea de măsură a fluxului luminos este derivată

din unitatea de măsură a intensităţii luminoase candela O sursă de lumină care radiază uniform

icircn spaţiu o intensitate luminoasă de 1 candelă emite icircntr-un unghi solid de 1 steradian un flux

luminos de 1 lumen Echivalentul fotometric al radiaţiei este egal cu 683 lmW ceea ce icircnseamnă

că 1 W radiat pe lungimea de undă λ0=555 nm este egal cu 683 lm

28

Fluxul luminos al unei radiaţii monocromatice avacircnd lungimea de undă λ este

Φ=683middotV(λ)middotΦe(λ) lm

Fluxul luminos al unei surse de lumină cu un spectru de radiaţie discontinuu ce emite

simultan radiaţii pe mai multe lungimi de undă ndash Figura 216 a - cum este cazul lămpilor

fluorescente cu vapori de mercur de icircnaltă presiune sau de sodium este dat de suma fluxurilor

monocromatice componente

a) b)

Figura 216 Spectre de radiaţie ale unor surse de lumină a) Spectru discontinuu lampă fluorescentă b) Spectru continuu ndash lampă cu incandescenţă lumina soarelui lampa cu sulf

Icircn cazul unui spectru de radiaţie continuu ndash Figura 216 b - caracteristic luminii soarelui a

lămpii cu incandescenţă sau a lămpii cu microunde cu sulf fluxul luminos se determină prin

integrarea densităţii spectrale de flux de energie radiantă icircn domeniul spectral dλicircn jurul

lungimii de undă λ dΦe(λ)=Φeλdλ

Fluxul luminos caracterizează atacirct sursele de lumină primare - lămpile electrice soarele - cacirct

şi sursele secundare - suprafeţele corpurilor care receptează o lumină incidentă şi o reflectă sau

transmit Fluxul luminos poate să fie emis (de o sursă de lumină) sau primit (de suprafaţa unui

receptor de lumină)

Raportul dintre fluxul luminos al unei surse de lumină şi puterea electrică disipată icircn lampă

(consumată pentru a emite acest flux) se numeşte eficacitate luminoasă măsurată icircn lmW

Fiecare lampă sau ansamblu lampădispozitiv auxiliar este caracterizată de eficacitatea luminoasă

specifică 6-19 lmW pentru lampa cu incandescenţă de uz general 75-93 lmW pentru lampa

fluorescentă trifosfor 40-65 lmW pentru lampa fluorescentă compactă cu balast electronic 32-

58 lmW pentru lampa cu vapori de mercur de icircnaltă presiune 70-130 lmW pentru lampa cu

vapori de sodiu de icircnaltă presiune standard

29

Intensitatea luminoasă este conceptul pentru evaluarea concentrării luminii icircntr-o direcţie

specifică radiată icircntr-o secundă Intensitatea luminoasă I este fluxul luminos icircntr-o direcţie dată

radiat icircn unitatea de unghi solid Unitatea de măsură este candela Dacă se consideră un unghi

solid de mărime ω icircn jurul direcţiei date intensitatea luminoasă icircn această direcţie este

I = Φ ω cd

Icircn fotometrie unitatea de bază icircn Sistemul Internaţional de măsuri este candela Icircn 1979

standardul de referinţă pentru candelă a fost redefinit astfel ldquointensitatea luminoasă icircntr-o

direcţie specifică a unei surse ce emite o radiaţie monocromatică cu frecvenţa de 540x1012 Hz

(555 nm) şi a cărei intensitate radiantă icircn acea direcţie este 1683 watt per steradianrdquo Cu alte

cuvinte 1683 lsquowatt-luminărsquo pe steradian Pentru uzanţe practice icircn laboratoare se folosesc

standarde secundare lămpi cu incandescenţă calibrate cu mare precizie

Intensitatea luminoasă medie sferică emisă uniform icircn spaţiu de o sursă de lumină este egală

cu Imed sferic =Φ 4π cd

Conceptul de intensitate luminoasă este fundamental icircn tehnica luminii icircntrucacirct nici o sursă

de lumină (directă sau indirectă) nu emite fluxul luminos icircn mod egal icircn toate direcţiile Pentru

unele direcţii este de dorit ca emisia luminoasă să fie maximă icircn timp ce icircn alte direcţii este de

evitat Distribuţia spaţială a intensităţii luminoase a unei lămpi şisau aparat de iluminat oferă o

bună indicaţie asupra eficacităţii luminoase şi domeniul de aplicare al acestora

Distribuţia intensităţii luminoase este cea mai importantă caracteristică folosită icircn proiectarea

şi analiza unei instalaţii de iluminat Reprezentarea grafică utilizează un sistem de coordonate

polare C-γ icircn unul sau mai multe plane verticale ce trec prin centrul corpului de iluminat ndash Figura

217 Unghiul C determină poziţia planului de reprezentare iar γ este unghiul de elevaţie faţă de

axa verticală (γ = 0 este numit şi ldquonadirrdquo) Aparatele de iluminat care prezintă o simetrie de rotaţie

sunt caracterizate printr-un singur plan curba fotometrică fiind desenată doar icircntr-un semiplan iar

cele care prezintă două axe de

simetrie (de exemplu pentru lămpi

fluorescente tubulare) sunt

caracterizate prin planul transversal

(perpendicular pe axa lămpii)

respectiv longitudinal (paralel cu axa

lămpii) ndash Figura 218

Figura 217 Sistemul C-γ pentru reprezentarea distribuţiei intensităţii luminoase

210

Figura 218 Reprezentarea grafică a distribuţiei intensităţii luminoase icircn sistemul C-γ

Reprezentarea tabelară a distribuţiei intensităţii luminoase este de fapt icircnregistrarea

măsurărilor fotometrice şi permite cunoaşterea cu mai mare acurateţe a acestora Ea este utilizată icircn

programelor de calcul automat al sistemelor de iluminat

Fluxul luminos emis de aparatul de iluminat spre suprafaţa de lucru este dispersat sau

concentrat gradul de dispersie fiind caracterizat prin unghiul icircn care intensitatea luminoasă scade

sub un anumit procent din valoarea sa maximă (pentru aparate cu simetrie de rotaţie icircn general

50) Se deosebesc aparate de iluminat cu dispersie icircngustă (unghiul mai mic de 20deg) medie

(unghiul cuprins icircntre 20 40deg) sau largă (unghiul mai mare de 40deg) ndash Figura 219

Figura 219 Diagramele polare pentru distribuţia luminoasă cu fascicul icircngust mediu sau larg

Iluminarea Cantitatea de lumină necesară icircntr-o situaţie dată este exprimată prin termenul

de iluminare ce caracterizează recepţia fluxului luminos de către o suprafaţă icircntr-un punct al

acesteia Iluminarea E este raportul fluxului luminos incident pe o suprafaţă la aria acestei

suprafeţe

E=ΦA lx

Unitatea de măsură este lux 1 lx este 1 lumen pe 1 m2 Iluminarea este independentă de

unghiul de incidenţă al fluxului luminos

Cacircteva valori uzuale Vara la amiază pe un cer acoperit - 100000lx Un birou bine iluminat - 1000 lx Atelier de producţie - 300-500 lx

211

Spaţii de icircnvăţămacircnt conferinţe - 300-500 lx Cameră de zi a unei locuinţe - 100 lx Iluminat public - 5-30 lx Lună plină icircntr-o noapte senină - 025 lx

Dacă dimensiunea ariei este elementară iluminarea se referă la punctul respectiv Icircn caz

contrar iluminarea este o valoare medie pe icircntreaga suprafaţă de arie A Iluminarea medie se

poate determina şi ca medie aritmetică a iluminărilor icircn diferite puncte Pk ale suprafeţei

Emed=(1n)middotsumEP

Prin unirea punctelor unei suprafeţe icircn care iluminarea are aceeaşi valoare se obţin curbe

izolux

Legea fundamentală a iluminării exprimă legătura icircntre intensitatea luminoasă a sursei de

lumină şi iluminarea icircntr-un punct P al suprafeţei de arie A prin intermediul definiţiei fluxului

luminos şi a unghiului solid Astfel cu notaţiile dΦ = Imiddotdω dω = dArsquoR2 şi dArsquo = dAcosi se

obţine

2

cos

r

iIE

sdot= α

unde Iα este intensitatea luminoasă emisă de sursa de

lumină icircn direcţia punctului considerat α - unghiul

faţă de nadir (verticala punctului) i - unghiul de

incidenţă (icircntre raza de lumină şi normala la

suprafaţă icircn punctul considerat) r - distanţa de la

sursa de lumină la punctul considerat ndash Figura 2110

Figura 2110 Explicativă la legea iluminării

Exemplu Fie un corp de iluminat public de tip glob opal amplasat la icircnălţimea de 5 m care are o intensitate luminoasă uniformă de 2000 cd şi un semn de circulaţie ldquotrecere de pietonirdquo amplasat la o icircnălţime de 2 m şi la o distanţă de 4 m faţă de verticala corpului de iluminat (suprafaţa acestuia se află icircntr-un plan perpendicular pe planul format de raza de lumină şi verticala sursei de lumină) Care este iluminarea semnului de circulaţie(se neglijează dimensiunile proprii ale celor două obiecte) Soluţie Distanţa icircntre sursa de lumină şi semnul de circulaţie este r=radic(5-2)2+42=5 m Cosinusul unghiului de incidenţă este cosi=45 Iluminarea este E=2000middot0852=64 lx

Numeroase investigaţii au fost desfăşurate pentru a determina preferinţa utilizatorilor privind

iluminarea orizontală icircn spaţii interioare cu diferite valori ale reflectanţelor suprafeţelor

icircnconjurătoare

212

Nivelul de iluminare recomandat şi caracterul dinamic al recomandărilor Tendinţele

proiectării sistemelor de iluminat sunt foarte dinamice Nivelul de iluminare recomandat

reprezintă doar unul dintre parametrii ce trebuie luaţi icircn considerare la proiectarea sistemelor de

iluminat dar el este icircntotdeauna determinant pentru un sistem Un studiu de comparaţie

internaţional arată că nu există un consens icircn definirea ldquonivelului de iluminare corectrdquo [Mills E

Borg N Rethinking Light Levels 1998]

Tabelul 211 Niveluri de iluminare recomandate icircn 20 ţări (iluminare medie de icircntreţinere icircn lx)

Ţara Anul Plan general Sarcini VDT Masa de scris

Sarcini de citire

Proiectare de detalii

Australia 1990 160 160 320 320 600 Austria 1984 500 500 - - 750 Belgia 1992 300-750 500 500-1000 500-1000 1000 Brazilia 1990 750-1000 - - 200-500 3000 China 1993 100-150-200 150-200-300 150 75-100-150 200-300-500 Cehia 200-500 300-500 300-500 500 750 Danemarca 200-500 200-500 - 500 1000 Elveţia 1997 500 300-500 300 500 1000 Finlanda 1986 150-300 150-300 500-1000 500-1000 1000-2000 Franţa 1997 425 250-425 425 425 850 Germania 1990 500 500 500 - 750 Japonia 1989 300-750 300-750 300-750 300-750 750-1500 Marea Britanie 1994 500 300-500 500 300 750 Mexic Prop 200 - 600 900 1100 Olanda 1991 100-200 500 400-500 400 1600 Romacircnia 2002 300-500-750 - 500-750-1000 750 1000-1500-2000 Rusia 1995 300 200 300 300 500 Suedia 1994 100 300-500 300 500 1500 USACanada 1993 200-300-500 300 200-300-500 200-300-500 1000-1500-2000 Ghid CIE 1996 500 500 500 500 750

Icircncepacircnd cu anul 1930 nivelul de iluminare a cunoscut o schimbare rapidă icircn majoritatea

ţărilor Icircn prima fază a crescut pacircnă icircn anii rsquo70 (momentul crizei petrolului) după care a scăzut

din nou variaţia nivelului de iluminare de la o ţară la alta fiind foarte mare Icircn tabelul 21 este

prezentată o comparaţie icircntre nivelurile de iluminare pentru sarcini selectate icircn birouri folosind

date din 20 ţări

213

Figura 2111 Variaţia performanţei vizuale (a) şi a confortului vizual (b) cu iluminarea

Figura 2111 redă curba medie ce indică procentul observatorilor care au considerat o

anumită valoare a iluminării ca fiind satisfăcătoare icircmpreună cu aprecierile defavorabile prea

icircntunecată şi prea strălucitoare Satisfacţia vizuală optimă se obţine la valori de aproximativ

2000 lx (pentru care aprozimativ 70 din subiecţi s-au declarat satisfăcuţi) dar nu există un

nivel de iluminare la care toţi observatorii să fie satisfăcuţi Este de subliniat că 50 din subiecţi

au preferat niveluri de iluminare mai mici icircn jurul a 900-1000 lx Considerente energetice şi de

cost au condus spre stabilirea unui domeniu al iluminărilor recomandate pentru activităţi uzuale

icircntre 1000 şi 2000 lx Percepţia satisfăcătoare a trăsăturilor feţei umane icircn spaţii interioare se

obţine la o luminanţă de 10-20 cdm2 ceea ce corespunde unei iluminări verticale de cel puţin

100 lx respectiv orizontale de 200 lx De aceea valoarea minimă a iluminării pentru activităţi

desfăşurate icircn icircncăperi icircn condiţii normale de activitate continuă este de 200 lx indiferent de

cerinţele sarcinii vizuale Limita inferioară a luminanţei necesare pentru distingerea trăsăturile

feţei umane este de 1 cdm2 Aceasta echivalează cu o iluminare orizontală de aproximativ 20 lx

icircn condiţii normale de iluminat considerată valoare minimă a iluminării pentru spaţii interioare

icircn care nu se lucrează

Normativele internaţionale stabilesc următoarea scară de valori ale iluminărilor (cu un factor de

multiplicare de aproximativ 15) 20-30-50-75-100-150-200-300-500-750-1000-1500-2000-lx

Nivelurile de iluminare recomandate pentru diferite domenii de activitate desfăşurate icircn mod

curent icircn spaţiile interioare icircn condiţii vizuale normale sunt menţionate icircn tabel [CIE] Ele au fost

determinate de cerinţele sarcinii vizuale cu diferite grade de dificultate satisfacerea vizuală a

utilizatorilor experienţa practică şi necesitatea utilizării eficiente a energiei Iluminarea poate fi

mărită cu o treaptă dacă - sarcina vizuală prezintă reflectanţă şisau contraste cu valori

neobişnuit de mici - refacerea erorilor (rebuturilor) este costisitoare - acurateţea sau

Iluminarea lx

Vit

eza

med

ie d

e de

tecţ

ie s

-1

a)

Iluminarea lx

Ilum

inat

bun

b)

214

productivitatea ridicată a muncii este de mare importanţă - capacitatea vizuală a utilizatorului

este sub cea normală Icircn mod contrar iluminarea poate fi micşorată cu o treaptă dacă - sarcina

vizuală prezintă reflectanţă şisau contraste cu valori neobişnuit de mari - viteza şisau acurateţea

muncii nu este importantă - activitatea este desfăşurată doar ocazional Plecacircnd de la aceste

valori recomandate reglementări specifice normează nivelurile de iluminare pentru diferitele

tipuri ale activităţilor vizuale ndash SR 6646 NP061-02

Iluminarea este definită şi măsurată ca iluminare icircntr-un plan scalară (sferică) cilindrică şi

vectorială ndash Figura 2112

Figura 2112 Vectorul iluminare iluminarea sferică iluminarea cilindrică iluminarea semicilindrică

Iluminarea icircntr-un plan - orizontal vertical sau icircnclinat - este mărimea cea mai des folosită

Planul icircn care este situată sarcina vizuală se numeşte ldquoplan de referinţărdquo Icircn spaţiile industriale

iluminarea recomandată se referă la suprafaţa aşa numitului plan de lucru un plan orizontal

situat la icircnălţimea de 085 m deasupra pardoselii considerată icircnălţimea medie pentru o activitate

vizuală corespunzătoare poziţiei de lucru icircn picioare Desigur icircn situaţii concrete pot fi definite

şi alte suprafeţe de referinţă Icircn spaţii interioare cu alte destinaţii de exemplu pentru circulaţie

sau pentru expoziţii suprafaţa de referinţă poate fi pardoseala pereţii sau orice plan relevant din

icircncăpere

Calculul iluminării icircntr-un punct din planul orizontal sau vertical se face cu referire la

icircnălţimea sursei de lumină de-asupra planului orizontal h şi la unghiurile care definesc poziţia

reciprocă sursă-punct-orientarea planului ndash Figura 2113

Iluminarea orizontală icircntr-un punct P este

Eorizontal=Imiddotcos3ih2

iar iluminarea verticală icircn acelaşi punct P este

Evertical=Imiddotsinαmiddotcos2αmiddotcosβh2

Figura 2113 Calculul iluminării verticale

215

Iluminarea scalară (sferică) icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa unei sfere

foarte mici aflate icircn acel punct Fiind o mărime independentă de direcţia de incidenţă a luminii

este utilă pentru analiza iluminatului icircn icircncăperile icircn care activitatea nu se desfăşoară icircntr-un plan

anumit bine precizat (de exemplu holurile hoteliere)

Iluminarea cilindrică icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa laterală a unui cilindru

foarte mic aflat icircn acel punct axa cilindrului fiind verticală Astfel iluminarea cilindrică este

media iluminărilor verticale icircn toate direcţiile din jurul acelui punct

Icircn mod similar se defineşte şi iluminarea

semicilindrică

( )EI

hsemicil

= +π

α α β2

2 1sin cos cos

cu aplicaţii interesante la analiza iluminatului

public pentru identificarea persoanelor sau

obstacolelor ndash Figura 2114

Figura 2114 Calculul iluminării semicilindrice

Vectorul iluminare se defineşte icircn raport cu un disc foarte mic amplasat icircn punctul analizat Pe

axa normală a discului se orientează către feţele acestuia doi vectori ale căror module sunt egale

cu valorile iluminărilor pe feţele respective Vectorul iluminare are modulul egal cu maximul

diferenţei dintre cele două iluminări calculate pentru diferite orientări date discului Direcţia

vectorului este de la faţa cu iluminare mai mare către faţa cu iluminare mai mică Astfel vectorul

iluminare este corelat cu direcţia principală a luminii icircntr-un punct din spaţiu punacircnd icircn evidenţă

direcţionalitatea luminii

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este uniformă

icircn spaţiu fiind cuprinsă icircntre un minim - iluminarea minimă Emin şi un maxim - iluminarea

maximă Emax Se defineşte iluminarea medie Emed ca fiind media iluminărilor obţinute pe icircntreaga

suprafaţă de referinţă Măsura uniformităţii iluminării icircn spaţiu este dată de factorul de

uniformitate CU=Emin Emed Pentru un sistem de iluminat general valoarea acestui factor de

uniformitate pe icircntregul plan util trebuie să fie mai mare de 08 Se utilizează de asemenea atacirct

raportul dintre iluminarea minimă şi iluminarea maximă care se recomandă să fie mai mare de

065 pentru suprafaţa de lucru pe care se află sarcina vizuală cacirct şi inversul unuia sau altuia

dintre aceste rapoarte

216

Pentru ca o instalaţie de iluminat să corespundă cerinţelor de uniformitate este necesar să fie

icircndeplinite următoarele două condiţii

(a) raportul iluminărilor medii pe icircntreaga suprafaţă a planului de lucru şi pe suprafaţa

sarcinii vizuale Emed plan lucru Emed sarcină vizuală ge 13

(b) raportul icircntre iluminările medii ale unor icircncăperi icircnvecinate Emed 1 Emed 2 le 51

Iluminarea medie pe suprafaţa de referinţă asigurată de o instalaţie de iluminat interior nu

este uniformă nici icircn timp Icircncepacircnd din primul moment al punerii icircn funcţiune a instalaţiei

iluminarea va scădea continuu datorită icircmbătracircnirii lămpilor (şi deteriorării unora dintre ele) a

depunerilor de praf şi murdărie pe suprafeţele lămpilor aparatelor de iluminat pereţilor şi

tavanului icircncăperii şi a deprecierii calităţilor reflectante ale suprafeţelor icircncăperii ndash Figura 2115

Figura 2115 Variaţia iluminării icircn timpul utilizării instalaţiei de iluminat A - pierderi datorate icircmbătracircnirii lămpilor B - pierderi datorate deprecierii suprafeţelor icircncăperii C - pierderi datorate murdăririi lămpilor şi corpurilor de iluminat

Un program de icircntreţinere a instalaţiei de iluminat - numit şi program de mentenanţă - va

asigura menţinerea icircn limite rezonabile a iluminării medii Uniformitatea icircn timp a iluminării

medii se defineşte prin următorii termeni (a) iluminarea iniţială corespunde momentului punerii

icircn funcţiune a unei instalaţii noi cu suprafeţele icircncăperii curate (t=0) (b) iluminarea de serviciu

este media icircn timp a iluminării icircn cursul unui ciclu al programului de mentenanţă (acest termen

217

este rezultatul unei duble medieri a iluminării icircn spaţiu şi icircn timp) (c) iluminarea de icircntreţinere

este valoarea minimă la care scade iluminarea icircn momentul efectuării lucrărilor de icircntreţinere

programate de icircnlocuire a lămpilor defecte sau icircmbătracircnite şisau de curăţire a aparatelor de

iluminat şi a suprafeţelor icircncăperii Reglementările CIE recomandă normarea iluminării de

icircntreţinere pentru dimensionarea unei instalaţii de iluminat dar unele ţări normează iluminarea

de serviciu Este de dorit ca programul de icircntreţinere să fie astfel conceput icircncacirct iluminarea de

icircntreţinere să nu scadă sub 08 (unele reglementări precizează valoarea 07) din iluminarea de

serviciu

Măsurarea iluminării se face cu luxmetru un aparat de măsură ce utilizează o fotocelulă

care converteşte energia luminoasă determinată de fluxul receptat icircn energie electrică conectată

la un microampermetru cu scala gradată direct icircn lux Pentru măsurări precise se aplică corecţii

- de sensibilitate spectrală datorită faptului că celulele fotoelectrice au o curbă de răspuns

diferită de curba vizibilităţii relative

- de cosinus care asigură receptarea razelor de lumină ce cad sub un unghi de incidenţă mare

(foarte oblic care ar putea să conducă la reflexii totale) este specifică măsurătorilor icircn exterior

- de temperatură necesară datorită influenţei temperaturii ambiante asupra intensităţii

curentului de conversie fotovoltaică (icircn general temperatura de etalonare este icircn jurul a 20degC)

Luminanţa este conceptul pentru intensitatea luminoasă emisă de unitatea de arie a unei

suprafaţe icircntr-o direcţie anumită Suprafaţa poate fi ea icircnsăşi emiţătoare de lumină sau

transmiţătoare (sursă primară de lumină ndash suprafeţele lămpilor sau aparatelor de iluminat

suprafaţa soarelui) sau poate să reflecte lumina primită de la altă sursă (fiind astfel o sursă

secundară de lumină)

Luminanţa L este raportul intensităţii luminoase de la o suprafaţa icircntr-o direcţie dată la aria

aparentă a acestei suprafeţe

L=IAaparentă cdm2

Unitatea de măsură este candela pe metru pătrat Luminanţa este dependentă de unghiul de

privire Prin arie aparentă se icircnţelege proiecţia ariei suprafeţei considerate pe un plan

perpendicular pe direcţia de privire

Exemplu Pentru o sferă indiferent de direcţia de privire aria aparentă este aria secţiunii circulare diametrale prin sferă Aaparentă =πr

2 icircn timp ce aria semisferei expusă privirii este egală cu 2π r2 Exemplu Tubul de descărcare al unei lămpi cu vapori de sodiu de icircnaltă presiune are 100 mm

lungime şi 8 mm diametru Intensitate luminoasă radiată perpendicular pe suprafaţa cilindrică este de 400 cd Care este luminanţa icircn aceeaşi direcţie

Soluţie Suprafaţa aparentă a tubului de descărcare icircn direcţia perpendiculară pe generatoarea cilindrului este egală cu a secţiunii dreptunghiulare verticale Aaparentă=1008=800 mm2 Luminanţa este L=4000800=5 cdmm2=5106 cdm2

218

Cacircteva valori uzuale Suprafaţa soarelui - 165109 cdm2 Filamentul lămpii cu incandescenţă - 7106 cdm2 Lampa fluorescentă - 5hellip15103 cdm2 Suprafaţa lunii pline - 25103 cdm2 Asfaltul străzii cu iluminat public - 05hellip2 cdm2

Pentru asigurarea unei bune vizibilităţi a sarcinii cel mai important factor al iluminatului icircl

constituie luminanţa repartiţia acesteia şisau contrastul de luminanţicirc al diferitelor suprafeţe din

spaţiul icircncăperii Valorile acestora trebuie să se icircncadreze icircn anumite limite icircn caz contrar apare

o stare de jenă vizuală sau de reducere a aptitudinii de distingere a detaliilor de mici dimensiuni

cunoscută sub denumirea de orbire

Diferenţele de luminanţă icircntre diferitele suprafeţe ndash sarcina vizuală fondul acesteia şi cele

din cacircmpul vizual ndash sunt specificate sau măasurate prin raportul luminanţelor suprafeţelor icircn

corelaţie Se recomandă ca valori orientative rapoartele sarcină vizualăfond ndash 31 şi sarcină

vizualăcacircmp vizual ndash 101 Icircntrucacirct iluminarea este utilizată ca mărime de proiectare de bază icircn

sistemele de iluminat interior distrbuţia luminanţelor icircn interiorul unei icircncăperi poate fi redată

prin distribuţia iluminărilor relative (şi a reflexivităţii suprafeţelor respective)

Gradele de reflexie şi de finisare ale suprafeţelor principale dintr-o icircncăpere sunt factori

importanţi icircn utilizarea optimă a luminii Suprafeţele cu o reflexivitate mare contribuie la

reflexiile multiple şi sunt recomandate pentru interioare de lucru Suprafeţele mate sunt

recomandate pentru evitare reflexiilor regulate sau mascarea imperfecţiunilor suprafeţei

Cavitate tavanului va avea un rol mai redus icircn icircncăperile mici decacirct icircn cele mari icircn care

ocupă o parte substanţială din cacircmpul de vedere Pentru sisteme de iluminat direct sau semidirect

se recomandă ca iluminarea tavanului şi cea a planului de lucru să fie icircn raportul

EmedtavanEmedplandelucru=03hellip09 Pentru sisteme de iluminat indirect luminanţa suprafeţelor ce

formează cavitatea tavanului trebuie să fie mai mare de 500 cdm2 Pe porţiuni mici se acceptă şi

valori mai mari pacircnă la 1500 cdm2 dar trebuie să fie evitate contrastele mari de luminanţă

Tavanele luminoase realizate cu panouri difuze de mari dimensiuni vor avea o luminanţa

inferioară valorii de 500 cdm2

Reflexivitatea ridicată a pereţilor şi suprafeţelor despărţitoare vor icircmbunătăţi percepţia

luminoasă icircn icircncăpere Suprafeţele icircnvecinate ferestrelor trebuie să aibă un factor de reflexie de

cel puţin 06 pentru a reduce contrastul cu strălucirea relativ ridicată a imaginii exterioare pe

timpul zilei Ferestrele se acoperă cu perdele sau jaluzele icircn timpul nopţii icircntrucacirct formează

suprafeţe negre cu reflexie regulată Se recomandă ca raportul icircntre iluminarea medie a pereţilor

(iluminarea verticală) sau a oricărei suprafeţe de partiţie şi iluminarea medie orizontală pe planul

219

de lucru să fie icircn limitele EmedpereţiEmedplandelucru= 05hellip08 Factorii de reflexie ai pereţilor vor fi

icircntre limitele 03hellip07

Reflexivitatea cavităţii pardoselii ndash pardoseala suprafaţa inferioară a pereţilor mobilierul sau

echipamentul tehnologic aflate sub nivelul planului de lucru ndash este importantă icircn crearea

ambianţei vizuale a icircncăperii O pardoseală cu un factor de reflexie scăzut nu va reflecta lumina

incidentă pe ea şi va fi mai dificil să se obţină o modelare corespunzătoare a obiectelor din

icircncăpere Contrar dat fiind faptul că suprafaţa pardoselii poate fi cea mai mare suprafaţă plană

din icircncăpere o luminanţă prea ridicată a acesteia ar domina imaginea cacircmpului vizual De aceea

factorul de reflexie pentru cavitatea pardoselii se recomandă să aibă o valoare medie cuprinsă

icircntre limitele 020hellip040 putacircnd să coboare pacircnă la 01

Verificarea limitării orbirii directe produsă de aparatele de iluminat se face prin diferite

metode unele ţări adoptacircnd metodologii proprii CIE a stabilit metoda curbelor limită de

luminanţă care se doreşte a fi aplicată de majoritatea ţărilor europene cu adaptări icircn raport cu

anumite considerente concrete ndash vezi şi SR 6646 şi NP 061-02

Metoda CIE a Curbelor de Luminanţă Limită (CLL) Metoda CIE are la bază un sistem de

curbe de luminanţă limită folosit icircn cazul corpurilor de iluminat cu difuzor completat de un

sistem de unghiuri de ecranare minim admisibile care se utilizează icircn cazurile icircn care lămpile pot

fi vizibile parţial sau complet icircn zona de vedere care interesează

(a)(b)

Figura 2116 Curbele limită de luminanţă pentru evitarea orbirii ndash [CIE]

Valorile admisibile ale luminanţei aparatelor de iluminat sunt date icircn funcţie de unghiul de

observare γ pentru diferite niveluri de iluminare Ele depind de clasa de calitate a icircncăperii şi de

220

modul de distribuţie spaţială a fluxului luminos emis de aparate sau de direcţia de privire a

observatorului faţă de aparatele de iluminat Astfel sistemul de curbe limită de luminanţă este

format din două familii de curbe (tip A şi tip B) fiecare avacircnd icircn componenţa sa cacircte două seturi

de curbe corespunzătoare claselor de calitate 1 şi 2 Curbele de luminanţă prezintă variaţia

luminanţei maxim admisibile pentru unghiuri de emisie ale aparatelor de iluminat cuprinse icircntre

45˚ şi 85˚

Curbele de tip A (fig 2116 a) se aplică aparatelor de iluminat fără părţi laterale luminoase

şi aparatelor de iluminat liniare cu părţile laterale luminoase dispuse paralele cu direcţia de

privire Curbele de tip B (fig 2116 b) se aplică aparatelor de iluminat cu părţi laterale

luminoase şi aparatelor liniare perpendiculare pe linia vederii

Figura 2117 Exemplu de aplicare a metodei curbelor limită de luminanţă

Utilizarea sistemului curbelor de luminanţe limite este posibilă doar dacă sunt icircndeplinite

simultan următoarele condiţii

- icircncăperile au formă de paralelipiped rectangular

- aparatele de iluminat sunt distribuite icircntr-un aranjament practic regulat cu axele

principale paralele cu pereţii

221

- factorii de reflexie ai suprafeţelor icircncăperilor se găsesc icircn domeniul 07 ndash 08 pentru

plafon 04 ndash06 pentru pereţi şi 01 ndash 02 pentru podea

- direcţiile principale de privire sunt predominant orizontale

Icircn cazul icircn care se cunoaşte curba de luminanţă a aparatului de iluminat examinat pentru

unghiurile γ stabilite se compară valorile acesteia cu valorile corespunzătoare ale luminanţelor

maxim admisibile din curba de luminanţă limită aleasă Se consideră că sunt realizate condiţiile

de limitare a orbirii directe dacă toate valorile luminanţelor aparatului de iluminat sunt situate icircn

stacircnga curbei de luminanţă limită ndash Figura 2117

Metoda CIE de Evaluare Unificată a Orbirii (ldquoUnified Glare Ratingrdquo - UGR) este propusă

de CIE şi introdusă icircn actualele standarde europene CEN pentru determinarea limitelor de orbire

icircn iluminatul interior Sistemul are la bază indicele global de orbire UGR

sdot= sum 2

2250lg8

p

L

LUGR

b

ω

icircn care Lb este luminanţa fondului (cdm2) L - luminanţa părţilor luminoase ale fiecărui corp de

iluminat icircn direcţia ochiului observatorului (cdm2) văzute sub unghiurile solide ω (steradiani) p

- un indice de poziţie corelat cu deplasarea corpului de iluminat faţă de linia de privire Metoda

permite cea mai precisă evaluare a orbirii provocată icircn planul liniei de privire de către corpurile

de iluminat tratate individual şi are avantajul posibilităţii includerii procedurii de calcul icircn cadrul

unor programe de calcul generale

Figura 2118 Corelarea icircntre curbele limită de luminanţă şi factorul UGR

222

Valorile UGR sunt cuprinse icircn gama 10 30 cu cacirct mai mare fiind valoare indicelui cu atacirct

mai mare fiind orbirea produsă icircn interior Recomandarea standardului CEN pentru cele mai

multe birouri menţionează limita superioară a indicelui la valoarea 19 care corespunde curbei

limtă de luminanţă pentru iluminarea medie de 500 lx şi clasa de calitate 1 ndash Figura 2118

Sisteme de iluminat cu un UGR de 10 sunt lipsite de orbire Valorile maxime uzual recomandate

sunt 16 ndash desen tehnic 19 ndash citit scris icircntruniri muncă bazată pe calculator 22 ndash activităţi

industriale 25 ndash industrie grea 28 ndash platforme de cale ferată foaiere

Dacă nu se poate obţine limitarea dorită a luminanţei aparatelor de iluminat se va proceda la

evitarea orbirii directe prin amplasarea lor icircn afara cacircmpului vizual al observatorului sau prin

utilizarea unor dispozitive de ecranare a surselor de lumină (grătare dispersoare)

Trebuie făcută distincţia icircntre doi termeni ndash luminanţa şi strălucirea Luminanţa este excitaţia

vizuală iar strălucirea este răspunsul vizual Luminanţa este o măsură cantitativă şi obiectivă

Strălucirea este un termen calitativ şi subiectiv care se referă la impresia pe care o are un

observator privind o suprafaţă Exemplu tipic este modul icircn care luna plină icirci apare unui

observator pe timp de noapte ndash strălucitoare sau pe timp de zi ndash deloc strălucitoare Alt exemplu

ndash aparatele de iluminat public cu lămpile aprinse pe timp de noapte respectiv pe timp de zi

Strălucirea nu este potrivită pentru determinarea cantitativă a vizibilităţii luminanţa este

Icircn cazul unei suprafeţe mate (sarcina vizuală şi suprafeţele icircnvecinate) factorul de reflexie şi

iluminarea suprafeţei determină luminanţa acesteia

L=E(rπ)

Astfel suprafeţele cu diferite proprietăţi reflexive dar cu aceeaşi iluminare vor radia diferite

intensităţi luminoase şi de aceea vor avea diferite luminanţe

Exemplu Fie trei foi de hacircrtie mată albă gri şi neagră avacircnd factorii de reflexie respectiv de 08 04 004 Cunoscacircnd că sunt iluminate cu 400 lx să se determine luminanţele lor

Soluţie Relaţia icircntre iluminare luminanţă şi factorul de reflexie a unei suprafeţe mate este L= E(rπ) astfel că cele trei luminanţe căutate sunt respectiv Lalb=400(08314)=100 cdm2

Lgri=400(04314)=50 cdm2 Lnegru=400(004314)=5 cdm2

Luminanţa ca factor ce influenţează vizibilitatea poate fi substituită prin iluminarea şi

reflectanţa respectivelor suprafeţe mate Reflectanţa este o proprietate intrinsecă a materialelor

componente nefiind afectată de iluminat astfel că iluminarea E rămacircne ca o caracteristică a

sistemului de iluminat ce afectează vizibilitatea Icircn acelaşi timp icircnsă o altă caracteristică

reprezentantă prin contrastul de luminanţă icircntre detaliul sarcinii vizuale şi suprafeţele icircnvecinate

care formează fondul nu este afectată de iluminare ci de factorii de reflexie ai detaliului şi

fondului rdetaliurfond

223

Emitanţa (exitanţa) unei suprafeţe care emite lumină (sursă primară sau secundară) este

raportul fluxului emis la mărimea ariei suprafeţei

M= ΦemisA lmm2

Relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe ce are o reflexivitate r este

astfel

M=ΦreflectatA=ΦincidentrA=Er

Introducacircnd şi relaţia de legătură icircntre iluminare şi luminanţă L=E(rπ) se obţine

M=Er=Lπ

Icircn mod similar relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe care are o

transmisivitate t este

M=ΦtransmisA=ΦincidenttA=Et=Lπ

Exemplu Un glob sferic cu diametrul de 1 m este perfect difuz Icircn centrul său se află o sursă de iluminat punctiformă ce emite 50 cd Luminanţa globului este de 40 cdm2 Care este emitanţa globului Dar transmitanţa sticlei globului

Soluţie (1) Utilizarea fluxului luminos Lampa emite un flux luminos de 504π=200π lm Aria suprafeţei sferei este 4πr2=4π(12)2=π m2 Iluminarea pe suprafaţa interioară sferei este 200ππ=200 lx Luminanţa sferei este de 40 cdm2 Emitanţa este 40π lmm2 Transmisivitatea este t= (40π)200=0628

(2) Utilizarea intensităţii luminoase Aria aparentă a globului sferic este Aaparentă=π(12)2 Astfel intensitatea luminoasă emisă de sferă este I=LAaparentă=40π(12)2=10π cd Raportul icircntre intensitatea luminoasă a globului (din exterior) şi cea a sursei de lumină (din interior) defineşte transmitanţa sticlei globului t=10π 50=0628

Proprietăţi ale suprafeţelor iluminate

Radiaţiile luminoase emise de o sursă de lumină şi propagate prin aer la contactul cu un material

se comportă astfel o parte se reflectă o parte este absorbită iar o parte este transmisă ndash Figura

2119

Figura 2119 Comportarea radiaţiei luminoase la icircntacirclnirea cu un material oarecare plan

224

Pe baza conservării energiei se poate scrie şi conservarea fluxului luminos

Φi=Φr+Φa+Φt

unde Φi reprezintă fluxul incident Φr - fluxul reflectat Φa - fluxul absorbit şi Φt - fluxul

transmis Cele trei componente al fluxului definesc factorii de reflexie r (ρ) de absorbţie a (α) şi

de transmisie t (τ)

r=ΦrΦi a=ΦaΦi t= ΦtΦi care respectă egalitatea r+a+t=1

Cele trei fenomene reflexia absorbţia şi transmisia au loc simultan dar icircn proporţii diferite

icircn funcţie de natura materialului din care este constituit corpul Se defineşte corpul negru alb

respectiv transparent ndash care absoarbe reflectă respectiv transmite radiaţia incidentă corpul colorat ndash

la care fenomenul este selectiv dependent de lungimea de undă a radiaţiei incidente

Reflexia determină o modificare a direcţiei radiaţiei luminoase incidente Punctul icircn care are

loc această deviere a razei de lumină se numeşte punct de incidenţă iar radiaţia luminoasă cu o

nouă direcţie se numeşte radiaţie luminoasă reflectată

Icircn Figura 2120 este dată o clasificare a reflexiilor pe suprafeţe clasificare valabilă şi pentru

transmisia fluxului luminos prin corpuri transparente

Figura 2120 Clasificarea reflexiei fluxului luminos pe suprafeţe

Reflexia regulată (de oglindă) Suprafeţele foarte netede se comportă ca o oglindă iar conform

legilor opticii unei raze de lumină incidente Ii icirci corespunde o singură rază de lumină reflectată

Ir icircntr-un plan ce cuprinde şi normala la suprafaţă n iar unghiul de incidenţă este egal cu cel de

deflexie (fig 2121 a)

Reflexia difuză Icircn cazul icircn care suprafaţa materialului reflectant nu este netedă ci prezintă

asperităţi lumina este icircmprăştiată după reflexie icircn toate direcţiile icircn funcţie de mărimea şi

orientarea asperităţilor Acest fenomen poartă numele de reflexie difuză Şi icircn acest caz sunt

respectate legile reflexiei dar la nivelul fiecărui microelement al suprafeţei cu denivelări (fig

2121 b)

Reflexia

Regulată Difuză Mixtă

Imperfect difuză Perfect difuză

225

n Irmax Ii

Reflexia imperfect difuză are loc icircn cazul suprafeţelor lucioase intensităţile reflectate fiind

orientate după direcţia principală de reflexie (fig 2121 c)

Reflexia perfect difuză Icircn cazul suprafeţelor perfect difuze reflexia luminii este izotropă

respectacircnd legea lui Lambert γγ cosmax sdot= II unde Imax este intensitatea luminoasă maximă icircn

direcţia normală şi Ir ndash intensitatea luminoasă la un unghi γ (fig 2121 d) Icircn această situaţie

luminanţa suprafeţei este aceeaşi independent de poziţia punctului de observaţie

Reflexia mixtă reprezintă o suprapunere dintre reflexia regulată şi cea difuză După cum se poate

observa icircn figura 2121 e reflexia mixtă se caracterizează printr-o reflexie difuză la care există

o direcţie principală care coincide cu direcţia razei reflectate din cauza reflexiei regulate

(a) (b)

c) (d)

e) Figura 2121 Reflexia regulată (a) difuză (b) imperfect difuză (c) perfect difuză (d) mixtă (e)

n Ir Ii

θi θr

n Irmax Ii

θi

Ii

dS

γ

226

Icircntrebări 1 Care parametru reprezintă cantitatea luminii incidente pe o suprafaţă a iluminarea b luminanţa c strălucirea 2 Care este nivelul de iluminare recomandat pentru săli de icircnvăţămacircnt şi conferinţe a 100 lx b 300 lx c 1000 lx 3 Rolul iluminatul icircn condiţionarea mediului ambiant poate fi descris prin a crearea unei atmosfere plăcute b conformarea la reglementări internaţionale c promovarea unei eficacităţi vizuale 4 Icircn condiţii normale icircn timpul zilei vederea este asigurată de a bastonaşe b conuri c pupilă 5 Radiaţiile ultraviolete ocupă un domeniu de lungimi de undă icircntre a 100-380 nm b 380-760 nm c 500-600 nm 6 Radiaţia cu lungimea de undă de 550 nm este de culoare a albastră b verde c roşie 7 Care unitate de măsură reprezintă cantitatea de lumină incidentă pe suprafaţa unui obiect a lm b lx c cd 8 Radiaţiei cu puterea de 100 W pe lungimea de undă de 510 nm icirci corespunde fluxul luminos de a 100 lm b 100middot683=68300 lm c 100middot05middot683=34150 lm 9 O lampă ce emite un flux luminos de 500 lm este echipată cu un reflector astfel că 40 din

lumina lămpii ajunge pe o pictură cu dimensiunile de 2550 cm Care este iluminarea picturii a 500(025middot050middot04)=10000 lx b (50004)middot(025middot050)=156 lx c (500middot04)(025middot050)=1600 lx 10 Un corp de iluminat public este amplasat la 8 m icircnălţime Intensitatea luminoasă radiată spre un

punct de pe stradă la 8 m distanţă de proiecţia corpului este de 2500 cd Care este iluminarea orizontală icircn acel punct

a 2500(8middot8)=391 lx b [2500(8middot8)]middotcos345deg=137 lx c 2500(82middot8)=49 lx

227

11 O bucată de sticlă care primeşte un flux luminos icircn anumite condiţii şi are un factor de transmitere de 07 şi un factor de absorbţie de 01 va reflecta de pe suprafaţa sa un flux incident egal cu

a 0 b 20 c 50

12 O sticlă colorată icircn roşu va transmite icircn principal o rază de lumină de culoare a roşie b albastră c toate culorile cuexcepţia celei roşie

13 Care este luminanţa suprafeţei unui corp de iluminat sferic cu un diametru de 20 cm ce radiază o intensitate luminoasă de 100 cd icircn toate direcţiile a 100(010x010)= 10000 cdm2 b 100(4 x π x 010 x 010)= 796 cdm2 c 100(π x 010 x 010)= 3183 cdm2

14 Un flux luminos de 100 lm este incident pe o suprafaţă reflexivă perfect difuză cu o reflectanţă de 30 Dimensiunile suprafeţei sunt de 3 x 3 m care este luminanţa suprafeţei a (100 x 030)π = 95 cdm2 b (100 x 030)(3 x 3 x π)=11 cdm2 c (100 x 3 x 3)(030 x π)=318 cdm2

15 Care parametru luminos este cel mai apropiat de senzaţia vizuală percepută de ochi a fluxul luminos b iluminarea c luminanţa

16 O lampă cu incandescenţă emite un flux luminos de 900 lm Lampa este introdusă icircntr-un glob sferic de sticlă opală (perfect difuză) care are o transmitanţă de 80 Fluxul iluminos este perfect distribuit icircn spaţiu Care este intensitatea luminoasă radiată icircn orice direcţie a (900 x 08)4π =57 cd b (900 x 08)2π =115 cd c 9004π =72 cd

17 O sursă de lumină cu intensitatea luminoasă de 2000 cd icircn direcţia unei mici suprafeţe aflată la 5 m distanţă cu o reflectanţă de 60 este orientată perpendicular pe direcţia razei de lumină incidente Care este iluminarea punctiformă pe suprafaţă a 2000(5 x 5)=80 lx b (2000 x 06)(5 x 5)=48 lx c (2000 x 06)(π x 5 x 5)=15 lx

26

Factorii calitativi ai iluminatului au ponderi diferenţiate icircn funcţie de destinaţia şi arhitectura

unei icircncăperi Accentul poate să cadă pe performanţa vizuală prin alegerea corespunzătoare a

nivelului de iluminare şi limitarea orbirii confortul vizual prin redarea culorilor şi distribuţia

luminanţei ambianţa vizuală prin selectarea culorii luminii direcţiei luminii şi modelare ndash Figura 214

Figura 214 Parametrii calităţii iluminatului interior

Legile radiaţiei termice

Corpurile care emit radiaţii electromagnetice ca rezultat al creşterii temperaturii proprii se

numesc radiatoare termice Cantitatea de energie radiată pe icircntreg domeniul lungimilor de undă

de un corp negru icircncălzit la o anumită temperatură este exprimată prin legea lui Stefan-Bolzmann

[ ]M T W m= sdotσ 4 2

distribuţia spectrală a energiei radiate respectacircnd legea lui Plank

( ) [ ]Mc

e

W m mc Tλ λλ

micro=sdot minus

sdot1

5

2

2 1

icircn care σ = 573sdot10-8 Wm2K4 T ndash temperatura de icircncălzire a corpului negru K c1 = 3741sdot10-16

Wm2 c2 = 14388sdot10-2 mK λ - lungimea de undă microm

Legea deplasării maximului (legea a 2-a Wien)

[ ]λ micromax

sdot = sdotT m K2898

evidenţiază reducerea lungimii de undă pentru care se obţine maximul energiei radiate odată cu

creşterea temperaturii corpului şi este reprezentată grafic prin linia punctată din figura 215

Creşterea temperaturii radiatorului determină o creştere rapidă a cantităţii de energie emise cu o

contribuţie sporită a lungimilor de undă mai mici deci şi a eficienţei radiatorului termic

Eficienţa maximă la lungimea de undă λ0=555 nm se obţine la temperatura de 5195 K ce nu

Calitateailuminatului

Nivelul

iluminarii

Limitarea

orbirii

Distributia

armonioasa

a stralucirii

Redarea

culorilor

Culoarea

luminii

Directia

luminii

Modelarea

27

poate fi atinsă de wolframul care se topeşte

la temperaturi inferioare acestei valori

Deoarece icircn spectrul de radiaţii al unui

radiator termic apar toate lungimile de undă

chiar dacă cu aporturi energetice diferite

fenomenul de incandescenţă este caracterizat

printr-un spectru continuu

Figura 215 Spectrul radiaţie termice

Mărimi fotometrice

Cacircnd considerăm lumina ca o radiaţie electromagnetică ldquovizibilărdquo avem icircn vedere pe de o parte

energia iar pe de altă parte senzaţia produsă asupra ochiului - două aspecte deosebite Acest fapt

crează dificultăţi icircn evaluarea luminii sub aspect cantitativ Pentru rezolvarea problemei s-a

introdus convenţia care este conformă cu practica ingineriei iluminatului de a utiliza produsul

dintre energia radiantă şi sensibilitatea ochiului Astfel lumina este privită ca o radiaţie măsurată icircn

termenii sensibilităţii ochiului uman Mărimile fotometrice sunt astfel mărimi energetice evaluate prin

senzaţia luminoasă produsă Fluxul radiant măsurat icircn W devine flux luminos măsurat icircn W-lumină

Exemplu Două surse de lumină radiază 100 W pe lungimile de undă de 490 nm respectiv 510 nm Care sunt fluxurile luminoase echivalente Dar dacă sursa radiantă emite pe lungimea de undă de 1000 nm

Soluţie Din curba eficacităţii luminoase relative V(λ) se obţin valorile corespunzătoare V(490 nm)=02 respectiv V(510 nm)=05 Fluxul luminos pentru fiecare sursă de lumină este 100middot02=20 W-lumină respectiv 100middot05=50 W-lumină Sursa ce emite pe 1000 nm nu produce senzaţie luminoasă icircntrucacirct această lungime de undă este icircnafara spectrului vizibil şi V(1000 nm)=0 Radiaţia respectivă este icircn domeniul infraroşu

Fluxul luminos ΦΦΦΦ este energia radiată de o sursă de lumină icircntr-o secundă (flux de energie)

ponderat cu eficacitatea luminoasă relativă Unitatea de măsură a fluxului luminos este derivată

din unitatea de măsură a intensităţii luminoase candela O sursă de lumină care radiază uniform

icircn spaţiu o intensitate luminoasă de 1 candelă emite icircntr-un unghi solid de 1 steradian un flux

luminos de 1 lumen Echivalentul fotometric al radiaţiei este egal cu 683 lmW ceea ce icircnseamnă

că 1 W radiat pe lungimea de undă λ0=555 nm este egal cu 683 lm

28

Fluxul luminos al unei radiaţii monocromatice avacircnd lungimea de undă λ este

Φ=683middotV(λ)middotΦe(λ) lm

Fluxul luminos al unei surse de lumină cu un spectru de radiaţie discontinuu ce emite

simultan radiaţii pe mai multe lungimi de undă ndash Figura 216 a - cum este cazul lămpilor

fluorescente cu vapori de mercur de icircnaltă presiune sau de sodium este dat de suma fluxurilor

monocromatice componente

a) b)

Figura 216 Spectre de radiaţie ale unor surse de lumină a) Spectru discontinuu lampă fluorescentă b) Spectru continuu ndash lampă cu incandescenţă lumina soarelui lampa cu sulf

Icircn cazul unui spectru de radiaţie continuu ndash Figura 216 b - caracteristic luminii soarelui a

lămpii cu incandescenţă sau a lămpii cu microunde cu sulf fluxul luminos se determină prin

integrarea densităţii spectrale de flux de energie radiantă icircn domeniul spectral dλicircn jurul

lungimii de undă λ dΦe(λ)=Φeλdλ

Fluxul luminos caracterizează atacirct sursele de lumină primare - lămpile electrice soarele - cacirct

şi sursele secundare - suprafeţele corpurilor care receptează o lumină incidentă şi o reflectă sau

transmit Fluxul luminos poate să fie emis (de o sursă de lumină) sau primit (de suprafaţa unui

receptor de lumină)

Raportul dintre fluxul luminos al unei surse de lumină şi puterea electrică disipată icircn lampă

(consumată pentru a emite acest flux) se numeşte eficacitate luminoasă măsurată icircn lmW

Fiecare lampă sau ansamblu lampădispozitiv auxiliar este caracterizată de eficacitatea luminoasă

specifică 6-19 lmW pentru lampa cu incandescenţă de uz general 75-93 lmW pentru lampa

fluorescentă trifosfor 40-65 lmW pentru lampa fluorescentă compactă cu balast electronic 32-

58 lmW pentru lampa cu vapori de mercur de icircnaltă presiune 70-130 lmW pentru lampa cu

vapori de sodiu de icircnaltă presiune standard

29

Intensitatea luminoasă este conceptul pentru evaluarea concentrării luminii icircntr-o direcţie

specifică radiată icircntr-o secundă Intensitatea luminoasă I este fluxul luminos icircntr-o direcţie dată

radiat icircn unitatea de unghi solid Unitatea de măsură este candela Dacă se consideră un unghi

solid de mărime ω icircn jurul direcţiei date intensitatea luminoasă icircn această direcţie este

I = Φ ω cd

Icircn fotometrie unitatea de bază icircn Sistemul Internaţional de măsuri este candela Icircn 1979

standardul de referinţă pentru candelă a fost redefinit astfel ldquointensitatea luminoasă icircntr-o

direcţie specifică a unei surse ce emite o radiaţie monocromatică cu frecvenţa de 540x1012 Hz

(555 nm) şi a cărei intensitate radiantă icircn acea direcţie este 1683 watt per steradianrdquo Cu alte

cuvinte 1683 lsquowatt-luminărsquo pe steradian Pentru uzanţe practice icircn laboratoare se folosesc

standarde secundare lămpi cu incandescenţă calibrate cu mare precizie

Intensitatea luminoasă medie sferică emisă uniform icircn spaţiu de o sursă de lumină este egală

cu Imed sferic =Φ 4π cd

Conceptul de intensitate luminoasă este fundamental icircn tehnica luminii icircntrucacirct nici o sursă

de lumină (directă sau indirectă) nu emite fluxul luminos icircn mod egal icircn toate direcţiile Pentru

unele direcţii este de dorit ca emisia luminoasă să fie maximă icircn timp ce icircn alte direcţii este de

evitat Distribuţia spaţială a intensităţii luminoase a unei lămpi şisau aparat de iluminat oferă o

bună indicaţie asupra eficacităţii luminoase şi domeniul de aplicare al acestora

Distribuţia intensităţii luminoase este cea mai importantă caracteristică folosită icircn proiectarea

şi analiza unei instalaţii de iluminat Reprezentarea grafică utilizează un sistem de coordonate

polare C-γ icircn unul sau mai multe plane verticale ce trec prin centrul corpului de iluminat ndash Figura

217 Unghiul C determină poziţia planului de reprezentare iar γ este unghiul de elevaţie faţă de

axa verticală (γ = 0 este numit şi ldquonadirrdquo) Aparatele de iluminat care prezintă o simetrie de rotaţie

sunt caracterizate printr-un singur plan curba fotometrică fiind desenată doar icircntr-un semiplan iar

cele care prezintă două axe de

simetrie (de exemplu pentru lămpi

fluorescente tubulare) sunt

caracterizate prin planul transversal

(perpendicular pe axa lămpii)

respectiv longitudinal (paralel cu axa

lămpii) ndash Figura 218

Figura 217 Sistemul C-γ pentru reprezentarea distribuţiei intensităţii luminoase

210

Figura 218 Reprezentarea grafică a distribuţiei intensităţii luminoase icircn sistemul C-γ

Reprezentarea tabelară a distribuţiei intensităţii luminoase este de fapt icircnregistrarea

măsurărilor fotometrice şi permite cunoaşterea cu mai mare acurateţe a acestora Ea este utilizată icircn

programelor de calcul automat al sistemelor de iluminat

Fluxul luminos emis de aparatul de iluminat spre suprafaţa de lucru este dispersat sau

concentrat gradul de dispersie fiind caracterizat prin unghiul icircn care intensitatea luminoasă scade

sub un anumit procent din valoarea sa maximă (pentru aparate cu simetrie de rotaţie icircn general

50) Se deosebesc aparate de iluminat cu dispersie icircngustă (unghiul mai mic de 20deg) medie

(unghiul cuprins icircntre 20 40deg) sau largă (unghiul mai mare de 40deg) ndash Figura 219

Figura 219 Diagramele polare pentru distribuţia luminoasă cu fascicul icircngust mediu sau larg

Iluminarea Cantitatea de lumină necesară icircntr-o situaţie dată este exprimată prin termenul

de iluminare ce caracterizează recepţia fluxului luminos de către o suprafaţă icircntr-un punct al

acesteia Iluminarea E este raportul fluxului luminos incident pe o suprafaţă la aria acestei

suprafeţe

E=ΦA lx

Unitatea de măsură este lux 1 lx este 1 lumen pe 1 m2 Iluminarea este independentă de

unghiul de incidenţă al fluxului luminos

Cacircteva valori uzuale Vara la amiază pe un cer acoperit - 100000lx Un birou bine iluminat - 1000 lx Atelier de producţie - 300-500 lx

211

Spaţii de icircnvăţămacircnt conferinţe - 300-500 lx Cameră de zi a unei locuinţe - 100 lx Iluminat public - 5-30 lx Lună plină icircntr-o noapte senină - 025 lx

Dacă dimensiunea ariei este elementară iluminarea se referă la punctul respectiv Icircn caz

contrar iluminarea este o valoare medie pe icircntreaga suprafaţă de arie A Iluminarea medie se

poate determina şi ca medie aritmetică a iluminărilor icircn diferite puncte Pk ale suprafeţei

Emed=(1n)middotsumEP

Prin unirea punctelor unei suprafeţe icircn care iluminarea are aceeaşi valoare se obţin curbe

izolux

Legea fundamentală a iluminării exprimă legătura icircntre intensitatea luminoasă a sursei de

lumină şi iluminarea icircntr-un punct P al suprafeţei de arie A prin intermediul definiţiei fluxului

luminos şi a unghiului solid Astfel cu notaţiile dΦ = Imiddotdω dω = dArsquoR2 şi dArsquo = dAcosi se

obţine

2

cos

r

iIE

sdot= α

unde Iα este intensitatea luminoasă emisă de sursa de

lumină icircn direcţia punctului considerat α - unghiul

faţă de nadir (verticala punctului) i - unghiul de

incidenţă (icircntre raza de lumină şi normala la

suprafaţă icircn punctul considerat) r - distanţa de la

sursa de lumină la punctul considerat ndash Figura 2110

Figura 2110 Explicativă la legea iluminării

Exemplu Fie un corp de iluminat public de tip glob opal amplasat la icircnălţimea de 5 m care are o intensitate luminoasă uniformă de 2000 cd şi un semn de circulaţie ldquotrecere de pietonirdquo amplasat la o icircnălţime de 2 m şi la o distanţă de 4 m faţă de verticala corpului de iluminat (suprafaţa acestuia se află icircntr-un plan perpendicular pe planul format de raza de lumină şi verticala sursei de lumină) Care este iluminarea semnului de circulaţie(se neglijează dimensiunile proprii ale celor două obiecte) Soluţie Distanţa icircntre sursa de lumină şi semnul de circulaţie este r=radic(5-2)2+42=5 m Cosinusul unghiului de incidenţă este cosi=45 Iluminarea este E=2000middot0852=64 lx

Numeroase investigaţii au fost desfăşurate pentru a determina preferinţa utilizatorilor privind

iluminarea orizontală icircn spaţii interioare cu diferite valori ale reflectanţelor suprafeţelor

icircnconjurătoare

212

Nivelul de iluminare recomandat şi caracterul dinamic al recomandărilor Tendinţele

proiectării sistemelor de iluminat sunt foarte dinamice Nivelul de iluminare recomandat

reprezintă doar unul dintre parametrii ce trebuie luaţi icircn considerare la proiectarea sistemelor de

iluminat dar el este icircntotdeauna determinant pentru un sistem Un studiu de comparaţie

internaţional arată că nu există un consens icircn definirea ldquonivelului de iluminare corectrdquo [Mills E

Borg N Rethinking Light Levels 1998]

Tabelul 211 Niveluri de iluminare recomandate icircn 20 ţări (iluminare medie de icircntreţinere icircn lx)

Ţara Anul Plan general Sarcini VDT Masa de scris

Sarcini de citire

Proiectare de detalii

Australia 1990 160 160 320 320 600 Austria 1984 500 500 - - 750 Belgia 1992 300-750 500 500-1000 500-1000 1000 Brazilia 1990 750-1000 - - 200-500 3000 China 1993 100-150-200 150-200-300 150 75-100-150 200-300-500 Cehia 200-500 300-500 300-500 500 750 Danemarca 200-500 200-500 - 500 1000 Elveţia 1997 500 300-500 300 500 1000 Finlanda 1986 150-300 150-300 500-1000 500-1000 1000-2000 Franţa 1997 425 250-425 425 425 850 Germania 1990 500 500 500 - 750 Japonia 1989 300-750 300-750 300-750 300-750 750-1500 Marea Britanie 1994 500 300-500 500 300 750 Mexic Prop 200 - 600 900 1100 Olanda 1991 100-200 500 400-500 400 1600 Romacircnia 2002 300-500-750 - 500-750-1000 750 1000-1500-2000 Rusia 1995 300 200 300 300 500 Suedia 1994 100 300-500 300 500 1500 USACanada 1993 200-300-500 300 200-300-500 200-300-500 1000-1500-2000 Ghid CIE 1996 500 500 500 500 750

Icircncepacircnd cu anul 1930 nivelul de iluminare a cunoscut o schimbare rapidă icircn majoritatea

ţărilor Icircn prima fază a crescut pacircnă icircn anii rsquo70 (momentul crizei petrolului) după care a scăzut

din nou variaţia nivelului de iluminare de la o ţară la alta fiind foarte mare Icircn tabelul 21 este

prezentată o comparaţie icircntre nivelurile de iluminare pentru sarcini selectate icircn birouri folosind

date din 20 ţări

213

Figura 2111 Variaţia performanţei vizuale (a) şi a confortului vizual (b) cu iluminarea

Figura 2111 redă curba medie ce indică procentul observatorilor care au considerat o

anumită valoare a iluminării ca fiind satisfăcătoare icircmpreună cu aprecierile defavorabile prea

icircntunecată şi prea strălucitoare Satisfacţia vizuală optimă se obţine la valori de aproximativ

2000 lx (pentru care aprozimativ 70 din subiecţi s-au declarat satisfăcuţi) dar nu există un

nivel de iluminare la care toţi observatorii să fie satisfăcuţi Este de subliniat că 50 din subiecţi

au preferat niveluri de iluminare mai mici icircn jurul a 900-1000 lx Considerente energetice şi de

cost au condus spre stabilirea unui domeniu al iluminărilor recomandate pentru activităţi uzuale

icircntre 1000 şi 2000 lx Percepţia satisfăcătoare a trăsăturilor feţei umane icircn spaţii interioare se

obţine la o luminanţă de 10-20 cdm2 ceea ce corespunde unei iluminări verticale de cel puţin

100 lx respectiv orizontale de 200 lx De aceea valoarea minimă a iluminării pentru activităţi

desfăşurate icircn icircncăperi icircn condiţii normale de activitate continuă este de 200 lx indiferent de

cerinţele sarcinii vizuale Limita inferioară a luminanţei necesare pentru distingerea trăsăturile

feţei umane este de 1 cdm2 Aceasta echivalează cu o iluminare orizontală de aproximativ 20 lx

icircn condiţii normale de iluminat considerată valoare minimă a iluminării pentru spaţii interioare

icircn care nu se lucrează

Normativele internaţionale stabilesc următoarea scară de valori ale iluminărilor (cu un factor de

multiplicare de aproximativ 15) 20-30-50-75-100-150-200-300-500-750-1000-1500-2000-lx

Nivelurile de iluminare recomandate pentru diferite domenii de activitate desfăşurate icircn mod

curent icircn spaţiile interioare icircn condiţii vizuale normale sunt menţionate icircn tabel [CIE] Ele au fost

determinate de cerinţele sarcinii vizuale cu diferite grade de dificultate satisfacerea vizuală a

utilizatorilor experienţa practică şi necesitatea utilizării eficiente a energiei Iluminarea poate fi

mărită cu o treaptă dacă - sarcina vizuală prezintă reflectanţă şisau contraste cu valori

neobişnuit de mici - refacerea erorilor (rebuturilor) este costisitoare - acurateţea sau

Iluminarea lx

Vit

eza

med

ie d

e de

tecţ

ie s

-1

a)

Iluminarea lx

Ilum

inat

bun

b)

214

productivitatea ridicată a muncii este de mare importanţă - capacitatea vizuală a utilizatorului

este sub cea normală Icircn mod contrar iluminarea poate fi micşorată cu o treaptă dacă - sarcina

vizuală prezintă reflectanţă şisau contraste cu valori neobişnuit de mari - viteza şisau acurateţea

muncii nu este importantă - activitatea este desfăşurată doar ocazional Plecacircnd de la aceste

valori recomandate reglementări specifice normează nivelurile de iluminare pentru diferitele

tipuri ale activităţilor vizuale ndash SR 6646 NP061-02

Iluminarea este definită şi măsurată ca iluminare icircntr-un plan scalară (sferică) cilindrică şi

vectorială ndash Figura 2112

Figura 2112 Vectorul iluminare iluminarea sferică iluminarea cilindrică iluminarea semicilindrică

Iluminarea icircntr-un plan - orizontal vertical sau icircnclinat - este mărimea cea mai des folosită

Planul icircn care este situată sarcina vizuală se numeşte ldquoplan de referinţărdquo Icircn spaţiile industriale

iluminarea recomandată se referă la suprafaţa aşa numitului plan de lucru un plan orizontal

situat la icircnălţimea de 085 m deasupra pardoselii considerată icircnălţimea medie pentru o activitate

vizuală corespunzătoare poziţiei de lucru icircn picioare Desigur icircn situaţii concrete pot fi definite

şi alte suprafeţe de referinţă Icircn spaţii interioare cu alte destinaţii de exemplu pentru circulaţie

sau pentru expoziţii suprafaţa de referinţă poate fi pardoseala pereţii sau orice plan relevant din

icircncăpere

Calculul iluminării icircntr-un punct din planul orizontal sau vertical se face cu referire la

icircnălţimea sursei de lumină de-asupra planului orizontal h şi la unghiurile care definesc poziţia

reciprocă sursă-punct-orientarea planului ndash Figura 2113

Iluminarea orizontală icircntr-un punct P este

Eorizontal=Imiddotcos3ih2

iar iluminarea verticală icircn acelaşi punct P este

Evertical=Imiddotsinαmiddotcos2αmiddotcosβh2

Figura 2113 Calculul iluminării verticale

215

Iluminarea scalară (sferică) icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa unei sfere

foarte mici aflate icircn acel punct Fiind o mărime independentă de direcţia de incidenţă a luminii

este utilă pentru analiza iluminatului icircn icircncăperile icircn care activitatea nu se desfăşoară icircntr-un plan

anumit bine precizat (de exemplu holurile hoteliere)

Iluminarea cilindrică icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa laterală a unui cilindru

foarte mic aflat icircn acel punct axa cilindrului fiind verticală Astfel iluminarea cilindrică este

media iluminărilor verticale icircn toate direcţiile din jurul acelui punct

Icircn mod similar se defineşte şi iluminarea

semicilindrică

( )EI

hsemicil

= +π

α α β2

2 1sin cos cos

cu aplicaţii interesante la analiza iluminatului

public pentru identificarea persoanelor sau

obstacolelor ndash Figura 2114

Figura 2114 Calculul iluminării semicilindrice

Vectorul iluminare se defineşte icircn raport cu un disc foarte mic amplasat icircn punctul analizat Pe

axa normală a discului se orientează către feţele acestuia doi vectori ale căror module sunt egale

cu valorile iluminărilor pe feţele respective Vectorul iluminare are modulul egal cu maximul

diferenţei dintre cele două iluminări calculate pentru diferite orientări date discului Direcţia

vectorului este de la faţa cu iluminare mai mare către faţa cu iluminare mai mică Astfel vectorul

iluminare este corelat cu direcţia principală a luminii icircntr-un punct din spaţiu punacircnd icircn evidenţă

direcţionalitatea luminii

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este uniformă

icircn spaţiu fiind cuprinsă icircntre un minim - iluminarea minimă Emin şi un maxim - iluminarea

maximă Emax Se defineşte iluminarea medie Emed ca fiind media iluminărilor obţinute pe icircntreaga

suprafaţă de referinţă Măsura uniformităţii iluminării icircn spaţiu este dată de factorul de

uniformitate CU=Emin Emed Pentru un sistem de iluminat general valoarea acestui factor de

uniformitate pe icircntregul plan util trebuie să fie mai mare de 08 Se utilizează de asemenea atacirct

raportul dintre iluminarea minimă şi iluminarea maximă care se recomandă să fie mai mare de

065 pentru suprafaţa de lucru pe care se află sarcina vizuală cacirct şi inversul unuia sau altuia

dintre aceste rapoarte

216

Pentru ca o instalaţie de iluminat să corespundă cerinţelor de uniformitate este necesar să fie

icircndeplinite următoarele două condiţii

(a) raportul iluminărilor medii pe icircntreaga suprafaţă a planului de lucru şi pe suprafaţa

sarcinii vizuale Emed plan lucru Emed sarcină vizuală ge 13

(b) raportul icircntre iluminările medii ale unor icircncăperi icircnvecinate Emed 1 Emed 2 le 51

Iluminarea medie pe suprafaţa de referinţă asigurată de o instalaţie de iluminat interior nu

este uniformă nici icircn timp Icircncepacircnd din primul moment al punerii icircn funcţiune a instalaţiei

iluminarea va scădea continuu datorită icircmbătracircnirii lămpilor (şi deteriorării unora dintre ele) a

depunerilor de praf şi murdărie pe suprafeţele lămpilor aparatelor de iluminat pereţilor şi

tavanului icircncăperii şi a deprecierii calităţilor reflectante ale suprafeţelor icircncăperii ndash Figura 2115

Figura 2115 Variaţia iluminării icircn timpul utilizării instalaţiei de iluminat A - pierderi datorate icircmbătracircnirii lămpilor B - pierderi datorate deprecierii suprafeţelor icircncăperii C - pierderi datorate murdăririi lămpilor şi corpurilor de iluminat

Un program de icircntreţinere a instalaţiei de iluminat - numit şi program de mentenanţă - va

asigura menţinerea icircn limite rezonabile a iluminării medii Uniformitatea icircn timp a iluminării

medii se defineşte prin următorii termeni (a) iluminarea iniţială corespunde momentului punerii

icircn funcţiune a unei instalaţii noi cu suprafeţele icircncăperii curate (t=0) (b) iluminarea de serviciu

este media icircn timp a iluminării icircn cursul unui ciclu al programului de mentenanţă (acest termen

217

este rezultatul unei duble medieri a iluminării icircn spaţiu şi icircn timp) (c) iluminarea de icircntreţinere

este valoarea minimă la care scade iluminarea icircn momentul efectuării lucrărilor de icircntreţinere

programate de icircnlocuire a lămpilor defecte sau icircmbătracircnite şisau de curăţire a aparatelor de

iluminat şi a suprafeţelor icircncăperii Reglementările CIE recomandă normarea iluminării de

icircntreţinere pentru dimensionarea unei instalaţii de iluminat dar unele ţări normează iluminarea

de serviciu Este de dorit ca programul de icircntreţinere să fie astfel conceput icircncacirct iluminarea de

icircntreţinere să nu scadă sub 08 (unele reglementări precizează valoarea 07) din iluminarea de

serviciu

Măsurarea iluminării se face cu luxmetru un aparat de măsură ce utilizează o fotocelulă

care converteşte energia luminoasă determinată de fluxul receptat icircn energie electrică conectată

la un microampermetru cu scala gradată direct icircn lux Pentru măsurări precise se aplică corecţii

- de sensibilitate spectrală datorită faptului că celulele fotoelectrice au o curbă de răspuns

diferită de curba vizibilităţii relative

- de cosinus care asigură receptarea razelor de lumină ce cad sub un unghi de incidenţă mare

(foarte oblic care ar putea să conducă la reflexii totale) este specifică măsurătorilor icircn exterior

- de temperatură necesară datorită influenţei temperaturii ambiante asupra intensităţii

curentului de conversie fotovoltaică (icircn general temperatura de etalonare este icircn jurul a 20degC)

Luminanţa este conceptul pentru intensitatea luminoasă emisă de unitatea de arie a unei

suprafaţe icircntr-o direcţie anumită Suprafaţa poate fi ea icircnsăşi emiţătoare de lumină sau

transmiţătoare (sursă primară de lumină ndash suprafeţele lămpilor sau aparatelor de iluminat

suprafaţa soarelui) sau poate să reflecte lumina primită de la altă sursă (fiind astfel o sursă

secundară de lumină)

Luminanţa L este raportul intensităţii luminoase de la o suprafaţa icircntr-o direcţie dată la aria

aparentă a acestei suprafeţe

L=IAaparentă cdm2

Unitatea de măsură este candela pe metru pătrat Luminanţa este dependentă de unghiul de

privire Prin arie aparentă se icircnţelege proiecţia ariei suprafeţei considerate pe un plan

perpendicular pe direcţia de privire

Exemplu Pentru o sferă indiferent de direcţia de privire aria aparentă este aria secţiunii circulare diametrale prin sferă Aaparentă =πr

2 icircn timp ce aria semisferei expusă privirii este egală cu 2π r2 Exemplu Tubul de descărcare al unei lămpi cu vapori de sodiu de icircnaltă presiune are 100 mm

lungime şi 8 mm diametru Intensitate luminoasă radiată perpendicular pe suprafaţa cilindrică este de 400 cd Care este luminanţa icircn aceeaşi direcţie

Soluţie Suprafaţa aparentă a tubului de descărcare icircn direcţia perpendiculară pe generatoarea cilindrului este egală cu a secţiunii dreptunghiulare verticale Aaparentă=1008=800 mm2 Luminanţa este L=4000800=5 cdmm2=5106 cdm2

218

Cacircteva valori uzuale Suprafaţa soarelui - 165109 cdm2 Filamentul lămpii cu incandescenţă - 7106 cdm2 Lampa fluorescentă - 5hellip15103 cdm2 Suprafaţa lunii pline - 25103 cdm2 Asfaltul străzii cu iluminat public - 05hellip2 cdm2

Pentru asigurarea unei bune vizibilităţi a sarcinii cel mai important factor al iluminatului icircl

constituie luminanţa repartiţia acesteia şisau contrastul de luminanţicirc al diferitelor suprafeţe din

spaţiul icircncăperii Valorile acestora trebuie să se icircncadreze icircn anumite limite icircn caz contrar apare

o stare de jenă vizuală sau de reducere a aptitudinii de distingere a detaliilor de mici dimensiuni

cunoscută sub denumirea de orbire

Diferenţele de luminanţă icircntre diferitele suprafeţe ndash sarcina vizuală fondul acesteia şi cele

din cacircmpul vizual ndash sunt specificate sau măasurate prin raportul luminanţelor suprafeţelor icircn

corelaţie Se recomandă ca valori orientative rapoartele sarcină vizualăfond ndash 31 şi sarcină

vizualăcacircmp vizual ndash 101 Icircntrucacirct iluminarea este utilizată ca mărime de proiectare de bază icircn

sistemele de iluminat interior distrbuţia luminanţelor icircn interiorul unei icircncăperi poate fi redată

prin distribuţia iluminărilor relative (şi a reflexivităţii suprafeţelor respective)

Gradele de reflexie şi de finisare ale suprafeţelor principale dintr-o icircncăpere sunt factori

importanţi icircn utilizarea optimă a luminii Suprafeţele cu o reflexivitate mare contribuie la

reflexiile multiple şi sunt recomandate pentru interioare de lucru Suprafeţele mate sunt

recomandate pentru evitare reflexiilor regulate sau mascarea imperfecţiunilor suprafeţei

Cavitate tavanului va avea un rol mai redus icircn icircncăperile mici decacirct icircn cele mari icircn care

ocupă o parte substanţială din cacircmpul de vedere Pentru sisteme de iluminat direct sau semidirect

se recomandă ca iluminarea tavanului şi cea a planului de lucru să fie icircn raportul

EmedtavanEmedplandelucru=03hellip09 Pentru sisteme de iluminat indirect luminanţa suprafeţelor ce

formează cavitatea tavanului trebuie să fie mai mare de 500 cdm2 Pe porţiuni mici se acceptă şi

valori mai mari pacircnă la 1500 cdm2 dar trebuie să fie evitate contrastele mari de luminanţă

Tavanele luminoase realizate cu panouri difuze de mari dimensiuni vor avea o luminanţa

inferioară valorii de 500 cdm2

Reflexivitatea ridicată a pereţilor şi suprafeţelor despărţitoare vor icircmbunătăţi percepţia

luminoasă icircn icircncăpere Suprafeţele icircnvecinate ferestrelor trebuie să aibă un factor de reflexie de

cel puţin 06 pentru a reduce contrastul cu strălucirea relativ ridicată a imaginii exterioare pe

timpul zilei Ferestrele se acoperă cu perdele sau jaluzele icircn timpul nopţii icircntrucacirct formează

suprafeţe negre cu reflexie regulată Se recomandă ca raportul icircntre iluminarea medie a pereţilor

(iluminarea verticală) sau a oricărei suprafeţe de partiţie şi iluminarea medie orizontală pe planul

219

de lucru să fie icircn limitele EmedpereţiEmedplandelucru= 05hellip08 Factorii de reflexie ai pereţilor vor fi

icircntre limitele 03hellip07

Reflexivitatea cavităţii pardoselii ndash pardoseala suprafaţa inferioară a pereţilor mobilierul sau

echipamentul tehnologic aflate sub nivelul planului de lucru ndash este importantă icircn crearea

ambianţei vizuale a icircncăperii O pardoseală cu un factor de reflexie scăzut nu va reflecta lumina

incidentă pe ea şi va fi mai dificil să se obţină o modelare corespunzătoare a obiectelor din

icircncăpere Contrar dat fiind faptul că suprafaţa pardoselii poate fi cea mai mare suprafaţă plană

din icircncăpere o luminanţă prea ridicată a acesteia ar domina imaginea cacircmpului vizual De aceea

factorul de reflexie pentru cavitatea pardoselii se recomandă să aibă o valoare medie cuprinsă

icircntre limitele 020hellip040 putacircnd să coboare pacircnă la 01

Verificarea limitării orbirii directe produsă de aparatele de iluminat se face prin diferite

metode unele ţări adoptacircnd metodologii proprii CIE a stabilit metoda curbelor limită de

luminanţă care se doreşte a fi aplicată de majoritatea ţărilor europene cu adaptări icircn raport cu

anumite considerente concrete ndash vezi şi SR 6646 şi NP 061-02

Metoda CIE a Curbelor de Luminanţă Limită (CLL) Metoda CIE are la bază un sistem de

curbe de luminanţă limită folosit icircn cazul corpurilor de iluminat cu difuzor completat de un

sistem de unghiuri de ecranare minim admisibile care se utilizează icircn cazurile icircn care lămpile pot

fi vizibile parţial sau complet icircn zona de vedere care interesează

(a)(b)

Figura 2116 Curbele limită de luminanţă pentru evitarea orbirii ndash [CIE]

Valorile admisibile ale luminanţei aparatelor de iluminat sunt date icircn funcţie de unghiul de

observare γ pentru diferite niveluri de iluminare Ele depind de clasa de calitate a icircncăperii şi de

220

modul de distribuţie spaţială a fluxului luminos emis de aparate sau de direcţia de privire a

observatorului faţă de aparatele de iluminat Astfel sistemul de curbe limită de luminanţă este

format din două familii de curbe (tip A şi tip B) fiecare avacircnd icircn componenţa sa cacircte două seturi

de curbe corespunzătoare claselor de calitate 1 şi 2 Curbele de luminanţă prezintă variaţia

luminanţei maxim admisibile pentru unghiuri de emisie ale aparatelor de iluminat cuprinse icircntre

45˚ şi 85˚

Curbele de tip A (fig 2116 a) se aplică aparatelor de iluminat fără părţi laterale luminoase

şi aparatelor de iluminat liniare cu părţile laterale luminoase dispuse paralele cu direcţia de

privire Curbele de tip B (fig 2116 b) se aplică aparatelor de iluminat cu părţi laterale

luminoase şi aparatelor liniare perpendiculare pe linia vederii

Figura 2117 Exemplu de aplicare a metodei curbelor limită de luminanţă

Utilizarea sistemului curbelor de luminanţe limite este posibilă doar dacă sunt icircndeplinite

simultan următoarele condiţii

- icircncăperile au formă de paralelipiped rectangular

- aparatele de iluminat sunt distribuite icircntr-un aranjament practic regulat cu axele

principale paralele cu pereţii

221

- factorii de reflexie ai suprafeţelor icircncăperilor se găsesc icircn domeniul 07 ndash 08 pentru

plafon 04 ndash06 pentru pereţi şi 01 ndash 02 pentru podea

- direcţiile principale de privire sunt predominant orizontale

Icircn cazul icircn care se cunoaşte curba de luminanţă a aparatului de iluminat examinat pentru

unghiurile γ stabilite se compară valorile acesteia cu valorile corespunzătoare ale luminanţelor

maxim admisibile din curba de luminanţă limită aleasă Se consideră că sunt realizate condiţiile

de limitare a orbirii directe dacă toate valorile luminanţelor aparatului de iluminat sunt situate icircn

stacircnga curbei de luminanţă limită ndash Figura 2117

Metoda CIE de Evaluare Unificată a Orbirii (ldquoUnified Glare Ratingrdquo - UGR) este propusă

de CIE şi introdusă icircn actualele standarde europene CEN pentru determinarea limitelor de orbire

icircn iluminatul interior Sistemul are la bază indicele global de orbire UGR

sdot= sum 2

2250lg8

p

L

LUGR

b

ω

icircn care Lb este luminanţa fondului (cdm2) L - luminanţa părţilor luminoase ale fiecărui corp de

iluminat icircn direcţia ochiului observatorului (cdm2) văzute sub unghiurile solide ω (steradiani) p

- un indice de poziţie corelat cu deplasarea corpului de iluminat faţă de linia de privire Metoda

permite cea mai precisă evaluare a orbirii provocată icircn planul liniei de privire de către corpurile

de iluminat tratate individual şi are avantajul posibilităţii includerii procedurii de calcul icircn cadrul

unor programe de calcul generale

Figura 2118 Corelarea icircntre curbele limită de luminanţă şi factorul UGR

222

Valorile UGR sunt cuprinse icircn gama 10 30 cu cacirct mai mare fiind valoare indicelui cu atacirct

mai mare fiind orbirea produsă icircn interior Recomandarea standardului CEN pentru cele mai

multe birouri menţionează limita superioară a indicelui la valoarea 19 care corespunde curbei

limtă de luminanţă pentru iluminarea medie de 500 lx şi clasa de calitate 1 ndash Figura 2118

Sisteme de iluminat cu un UGR de 10 sunt lipsite de orbire Valorile maxime uzual recomandate

sunt 16 ndash desen tehnic 19 ndash citit scris icircntruniri muncă bazată pe calculator 22 ndash activităţi

industriale 25 ndash industrie grea 28 ndash platforme de cale ferată foaiere

Dacă nu se poate obţine limitarea dorită a luminanţei aparatelor de iluminat se va proceda la

evitarea orbirii directe prin amplasarea lor icircn afara cacircmpului vizual al observatorului sau prin

utilizarea unor dispozitive de ecranare a surselor de lumină (grătare dispersoare)

Trebuie făcută distincţia icircntre doi termeni ndash luminanţa şi strălucirea Luminanţa este excitaţia

vizuală iar strălucirea este răspunsul vizual Luminanţa este o măsură cantitativă şi obiectivă

Strălucirea este un termen calitativ şi subiectiv care se referă la impresia pe care o are un

observator privind o suprafaţă Exemplu tipic este modul icircn care luna plină icirci apare unui

observator pe timp de noapte ndash strălucitoare sau pe timp de zi ndash deloc strălucitoare Alt exemplu

ndash aparatele de iluminat public cu lămpile aprinse pe timp de noapte respectiv pe timp de zi

Strălucirea nu este potrivită pentru determinarea cantitativă a vizibilităţii luminanţa este

Icircn cazul unei suprafeţe mate (sarcina vizuală şi suprafeţele icircnvecinate) factorul de reflexie şi

iluminarea suprafeţei determină luminanţa acesteia

L=E(rπ)

Astfel suprafeţele cu diferite proprietăţi reflexive dar cu aceeaşi iluminare vor radia diferite

intensităţi luminoase şi de aceea vor avea diferite luminanţe

Exemplu Fie trei foi de hacircrtie mată albă gri şi neagră avacircnd factorii de reflexie respectiv de 08 04 004 Cunoscacircnd că sunt iluminate cu 400 lx să se determine luminanţele lor

Soluţie Relaţia icircntre iluminare luminanţă şi factorul de reflexie a unei suprafeţe mate este L= E(rπ) astfel că cele trei luminanţe căutate sunt respectiv Lalb=400(08314)=100 cdm2

Lgri=400(04314)=50 cdm2 Lnegru=400(004314)=5 cdm2

Luminanţa ca factor ce influenţează vizibilitatea poate fi substituită prin iluminarea şi

reflectanţa respectivelor suprafeţe mate Reflectanţa este o proprietate intrinsecă a materialelor

componente nefiind afectată de iluminat astfel că iluminarea E rămacircne ca o caracteristică a

sistemului de iluminat ce afectează vizibilitatea Icircn acelaşi timp icircnsă o altă caracteristică

reprezentantă prin contrastul de luminanţă icircntre detaliul sarcinii vizuale şi suprafeţele icircnvecinate

care formează fondul nu este afectată de iluminare ci de factorii de reflexie ai detaliului şi

fondului rdetaliurfond

223

Emitanţa (exitanţa) unei suprafeţe care emite lumină (sursă primară sau secundară) este

raportul fluxului emis la mărimea ariei suprafeţei

M= ΦemisA lmm2

Relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe ce are o reflexivitate r este

astfel

M=ΦreflectatA=ΦincidentrA=Er

Introducacircnd şi relaţia de legătură icircntre iluminare şi luminanţă L=E(rπ) se obţine

M=Er=Lπ

Icircn mod similar relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe care are o

transmisivitate t este

M=ΦtransmisA=ΦincidenttA=Et=Lπ

Exemplu Un glob sferic cu diametrul de 1 m este perfect difuz Icircn centrul său se află o sursă de iluminat punctiformă ce emite 50 cd Luminanţa globului este de 40 cdm2 Care este emitanţa globului Dar transmitanţa sticlei globului

Soluţie (1) Utilizarea fluxului luminos Lampa emite un flux luminos de 504π=200π lm Aria suprafeţei sferei este 4πr2=4π(12)2=π m2 Iluminarea pe suprafaţa interioară sferei este 200ππ=200 lx Luminanţa sferei este de 40 cdm2 Emitanţa este 40π lmm2 Transmisivitatea este t= (40π)200=0628

(2) Utilizarea intensităţii luminoase Aria aparentă a globului sferic este Aaparentă=π(12)2 Astfel intensitatea luminoasă emisă de sferă este I=LAaparentă=40π(12)2=10π cd Raportul icircntre intensitatea luminoasă a globului (din exterior) şi cea a sursei de lumină (din interior) defineşte transmitanţa sticlei globului t=10π 50=0628

Proprietăţi ale suprafeţelor iluminate

Radiaţiile luminoase emise de o sursă de lumină şi propagate prin aer la contactul cu un material

se comportă astfel o parte se reflectă o parte este absorbită iar o parte este transmisă ndash Figura

2119

Figura 2119 Comportarea radiaţiei luminoase la icircntacirclnirea cu un material oarecare plan

224

Pe baza conservării energiei se poate scrie şi conservarea fluxului luminos

Φi=Φr+Φa+Φt

unde Φi reprezintă fluxul incident Φr - fluxul reflectat Φa - fluxul absorbit şi Φt - fluxul

transmis Cele trei componente al fluxului definesc factorii de reflexie r (ρ) de absorbţie a (α) şi

de transmisie t (τ)

r=ΦrΦi a=ΦaΦi t= ΦtΦi care respectă egalitatea r+a+t=1

Cele trei fenomene reflexia absorbţia şi transmisia au loc simultan dar icircn proporţii diferite

icircn funcţie de natura materialului din care este constituit corpul Se defineşte corpul negru alb

respectiv transparent ndash care absoarbe reflectă respectiv transmite radiaţia incidentă corpul colorat ndash

la care fenomenul este selectiv dependent de lungimea de undă a radiaţiei incidente

Reflexia determină o modificare a direcţiei radiaţiei luminoase incidente Punctul icircn care are

loc această deviere a razei de lumină se numeşte punct de incidenţă iar radiaţia luminoasă cu o

nouă direcţie se numeşte radiaţie luminoasă reflectată

Icircn Figura 2120 este dată o clasificare a reflexiilor pe suprafeţe clasificare valabilă şi pentru

transmisia fluxului luminos prin corpuri transparente

Figura 2120 Clasificarea reflexiei fluxului luminos pe suprafeţe

Reflexia regulată (de oglindă) Suprafeţele foarte netede se comportă ca o oglindă iar conform

legilor opticii unei raze de lumină incidente Ii icirci corespunde o singură rază de lumină reflectată

Ir icircntr-un plan ce cuprinde şi normala la suprafaţă n iar unghiul de incidenţă este egal cu cel de

deflexie (fig 2121 a)

Reflexia difuză Icircn cazul icircn care suprafaţa materialului reflectant nu este netedă ci prezintă

asperităţi lumina este icircmprăştiată după reflexie icircn toate direcţiile icircn funcţie de mărimea şi

orientarea asperităţilor Acest fenomen poartă numele de reflexie difuză Şi icircn acest caz sunt

respectate legile reflexiei dar la nivelul fiecărui microelement al suprafeţei cu denivelări (fig

2121 b)

Reflexia

Regulată Difuză Mixtă

Imperfect difuză Perfect difuză

225

n Irmax Ii

Reflexia imperfect difuză are loc icircn cazul suprafeţelor lucioase intensităţile reflectate fiind

orientate după direcţia principală de reflexie (fig 2121 c)

Reflexia perfect difuză Icircn cazul suprafeţelor perfect difuze reflexia luminii este izotropă

respectacircnd legea lui Lambert γγ cosmax sdot= II unde Imax este intensitatea luminoasă maximă icircn

direcţia normală şi Ir ndash intensitatea luminoasă la un unghi γ (fig 2121 d) Icircn această situaţie

luminanţa suprafeţei este aceeaşi independent de poziţia punctului de observaţie

Reflexia mixtă reprezintă o suprapunere dintre reflexia regulată şi cea difuză După cum se poate

observa icircn figura 2121 e reflexia mixtă se caracterizează printr-o reflexie difuză la care există

o direcţie principală care coincide cu direcţia razei reflectate din cauza reflexiei regulate

(a) (b)

c) (d)

e) Figura 2121 Reflexia regulată (a) difuză (b) imperfect difuză (c) perfect difuză (d) mixtă (e)

n Ir Ii

θi θr

n Irmax Ii

θi

Ii

dS

γ

226

Icircntrebări 1 Care parametru reprezintă cantitatea luminii incidente pe o suprafaţă a iluminarea b luminanţa c strălucirea 2 Care este nivelul de iluminare recomandat pentru săli de icircnvăţămacircnt şi conferinţe a 100 lx b 300 lx c 1000 lx 3 Rolul iluminatul icircn condiţionarea mediului ambiant poate fi descris prin a crearea unei atmosfere plăcute b conformarea la reglementări internaţionale c promovarea unei eficacităţi vizuale 4 Icircn condiţii normale icircn timpul zilei vederea este asigurată de a bastonaşe b conuri c pupilă 5 Radiaţiile ultraviolete ocupă un domeniu de lungimi de undă icircntre a 100-380 nm b 380-760 nm c 500-600 nm 6 Radiaţia cu lungimea de undă de 550 nm este de culoare a albastră b verde c roşie 7 Care unitate de măsură reprezintă cantitatea de lumină incidentă pe suprafaţa unui obiect a lm b lx c cd 8 Radiaţiei cu puterea de 100 W pe lungimea de undă de 510 nm icirci corespunde fluxul luminos de a 100 lm b 100middot683=68300 lm c 100middot05middot683=34150 lm 9 O lampă ce emite un flux luminos de 500 lm este echipată cu un reflector astfel că 40 din

lumina lămpii ajunge pe o pictură cu dimensiunile de 2550 cm Care este iluminarea picturii a 500(025middot050middot04)=10000 lx b (50004)middot(025middot050)=156 lx c (500middot04)(025middot050)=1600 lx 10 Un corp de iluminat public este amplasat la 8 m icircnălţime Intensitatea luminoasă radiată spre un

punct de pe stradă la 8 m distanţă de proiecţia corpului este de 2500 cd Care este iluminarea orizontală icircn acel punct

a 2500(8middot8)=391 lx b [2500(8middot8)]middotcos345deg=137 lx c 2500(82middot8)=49 lx

227

11 O bucată de sticlă care primeşte un flux luminos icircn anumite condiţii şi are un factor de transmitere de 07 şi un factor de absorbţie de 01 va reflecta de pe suprafaţa sa un flux incident egal cu

a 0 b 20 c 50

12 O sticlă colorată icircn roşu va transmite icircn principal o rază de lumină de culoare a roşie b albastră c toate culorile cuexcepţia celei roşie

13 Care este luminanţa suprafeţei unui corp de iluminat sferic cu un diametru de 20 cm ce radiază o intensitate luminoasă de 100 cd icircn toate direcţiile a 100(010x010)= 10000 cdm2 b 100(4 x π x 010 x 010)= 796 cdm2 c 100(π x 010 x 010)= 3183 cdm2

14 Un flux luminos de 100 lm este incident pe o suprafaţă reflexivă perfect difuză cu o reflectanţă de 30 Dimensiunile suprafeţei sunt de 3 x 3 m care este luminanţa suprafeţei a (100 x 030)π = 95 cdm2 b (100 x 030)(3 x 3 x π)=11 cdm2 c (100 x 3 x 3)(030 x π)=318 cdm2

15 Care parametru luminos este cel mai apropiat de senzaţia vizuală percepută de ochi a fluxul luminos b iluminarea c luminanţa

16 O lampă cu incandescenţă emite un flux luminos de 900 lm Lampa este introdusă icircntr-un glob sferic de sticlă opală (perfect difuză) care are o transmitanţă de 80 Fluxul iluminos este perfect distribuit icircn spaţiu Care este intensitatea luminoasă radiată icircn orice direcţie a (900 x 08)4π =57 cd b (900 x 08)2π =115 cd c 9004π =72 cd

17 O sursă de lumină cu intensitatea luminoasă de 2000 cd icircn direcţia unei mici suprafeţe aflată la 5 m distanţă cu o reflectanţă de 60 este orientată perpendicular pe direcţia razei de lumină incidente Care este iluminarea punctiformă pe suprafaţă a 2000(5 x 5)=80 lx b (2000 x 06)(5 x 5)=48 lx c (2000 x 06)(π x 5 x 5)=15 lx

27

poate fi atinsă de wolframul care se topeşte

la temperaturi inferioare acestei valori

Deoarece icircn spectrul de radiaţii al unui

radiator termic apar toate lungimile de undă

chiar dacă cu aporturi energetice diferite

fenomenul de incandescenţă este caracterizat

printr-un spectru continuu

Figura 215 Spectrul radiaţie termice

Mărimi fotometrice

Cacircnd considerăm lumina ca o radiaţie electromagnetică ldquovizibilărdquo avem icircn vedere pe de o parte

energia iar pe de altă parte senzaţia produsă asupra ochiului - două aspecte deosebite Acest fapt

crează dificultăţi icircn evaluarea luminii sub aspect cantitativ Pentru rezolvarea problemei s-a

introdus convenţia care este conformă cu practica ingineriei iluminatului de a utiliza produsul

dintre energia radiantă şi sensibilitatea ochiului Astfel lumina este privită ca o radiaţie măsurată icircn

termenii sensibilităţii ochiului uman Mărimile fotometrice sunt astfel mărimi energetice evaluate prin

senzaţia luminoasă produsă Fluxul radiant măsurat icircn W devine flux luminos măsurat icircn W-lumină

Exemplu Două surse de lumină radiază 100 W pe lungimile de undă de 490 nm respectiv 510 nm Care sunt fluxurile luminoase echivalente Dar dacă sursa radiantă emite pe lungimea de undă de 1000 nm

Soluţie Din curba eficacităţii luminoase relative V(λ) se obţin valorile corespunzătoare V(490 nm)=02 respectiv V(510 nm)=05 Fluxul luminos pentru fiecare sursă de lumină este 100middot02=20 W-lumină respectiv 100middot05=50 W-lumină Sursa ce emite pe 1000 nm nu produce senzaţie luminoasă icircntrucacirct această lungime de undă este icircnafara spectrului vizibil şi V(1000 nm)=0 Radiaţia respectivă este icircn domeniul infraroşu

Fluxul luminos ΦΦΦΦ este energia radiată de o sursă de lumină icircntr-o secundă (flux de energie)

ponderat cu eficacitatea luminoasă relativă Unitatea de măsură a fluxului luminos este derivată

din unitatea de măsură a intensităţii luminoase candela O sursă de lumină care radiază uniform

icircn spaţiu o intensitate luminoasă de 1 candelă emite icircntr-un unghi solid de 1 steradian un flux

luminos de 1 lumen Echivalentul fotometric al radiaţiei este egal cu 683 lmW ceea ce icircnseamnă

că 1 W radiat pe lungimea de undă λ0=555 nm este egal cu 683 lm

28

Fluxul luminos al unei radiaţii monocromatice avacircnd lungimea de undă λ este

Φ=683middotV(λ)middotΦe(λ) lm

Fluxul luminos al unei surse de lumină cu un spectru de radiaţie discontinuu ce emite

simultan radiaţii pe mai multe lungimi de undă ndash Figura 216 a - cum este cazul lămpilor

fluorescente cu vapori de mercur de icircnaltă presiune sau de sodium este dat de suma fluxurilor

monocromatice componente

a) b)

Figura 216 Spectre de radiaţie ale unor surse de lumină a) Spectru discontinuu lampă fluorescentă b) Spectru continuu ndash lampă cu incandescenţă lumina soarelui lampa cu sulf

Icircn cazul unui spectru de radiaţie continuu ndash Figura 216 b - caracteristic luminii soarelui a

lămpii cu incandescenţă sau a lămpii cu microunde cu sulf fluxul luminos se determină prin

integrarea densităţii spectrale de flux de energie radiantă icircn domeniul spectral dλicircn jurul

lungimii de undă λ dΦe(λ)=Φeλdλ

Fluxul luminos caracterizează atacirct sursele de lumină primare - lămpile electrice soarele - cacirct

şi sursele secundare - suprafeţele corpurilor care receptează o lumină incidentă şi o reflectă sau

transmit Fluxul luminos poate să fie emis (de o sursă de lumină) sau primit (de suprafaţa unui

receptor de lumină)

Raportul dintre fluxul luminos al unei surse de lumină şi puterea electrică disipată icircn lampă

(consumată pentru a emite acest flux) se numeşte eficacitate luminoasă măsurată icircn lmW

Fiecare lampă sau ansamblu lampădispozitiv auxiliar este caracterizată de eficacitatea luminoasă

specifică 6-19 lmW pentru lampa cu incandescenţă de uz general 75-93 lmW pentru lampa

fluorescentă trifosfor 40-65 lmW pentru lampa fluorescentă compactă cu balast electronic 32-

58 lmW pentru lampa cu vapori de mercur de icircnaltă presiune 70-130 lmW pentru lampa cu

vapori de sodiu de icircnaltă presiune standard

29

Intensitatea luminoasă este conceptul pentru evaluarea concentrării luminii icircntr-o direcţie

specifică radiată icircntr-o secundă Intensitatea luminoasă I este fluxul luminos icircntr-o direcţie dată

radiat icircn unitatea de unghi solid Unitatea de măsură este candela Dacă se consideră un unghi

solid de mărime ω icircn jurul direcţiei date intensitatea luminoasă icircn această direcţie este

I = Φ ω cd

Icircn fotometrie unitatea de bază icircn Sistemul Internaţional de măsuri este candela Icircn 1979

standardul de referinţă pentru candelă a fost redefinit astfel ldquointensitatea luminoasă icircntr-o

direcţie specifică a unei surse ce emite o radiaţie monocromatică cu frecvenţa de 540x1012 Hz

(555 nm) şi a cărei intensitate radiantă icircn acea direcţie este 1683 watt per steradianrdquo Cu alte

cuvinte 1683 lsquowatt-luminărsquo pe steradian Pentru uzanţe practice icircn laboratoare se folosesc

standarde secundare lămpi cu incandescenţă calibrate cu mare precizie

Intensitatea luminoasă medie sferică emisă uniform icircn spaţiu de o sursă de lumină este egală

cu Imed sferic =Φ 4π cd

Conceptul de intensitate luminoasă este fundamental icircn tehnica luminii icircntrucacirct nici o sursă

de lumină (directă sau indirectă) nu emite fluxul luminos icircn mod egal icircn toate direcţiile Pentru

unele direcţii este de dorit ca emisia luminoasă să fie maximă icircn timp ce icircn alte direcţii este de

evitat Distribuţia spaţială a intensităţii luminoase a unei lămpi şisau aparat de iluminat oferă o

bună indicaţie asupra eficacităţii luminoase şi domeniul de aplicare al acestora

Distribuţia intensităţii luminoase este cea mai importantă caracteristică folosită icircn proiectarea

şi analiza unei instalaţii de iluminat Reprezentarea grafică utilizează un sistem de coordonate

polare C-γ icircn unul sau mai multe plane verticale ce trec prin centrul corpului de iluminat ndash Figura

217 Unghiul C determină poziţia planului de reprezentare iar γ este unghiul de elevaţie faţă de

axa verticală (γ = 0 este numit şi ldquonadirrdquo) Aparatele de iluminat care prezintă o simetrie de rotaţie

sunt caracterizate printr-un singur plan curba fotometrică fiind desenată doar icircntr-un semiplan iar

cele care prezintă două axe de

simetrie (de exemplu pentru lămpi

fluorescente tubulare) sunt

caracterizate prin planul transversal

(perpendicular pe axa lămpii)

respectiv longitudinal (paralel cu axa

lămpii) ndash Figura 218

Figura 217 Sistemul C-γ pentru reprezentarea distribuţiei intensităţii luminoase

210

Figura 218 Reprezentarea grafică a distribuţiei intensităţii luminoase icircn sistemul C-γ

Reprezentarea tabelară a distribuţiei intensităţii luminoase este de fapt icircnregistrarea

măsurărilor fotometrice şi permite cunoaşterea cu mai mare acurateţe a acestora Ea este utilizată icircn

programelor de calcul automat al sistemelor de iluminat

Fluxul luminos emis de aparatul de iluminat spre suprafaţa de lucru este dispersat sau

concentrat gradul de dispersie fiind caracterizat prin unghiul icircn care intensitatea luminoasă scade

sub un anumit procent din valoarea sa maximă (pentru aparate cu simetrie de rotaţie icircn general

50) Se deosebesc aparate de iluminat cu dispersie icircngustă (unghiul mai mic de 20deg) medie

(unghiul cuprins icircntre 20 40deg) sau largă (unghiul mai mare de 40deg) ndash Figura 219

Figura 219 Diagramele polare pentru distribuţia luminoasă cu fascicul icircngust mediu sau larg

Iluminarea Cantitatea de lumină necesară icircntr-o situaţie dată este exprimată prin termenul

de iluminare ce caracterizează recepţia fluxului luminos de către o suprafaţă icircntr-un punct al

acesteia Iluminarea E este raportul fluxului luminos incident pe o suprafaţă la aria acestei

suprafeţe

E=ΦA lx

Unitatea de măsură este lux 1 lx este 1 lumen pe 1 m2 Iluminarea este independentă de

unghiul de incidenţă al fluxului luminos

Cacircteva valori uzuale Vara la amiază pe un cer acoperit - 100000lx Un birou bine iluminat - 1000 lx Atelier de producţie - 300-500 lx

211

Spaţii de icircnvăţămacircnt conferinţe - 300-500 lx Cameră de zi a unei locuinţe - 100 lx Iluminat public - 5-30 lx Lună plină icircntr-o noapte senină - 025 lx

Dacă dimensiunea ariei este elementară iluminarea se referă la punctul respectiv Icircn caz

contrar iluminarea este o valoare medie pe icircntreaga suprafaţă de arie A Iluminarea medie se

poate determina şi ca medie aritmetică a iluminărilor icircn diferite puncte Pk ale suprafeţei

Emed=(1n)middotsumEP

Prin unirea punctelor unei suprafeţe icircn care iluminarea are aceeaşi valoare se obţin curbe

izolux

Legea fundamentală a iluminării exprimă legătura icircntre intensitatea luminoasă a sursei de

lumină şi iluminarea icircntr-un punct P al suprafeţei de arie A prin intermediul definiţiei fluxului

luminos şi a unghiului solid Astfel cu notaţiile dΦ = Imiddotdω dω = dArsquoR2 şi dArsquo = dAcosi se

obţine

2

cos

r

iIE

sdot= α

unde Iα este intensitatea luminoasă emisă de sursa de

lumină icircn direcţia punctului considerat α - unghiul

faţă de nadir (verticala punctului) i - unghiul de

incidenţă (icircntre raza de lumină şi normala la

suprafaţă icircn punctul considerat) r - distanţa de la

sursa de lumină la punctul considerat ndash Figura 2110

Figura 2110 Explicativă la legea iluminării

Exemplu Fie un corp de iluminat public de tip glob opal amplasat la icircnălţimea de 5 m care are o intensitate luminoasă uniformă de 2000 cd şi un semn de circulaţie ldquotrecere de pietonirdquo amplasat la o icircnălţime de 2 m şi la o distanţă de 4 m faţă de verticala corpului de iluminat (suprafaţa acestuia se află icircntr-un plan perpendicular pe planul format de raza de lumină şi verticala sursei de lumină) Care este iluminarea semnului de circulaţie(se neglijează dimensiunile proprii ale celor două obiecte) Soluţie Distanţa icircntre sursa de lumină şi semnul de circulaţie este r=radic(5-2)2+42=5 m Cosinusul unghiului de incidenţă este cosi=45 Iluminarea este E=2000middot0852=64 lx

Numeroase investigaţii au fost desfăşurate pentru a determina preferinţa utilizatorilor privind

iluminarea orizontală icircn spaţii interioare cu diferite valori ale reflectanţelor suprafeţelor

icircnconjurătoare

212

Nivelul de iluminare recomandat şi caracterul dinamic al recomandărilor Tendinţele

proiectării sistemelor de iluminat sunt foarte dinamice Nivelul de iluminare recomandat

reprezintă doar unul dintre parametrii ce trebuie luaţi icircn considerare la proiectarea sistemelor de

iluminat dar el este icircntotdeauna determinant pentru un sistem Un studiu de comparaţie

internaţional arată că nu există un consens icircn definirea ldquonivelului de iluminare corectrdquo [Mills E

Borg N Rethinking Light Levels 1998]

Tabelul 211 Niveluri de iluminare recomandate icircn 20 ţări (iluminare medie de icircntreţinere icircn lx)

Ţara Anul Plan general Sarcini VDT Masa de scris

Sarcini de citire

Proiectare de detalii

Australia 1990 160 160 320 320 600 Austria 1984 500 500 - - 750 Belgia 1992 300-750 500 500-1000 500-1000 1000 Brazilia 1990 750-1000 - - 200-500 3000 China 1993 100-150-200 150-200-300 150 75-100-150 200-300-500 Cehia 200-500 300-500 300-500 500 750 Danemarca 200-500 200-500 - 500 1000 Elveţia 1997 500 300-500 300 500 1000 Finlanda 1986 150-300 150-300 500-1000 500-1000 1000-2000 Franţa 1997 425 250-425 425 425 850 Germania 1990 500 500 500 - 750 Japonia 1989 300-750 300-750 300-750 300-750 750-1500 Marea Britanie 1994 500 300-500 500 300 750 Mexic Prop 200 - 600 900 1100 Olanda 1991 100-200 500 400-500 400 1600 Romacircnia 2002 300-500-750 - 500-750-1000 750 1000-1500-2000 Rusia 1995 300 200 300 300 500 Suedia 1994 100 300-500 300 500 1500 USACanada 1993 200-300-500 300 200-300-500 200-300-500 1000-1500-2000 Ghid CIE 1996 500 500 500 500 750

Icircncepacircnd cu anul 1930 nivelul de iluminare a cunoscut o schimbare rapidă icircn majoritatea

ţărilor Icircn prima fază a crescut pacircnă icircn anii rsquo70 (momentul crizei petrolului) după care a scăzut

din nou variaţia nivelului de iluminare de la o ţară la alta fiind foarte mare Icircn tabelul 21 este

prezentată o comparaţie icircntre nivelurile de iluminare pentru sarcini selectate icircn birouri folosind

date din 20 ţări

213

Figura 2111 Variaţia performanţei vizuale (a) şi a confortului vizual (b) cu iluminarea

Figura 2111 redă curba medie ce indică procentul observatorilor care au considerat o

anumită valoare a iluminării ca fiind satisfăcătoare icircmpreună cu aprecierile defavorabile prea

icircntunecată şi prea strălucitoare Satisfacţia vizuală optimă se obţine la valori de aproximativ

2000 lx (pentru care aprozimativ 70 din subiecţi s-au declarat satisfăcuţi) dar nu există un

nivel de iluminare la care toţi observatorii să fie satisfăcuţi Este de subliniat că 50 din subiecţi

au preferat niveluri de iluminare mai mici icircn jurul a 900-1000 lx Considerente energetice şi de

cost au condus spre stabilirea unui domeniu al iluminărilor recomandate pentru activităţi uzuale

icircntre 1000 şi 2000 lx Percepţia satisfăcătoare a trăsăturilor feţei umane icircn spaţii interioare se

obţine la o luminanţă de 10-20 cdm2 ceea ce corespunde unei iluminări verticale de cel puţin

100 lx respectiv orizontale de 200 lx De aceea valoarea minimă a iluminării pentru activităţi

desfăşurate icircn icircncăperi icircn condiţii normale de activitate continuă este de 200 lx indiferent de

cerinţele sarcinii vizuale Limita inferioară a luminanţei necesare pentru distingerea trăsăturile

feţei umane este de 1 cdm2 Aceasta echivalează cu o iluminare orizontală de aproximativ 20 lx

icircn condiţii normale de iluminat considerată valoare minimă a iluminării pentru spaţii interioare

icircn care nu se lucrează

Normativele internaţionale stabilesc următoarea scară de valori ale iluminărilor (cu un factor de

multiplicare de aproximativ 15) 20-30-50-75-100-150-200-300-500-750-1000-1500-2000-lx

Nivelurile de iluminare recomandate pentru diferite domenii de activitate desfăşurate icircn mod

curent icircn spaţiile interioare icircn condiţii vizuale normale sunt menţionate icircn tabel [CIE] Ele au fost

determinate de cerinţele sarcinii vizuale cu diferite grade de dificultate satisfacerea vizuală a

utilizatorilor experienţa practică şi necesitatea utilizării eficiente a energiei Iluminarea poate fi

mărită cu o treaptă dacă - sarcina vizuală prezintă reflectanţă şisau contraste cu valori

neobişnuit de mici - refacerea erorilor (rebuturilor) este costisitoare - acurateţea sau

Iluminarea lx

Vit

eza

med

ie d

e de

tecţ

ie s

-1

a)

Iluminarea lx

Ilum

inat

bun

b)

214

productivitatea ridicată a muncii este de mare importanţă - capacitatea vizuală a utilizatorului

este sub cea normală Icircn mod contrar iluminarea poate fi micşorată cu o treaptă dacă - sarcina

vizuală prezintă reflectanţă şisau contraste cu valori neobişnuit de mari - viteza şisau acurateţea

muncii nu este importantă - activitatea este desfăşurată doar ocazional Plecacircnd de la aceste

valori recomandate reglementări specifice normează nivelurile de iluminare pentru diferitele

tipuri ale activităţilor vizuale ndash SR 6646 NP061-02

Iluminarea este definită şi măsurată ca iluminare icircntr-un plan scalară (sferică) cilindrică şi

vectorială ndash Figura 2112

Figura 2112 Vectorul iluminare iluminarea sferică iluminarea cilindrică iluminarea semicilindrică

Iluminarea icircntr-un plan - orizontal vertical sau icircnclinat - este mărimea cea mai des folosită

Planul icircn care este situată sarcina vizuală se numeşte ldquoplan de referinţărdquo Icircn spaţiile industriale

iluminarea recomandată se referă la suprafaţa aşa numitului plan de lucru un plan orizontal

situat la icircnălţimea de 085 m deasupra pardoselii considerată icircnălţimea medie pentru o activitate

vizuală corespunzătoare poziţiei de lucru icircn picioare Desigur icircn situaţii concrete pot fi definite

şi alte suprafeţe de referinţă Icircn spaţii interioare cu alte destinaţii de exemplu pentru circulaţie

sau pentru expoziţii suprafaţa de referinţă poate fi pardoseala pereţii sau orice plan relevant din

icircncăpere

Calculul iluminării icircntr-un punct din planul orizontal sau vertical se face cu referire la

icircnălţimea sursei de lumină de-asupra planului orizontal h şi la unghiurile care definesc poziţia

reciprocă sursă-punct-orientarea planului ndash Figura 2113

Iluminarea orizontală icircntr-un punct P este

Eorizontal=Imiddotcos3ih2

iar iluminarea verticală icircn acelaşi punct P este

Evertical=Imiddotsinαmiddotcos2αmiddotcosβh2

Figura 2113 Calculul iluminării verticale

215

Iluminarea scalară (sferică) icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa unei sfere

foarte mici aflate icircn acel punct Fiind o mărime independentă de direcţia de incidenţă a luminii

este utilă pentru analiza iluminatului icircn icircncăperile icircn care activitatea nu se desfăşoară icircntr-un plan

anumit bine precizat (de exemplu holurile hoteliere)

Iluminarea cilindrică icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa laterală a unui cilindru

foarte mic aflat icircn acel punct axa cilindrului fiind verticală Astfel iluminarea cilindrică este

media iluminărilor verticale icircn toate direcţiile din jurul acelui punct

Icircn mod similar se defineşte şi iluminarea

semicilindrică

( )EI

hsemicil

= +π

α α β2

2 1sin cos cos

cu aplicaţii interesante la analiza iluminatului

public pentru identificarea persoanelor sau

obstacolelor ndash Figura 2114

Figura 2114 Calculul iluminării semicilindrice

Vectorul iluminare se defineşte icircn raport cu un disc foarte mic amplasat icircn punctul analizat Pe

axa normală a discului se orientează către feţele acestuia doi vectori ale căror module sunt egale

cu valorile iluminărilor pe feţele respective Vectorul iluminare are modulul egal cu maximul

diferenţei dintre cele două iluminări calculate pentru diferite orientări date discului Direcţia

vectorului este de la faţa cu iluminare mai mare către faţa cu iluminare mai mică Astfel vectorul

iluminare este corelat cu direcţia principală a luminii icircntr-un punct din spaţiu punacircnd icircn evidenţă

direcţionalitatea luminii

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este uniformă

icircn spaţiu fiind cuprinsă icircntre un minim - iluminarea minimă Emin şi un maxim - iluminarea

maximă Emax Se defineşte iluminarea medie Emed ca fiind media iluminărilor obţinute pe icircntreaga

suprafaţă de referinţă Măsura uniformităţii iluminării icircn spaţiu este dată de factorul de

uniformitate CU=Emin Emed Pentru un sistem de iluminat general valoarea acestui factor de

uniformitate pe icircntregul plan util trebuie să fie mai mare de 08 Se utilizează de asemenea atacirct

raportul dintre iluminarea minimă şi iluminarea maximă care se recomandă să fie mai mare de

065 pentru suprafaţa de lucru pe care se află sarcina vizuală cacirct şi inversul unuia sau altuia

dintre aceste rapoarte

216

Pentru ca o instalaţie de iluminat să corespundă cerinţelor de uniformitate este necesar să fie

icircndeplinite următoarele două condiţii

(a) raportul iluminărilor medii pe icircntreaga suprafaţă a planului de lucru şi pe suprafaţa

sarcinii vizuale Emed plan lucru Emed sarcină vizuală ge 13

(b) raportul icircntre iluminările medii ale unor icircncăperi icircnvecinate Emed 1 Emed 2 le 51

Iluminarea medie pe suprafaţa de referinţă asigurată de o instalaţie de iluminat interior nu

este uniformă nici icircn timp Icircncepacircnd din primul moment al punerii icircn funcţiune a instalaţiei

iluminarea va scădea continuu datorită icircmbătracircnirii lămpilor (şi deteriorării unora dintre ele) a

depunerilor de praf şi murdărie pe suprafeţele lămpilor aparatelor de iluminat pereţilor şi

tavanului icircncăperii şi a deprecierii calităţilor reflectante ale suprafeţelor icircncăperii ndash Figura 2115

Figura 2115 Variaţia iluminării icircn timpul utilizării instalaţiei de iluminat A - pierderi datorate icircmbătracircnirii lămpilor B - pierderi datorate deprecierii suprafeţelor icircncăperii C - pierderi datorate murdăririi lămpilor şi corpurilor de iluminat

Un program de icircntreţinere a instalaţiei de iluminat - numit şi program de mentenanţă - va

asigura menţinerea icircn limite rezonabile a iluminării medii Uniformitatea icircn timp a iluminării

medii se defineşte prin următorii termeni (a) iluminarea iniţială corespunde momentului punerii

icircn funcţiune a unei instalaţii noi cu suprafeţele icircncăperii curate (t=0) (b) iluminarea de serviciu

este media icircn timp a iluminării icircn cursul unui ciclu al programului de mentenanţă (acest termen

217

este rezultatul unei duble medieri a iluminării icircn spaţiu şi icircn timp) (c) iluminarea de icircntreţinere

este valoarea minimă la care scade iluminarea icircn momentul efectuării lucrărilor de icircntreţinere

programate de icircnlocuire a lămpilor defecte sau icircmbătracircnite şisau de curăţire a aparatelor de

iluminat şi a suprafeţelor icircncăperii Reglementările CIE recomandă normarea iluminării de

icircntreţinere pentru dimensionarea unei instalaţii de iluminat dar unele ţări normează iluminarea

de serviciu Este de dorit ca programul de icircntreţinere să fie astfel conceput icircncacirct iluminarea de

icircntreţinere să nu scadă sub 08 (unele reglementări precizează valoarea 07) din iluminarea de

serviciu

Măsurarea iluminării se face cu luxmetru un aparat de măsură ce utilizează o fotocelulă

care converteşte energia luminoasă determinată de fluxul receptat icircn energie electrică conectată

la un microampermetru cu scala gradată direct icircn lux Pentru măsurări precise se aplică corecţii

- de sensibilitate spectrală datorită faptului că celulele fotoelectrice au o curbă de răspuns

diferită de curba vizibilităţii relative

- de cosinus care asigură receptarea razelor de lumină ce cad sub un unghi de incidenţă mare

(foarte oblic care ar putea să conducă la reflexii totale) este specifică măsurătorilor icircn exterior

- de temperatură necesară datorită influenţei temperaturii ambiante asupra intensităţii

curentului de conversie fotovoltaică (icircn general temperatura de etalonare este icircn jurul a 20degC)

Luminanţa este conceptul pentru intensitatea luminoasă emisă de unitatea de arie a unei

suprafaţe icircntr-o direcţie anumită Suprafaţa poate fi ea icircnsăşi emiţătoare de lumină sau

transmiţătoare (sursă primară de lumină ndash suprafeţele lămpilor sau aparatelor de iluminat

suprafaţa soarelui) sau poate să reflecte lumina primită de la altă sursă (fiind astfel o sursă

secundară de lumină)

Luminanţa L este raportul intensităţii luminoase de la o suprafaţa icircntr-o direcţie dată la aria

aparentă a acestei suprafeţe

L=IAaparentă cdm2

Unitatea de măsură este candela pe metru pătrat Luminanţa este dependentă de unghiul de

privire Prin arie aparentă se icircnţelege proiecţia ariei suprafeţei considerate pe un plan

perpendicular pe direcţia de privire

Exemplu Pentru o sferă indiferent de direcţia de privire aria aparentă este aria secţiunii circulare diametrale prin sferă Aaparentă =πr

2 icircn timp ce aria semisferei expusă privirii este egală cu 2π r2 Exemplu Tubul de descărcare al unei lămpi cu vapori de sodiu de icircnaltă presiune are 100 mm

lungime şi 8 mm diametru Intensitate luminoasă radiată perpendicular pe suprafaţa cilindrică este de 400 cd Care este luminanţa icircn aceeaşi direcţie

Soluţie Suprafaţa aparentă a tubului de descărcare icircn direcţia perpendiculară pe generatoarea cilindrului este egală cu a secţiunii dreptunghiulare verticale Aaparentă=1008=800 mm2 Luminanţa este L=4000800=5 cdmm2=5106 cdm2

218

Cacircteva valori uzuale Suprafaţa soarelui - 165109 cdm2 Filamentul lămpii cu incandescenţă - 7106 cdm2 Lampa fluorescentă - 5hellip15103 cdm2 Suprafaţa lunii pline - 25103 cdm2 Asfaltul străzii cu iluminat public - 05hellip2 cdm2

Pentru asigurarea unei bune vizibilităţi a sarcinii cel mai important factor al iluminatului icircl

constituie luminanţa repartiţia acesteia şisau contrastul de luminanţicirc al diferitelor suprafeţe din

spaţiul icircncăperii Valorile acestora trebuie să se icircncadreze icircn anumite limite icircn caz contrar apare

o stare de jenă vizuală sau de reducere a aptitudinii de distingere a detaliilor de mici dimensiuni

cunoscută sub denumirea de orbire

Diferenţele de luminanţă icircntre diferitele suprafeţe ndash sarcina vizuală fondul acesteia şi cele

din cacircmpul vizual ndash sunt specificate sau măasurate prin raportul luminanţelor suprafeţelor icircn

corelaţie Se recomandă ca valori orientative rapoartele sarcină vizualăfond ndash 31 şi sarcină

vizualăcacircmp vizual ndash 101 Icircntrucacirct iluminarea este utilizată ca mărime de proiectare de bază icircn

sistemele de iluminat interior distrbuţia luminanţelor icircn interiorul unei icircncăperi poate fi redată

prin distribuţia iluminărilor relative (şi a reflexivităţii suprafeţelor respective)

Gradele de reflexie şi de finisare ale suprafeţelor principale dintr-o icircncăpere sunt factori

importanţi icircn utilizarea optimă a luminii Suprafeţele cu o reflexivitate mare contribuie la

reflexiile multiple şi sunt recomandate pentru interioare de lucru Suprafeţele mate sunt

recomandate pentru evitare reflexiilor regulate sau mascarea imperfecţiunilor suprafeţei

Cavitate tavanului va avea un rol mai redus icircn icircncăperile mici decacirct icircn cele mari icircn care

ocupă o parte substanţială din cacircmpul de vedere Pentru sisteme de iluminat direct sau semidirect

se recomandă ca iluminarea tavanului şi cea a planului de lucru să fie icircn raportul

EmedtavanEmedplandelucru=03hellip09 Pentru sisteme de iluminat indirect luminanţa suprafeţelor ce

formează cavitatea tavanului trebuie să fie mai mare de 500 cdm2 Pe porţiuni mici se acceptă şi

valori mai mari pacircnă la 1500 cdm2 dar trebuie să fie evitate contrastele mari de luminanţă

Tavanele luminoase realizate cu panouri difuze de mari dimensiuni vor avea o luminanţa

inferioară valorii de 500 cdm2

Reflexivitatea ridicată a pereţilor şi suprafeţelor despărţitoare vor icircmbunătăţi percepţia

luminoasă icircn icircncăpere Suprafeţele icircnvecinate ferestrelor trebuie să aibă un factor de reflexie de

cel puţin 06 pentru a reduce contrastul cu strălucirea relativ ridicată a imaginii exterioare pe

timpul zilei Ferestrele se acoperă cu perdele sau jaluzele icircn timpul nopţii icircntrucacirct formează

suprafeţe negre cu reflexie regulată Se recomandă ca raportul icircntre iluminarea medie a pereţilor

(iluminarea verticală) sau a oricărei suprafeţe de partiţie şi iluminarea medie orizontală pe planul

219

de lucru să fie icircn limitele EmedpereţiEmedplandelucru= 05hellip08 Factorii de reflexie ai pereţilor vor fi

icircntre limitele 03hellip07

Reflexivitatea cavităţii pardoselii ndash pardoseala suprafaţa inferioară a pereţilor mobilierul sau

echipamentul tehnologic aflate sub nivelul planului de lucru ndash este importantă icircn crearea

ambianţei vizuale a icircncăperii O pardoseală cu un factor de reflexie scăzut nu va reflecta lumina

incidentă pe ea şi va fi mai dificil să se obţină o modelare corespunzătoare a obiectelor din

icircncăpere Contrar dat fiind faptul că suprafaţa pardoselii poate fi cea mai mare suprafaţă plană

din icircncăpere o luminanţă prea ridicată a acesteia ar domina imaginea cacircmpului vizual De aceea

factorul de reflexie pentru cavitatea pardoselii se recomandă să aibă o valoare medie cuprinsă

icircntre limitele 020hellip040 putacircnd să coboare pacircnă la 01

Verificarea limitării orbirii directe produsă de aparatele de iluminat se face prin diferite

metode unele ţări adoptacircnd metodologii proprii CIE a stabilit metoda curbelor limită de

luminanţă care se doreşte a fi aplicată de majoritatea ţărilor europene cu adaptări icircn raport cu

anumite considerente concrete ndash vezi şi SR 6646 şi NP 061-02

Metoda CIE a Curbelor de Luminanţă Limită (CLL) Metoda CIE are la bază un sistem de

curbe de luminanţă limită folosit icircn cazul corpurilor de iluminat cu difuzor completat de un

sistem de unghiuri de ecranare minim admisibile care se utilizează icircn cazurile icircn care lămpile pot

fi vizibile parţial sau complet icircn zona de vedere care interesează

(a)(b)

Figura 2116 Curbele limită de luminanţă pentru evitarea orbirii ndash [CIE]

Valorile admisibile ale luminanţei aparatelor de iluminat sunt date icircn funcţie de unghiul de

observare γ pentru diferite niveluri de iluminare Ele depind de clasa de calitate a icircncăperii şi de

220

modul de distribuţie spaţială a fluxului luminos emis de aparate sau de direcţia de privire a

observatorului faţă de aparatele de iluminat Astfel sistemul de curbe limită de luminanţă este

format din două familii de curbe (tip A şi tip B) fiecare avacircnd icircn componenţa sa cacircte două seturi

de curbe corespunzătoare claselor de calitate 1 şi 2 Curbele de luminanţă prezintă variaţia

luminanţei maxim admisibile pentru unghiuri de emisie ale aparatelor de iluminat cuprinse icircntre

45˚ şi 85˚

Curbele de tip A (fig 2116 a) se aplică aparatelor de iluminat fără părţi laterale luminoase

şi aparatelor de iluminat liniare cu părţile laterale luminoase dispuse paralele cu direcţia de

privire Curbele de tip B (fig 2116 b) se aplică aparatelor de iluminat cu părţi laterale

luminoase şi aparatelor liniare perpendiculare pe linia vederii

Figura 2117 Exemplu de aplicare a metodei curbelor limită de luminanţă

Utilizarea sistemului curbelor de luminanţe limite este posibilă doar dacă sunt icircndeplinite

simultan următoarele condiţii

- icircncăperile au formă de paralelipiped rectangular

- aparatele de iluminat sunt distribuite icircntr-un aranjament practic regulat cu axele

principale paralele cu pereţii

221

- factorii de reflexie ai suprafeţelor icircncăperilor se găsesc icircn domeniul 07 ndash 08 pentru

plafon 04 ndash06 pentru pereţi şi 01 ndash 02 pentru podea

- direcţiile principale de privire sunt predominant orizontale

Icircn cazul icircn care se cunoaşte curba de luminanţă a aparatului de iluminat examinat pentru

unghiurile γ stabilite se compară valorile acesteia cu valorile corespunzătoare ale luminanţelor

maxim admisibile din curba de luminanţă limită aleasă Se consideră că sunt realizate condiţiile

de limitare a orbirii directe dacă toate valorile luminanţelor aparatului de iluminat sunt situate icircn

stacircnga curbei de luminanţă limită ndash Figura 2117

Metoda CIE de Evaluare Unificată a Orbirii (ldquoUnified Glare Ratingrdquo - UGR) este propusă

de CIE şi introdusă icircn actualele standarde europene CEN pentru determinarea limitelor de orbire

icircn iluminatul interior Sistemul are la bază indicele global de orbire UGR

sdot= sum 2

2250lg8

p

L

LUGR

b

ω

icircn care Lb este luminanţa fondului (cdm2) L - luminanţa părţilor luminoase ale fiecărui corp de

iluminat icircn direcţia ochiului observatorului (cdm2) văzute sub unghiurile solide ω (steradiani) p

- un indice de poziţie corelat cu deplasarea corpului de iluminat faţă de linia de privire Metoda

permite cea mai precisă evaluare a orbirii provocată icircn planul liniei de privire de către corpurile

de iluminat tratate individual şi are avantajul posibilităţii includerii procedurii de calcul icircn cadrul

unor programe de calcul generale

Figura 2118 Corelarea icircntre curbele limită de luminanţă şi factorul UGR

222

Valorile UGR sunt cuprinse icircn gama 10 30 cu cacirct mai mare fiind valoare indicelui cu atacirct

mai mare fiind orbirea produsă icircn interior Recomandarea standardului CEN pentru cele mai

multe birouri menţionează limita superioară a indicelui la valoarea 19 care corespunde curbei

limtă de luminanţă pentru iluminarea medie de 500 lx şi clasa de calitate 1 ndash Figura 2118

Sisteme de iluminat cu un UGR de 10 sunt lipsite de orbire Valorile maxime uzual recomandate

sunt 16 ndash desen tehnic 19 ndash citit scris icircntruniri muncă bazată pe calculator 22 ndash activităţi

industriale 25 ndash industrie grea 28 ndash platforme de cale ferată foaiere

Dacă nu se poate obţine limitarea dorită a luminanţei aparatelor de iluminat se va proceda la

evitarea orbirii directe prin amplasarea lor icircn afara cacircmpului vizual al observatorului sau prin

utilizarea unor dispozitive de ecranare a surselor de lumină (grătare dispersoare)

Trebuie făcută distincţia icircntre doi termeni ndash luminanţa şi strălucirea Luminanţa este excitaţia

vizuală iar strălucirea este răspunsul vizual Luminanţa este o măsură cantitativă şi obiectivă

Strălucirea este un termen calitativ şi subiectiv care se referă la impresia pe care o are un

observator privind o suprafaţă Exemplu tipic este modul icircn care luna plină icirci apare unui

observator pe timp de noapte ndash strălucitoare sau pe timp de zi ndash deloc strălucitoare Alt exemplu

ndash aparatele de iluminat public cu lămpile aprinse pe timp de noapte respectiv pe timp de zi

Strălucirea nu este potrivită pentru determinarea cantitativă a vizibilităţii luminanţa este

Icircn cazul unei suprafeţe mate (sarcina vizuală şi suprafeţele icircnvecinate) factorul de reflexie şi

iluminarea suprafeţei determină luminanţa acesteia

L=E(rπ)

Astfel suprafeţele cu diferite proprietăţi reflexive dar cu aceeaşi iluminare vor radia diferite

intensităţi luminoase şi de aceea vor avea diferite luminanţe

Exemplu Fie trei foi de hacircrtie mată albă gri şi neagră avacircnd factorii de reflexie respectiv de 08 04 004 Cunoscacircnd că sunt iluminate cu 400 lx să se determine luminanţele lor

Soluţie Relaţia icircntre iluminare luminanţă şi factorul de reflexie a unei suprafeţe mate este L= E(rπ) astfel că cele trei luminanţe căutate sunt respectiv Lalb=400(08314)=100 cdm2

Lgri=400(04314)=50 cdm2 Lnegru=400(004314)=5 cdm2

Luminanţa ca factor ce influenţează vizibilitatea poate fi substituită prin iluminarea şi

reflectanţa respectivelor suprafeţe mate Reflectanţa este o proprietate intrinsecă a materialelor

componente nefiind afectată de iluminat astfel că iluminarea E rămacircne ca o caracteristică a

sistemului de iluminat ce afectează vizibilitatea Icircn acelaşi timp icircnsă o altă caracteristică

reprezentantă prin contrastul de luminanţă icircntre detaliul sarcinii vizuale şi suprafeţele icircnvecinate

care formează fondul nu este afectată de iluminare ci de factorii de reflexie ai detaliului şi

fondului rdetaliurfond

223

Emitanţa (exitanţa) unei suprafeţe care emite lumină (sursă primară sau secundară) este

raportul fluxului emis la mărimea ariei suprafeţei

M= ΦemisA lmm2

Relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe ce are o reflexivitate r este

astfel

M=ΦreflectatA=ΦincidentrA=Er

Introducacircnd şi relaţia de legătură icircntre iluminare şi luminanţă L=E(rπ) se obţine

M=Er=Lπ

Icircn mod similar relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe care are o

transmisivitate t este

M=ΦtransmisA=ΦincidenttA=Et=Lπ

Exemplu Un glob sferic cu diametrul de 1 m este perfect difuz Icircn centrul său se află o sursă de iluminat punctiformă ce emite 50 cd Luminanţa globului este de 40 cdm2 Care este emitanţa globului Dar transmitanţa sticlei globului

Soluţie (1) Utilizarea fluxului luminos Lampa emite un flux luminos de 504π=200π lm Aria suprafeţei sferei este 4πr2=4π(12)2=π m2 Iluminarea pe suprafaţa interioară sferei este 200ππ=200 lx Luminanţa sferei este de 40 cdm2 Emitanţa este 40π lmm2 Transmisivitatea este t= (40π)200=0628

(2) Utilizarea intensităţii luminoase Aria aparentă a globului sferic este Aaparentă=π(12)2 Astfel intensitatea luminoasă emisă de sferă este I=LAaparentă=40π(12)2=10π cd Raportul icircntre intensitatea luminoasă a globului (din exterior) şi cea a sursei de lumină (din interior) defineşte transmitanţa sticlei globului t=10π 50=0628

Proprietăţi ale suprafeţelor iluminate

Radiaţiile luminoase emise de o sursă de lumină şi propagate prin aer la contactul cu un material

se comportă astfel o parte se reflectă o parte este absorbită iar o parte este transmisă ndash Figura

2119

Figura 2119 Comportarea radiaţiei luminoase la icircntacirclnirea cu un material oarecare plan

224

Pe baza conservării energiei se poate scrie şi conservarea fluxului luminos

Φi=Φr+Φa+Φt

unde Φi reprezintă fluxul incident Φr - fluxul reflectat Φa - fluxul absorbit şi Φt - fluxul

transmis Cele trei componente al fluxului definesc factorii de reflexie r (ρ) de absorbţie a (α) şi

de transmisie t (τ)

r=ΦrΦi a=ΦaΦi t= ΦtΦi care respectă egalitatea r+a+t=1

Cele trei fenomene reflexia absorbţia şi transmisia au loc simultan dar icircn proporţii diferite

icircn funcţie de natura materialului din care este constituit corpul Se defineşte corpul negru alb

respectiv transparent ndash care absoarbe reflectă respectiv transmite radiaţia incidentă corpul colorat ndash

la care fenomenul este selectiv dependent de lungimea de undă a radiaţiei incidente

Reflexia determină o modificare a direcţiei radiaţiei luminoase incidente Punctul icircn care are

loc această deviere a razei de lumină se numeşte punct de incidenţă iar radiaţia luminoasă cu o

nouă direcţie se numeşte radiaţie luminoasă reflectată

Icircn Figura 2120 este dată o clasificare a reflexiilor pe suprafeţe clasificare valabilă şi pentru

transmisia fluxului luminos prin corpuri transparente

Figura 2120 Clasificarea reflexiei fluxului luminos pe suprafeţe

Reflexia regulată (de oglindă) Suprafeţele foarte netede se comportă ca o oglindă iar conform

legilor opticii unei raze de lumină incidente Ii icirci corespunde o singură rază de lumină reflectată

Ir icircntr-un plan ce cuprinde şi normala la suprafaţă n iar unghiul de incidenţă este egal cu cel de

deflexie (fig 2121 a)

Reflexia difuză Icircn cazul icircn care suprafaţa materialului reflectant nu este netedă ci prezintă

asperităţi lumina este icircmprăştiată după reflexie icircn toate direcţiile icircn funcţie de mărimea şi

orientarea asperităţilor Acest fenomen poartă numele de reflexie difuză Şi icircn acest caz sunt

respectate legile reflexiei dar la nivelul fiecărui microelement al suprafeţei cu denivelări (fig

2121 b)

Reflexia

Regulată Difuză Mixtă

Imperfect difuză Perfect difuză

225

n Irmax Ii

Reflexia imperfect difuză are loc icircn cazul suprafeţelor lucioase intensităţile reflectate fiind

orientate după direcţia principală de reflexie (fig 2121 c)

Reflexia perfect difuză Icircn cazul suprafeţelor perfect difuze reflexia luminii este izotropă

respectacircnd legea lui Lambert γγ cosmax sdot= II unde Imax este intensitatea luminoasă maximă icircn

direcţia normală şi Ir ndash intensitatea luminoasă la un unghi γ (fig 2121 d) Icircn această situaţie

luminanţa suprafeţei este aceeaşi independent de poziţia punctului de observaţie

Reflexia mixtă reprezintă o suprapunere dintre reflexia regulată şi cea difuză După cum se poate

observa icircn figura 2121 e reflexia mixtă se caracterizează printr-o reflexie difuză la care există

o direcţie principală care coincide cu direcţia razei reflectate din cauza reflexiei regulate

(a) (b)

c) (d)

e) Figura 2121 Reflexia regulată (a) difuză (b) imperfect difuză (c) perfect difuză (d) mixtă (e)

n Ir Ii

θi θr

n Irmax Ii

θi

Ii

dS

γ

226

Icircntrebări 1 Care parametru reprezintă cantitatea luminii incidente pe o suprafaţă a iluminarea b luminanţa c strălucirea 2 Care este nivelul de iluminare recomandat pentru săli de icircnvăţămacircnt şi conferinţe a 100 lx b 300 lx c 1000 lx 3 Rolul iluminatul icircn condiţionarea mediului ambiant poate fi descris prin a crearea unei atmosfere plăcute b conformarea la reglementări internaţionale c promovarea unei eficacităţi vizuale 4 Icircn condiţii normale icircn timpul zilei vederea este asigurată de a bastonaşe b conuri c pupilă 5 Radiaţiile ultraviolete ocupă un domeniu de lungimi de undă icircntre a 100-380 nm b 380-760 nm c 500-600 nm 6 Radiaţia cu lungimea de undă de 550 nm este de culoare a albastră b verde c roşie 7 Care unitate de măsură reprezintă cantitatea de lumină incidentă pe suprafaţa unui obiect a lm b lx c cd 8 Radiaţiei cu puterea de 100 W pe lungimea de undă de 510 nm icirci corespunde fluxul luminos de a 100 lm b 100middot683=68300 lm c 100middot05middot683=34150 lm 9 O lampă ce emite un flux luminos de 500 lm este echipată cu un reflector astfel că 40 din

lumina lămpii ajunge pe o pictură cu dimensiunile de 2550 cm Care este iluminarea picturii a 500(025middot050middot04)=10000 lx b (50004)middot(025middot050)=156 lx c (500middot04)(025middot050)=1600 lx 10 Un corp de iluminat public este amplasat la 8 m icircnălţime Intensitatea luminoasă radiată spre un

punct de pe stradă la 8 m distanţă de proiecţia corpului este de 2500 cd Care este iluminarea orizontală icircn acel punct

a 2500(8middot8)=391 lx b [2500(8middot8)]middotcos345deg=137 lx c 2500(82middot8)=49 lx

227

11 O bucată de sticlă care primeşte un flux luminos icircn anumite condiţii şi are un factor de transmitere de 07 şi un factor de absorbţie de 01 va reflecta de pe suprafaţa sa un flux incident egal cu

a 0 b 20 c 50

12 O sticlă colorată icircn roşu va transmite icircn principal o rază de lumină de culoare a roşie b albastră c toate culorile cuexcepţia celei roşie

13 Care este luminanţa suprafeţei unui corp de iluminat sferic cu un diametru de 20 cm ce radiază o intensitate luminoasă de 100 cd icircn toate direcţiile a 100(010x010)= 10000 cdm2 b 100(4 x π x 010 x 010)= 796 cdm2 c 100(π x 010 x 010)= 3183 cdm2

14 Un flux luminos de 100 lm este incident pe o suprafaţă reflexivă perfect difuză cu o reflectanţă de 30 Dimensiunile suprafeţei sunt de 3 x 3 m care este luminanţa suprafeţei a (100 x 030)π = 95 cdm2 b (100 x 030)(3 x 3 x π)=11 cdm2 c (100 x 3 x 3)(030 x π)=318 cdm2

15 Care parametru luminos este cel mai apropiat de senzaţia vizuală percepută de ochi a fluxul luminos b iluminarea c luminanţa

16 O lampă cu incandescenţă emite un flux luminos de 900 lm Lampa este introdusă icircntr-un glob sferic de sticlă opală (perfect difuză) care are o transmitanţă de 80 Fluxul iluminos este perfect distribuit icircn spaţiu Care este intensitatea luminoasă radiată icircn orice direcţie a (900 x 08)4π =57 cd b (900 x 08)2π =115 cd c 9004π =72 cd

17 O sursă de lumină cu intensitatea luminoasă de 2000 cd icircn direcţia unei mici suprafeţe aflată la 5 m distanţă cu o reflectanţă de 60 este orientată perpendicular pe direcţia razei de lumină incidente Care este iluminarea punctiformă pe suprafaţă a 2000(5 x 5)=80 lx b (2000 x 06)(5 x 5)=48 lx c (2000 x 06)(π x 5 x 5)=15 lx

28

Fluxul luminos al unei radiaţii monocromatice avacircnd lungimea de undă λ este

Φ=683middotV(λ)middotΦe(λ) lm

Fluxul luminos al unei surse de lumină cu un spectru de radiaţie discontinuu ce emite

simultan radiaţii pe mai multe lungimi de undă ndash Figura 216 a - cum este cazul lămpilor

fluorescente cu vapori de mercur de icircnaltă presiune sau de sodium este dat de suma fluxurilor

monocromatice componente

a) b)

Figura 216 Spectre de radiaţie ale unor surse de lumină a) Spectru discontinuu lampă fluorescentă b) Spectru continuu ndash lampă cu incandescenţă lumina soarelui lampa cu sulf

Icircn cazul unui spectru de radiaţie continuu ndash Figura 216 b - caracteristic luminii soarelui a

lămpii cu incandescenţă sau a lămpii cu microunde cu sulf fluxul luminos se determină prin

integrarea densităţii spectrale de flux de energie radiantă icircn domeniul spectral dλicircn jurul

lungimii de undă λ dΦe(λ)=Φeλdλ

Fluxul luminos caracterizează atacirct sursele de lumină primare - lămpile electrice soarele - cacirct

şi sursele secundare - suprafeţele corpurilor care receptează o lumină incidentă şi o reflectă sau

transmit Fluxul luminos poate să fie emis (de o sursă de lumină) sau primit (de suprafaţa unui

receptor de lumină)

Raportul dintre fluxul luminos al unei surse de lumină şi puterea electrică disipată icircn lampă

(consumată pentru a emite acest flux) se numeşte eficacitate luminoasă măsurată icircn lmW

Fiecare lampă sau ansamblu lampădispozitiv auxiliar este caracterizată de eficacitatea luminoasă

specifică 6-19 lmW pentru lampa cu incandescenţă de uz general 75-93 lmW pentru lampa

fluorescentă trifosfor 40-65 lmW pentru lampa fluorescentă compactă cu balast electronic 32-

58 lmW pentru lampa cu vapori de mercur de icircnaltă presiune 70-130 lmW pentru lampa cu

vapori de sodiu de icircnaltă presiune standard

29

Intensitatea luminoasă este conceptul pentru evaluarea concentrării luminii icircntr-o direcţie

specifică radiată icircntr-o secundă Intensitatea luminoasă I este fluxul luminos icircntr-o direcţie dată

radiat icircn unitatea de unghi solid Unitatea de măsură este candela Dacă se consideră un unghi

solid de mărime ω icircn jurul direcţiei date intensitatea luminoasă icircn această direcţie este

I = Φ ω cd

Icircn fotometrie unitatea de bază icircn Sistemul Internaţional de măsuri este candela Icircn 1979

standardul de referinţă pentru candelă a fost redefinit astfel ldquointensitatea luminoasă icircntr-o

direcţie specifică a unei surse ce emite o radiaţie monocromatică cu frecvenţa de 540x1012 Hz

(555 nm) şi a cărei intensitate radiantă icircn acea direcţie este 1683 watt per steradianrdquo Cu alte

cuvinte 1683 lsquowatt-luminărsquo pe steradian Pentru uzanţe practice icircn laboratoare se folosesc

standarde secundare lămpi cu incandescenţă calibrate cu mare precizie

Intensitatea luminoasă medie sferică emisă uniform icircn spaţiu de o sursă de lumină este egală

cu Imed sferic =Φ 4π cd

Conceptul de intensitate luminoasă este fundamental icircn tehnica luminii icircntrucacirct nici o sursă

de lumină (directă sau indirectă) nu emite fluxul luminos icircn mod egal icircn toate direcţiile Pentru

unele direcţii este de dorit ca emisia luminoasă să fie maximă icircn timp ce icircn alte direcţii este de

evitat Distribuţia spaţială a intensităţii luminoase a unei lămpi şisau aparat de iluminat oferă o

bună indicaţie asupra eficacităţii luminoase şi domeniul de aplicare al acestora

Distribuţia intensităţii luminoase este cea mai importantă caracteristică folosită icircn proiectarea

şi analiza unei instalaţii de iluminat Reprezentarea grafică utilizează un sistem de coordonate

polare C-γ icircn unul sau mai multe plane verticale ce trec prin centrul corpului de iluminat ndash Figura

217 Unghiul C determină poziţia planului de reprezentare iar γ este unghiul de elevaţie faţă de

axa verticală (γ = 0 este numit şi ldquonadirrdquo) Aparatele de iluminat care prezintă o simetrie de rotaţie

sunt caracterizate printr-un singur plan curba fotometrică fiind desenată doar icircntr-un semiplan iar

cele care prezintă două axe de

simetrie (de exemplu pentru lămpi

fluorescente tubulare) sunt

caracterizate prin planul transversal

(perpendicular pe axa lămpii)

respectiv longitudinal (paralel cu axa

lămpii) ndash Figura 218

Figura 217 Sistemul C-γ pentru reprezentarea distribuţiei intensităţii luminoase

210

Figura 218 Reprezentarea grafică a distribuţiei intensităţii luminoase icircn sistemul C-γ

Reprezentarea tabelară a distribuţiei intensităţii luminoase este de fapt icircnregistrarea

măsurărilor fotometrice şi permite cunoaşterea cu mai mare acurateţe a acestora Ea este utilizată icircn

programelor de calcul automat al sistemelor de iluminat

Fluxul luminos emis de aparatul de iluminat spre suprafaţa de lucru este dispersat sau

concentrat gradul de dispersie fiind caracterizat prin unghiul icircn care intensitatea luminoasă scade

sub un anumit procent din valoarea sa maximă (pentru aparate cu simetrie de rotaţie icircn general

50) Se deosebesc aparate de iluminat cu dispersie icircngustă (unghiul mai mic de 20deg) medie

(unghiul cuprins icircntre 20 40deg) sau largă (unghiul mai mare de 40deg) ndash Figura 219

Figura 219 Diagramele polare pentru distribuţia luminoasă cu fascicul icircngust mediu sau larg

Iluminarea Cantitatea de lumină necesară icircntr-o situaţie dată este exprimată prin termenul

de iluminare ce caracterizează recepţia fluxului luminos de către o suprafaţă icircntr-un punct al

acesteia Iluminarea E este raportul fluxului luminos incident pe o suprafaţă la aria acestei

suprafeţe

E=ΦA lx

Unitatea de măsură este lux 1 lx este 1 lumen pe 1 m2 Iluminarea este independentă de

unghiul de incidenţă al fluxului luminos

Cacircteva valori uzuale Vara la amiază pe un cer acoperit - 100000lx Un birou bine iluminat - 1000 lx Atelier de producţie - 300-500 lx

211

Spaţii de icircnvăţămacircnt conferinţe - 300-500 lx Cameră de zi a unei locuinţe - 100 lx Iluminat public - 5-30 lx Lună plină icircntr-o noapte senină - 025 lx

Dacă dimensiunea ariei este elementară iluminarea se referă la punctul respectiv Icircn caz

contrar iluminarea este o valoare medie pe icircntreaga suprafaţă de arie A Iluminarea medie se

poate determina şi ca medie aritmetică a iluminărilor icircn diferite puncte Pk ale suprafeţei

Emed=(1n)middotsumEP

Prin unirea punctelor unei suprafeţe icircn care iluminarea are aceeaşi valoare se obţin curbe

izolux

Legea fundamentală a iluminării exprimă legătura icircntre intensitatea luminoasă a sursei de

lumină şi iluminarea icircntr-un punct P al suprafeţei de arie A prin intermediul definiţiei fluxului

luminos şi a unghiului solid Astfel cu notaţiile dΦ = Imiddotdω dω = dArsquoR2 şi dArsquo = dAcosi se

obţine

2

cos

r

iIE

sdot= α

unde Iα este intensitatea luminoasă emisă de sursa de

lumină icircn direcţia punctului considerat α - unghiul

faţă de nadir (verticala punctului) i - unghiul de

incidenţă (icircntre raza de lumină şi normala la

suprafaţă icircn punctul considerat) r - distanţa de la

sursa de lumină la punctul considerat ndash Figura 2110

Figura 2110 Explicativă la legea iluminării

Exemplu Fie un corp de iluminat public de tip glob opal amplasat la icircnălţimea de 5 m care are o intensitate luminoasă uniformă de 2000 cd şi un semn de circulaţie ldquotrecere de pietonirdquo amplasat la o icircnălţime de 2 m şi la o distanţă de 4 m faţă de verticala corpului de iluminat (suprafaţa acestuia se află icircntr-un plan perpendicular pe planul format de raza de lumină şi verticala sursei de lumină) Care este iluminarea semnului de circulaţie(se neglijează dimensiunile proprii ale celor două obiecte) Soluţie Distanţa icircntre sursa de lumină şi semnul de circulaţie este r=radic(5-2)2+42=5 m Cosinusul unghiului de incidenţă este cosi=45 Iluminarea este E=2000middot0852=64 lx

Numeroase investigaţii au fost desfăşurate pentru a determina preferinţa utilizatorilor privind

iluminarea orizontală icircn spaţii interioare cu diferite valori ale reflectanţelor suprafeţelor

icircnconjurătoare

212

Nivelul de iluminare recomandat şi caracterul dinamic al recomandărilor Tendinţele

proiectării sistemelor de iluminat sunt foarte dinamice Nivelul de iluminare recomandat

reprezintă doar unul dintre parametrii ce trebuie luaţi icircn considerare la proiectarea sistemelor de

iluminat dar el este icircntotdeauna determinant pentru un sistem Un studiu de comparaţie

internaţional arată că nu există un consens icircn definirea ldquonivelului de iluminare corectrdquo [Mills E

Borg N Rethinking Light Levels 1998]

Tabelul 211 Niveluri de iluminare recomandate icircn 20 ţări (iluminare medie de icircntreţinere icircn lx)

Ţara Anul Plan general Sarcini VDT Masa de scris

Sarcini de citire

Proiectare de detalii

Australia 1990 160 160 320 320 600 Austria 1984 500 500 - - 750 Belgia 1992 300-750 500 500-1000 500-1000 1000 Brazilia 1990 750-1000 - - 200-500 3000 China 1993 100-150-200 150-200-300 150 75-100-150 200-300-500 Cehia 200-500 300-500 300-500 500 750 Danemarca 200-500 200-500 - 500 1000 Elveţia 1997 500 300-500 300 500 1000 Finlanda 1986 150-300 150-300 500-1000 500-1000 1000-2000 Franţa 1997 425 250-425 425 425 850 Germania 1990 500 500 500 - 750 Japonia 1989 300-750 300-750 300-750 300-750 750-1500 Marea Britanie 1994 500 300-500 500 300 750 Mexic Prop 200 - 600 900 1100 Olanda 1991 100-200 500 400-500 400 1600 Romacircnia 2002 300-500-750 - 500-750-1000 750 1000-1500-2000 Rusia 1995 300 200 300 300 500 Suedia 1994 100 300-500 300 500 1500 USACanada 1993 200-300-500 300 200-300-500 200-300-500 1000-1500-2000 Ghid CIE 1996 500 500 500 500 750

Icircncepacircnd cu anul 1930 nivelul de iluminare a cunoscut o schimbare rapidă icircn majoritatea

ţărilor Icircn prima fază a crescut pacircnă icircn anii rsquo70 (momentul crizei petrolului) după care a scăzut

din nou variaţia nivelului de iluminare de la o ţară la alta fiind foarte mare Icircn tabelul 21 este

prezentată o comparaţie icircntre nivelurile de iluminare pentru sarcini selectate icircn birouri folosind

date din 20 ţări

213

Figura 2111 Variaţia performanţei vizuale (a) şi a confortului vizual (b) cu iluminarea

Figura 2111 redă curba medie ce indică procentul observatorilor care au considerat o

anumită valoare a iluminării ca fiind satisfăcătoare icircmpreună cu aprecierile defavorabile prea

icircntunecată şi prea strălucitoare Satisfacţia vizuală optimă se obţine la valori de aproximativ

2000 lx (pentru care aprozimativ 70 din subiecţi s-au declarat satisfăcuţi) dar nu există un

nivel de iluminare la care toţi observatorii să fie satisfăcuţi Este de subliniat că 50 din subiecţi

au preferat niveluri de iluminare mai mici icircn jurul a 900-1000 lx Considerente energetice şi de

cost au condus spre stabilirea unui domeniu al iluminărilor recomandate pentru activităţi uzuale

icircntre 1000 şi 2000 lx Percepţia satisfăcătoare a trăsăturilor feţei umane icircn spaţii interioare se

obţine la o luminanţă de 10-20 cdm2 ceea ce corespunde unei iluminări verticale de cel puţin

100 lx respectiv orizontale de 200 lx De aceea valoarea minimă a iluminării pentru activităţi

desfăşurate icircn icircncăperi icircn condiţii normale de activitate continuă este de 200 lx indiferent de

cerinţele sarcinii vizuale Limita inferioară a luminanţei necesare pentru distingerea trăsăturile

feţei umane este de 1 cdm2 Aceasta echivalează cu o iluminare orizontală de aproximativ 20 lx

icircn condiţii normale de iluminat considerată valoare minimă a iluminării pentru spaţii interioare

icircn care nu se lucrează

Normativele internaţionale stabilesc următoarea scară de valori ale iluminărilor (cu un factor de

multiplicare de aproximativ 15) 20-30-50-75-100-150-200-300-500-750-1000-1500-2000-lx

Nivelurile de iluminare recomandate pentru diferite domenii de activitate desfăşurate icircn mod

curent icircn spaţiile interioare icircn condiţii vizuale normale sunt menţionate icircn tabel [CIE] Ele au fost

determinate de cerinţele sarcinii vizuale cu diferite grade de dificultate satisfacerea vizuală a

utilizatorilor experienţa practică şi necesitatea utilizării eficiente a energiei Iluminarea poate fi

mărită cu o treaptă dacă - sarcina vizuală prezintă reflectanţă şisau contraste cu valori

neobişnuit de mici - refacerea erorilor (rebuturilor) este costisitoare - acurateţea sau

Iluminarea lx

Vit

eza

med

ie d

e de

tecţ

ie s

-1

a)

Iluminarea lx

Ilum

inat

bun

b)

214

productivitatea ridicată a muncii este de mare importanţă - capacitatea vizuală a utilizatorului

este sub cea normală Icircn mod contrar iluminarea poate fi micşorată cu o treaptă dacă - sarcina

vizuală prezintă reflectanţă şisau contraste cu valori neobişnuit de mari - viteza şisau acurateţea

muncii nu este importantă - activitatea este desfăşurată doar ocazional Plecacircnd de la aceste

valori recomandate reglementări specifice normează nivelurile de iluminare pentru diferitele

tipuri ale activităţilor vizuale ndash SR 6646 NP061-02

Iluminarea este definită şi măsurată ca iluminare icircntr-un plan scalară (sferică) cilindrică şi

vectorială ndash Figura 2112

Figura 2112 Vectorul iluminare iluminarea sferică iluminarea cilindrică iluminarea semicilindrică

Iluminarea icircntr-un plan - orizontal vertical sau icircnclinat - este mărimea cea mai des folosită

Planul icircn care este situată sarcina vizuală se numeşte ldquoplan de referinţărdquo Icircn spaţiile industriale

iluminarea recomandată se referă la suprafaţa aşa numitului plan de lucru un plan orizontal

situat la icircnălţimea de 085 m deasupra pardoselii considerată icircnălţimea medie pentru o activitate

vizuală corespunzătoare poziţiei de lucru icircn picioare Desigur icircn situaţii concrete pot fi definite

şi alte suprafeţe de referinţă Icircn spaţii interioare cu alte destinaţii de exemplu pentru circulaţie

sau pentru expoziţii suprafaţa de referinţă poate fi pardoseala pereţii sau orice plan relevant din

icircncăpere

Calculul iluminării icircntr-un punct din planul orizontal sau vertical se face cu referire la

icircnălţimea sursei de lumină de-asupra planului orizontal h şi la unghiurile care definesc poziţia

reciprocă sursă-punct-orientarea planului ndash Figura 2113

Iluminarea orizontală icircntr-un punct P este

Eorizontal=Imiddotcos3ih2

iar iluminarea verticală icircn acelaşi punct P este

Evertical=Imiddotsinαmiddotcos2αmiddotcosβh2

Figura 2113 Calculul iluminării verticale

215

Iluminarea scalară (sferică) icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa unei sfere

foarte mici aflate icircn acel punct Fiind o mărime independentă de direcţia de incidenţă a luminii

este utilă pentru analiza iluminatului icircn icircncăperile icircn care activitatea nu se desfăşoară icircntr-un plan

anumit bine precizat (de exemplu holurile hoteliere)

Iluminarea cilindrică icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa laterală a unui cilindru

foarte mic aflat icircn acel punct axa cilindrului fiind verticală Astfel iluminarea cilindrică este

media iluminărilor verticale icircn toate direcţiile din jurul acelui punct

Icircn mod similar se defineşte şi iluminarea

semicilindrică

( )EI

hsemicil

= +π

α α β2

2 1sin cos cos

cu aplicaţii interesante la analiza iluminatului

public pentru identificarea persoanelor sau

obstacolelor ndash Figura 2114

Figura 2114 Calculul iluminării semicilindrice

Vectorul iluminare se defineşte icircn raport cu un disc foarte mic amplasat icircn punctul analizat Pe

axa normală a discului se orientează către feţele acestuia doi vectori ale căror module sunt egale

cu valorile iluminărilor pe feţele respective Vectorul iluminare are modulul egal cu maximul

diferenţei dintre cele două iluminări calculate pentru diferite orientări date discului Direcţia

vectorului este de la faţa cu iluminare mai mare către faţa cu iluminare mai mică Astfel vectorul

iluminare este corelat cu direcţia principală a luminii icircntr-un punct din spaţiu punacircnd icircn evidenţă

direcţionalitatea luminii

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este uniformă

icircn spaţiu fiind cuprinsă icircntre un minim - iluminarea minimă Emin şi un maxim - iluminarea

maximă Emax Se defineşte iluminarea medie Emed ca fiind media iluminărilor obţinute pe icircntreaga

suprafaţă de referinţă Măsura uniformităţii iluminării icircn spaţiu este dată de factorul de

uniformitate CU=Emin Emed Pentru un sistem de iluminat general valoarea acestui factor de

uniformitate pe icircntregul plan util trebuie să fie mai mare de 08 Se utilizează de asemenea atacirct

raportul dintre iluminarea minimă şi iluminarea maximă care se recomandă să fie mai mare de

065 pentru suprafaţa de lucru pe care se află sarcina vizuală cacirct şi inversul unuia sau altuia

dintre aceste rapoarte

216

Pentru ca o instalaţie de iluminat să corespundă cerinţelor de uniformitate este necesar să fie

icircndeplinite următoarele două condiţii

(a) raportul iluminărilor medii pe icircntreaga suprafaţă a planului de lucru şi pe suprafaţa

sarcinii vizuale Emed plan lucru Emed sarcină vizuală ge 13

(b) raportul icircntre iluminările medii ale unor icircncăperi icircnvecinate Emed 1 Emed 2 le 51

Iluminarea medie pe suprafaţa de referinţă asigurată de o instalaţie de iluminat interior nu

este uniformă nici icircn timp Icircncepacircnd din primul moment al punerii icircn funcţiune a instalaţiei

iluminarea va scădea continuu datorită icircmbătracircnirii lămpilor (şi deteriorării unora dintre ele) a

depunerilor de praf şi murdărie pe suprafeţele lămpilor aparatelor de iluminat pereţilor şi

tavanului icircncăperii şi a deprecierii calităţilor reflectante ale suprafeţelor icircncăperii ndash Figura 2115

Figura 2115 Variaţia iluminării icircn timpul utilizării instalaţiei de iluminat A - pierderi datorate icircmbătracircnirii lămpilor B - pierderi datorate deprecierii suprafeţelor icircncăperii C - pierderi datorate murdăririi lămpilor şi corpurilor de iluminat

Un program de icircntreţinere a instalaţiei de iluminat - numit şi program de mentenanţă - va

asigura menţinerea icircn limite rezonabile a iluminării medii Uniformitatea icircn timp a iluminării

medii se defineşte prin următorii termeni (a) iluminarea iniţială corespunde momentului punerii

icircn funcţiune a unei instalaţii noi cu suprafeţele icircncăperii curate (t=0) (b) iluminarea de serviciu

este media icircn timp a iluminării icircn cursul unui ciclu al programului de mentenanţă (acest termen

217

este rezultatul unei duble medieri a iluminării icircn spaţiu şi icircn timp) (c) iluminarea de icircntreţinere

este valoarea minimă la care scade iluminarea icircn momentul efectuării lucrărilor de icircntreţinere

programate de icircnlocuire a lămpilor defecte sau icircmbătracircnite şisau de curăţire a aparatelor de

iluminat şi a suprafeţelor icircncăperii Reglementările CIE recomandă normarea iluminării de

icircntreţinere pentru dimensionarea unei instalaţii de iluminat dar unele ţări normează iluminarea

de serviciu Este de dorit ca programul de icircntreţinere să fie astfel conceput icircncacirct iluminarea de

icircntreţinere să nu scadă sub 08 (unele reglementări precizează valoarea 07) din iluminarea de

serviciu

Măsurarea iluminării se face cu luxmetru un aparat de măsură ce utilizează o fotocelulă

care converteşte energia luminoasă determinată de fluxul receptat icircn energie electrică conectată

la un microampermetru cu scala gradată direct icircn lux Pentru măsurări precise se aplică corecţii

- de sensibilitate spectrală datorită faptului că celulele fotoelectrice au o curbă de răspuns

diferită de curba vizibilităţii relative

- de cosinus care asigură receptarea razelor de lumină ce cad sub un unghi de incidenţă mare

(foarte oblic care ar putea să conducă la reflexii totale) este specifică măsurătorilor icircn exterior

- de temperatură necesară datorită influenţei temperaturii ambiante asupra intensităţii

curentului de conversie fotovoltaică (icircn general temperatura de etalonare este icircn jurul a 20degC)

Luminanţa este conceptul pentru intensitatea luminoasă emisă de unitatea de arie a unei

suprafaţe icircntr-o direcţie anumită Suprafaţa poate fi ea icircnsăşi emiţătoare de lumină sau

transmiţătoare (sursă primară de lumină ndash suprafeţele lămpilor sau aparatelor de iluminat

suprafaţa soarelui) sau poate să reflecte lumina primită de la altă sursă (fiind astfel o sursă

secundară de lumină)

Luminanţa L este raportul intensităţii luminoase de la o suprafaţa icircntr-o direcţie dată la aria

aparentă a acestei suprafeţe

L=IAaparentă cdm2

Unitatea de măsură este candela pe metru pătrat Luminanţa este dependentă de unghiul de

privire Prin arie aparentă se icircnţelege proiecţia ariei suprafeţei considerate pe un plan

perpendicular pe direcţia de privire

Exemplu Pentru o sferă indiferent de direcţia de privire aria aparentă este aria secţiunii circulare diametrale prin sferă Aaparentă =πr

2 icircn timp ce aria semisferei expusă privirii este egală cu 2π r2 Exemplu Tubul de descărcare al unei lămpi cu vapori de sodiu de icircnaltă presiune are 100 mm

lungime şi 8 mm diametru Intensitate luminoasă radiată perpendicular pe suprafaţa cilindrică este de 400 cd Care este luminanţa icircn aceeaşi direcţie

Soluţie Suprafaţa aparentă a tubului de descărcare icircn direcţia perpendiculară pe generatoarea cilindrului este egală cu a secţiunii dreptunghiulare verticale Aaparentă=1008=800 mm2 Luminanţa este L=4000800=5 cdmm2=5106 cdm2

218

Cacircteva valori uzuale Suprafaţa soarelui - 165109 cdm2 Filamentul lămpii cu incandescenţă - 7106 cdm2 Lampa fluorescentă - 5hellip15103 cdm2 Suprafaţa lunii pline - 25103 cdm2 Asfaltul străzii cu iluminat public - 05hellip2 cdm2

Pentru asigurarea unei bune vizibilităţi a sarcinii cel mai important factor al iluminatului icircl

constituie luminanţa repartiţia acesteia şisau contrastul de luminanţicirc al diferitelor suprafeţe din

spaţiul icircncăperii Valorile acestora trebuie să se icircncadreze icircn anumite limite icircn caz contrar apare

o stare de jenă vizuală sau de reducere a aptitudinii de distingere a detaliilor de mici dimensiuni

cunoscută sub denumirea de orbire

Diferenţele de luminanţă icircntre diferitele suprafeţe ndash sarcina vizuală fondul acesteia şi cele

din cacircmpul vizual ndash sunt specificate sau măasurate prin raportul luminanţelor suprafeţelor icircn

corelaţie Se recomandă ca valori orientative rapoartele sarcină vizualăfond ndash 31 şi sarcină

vizualăcacircmp vizual ndash 101 Icircntrucacirct iluminarea este utilizată ca mărime de proiectare de bază icircn

sistemele de iluminat interior distrbuţia luminanţelor icircn interiorul unei icircncăperi poate fi redată

prin distribuţia iluminărilor relative (şi a reflexivităţii suprafeţelor respective)

Gradele de reflexie şi de finisare ale suprafeţelor principale dintr-o icircncăpere sunt factori

importanţi icircn utilizarea optimă a luminii Suprafeţele cu o reflexivitate mare contribuie la

reflexiile multiple şi sunt recomandate pentru interioare de lucru Suprafeţele mate sunt

recomandate pentru evitare reflexiilor regulate sau mascarea imperfecţiunilor suprafeţei

Cavitate tavanului va avea un rol mai redus icircn icircncăperile mici decacirct icircn cele mari icircn care

ocupă o parte substanţială din cacircmpul de vedere Pentru sisteme de iluminat direct sau semidirect

se recomandă ca iluminarea tavanului şi cea a planului de lucru să fie icircn raportul

EmedtavanEmedplandelucru=03hellip09 Pentru sisteme de iluminat indirect luminanţa suprafeţelor ce

formează cavitatea tavanului trebuie să fie mai mare de 500 cdm2 Pe porţiuni mici se acceptă şi

valori mai mari pacircnă la 1500 cdm2 dar trebuie să fie evitate contrastele mari de luminanţă

Tavanele luminoase realizate cu panouri difuze de mari dimensiuni vor avea o luminanţa

inferioară valorii de 500 cdm2

Reflexivitatea ridicată a pereţilor şi suprafeţelor despărţitoare vor icircmbunătăţi percepţia

luminoasă icircn icircncăpere Suprafeţele icircnvecinate ferestrelor trebuie să aibă un factor de reflexie de

cel puţin 06 pentru a reduce contrastul cu strălucirea relativ ridicată a imaginii exterioare pe

timpul zilei Ferestrele se acoperă cu perdele sau jaluzele icircn timpul nopţii icircntrucacirct formează

suprafeţe negre cu reflexie regulată Se recomandă ca raportul icircntre iluminarea medie a pereţilor

(iluminarea verticală) sau a oricărei suprafeţe de partiţie şi iluminarea medie orizontală pe planul

219

de lucru să fie icircn limitele EmedpereţiEmedplandelucru= 05hellip08 Factorii de reflexie ai pereţilor vor fi

icircntre limitele 03hellip07

Reflexivitatea cavităţii pardoselii ndash pardoseala suprafaţa inferioară a pereţilor mobilierul sau

echipamentul tehnologic aflate sub nivelul planului de lucru ndash este importantă icircn crearea

ambianţei vizuale a icircncăperii O pardoseală cu un factor de reflexie scăzut nu va reflecta lumina

incidentă pe ea şi va fi mai dificil să se obţină o modelare corespunzătoare a obiectelor din

icircncăpere Contrar dat fiind faptul că suprafaţa pardoselii poate fi cea mai mare suprafaţă plană

din icircncăpere o luminanţă prea ridicată a acesteia ar domina imaginea cacircmpului vizual De aceea

factorul de reflexie pentru cavitatea pardoselii se recomandă să aibă o valoare medie cuprinsă

icircntre limitele 020hellip040 putacircnd să coboare pacircnă la 01

Verificarea limitării orbirii directe produsă de aparatele de iluminat se face prin diferite

metode unele ţări adoptacircnd metodologii proprii CIE a stabilit metoda curbelor limită de

luminanţă care se doreşte a fi aplicată de majoritatea ţărilor europene cu adaptări icircn raport cu

anumite considerente concrete ndash vezi şi SR 6646 şi NP 061-02

Metoda CIE a Curbelor de Luminanţă Limită (CLL) Metoda CIE are la bază un sistem de

curbe de luminanţă limită folosit icircn cazul corpurilor de iluminat cu difuzor completat de un

sistem de unghiuri de ecranare minim admisibile care se utilizează icircn cazurile icircn care lămpile pot

fi vizibile parţial sau complet icircn zona de vedere care interesează

(a)(b)

Figura 2116 Curbele limită de luminanţă pentru evitarea orbirii ndash [CIE]

Valorile admisibile ale luminanţei aparatelor de iluminat sunt date icircn funcţie de unghiul de

observare γ pentru diferite niveluri de iluminare Ele depind de clasa de calitate a icircncăperii şi de

220

modul de distribuţie spaţială a fluxului luminos emis de aparate sau de direcţia de privire a

observatorului faţă de aparatele de iluminat Astfel sistemul de curbe limită de luminanţă este

format din două familii de curbe (tip A şi tip B) fiecare avacircnd icircn componenţa sa cacircte două seturi

de curbe corespunzătoare claselor de calitate 1 şi 2 Curbele de luminanţă prezintă variaţia

luminanţei maxim admisibile pentru unghiuri de emisie ale aparatelor de iluminat cuprinse icircntre

45˚ şi 85˚

Curbele de tip A (fig 2116 a) se aplică aparatelor de iluminat fără părţi laterale luminoase

şi aparatelor de iluminat liniare cu părţile laterale luminoase dispuse paralele cu direcţia de

privire Curbele de tip B (fig 2116 b) se aplică aparatelor de iluminat cu părţi laterale

luminoase şi aparatelor liniare perpendiculare pe linia vederii

Figura 2117 Exemplu de aplicare a metodei curbelor limită de luminanţă

Utilizarea sistemului curbelor de luminanţe limite este posibilă doar dacă sunt icircndeplinite

simultan următoarele condiţii

- icircncăperile au formă de paralelipiped rectangular

- aparatele de iluminat sunt distribuite icircntr-un aranjament practic regulat cu axele

principale paralele cu pereţii

221

- factorii de reflexie ai suprafeţelor icircncăperilor se găsesc icircn domeniul 07 ndash 08 pentru

plafon 04 ndash06 pentru pereţi şi 01 ndash 02 pentru podea

- direcţiile principale de privire sunt predominant orizontale

Icircn cazul icircn care se cunoaşte curba de luminanţă a aparatului de iluminat examinat pentru

unghiurile γ stabilite se compară valorile acesteia cu valorile corespunzătoare ale luminanţelor

maxim admisibile din curba de luminanţă limită aleasă Se consideră că sunt realizate condiţiile

de limitare a orbirii directe dacă toate valorile luminanţelor aparatului de iluminat sunt situate icircn

stacircnga curbei de luminanţă limită ndash Figura 2117

Metoda CIE de Evaluare Unificată a Orbirii (ldquoUnified Glare Ratingrdquo - UGR) este propusă

de CIE şi introdusă icircn actualele standarde europene CEN pentru determinarea limitelor de orbire

icircn iluminatul interior Sistemul are la bază indicele global de orbire UGR

sdot= sum 2

2250lg8

p

L

LUGR

b

ω

icircn care Lb este luminanţa fondului (cdm2) L - luminanţa părţilor luminoase ale fiecărui corp de

iluminat icircn direcţia ochiului observatorului (cdm2) văzute sub unghiurile solide ω (steradiani) p

- un indice de poziţie corelat cu deplasarea corpului de iluminat faţă de linia de privire Metoda

permite cea mai precisă evaluare a orbirii provocată icircn planul liniei de privire de către corpurile

de iluminat tratate individual şi are avantajul posibilităţii includerii procedurii de calcul icircn cadrul

unor programe de calcul generale

Figura 2118 Corelarea icircntre curbele limită de luminanţă şi factorul UGR

222

Valorile UGR sunt cuprinse icircn gama 10 30 cu cacirct mai mare fiind valoare indicelui cu atacirct

mai mare fiind orbirea produsă icircn interior Recomandarea standardului CEN pentru cele mai

multe birouri menţionează limita superioară a indicelui la valoarea 19 care corespunde curbei

limtă de luminanţă pentru iluminarea medie de 500 lx şi clasa de calitate 1 ndash Figura 2118

Sisteme de iluminat cu un UGR de 10 sunt lipsite de orbire Valorile maxime uzual recomandate

sunt 16 ndash desen tehnic 19 ndash citit scris icircntruniri muncă bazată pe calculator 22 ndash activităţi

industriale 25 ndash industrie grea 28 ndash platforme de cale ferată foaiere

Dacă nu se poate obţine limitarea dorită a luminanţei aparatelor de iluminat se va proceda la

evitarea orbirii directe prin amplasarea lor icircn afara cacircmpului vizual al observatorului sau prin

utilizarea unor dispozitive de ecranare a surselor de lumină (grătare dispersoare)

Trebuie făcută distincţia icircntre doi termeni ndash luminanţa şi strălucirea Luminanţa este excitaţia

vizuală iar strălucirea este răspunsul vizual Luminanţa este o măsură cantitativă şi obiectivă

Strălucirea este un termen calitativ şi subiectiv care se referă la impresia pe care o are un

observator privind o suprafaţă Exemplu tipic este modul icircn care luna plină icirci apare unui

observator pe timp de noapte ndash strălucitoare sau pe timp de zi ndash deloc strălucitoare Alt exemplu

ndash aparatele de iluminat public cu lămpile aprinse pe timp de noapte respectiv pe timp de zi

Strălucirea nu este potrivită pentru determinarea cantitativă a vizibilităţii luminanţa este

Icircn cazul unei suprafeţe mate (sarcina vizuală şi suprafeţele icircnvecinate) factorul de reflexie şi

iluminarea suprafeţei determină luminanţa acesteia

L=E(rπ)

Astfel suprafeţele cu diferite proprietăţi reflexive dar cu aceeaşi iluminare vor radia diferite

intensităţi luminoase şi de aceea vor avea diferite luminanţe

Exemplu Fie trei foi de hacircrtie mată albă gri şi neagră avacircnd factorii de reflexie respectiv de 08 04 004 Cunoscacircnd că sunt iluminate cu 400 lx să se determine luminanţele lor

Soluţie Relaţia icircntre iluminare luminanţă şi factorul de reflexie a unei suprafeţe mate este L= E(rπ) astfel că cele trei luminanţe căutate sunt respectiv Lalb=400(08314)=100 cdm2

Lgri=400(04314)=50 cdm2 Lnegru=400(004314)=5 cdm2

Luminanţa ca factor ce influenţează vizibilitatea poate fi substituită prin iluminarea şi

reflectanţa respectivelor suprafeţe mate Reflectanţa este o proprietate intrinsecă a materialelor

componente nefiind afectată de iluminat astfel că iluminarea E rămacircne ca o caracteristică a

sistemului de iluminat ce afectează vizibilitatea Icircn acelaşi timp icircnsă o altă caracteristică

reprezentantă prin contrastul de luminanţă icircntre detaliul sarcinii vizuale şi suprafeţele icircnvecinate

care formează fondul nu este afectată de iluminare ci de factorii de reflexie ai detaliului şi

fondului rdetaliurfond

223

Emitanţa (exitanţa) unei suprafeţe care emite lumină (sursă primară sau secundară) este

raportul fluxului emis la mărimea ariei suprafeţei

M= ΦemisA lmm2

Relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe ce are o reflexivitate r este

astfel

M=ΦreflectatA=ΦincidentrA=Er

Introducacircnd şi relaţia de legătură icircntre iluminare şi luminanţă L=E(rπ) se obţine

M=Er=Lπ

Icircn mod similar relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe care are o

transmisivitate t este

M=ΦtransmisA=ΦincidenttA=Et=Lπ

Exemplu Un glob sferic cu diametrul de 1 m este perfect difuz Icircn centrul său se află o sursă de iluminat punctiformă ce emite 50 cd Luminanţa globului este de 40 cdm2 Care este emitanţa globului Dar transmitanţa sticlei globului

Soluţie (1) Utilizarea fluxului luminos Lampa emite un flux luminos de 504π=200π lm Aria suprafeţei sferei este 4πr2=4π(12)2=π m2 Iluminarea pe suprafaţa interioară sferei este 200ππ=200 lx Luminanţa sferei este de 40 cdm2 Emitanţa este 40π lmm2 Transmisivitatea este t= (40π)200=0628

(2) Utilizarea intensităţii luminoase Aria aparentă a globului sferic este Aaparentă=π(12)2 Astfel intensitatea luminoasă emisă de sferă este I=LAaparentă=40π(12)2=10π cd Raportul icircntre intensitatea luminoasă a globului (din exterior) şi cea a sursei de lumină (din interior) defineşte transmitanţa sticlei globului t=10π 50=0628

Proprietăţi ale suprafeţelor iluminate

Radiaţiile luminoase emise de o sursă de lumină şi propagate prin aer la contactul cu un material

se comportă astfel o parte se reflectă o parte este absorbită iar o parte este transmisă ndash Figura

2119

Figura 2119 Comportarea radiaţiei luminoase la icircntacirclnirea cu un material oarecare plan

224

Pe baza conservării energiei se poate scrie şi conservarea fluxului luminos

Φi=Φr+Φa+Φt

unde Φi reprezintă fluxul incident Φr - fluxul reflectat Φa - fluxul absorbit şi Φt - fluxul

transmis Cele trei componente al fluxului definesc factorii de reflexie r (ρ) de absorbţie a (α) şi

de transmisie t (τ)

r=ΦrΦi a=ΦaΦi t= ΦtΦi care respectă egalitatea r+a+t=1

Cele trei fenomene reflexia absorbţia şi transmisia au loc simultan dar icircn proporţii diferite

icircn funcţie de natura materialului din care este constituit corpul Se defineşte corpul negru alb

respectiv transparent ndash care absoarbe reflectă respectiv transmite radiaţia incidentă corpul colorat ndash

la care fenomenul este selectiv dependent de lungimea de undă a radiaţiei incidente

Reflexia determină o modificare a direcţiei radiaţiei luminoase incidente Punctul icircn care are

loc această deviere a razei de lumină se numeşte punct de incidenţă iar radiaţia luminoasă cu o

nouă direcţie se numeşte radiaţie luminoasă reflectată

Icircn Figura 2120 este dată o clasificare a reflexiilor pe suprafeţe clasificare valabilă şi pentru

transmisia fluxului luminos prin corpuri transparente

Figura 2120 Clasificarea reflexiei fluxului luminos pe suprafeţe

Reflexia regulată (de oglindă) Suprafeţele foarte netede se comportă ca o oglindă iar conform

legilor opticii unei raze de lumină incidente Ii icirci corespunde o singură rază de lumină reflectată

Ir icircntr-un plan ce cuprinde şi normala la suprafaţă n iar unghiul de incidenţă este egal cu cel de

deflexie (fig 2121 a)

Reflexia difuză Icircn cazul icircn care suprafaţa materialului reflectant nu este netedă ci prezintă

asperităţi lumina este icircmprăştiată după reflexie icircn toate direcţiile icircn funcţie de mărimea şi

orientarea asperităţilor Acest fenomen poartă numele de reflexie difuză Şi icircn acest caz sunt

respectate legile reflexiei dar la nivelul fiecărui microelement al suprafeţei cu denivelări (fig

2121 b)

Reflexia

Regulată Difuză Mixtă

Imperfect difuză Perfect difuză

225

n Irmax Ii

Reflexia imperfect difuză are loc icircn cazul suprafeţelor lucioase intensităţile reflectate fiind

orientate după direcţia principală de reflexie (fig 2121 c)

Reflexia perfect difuză Icircn cazul suprafeţelor perfect difuze reflexia luminii este izotropă

respectacircnd legea lui Lambert γγ cosmax sdot= II unde Imax este intensitatea luminoasă maximă icircn

direcţia normală şi Ir ndash intensitatea luminoasă la un unghi γ (fig 2121 d) Icircn această situaţie

luminanţa suprafeţei este aceeaşi independent de poziţia punctului de observaţie

Reflexia mixtă reprezintă o suprapunere dintre reflexia regulată şi cea difuză După cum se poate

observa icircn figura 2121 e reflexia mixtă se caracterizează printr-o reflexie difuză la care există

o direcţie principală care coincide cu direcţia razei reflectate din cauza reflexiei regulate

(a) (b)

c) (d)

e) Figura 2121 Reflexia regulată (a) difuză (b) imperfect difuză (c) perfect difuză (d) mixtă (e)

n Ir Ii

θi θr

n Irmax Ii

θi

Ii

dS

γ

226

Icircntrebări 1 Care parametru reprezintă cantitatea luminii incidente pe o suprafaţă a iluminarea b luminanţa c strălucirea 2 Care este nivelul de iluminare recomandat pentru săli de icircnvăţămacircnt şi conferinţe a 100 lx b 300 lx c 1000 lx 3 Rolul iluminatul icircn condiţionarea mediului ambiant poate fi descris prin a crearea unei atmosfere plăcute b conformarea la reglementări internaţionale c promovarea unei eficacităţi vizuale 4 Icircn condiţii normale icircn timpul zilei vederea este asigurată de a bastonaşe b conuri c pupilă 5 Radiaţiile ultraviolete ocupă un domeniu de lungimi de undă icircntre a 100-380 nm b 380-760 nm c 500-600 nm 6 Radiaţia cu lungimea de undă de 550 nm este de culoare a albastră b verde c roşie 7 Care unitate de măsură reprezintă cantitatea de lumină incidentă pe suprafaţa unui obiect a lm b lx c cd 8 Radiaţiei cu puterea de 100 W pe lungimea de undă de 510 nm icirci corespunde fluxul luminos de a 100 lm b 100middot683=68300 lm c 100middot05middot683=34150 lm 9 O lampă ce emite un flux luminos de 500 lm este echipată cu un reflector astfel că 40 din

lumina lămpii ajunge pe o pictură cu dimensiunile de 2550 cm Care este iluminarea picturii a 500(025middot050middot04)=10000 lx b (50004)middot(025middot050)=156 lx c (500middot04)(025middot050)=1600 lx 10 Un corp de iluminat public este amplasat la 8 m icircnălţime Intensitatea luminoasă radiată spre un

punct de pe stradă la 8 m distanţă de proiecţia corpului este de 2500 cd Care este iluminarea orizontală icircn acel punct

a 2500(8middot8)=391 lx b [2500(8middot8)]middotcos345deg=137 lx c 2500(82middot8)=49 lx

227

11 O bucată de sticlă care primeşte un flux luminos icircn anumite condiţii şi are un factor de transmitere de 07 şi un factor de absorbţie de 01 va reflecta de pe suprafaţa sa un flux incident egal cu

a 0 b 20 c 50

12 O sticlă colorată icircn roşu va transmite icircn principal o rază de lumină de culoare a roşie b albastră c toate culorile cuexcepţia celei roşie

13 Care este luminanţa suprafeţei unui corp de iluminat sferic cu un diametru de 20 cm ce radiază o intensitate luminoasă de 100 cd icircn toate direcţiile a 100(010x010)= 10000 cdm2 b 100(4 x π x 010 x 010)= 796 cdm2 c 100(π x 010 x 010)= 3183 cdm2

14 Un flux luminos de 100 lm este incident pe o suprafaţă reflexivă perfect difuză cu o reflectanţă de 30 Dimensiunile suprafeţei sunt de 3 x 3 m care este luminanţa suprafeţei a (100 x 030)π = 95 cdm2 b (100 x 030)(3 x 3 x π)=11 cdm2 c (100 x 3 x 3)(030 x π)=318 cdm2

15 Care parametru luminos este cel mai apropiat de senzaţia vizuală percepută de ochi a fluxul luminos b iluminarea c luminanţa

16 O lampă cu incandescenţă emite un flux luminos de 900 lm Lampa este introdusă icircntr-un glob sferic de sticlă opală (perfect difuză) care are o transmitanţă de 80 Fluxul iluminos este perfect distribuit icircn spaţiu Care este intensitatea luminoasă radiată icircn orice direcţie a (900 x 08)4π =57 cd b (900 x 08)2π =115 cd c 9004π =72 cd

17 O sursă de lumină cu intensitatea luminoasă de 2000 cd icircn direcţia unei mici suprafeţe aflată la 5 m distanţă cu o reflectanţă de 60 este orientată perpendicular pe direcţia razei de lumină incidente Care este iluminarea punctiformă pe suprafaţă a 2000(5 x 5)=80 lx b (2000 x 06)(5 x 5)=48 lx c (2000 x 06)(π x 5 x 5)=15 lx

29

Intensitatea luminoasă este conceptul pentru evaluarea concentrării luminii icircntr-o direcţie

specifică radiată icircntr-o secundă Intensitatea luminoasă I este fluxul luminos icircntr-o direcţie dată

radiat icircn unitatea de unghi solid Unitatea de măsură este candela Dacă se consideră un unghi

solid de mărime ω icircn jurul direcţiei date intensitatea luminoasă icircn această direcţie este

I = Φ ω cd

Icircn fotometrie unitatea de bază icircn Sistemul Internaţional de măsuri este candela Icircn 1979

standardul de referinţă pentru candelă a fost redefinit astfel ldquointensitatea luminoasă icircntr-o

direcţie specifică a unei surse ce emite o radiaţie monocromatică cu frecvenţa de 540x1012 Hz

(555 nm) şi a cărei intensitate radiantă icircn acea direcţie este 1683 watt per steradianrdquo Cu alte

cuvinte 1683 lsquowatt-luminărsquo pe steradian Pentru uzanţe practice icircn laboratoare se folosesc

standarde secundare lămpi cu incandescenţă calibrate cu mare precizie

Intensitatea luminoasă medie sferică emisă uniform icircn spaţiu de o sursă de lumină este egală

cu Imed sferic =Φ 4π cd

Conceptul de intensitate luminoasă este fundamental icircn tehnica luminii icircntrucacirct nici o sursă

de lumină (directă sau indirectă) nu emite fluxul luminos icircn mod egal icircn toate direcţiile Pentru

unele direcţii este de dorit ca emisia luminoasă să fie maximă icircn timp ce icircn alte direcţii este de

evitat Distribuţia spaţială a intensităţii luminoase a unei lămpi şisau aparat de iluminat oferă o

bună indicaţie asupra eficacităţii luminoase şi domeniul de aplicare al acestora

Distribuţia intensităţii luminoase este cea mai importantă caracteristică folosită icircn proiectarea

şi analiza unei instalaţii de iluminat Reprezentarea grafică utilizează un sistem de coordonate

polare C-γ icircn unul sau mai multe plane verticale ce trec prin centrul corpului de iluminat ndash Figura

217 Unghiul C determină poziţia planului de reprezentare iar γ este unghiul de elevaţie faţă de

axa verticală (γ = 0 este numit şi ldquonadirrdquo) Aparatele de iluminat care prezintă o simetrie de rotaţie

sunt caracterizate printr-un singur plan curba fotometrică fiind desenată doar icircntr-un semiplan iar

cele care prezintă două axe de

simetrie (de exemplu pentru lămpi

fluorescente tubulare) sunt

caracterizate prin planul transversal

(perpendicular pe axa lămpii)

respectiv longitudinal (paralel cu axa

lămpii) ndash Figura 218

Figura 217 Sistemul C-γ pentru reprezentarea distribuţiei intensităţii luminoase

210

Figura 218 Reprezentarea grafică a distribuţiei intensităţii luminoase icircn sistemul C-γ

Reprezentarea tabelară a distribuţiei intensităţii luminoase este de fapt icircnregistrarea

măsurărilor fotometrice şi permite cunoaşterea cu mai mare acurateţe a acestora Ea este utilizată icircn

programelor de calcul automat al sistemelor de iluminat

Fluxul luminos emis de aparatul de iluminat spre suprafaţa de lucru este dispersat sau

concentrat gradul de dispersie fiind caracterizat prin unghiul icircn care intensitatea luminoasă scade

sub un anumit procent din valoarea sa maximă (pentru aparate cu simetrie de rotaţie icircn general

50) Se deosebesc aparate de iluminat cu dispersie icircngustă (unghiul mai mic de 20deg) medie

(unghiul cuprins icircntre 20 40deg) sau largă (unghiul mai mare de 40deg) ndash Figura 219

Figura 219 Diagramele polare pentru distribuţia luminoasă cu fascicul icircngust mediu sau larg

Iluminarea Cantitatea de lumină necesară icircntr-o situaţie dată este exprimată prin termenul

de iluminare ce caracterizează recepţia fluxului luminos de către o suprafaţă icircntr-un punct al

acesteia Iluminarea E este raportul fluxului luminos incident pe o suprafaţă la aria acestei

suprafeţe

E=ΦA lx

Unitatea de măsură este lux 1 lx este 1 lumen pe 1 m2 Iluminarea este independentă de

unghiul de incidenţă al fluxului luminos

Cacircteva valori uzuale Vara la amiază pe un cer acoperit - 100000lx Un birou bine iluminat - 1000 lx Atelier de producţie - 300-500 lx

211

Spaţii de icircnvăţămacircnt conferinţe - 300-500 lx Cameră de zi a unei locuinţe - 100 lx Iluminat public - 5-30 lx Lună plină icircntr-o noapte senină - 025 lx

Dacă dimensiunea ariei este elementară iluminarea se referă la punctul respectiv Icircn caz

contrar iluminarea este o valoare medie pe icircntreaga suprafaţă de arie A Iluminarea medie se

poate determina şi ca medie aritmetică a iluminărilor icircn diferite puncte Pk ale suprafeţei

Emed=(1n)middotsumEP

Prin unirea punctelor unei suprafeţe icircn care iluminarea are aceeaşi valoare se obţin curbe

izolux

Legea fundamentală a iluminării exprimă legătura icircntre intensitatea luminoasă a sursei de

lumină şi iluminarea icircntr-un punct P al suprafeţei de arie A prin intermediul definiţiei fluxului

luminos şi a unghiului solid Astfel cu notaţiile dΦ = Imiddotdω dω = dArsquoR2 şi dArsquo = dAcosi se

obţine

2

cos

r

iIE

sdot= α

unde Iα este intensitatea luminoasă emisă de sursa de

lumină icircn direcţia punctului considerat α - unghiul

faţă de nadir (verticala punctului) i - unghiul de

incidenţă (icircntre raza de lumină şi normala la

suprafaţă icircn punctul considerat) r - distanţa de la

sursa de lumină la punctul considerat ndash Figura 2110

Figura 2110 Explicativă la legea iluminării

Exemplu Fie un corp de iluminat public de tip glob opal amplasat la icircnălţimea de 5 m care are o intensitate luminoasă uniformă de 2000 cd şi un semn de circulaţie ldquotrecere de pietonirdquo amplasat la o icircnălţime de 2 m şi la o distanţă de 4 m faţă de verticala corpului de iluminat (suprafaţa acestuia se află icircntr-un plan perpendicular pe planul format de raza de lumină şi verticala sursei de lumină) Care este iluminarea semnului de circulaţie(se neglijează dimensiunile proprii ale celor două obiecte) Soluţie Distanţa icircntre sursa de lumină şi semnul de circulaţie este r=radic(5-2)2+42=5 m Cosinusul unghiului de incidenţă este cosi=45 Iluminarea este E=2000middot0852=64 lx

Numeroase investigaţii au fost desfăşurate pentru a determina preferinţa utilizatorilor privind

iluminarea orizontală icircn spaţii interioare cu diferite valori ale reflectanţelor suprafeţelor

icircnconjurătoare

212

Nivelul de iluminare recomandat şi caracterul dinamic al recomandărilor Tendinţele

proiectării sistemelor de iluminat sunt foarte dinamice Nivelul de iluminare recomandat

reprezintă doar unul dintre parametrii ce trebuie luaţi icircn considerare la proiectarea sistemelor de

iluminat dar el este icircntotdeauna determinant pentru un sistem Un studiu de comparaţie

internaţional arată că nu există un consens icircn definirea ldquonivelului de iluminare corectrdquo [Mills E

Borg N Rethinking Light Levels 1998]

Tabelul 211 Niveluri de iluminare recomandate icircn 20 ţări (iluminare medie de icircntreţinere icircn lx)

Ţara Anul Plan general Sarcini VDT Masa de scris

Sarcini de citire

Proiectare de detalii

Australia 1990 160 160 320 320 600 Austria 1984 500 500 - - 750 Belgia 1992 300-750 500 500-1000 500-1000 1000 Brazilia 1990 750-1000 - - 200-500 3000 China 1993 100-150-200 150-200-300 150 75-100-150 200-300-500 Cehia 200-500 300-500 300-500 500 750 Danemarca 200-500 200-500 - 500 1000 Elveţia 1997 500 300-500 300 500 1000 Finlanda 1986 150-300 150-300 500-1000 500-1000 1000-2000 Franţa 1997 425 250-425 425 425 850 Germania 1990 500 500 500 - 750 Japonia 1989 300-750 300-750 300-750 300-750 750-1500 Marea Britanie 1994 500 300-500 500 300 750 Mexic Prop 200 - 600 900 1100 Olanda 1991 100-200 500 400-500 400 1600 Romacircnia 2002 300-500-750 - 500-750-1000 750 1000-1500-2000 Rusia 1995 300 200 300 300 500 Suedia 1994 100 300-500 300 500 1500 USACanada 1993 200-300-500 300 200-300-500 200-300-500 1000-1500-2000 Ghid CIE 1996 500 500 500 500 750

Icircncepacircnd cu anul 1930 nivelul de iluminare a cunoscut o schimbare rapidă icircn majoritatea

ţărilor Icircn prima fază a crescut pacircnă icircn anii rsquo70 (momentul crizei petrolului) după care a scăzut

din nou variaţia nivelului de iluminare de la o ţară la alta fiind foarte mare Icircn tabelul 21 este

prezentată o comparaţie icircntre nivelurile de iluminare pentru sarcini selectate icircn birouri folosind

date din 20 ţări

213

Figura 2111 Variaţia performanţei vizuale (a) şi a confortului vizual (b) cu iluminarea

Figura 2111 redă curba medie ce indică procentul observatorilor care au considerat o

anumită valoare a iluminării ca fiind satisfăcătoare icircmpreună cu aprecierile defavorabile prea

icircntunecată şi prea strălucitoare Satisfacţia vizuală optimă se obţine la valori de aproximativ

2000 lx (pentru care aprozimativ 70 din subiecţi s-au declarat satisfăcuţi) dar nu există un

nivel de iluminare la care toţi observatorii să fie satisfăcuţi Este de subliniat că 50 din subiecţi

au preferat niveluri de iluminare mai mici icircn jurul a 900-1000 lx Considerente energetice şi de

cost au condus spre stabilirea unui domeniu al iluminărilor recomandate pentru activităţi uzuale

icircntre 1000 şi 2000 lx Percepţia satisfăcătoare a trăsăturilor feţei umane icircn spaţii interioare se

obţine la o luminanţă de 10-20 cdm2 ceea ce corespunde unei iluminări verticale de cel puţin

100 lx respectiv orizontale de 200 lx De aceea valoarea minimă a iluminării pentru activităţi

desfăşurate icircn icircncăperi icircn condiţii normale de activitate continuă este de 200 lx indiferent de

cerinţele sarcinii vizuale Limita inferioară a luminanţei necesare pentru distingerea trăsăturile

feţei umane este de 1 cdm2 Aceasta echivalează cu o iluminare orizontală de aproximativ 20 lx

icircn condiţii normale de iluminat considerată valoare minimă a iluminării pentru spaţii interioare

icircn care nu se lucrează

Normativele internaţionale stabilesc următoarea scară de valori ale iluminărilor (cu un factor de

multiplicare de aproximativ 15) 20-30-50-75-100-150-200-300-500-750-1000-1500-2000-lx

Nivelurile de iluminare recomandate pentru diferite domenii de activitate desfăşurate icircn mod

curent icircn spaţiile interioare icircn condiţii vizuale normale sunt menţionate icircn tabel [CIE] Ele au fost

determinate de cerinţele sarcinii vizuale cu diferite grade de dificultate satisfacerea vizuală a

utilizatorilor experienţa practică şi necesitatea utilizării eficiente a energiei Iluminarea poate fi

mărită cu o treaptă dacă - sarcina vizuală prezintă reflectanţă şisau contraste cu valori

neobişnuit de mici - refacerea erorilor (rebuturilor) este costisitoare - acurateţea sau

Iluminarea lx

Vit

eza

med

ie d

e de

tecţ

ie s

-1

a)

Iluminarea lx

Ilum

inat

bun

b)

214

productivitatea ridicată a muncii este de mare importanţă - capacitatea vizuală a utilizatorului

este sub cea normală Icircn mod contrar iluminarea poate fi micşorată cu o treaptă dacă - sarcina

vizuală prezintă reflectanţă şisau contraste cu valori neobişnuit de mari - viteza şisau acurateţea

muncii nu este importantă - activitatea este desfăşurată doar ocazional Plecacircnd de la aceste

valori recomandate reglementări specifice normează nivelurile de iluminare pentru diferitele

tipuri ale activităţilor vizuale ndash SR 6646 NP061-02

Iluminarea este definită şi măsurată ca iluminare icircntr-un plan scalară (sferică) cilindrică şi

vectorială ndash Figura 2112

Figura 2112 Vectorul iluminare iluminarea sferică iluminarea cilindrică iluminarea semicilindrică

Iluminarea icircntr-un plan - orizontal vertical sau icircnclinat - este mărimea cea mai des folosită

Planul icircn care este situată sarcina vizuală se numeşte ldquoplan de referinţărdquo Icircn spaţiile industriale

iluminarea recomandată se referă la suprafaţa aşa numitului plan de lucru un plan orizontal

situat la icircnălţimea de 085 m deasupra pardoselii considerată icircnălţimea medie pentru o activitate

vizuală corespunzătoare poziţiei de lucru icircn picioare Desigur icircn situaţii concrete pot fi definite

şi alte suprafeţe de referinţă Icircn spaţii interioare cu alte destinaţii de exemplu pentru circulaţie

sau pentru expoziţii suprafaţa de referinţă poate fi pardoseala pereţii sau orice plan relevant din

icircncăpere

Calculul iluminării icircntr-un punct din planul orizontal sau vertical se face cu referire la

icircnălţimea sursei de lumină de-asupra planului orizontal h şi la unghiurile care definesc poziţia

reciprocă sursă-punct-orientarea planului ndash Figura 2113

Iluminarea orizontală icircntr-un punct P este

Eorizontal=Imiddotcos3ih2

iar iluminarea verticală icircn acelaşi punct P este

Evertical=Imiddotsinαmiddotcos2αmiddotcosβh2

Figura 2113 Calculul iluminării verticale

215

Iluminarea scalară (sferică) icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa unei sfere

foarte mici aflate icircn acel punct Fiind o mărime independentă de direcţia de incidenţă a luminii

este utilă pentru analiza iluminatului icircn icircncăperile icircn care activitatea nu se desfăşoară icircntr-un plan

anumit bine precizat (de exemplu holurile hoteliere)

Iluminarea cilindrică icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa laterală a unui cilindru

foarte mic aflat icircn acel punct axa cilindrului fiind verticală Astfel iluminarea cilindrică este

media iluminărilor verticale icircn toate direcţiile din jurul acelui punct

Icircn mod similar se defineşte şi iluminarea

semicilindrică

( )EI

hsemicil

= +π

α α β2

2 1sin cos cos

cu aplicaţii interesante la analiza iluminatului

public pentru identificarea persoanelor sau

obstacolelor ndash Figura 2114

Figura 2114 Calculul iluminării semicilindrice

Vectorul iluminare se defineşte icircn raport cu un disc foarte mic amplasat icircn punctul analizat Pe

axa normală a discului se orientează către feţele acestuia doi vectori ale căror module sunt egale

cu valorile iluminărilor pe feţele respective Vectorul iluminare are modulul egal cu maximul

diferenţei dintre cele două iluminări calculate pentru diferite orientări date discului Direcţia

vectorului este de la faţa cu iluminare mai mare către faţa cu iluminare mai mică Astfel vectorul

iluminare este corelat cu direcţia principală a luminii icircntr-un punct din spaţiu punacircnd icircn evidenţă

direcţionalitatea luminii

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este uniformă

icircn spaţiu fiind cuprinsă icircntre un minim - iluminarea minimă Emin şi un maxim - iluminarea

maximă Emax Se defineşte iluminarea medie Emed ca fiind media iluminărilor obţinute pe icircntreaga

suprafaţă de referinţă Măsura uniformităţii iluminării icircn spaţiu este dată de factorul de

uniformitate CU=Emin Emed Pentru un sistem de iluminat general valoarea acestui factor de

uniformitate pe icircntregul plan util trebuie să fie mai mare de 08 Se utilizează de asemenea atacirct

raportul dintre iluminarea minimă şi iluminarea maximă care se recomandă să fie mai mare de

065 pentru suprafaţa de lucru pe care se află sarcina vizuală cacirct şi inversul unuia sau altuia

dintre aceste rapoarte

216

Pentru ca o instalaţie de iluminat să corespundă cerinţelor de uniformitate este necesar să fie

icircndeplinite următoarele două condiţii

(a) raportul iluminărilor medii pe icircntreaga suprafaţă a planului de lucru şi pe suprafaţa

sarcinii vizuale Emed plan lucru Emed sarcină vizuală ge 13

(b) raportul icircntre iluminările medii ale unor icircncăperi icircnvecinate Emed 1 Emed 2 le 51

Iluminarea medie pe suprafaţa de referinţă asigurată de o instalaţie de iluminat interior nu

este uniformă nici icircn timp Icircncepacircnd din primul moment al punerii icircn funcţiune a instalaţiei

iluminarea va scădea continuu datorită icircmbătracircnirii lămpilor (şi deteriorării unora dintre ele) a

depunerilor de praf şi murdărie pe suprafeţele lămpilor aparatelor de iluminat pereţilor şi

tavanului icircncăperii şi a deprecierii calităţilor reflectante ale suprafeţelor icircncăperii ndash Figura 2115

Figura 2115 Variaţia iluminării icircn timpul utilizării instalaţiei de iluminat A - pierderi datorate icircmbătracircnirii lămpilor B - pierderi datorate deprecierii suprafeţelor icircncăperii C - pierderi datorate murdăririi lămpilor şi corpurilor de iluminat

Un program de icircntreţinere a instalaţiei de iluminat - numit şi program de mentenanţă - va

asigura menţinerea icircn limite rezonabile a iluminării medii Uniformitatea icircn timp a iluminării

medii se defineşte prin următorii termeni (a) iluminarea iniţială corespunde momentului punerii

icircn funcţiune a unei instalaţii noi cu suprafeţele icircncăperii curate (t=0) (b) iluminarea de serviciu

este media icircn timp a iluminării icircn cursul unui ciclu al programului de mentenanţă (acest termen

217

este rezultatul unei duble medieri a iluminării icircn spaţiu şi icircn timp) (c) iluminarea de icircntreţinere

este valoarea minimă la care scade iluminarea icircn momentul efectuării lucrărilor de icircntreţinere

programate de icircnlocuire a lămpilor defecte sau icircmbătracircnite şisau de curăţire a aparatelor de

iluminat şi a suprafeţelor icircncăperii Reglementările CIE recomandă normarea iluminării de

icircntreţinere pentru dimensionarea unei instalaţii de iluminat dar unele ţări normează iluminarea

de serviciu Este de dorit ca programul de icircntreţinere să fie astfel conceput icircncacirct iluminarea de

icircntreţinere să nu scadă sub 08 (unele reglementări precizează valoarea 07) din iluminarea de

serviciu

Măsurarea iluminării se face cu luxmetru un aparat de măsură ce utilizează o fotocelulă

care converteşte energia luminoasă determinată de fluxul receptat icircn energie electrică conectată

la un microampermetru cu scala gradată direct icircn lux Pentru măsurări precise se aplică corecţii

- de sensibilitate spectrală datorită faptului că celulele fotoelectrice au o curbă de răspuns

diferită de curba vizibilităţii relative

- de cosinus care asigură receptarea razelor de lumină ce cad sub un unghi de incidenţă mare

(foarte oblic care ar putea să conducă la reflexii totale) este specifică măsurătorilor icircn exterior

- de temperatură necesară datorită influenţei temperaturii ambiante asupra intensităţii

curentului de conversie fotovoltaică (icircn general temperatura de etalonare este icircn jurul a 20degC)

Luminanţa este conceptul pentru intensitatea luminoasă emisă de unitatea de arie a unei

suprafaţe icircntr-o direcţie anumită Suprafaţa poate fi ea icircnsăşi emiţătoare de lumină sau

transmiţătoare (sursă primară de lumină ndash suprafeţele lămpilor sau aparatelor de iluminat

suprafaţa soarelui) sau poate să reflecte lumina primită de la altă sursă (fiind astfel o sursă

secundară de lumină)

Luminanţa L este raportul intensităţii luminoase de la o suprafaţa icircntr-o direcţie dată la aria

aparentă a acestei suprafeţe

L=IAaparentă cdm2

Unitatea de măsură este candela pe metru pătrat Luminanţa este dependentă de unghiul de

privire Prin arie aparentă se icircnţelege proiecţia ariei suprafeţei considerate pe un plan

perpendicular pe direcţia de privire

Exemplu Pentru o sferă indiferent de direcţia de privire aria aparentă este aria secţiunii circulare diametrale prin sferă Aaparentă =πr

2 icircn timp ce aria semisferei expusă privirii este egală cu 2π r2 Exemplu Tubul de descărcare al unei lămpi cu vapori de sodiu de icircnaltă presiune are 100 mm

lungime şi 8 mm diametru Intensitate luminoasă radiată perpendicular pe suprafaţa cilindrică este de 400 cd Care este luminanţa icircn aceeaşi direcţie

Soluţie Suprafaţa aparentă a tubului de descărcare icircn direcţia perpendiculară pe generatoarea cilindrului este egală cu a secţiunii dreptunghiulare verticale Aaparentă=1008=800 mm2 Luminanţa este L=4000800=5 cdmm2=5106 cdm2

218

Cacircteva valori uzuale Suprafaţa soarelui - 165109 cdm2 Filamentul lămpii cu incandescenţă - 7106 cdm2 Lampa fluorescentă - 5hellip15103 cdm2 Suprafaţa lunii pline - 25103 cdm2 Asfaltul străzii cu iluminat public - 05hellip2 cdm2

Pentru asigurarea unei bune vizibilităţi a sarcinii cel mai important factor al iluminatului icircl

constituie luminanţa repartiţia acesteia şisau contrastul de luminanţicirc al diferitelor suprafeţe din

spaţiul icircncăperii Valorile acestora trebuie să se icircncadreze icircn anumite limite icircn caz contrar apare

o stare de jenă vizuală sau de reducere a aptitudinii de distingere a detaliilor de mici dimensiuni

cunoscută sub denumirea de orbire

Diferenţele de luminanţă icircntre diferitele suprafeţe ndash sarcina vizuală fondul acesteia şi cele

din cacircmpul vizual ndash sunt specificate sau măasurate prin raportul luminanţelor suprafeţelor icircn

corelaţie Se recomandă ca valori orientative rapoartele sarcină vizualăfond ndash 31 şi sarcină

vizualăcacircmp vizual ndash 101 Icircntrucacirct iluminarea este utilizată ca mărime de proiectare de bază icircn

sistemele de iluminat interior distrbuţia luminanţelor icircn interiorul unei icircncăperi poate fi redată

prin distribuţia iluminărilor relative (şi a reflexivităţii suprafeţelor respective)

Gradele de reflexie şi de finisare ale suprafeţelor principale dintr-o icircncăpere sunt factori

importanţi icircn utilizarea optimă a luminii Suprafeţele cu o reflexivitate mare contribuie la

reflexiile multiple şi sunt recomandate pentru interioare de lucru Suprafeţele mate sunt

recomandate pentru evitare reflexiilor regulate sau mascarea imperfecţiunilor suprafeţei

Cavitate tavanului va avea un rol mai redus icircn icircncăperile mici decacirct icircn cele mari icircn care

ocupă o parte substanţială din cacircmpul de vedere Pentru sisteme de iluminat direct sau semidirect

se recomandă ca iluminarea tavanului şi cea a planului de lucru să fie icircn raportul

EmedtavanEmedplandelucru=03hellip09 Pentru sisteme de iluminat indirect luminanţa suprafeţelor ce

formează cavitatea tavanului trebuie să fie mai mare de 500 cdm2 Pe porţiuni mici se acceptă şi

valori mai mari pacircnă la 1500 cdm2 dar trebuie să fie evitate contrastele mari de luminanţă

Tavanele luminoase realizate cu panouri difuze de mari dimensiuni vor avea o luminanţa

inferioară valorii de 500 cdm2

Reflexivitatea ridicată a pereţilor şi suprafeţelor despărţitoare vor icircmbunătăţi percepţia

luminoasă icircn icircncăpere Suprafeţele icircnvecinate ferestrelor trebuie să aibă un factor de reflexie de

cel puţin 06 pentru a reduce contrastul cu strălucirea relativ ridicată a imaginii exterioare pe

timpul zilei Ferestrele se acoperă cu perdele sau jaluzele icircn timpul nopţii icircntrucacirct formează

suprafeţe negre cu reflexie regulată Se recomandă ca raportul icircntre iluminarea medie a pereţilor

(iluminarea verticală) sau a oricărei suprafeţe de partiţie şi iluminarea medie orizontală pe planul

219

de lucru să fie icircn limitele EmedpereţiEmedplandelucru= 05hellip08 Factorii de reflexie ai pereţilor vor fi

icircntre limitele 03hellip07

Reflexivitatea cavităţii pardoselii ndash pardoseala suprafaţa inferioară a pereţilor mobilierul sau

echipamentul tehnologic aflate sub nivelul planului de lucru ndash este importantă icircn crearea

ambianţei vizuale a icircncăperii O pardoseală cu un factor de reflexie scăzut nu va reflecta lumina

incidentă pe ea şi va fi mai dificil să se obţină o modelare corespunzătoare a obiectelor din

icircncăpere Contrar dat fiind faptul că suprafaţa pardoselii poate fi cea mai mare suprafaţă plană

din icircncăpere o luminanţă prea ridicată a acesteia ar domina imaginea cacircmpului vizual De aceea

factorul de reflexie pentru cavitatea pardoselii se recomandă să aibă o valoare medie cuprinsă

icircntre limitele 020hellip040 putacircnd să coboare pacircnă la 01

Verificarea limitării orbirii directe produsă de aparatele de iluminat se face prin diferite

metode unele ţări adoptacircnd metodologii proprii CIE a stabilit metoda curbelor limită de

luminanţă care se doreşte a fi aplicată de majoritatea ţărilor europene cu adaptări icircn raport cu

anumite considerente concrete ndash vezi şi SR 6646 şi NP 061-02

Metoda CIE a Curbelor de Luminanţă Limită (CLL) Metoda CIE are la bază un sistem de

curbe de luminanţă limită folosit icircn cazul corpurilor de iluminat cu difuzor completat de un

sistem de unghiuri de ecranare minim admisibile care se utilizează icircn cazurile icircn care lămpile pot

fi vizibile parţial sau complet icircn zona de vedere care interesează

(a)(b)

Figura 2116 Curbele limită de luminanţă pentru evitarea orbirii ndash [CIE]

Valorile admisibile ale luminanţei aparatelor de iluminat sunt date icircn funcţie de unghiul de

observare γ pentru diferite niveluri de iluminare Ele depind de clasa de calitate a icircncăperii şi de

220

modul de distribuţie spaţială a fluxului luminos emis de aparate sau de direcţia de privire a

observatorului faţă de aparatele de iluminat Astfel sistemul de curbe limită de luminanţă este

format din două familii de curbe (tip A şi tip B) fiecare avacircnd icircn componenţa sa cacircte două seturi

de curbe corespunzătoare claselor de calitate 1 şi 2 Curbele de luminanţă prezintă variaţia

luminanţei maxim admisibile pentru unghiuri de emisie ale aparatelor de iluminat cuprinse icircntre

45˚ şi 85˚

Curbele de tip A (fig 2116 a) se aplică aparatelor de iluminat fără părţi laterale luminoase

şi aparatelor de iluminat liniare cu părţile laterale luminoase dispuse paralele cu direcţia de

privire Curbele de tip B (fig 2116 b) se aplică aparatelor de iluminat cu părţi laterale

luminoase şi aparatelor liniare perpendiculare pe linia vederii

Figura 2117 Exemplu de aplicare a metodei curbelor limită de luminanţă

Utilizarea sistemului curbelor de luminanţe limite este posibilă doar dacă sunt icircndeplinite

simultan următoarele condiţii

- icircncăperile au formă de paralelipiped rectangular

- aparatele de iluminat sunt distribuite icircntr-un aranjament practic regulat cu axele

principale paralele cu pereţii

221

- factorii de reflexie ai suprafeţelor icircncăperilor se găsesc icircn domeniul 07 ndash 08 pentru

plafon 04 ndash06 pentru pereţi şi 01 ndash 02 pentru podea

- direcţiile principale de privire sunt predominant orizontale

Icircn cazul icircn care se cunoaşte curba de luminanţă a aparatului de iluminat examinat pentru

unghiurile γ stabilite se compară valorile acesteia cu valorile corespunzătoare ale luminanţelor

maxim admisibile din curba de luminanţă limită aleasă Se consideră că sunt realizate condiţiile

de limitare a orbirii directe dacă toate valorile luminanţelor aparatului de iluminat sunt situate icircn

stacircnga curbei de luminanţă limită ndash Figura 2117

Metoda CIE de Evaluare Unificată a Orbirii (ldquoUnified Glare Ratingrdquo - UGR) este propusă

de CIE şi introdusă icircn actualele standarde europene CEN pentru determinarea limitelor de orbire

icircn iluminatul interior Sistemul are la bază indicele global de orbire UGR

sdot= sum 2

2250lg8

p

L

LUGR

b

ω

icircn care Lb este luminanţa fondului (cdm2) L - luminanţa părţilor luminoase ale fiecărui corp de

iluminat icircn direcţia ochiului observatorului (cdm2) văzute sub unghiurile solide ω (steradiani) p

- un indice de poziţie corelat cu deplasarea corpului de iluminat faţă de linia de privire Metoda

permite cea mai precisă evaluare a orbirii provocată icircn planul liniei de privire de către corpurile

de iluminat tratate individual şi are avantajul posibilităţii includerii procedurii de calcul icircn cadrul

unor programe de calcul generale

Figura 2118 Corelarea icircntre curbele limită de luminanţă şi factorul UGR

222

Valorile UGR sunt cuprinse icircn gama 10 30 cu cacirct mai mare fiind valoare indicelui cu atacirct

mai mare fiind orbirea produsă icircn interior Recomandarea standardului CEN pentru cele mai

multe birouri menţionează limita superioară a indicelui la valoarea 19 care corespunde curbei

limtă de luminanţă pentru iluminarea medie de 500 lx şi clasa de calitate 1 ndash Figura 2118

Sisteme de iluminat cu un UGR de 10 sunt lipsite de orbire Valorile maxime uzual recomandate

sunt 16 ndash desen tehnic 19 ndash citit scris icircntruniri muncă bazată pe calculator 22 ndash activităţi

industriale 25 ndash industrie grea 28 ndash platforme de cale ferată foaiere

Dacă nu se poate obţine limitarea dorită a luminanţei aparatelor de iluminat se va proceda la

evitarea orbirii directe prin amplasarea lor icircn afara cacircmpului vizual al observatorului sau prin

utilizarea unor dispozitive de ecranare a surselor de lumină (grătare dispersoare)

Trebuie făcută distincţia icircntre doi termeni ndash luminanţa şi strălucirea Luminanţa este excitaţia

vizuală iar strălucirea este răspunsul vizual Luminanţa este o măsură cantitativă şi obiectivă

Strălucirea este un termen calitativ şi subiectiv care se referă la impresia pe care o are un

observator privind o suprafaţă Exemplu tipic este modul icircn care luna plină icirci apare unui

observator pe timp de noapte ndash strălucitoare sau pe timp de zi ndash deloc strălucitoare Alt exemplu

ndash aparatele de iluminat public cu lămpile aprinse pe timp de noapte respectiv pe timp de zi

Strălucirea nu este potrivită pentru determinarea cantitativă a vizibilităţii luminanţa este

Icircn cazul unei suprafeţe mate (sarcina vizuală şi suprafeţele icircnvecinate) factorul de reflexie şi

iluminarea suprafeţei determină luminanţa acesteia

L=E(rπ)

Astfel suprafeţele cu diferite proprietăţi reflexive dar cu aceeaşi iluminare vor radia diferite

intensităţi luminoase şi de aceea vor avea diferite luminanţe

Exemplu Fie trei foi de hacircrtie mată albă gri şi neagră avacircnd factorii de reflexie respectiv de 08 04 004 Cunoscacircnd că sunt iluminate cu 400 lx să se determine luminanţele lor

Soluţie Relaţia icircntre iluminare luminanţă şi factorul de reflexie a unei suprafeţe mate este L= E(rπ) astfel că cele trei luminanţe căutate sunt respectiv Lalb=400(08314)=100 cdm2

Lgri=400(04314)=50 cdm2 Lnegru=400(004314)=5 cdm2

Luminanţa ca factor ce influenţează vizibilitatea poate fi substituită prin iluminarea şi

reflectanţa respectivelor suprafeţe mate Reflectanţa este o proprietate intrinsecă a materialelor

componente nefiind afectată de iluminat astfel că iluminarea E rămacircne ca o caracteristică a

sistemului de iluminat ce afectează vizibilitatea Icircn acelaşi timp icircnsă o altă caracteristică

reprezentantă prin contrastul de luminanţă icircntre detaliul sarcinii vizuale şi suprafeţele icircnvecinate

care formează fondul nu este afectată de iluminare ci de factorii de reflexie ai detaliului şi

fondului rdetaliurfond

223

Emitanţa (exitanţa) unei suprafeţe care emite lumină (sursă primară sau secundară) este

raportul fluxului emis la mărimea ariei suprafeţei

M= ΦemisA lmm2

Relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe ce are o reflexivitate r este

astfel

M=ΦreflectatA=ΦincidentrA=Er

Introducacircnd şi relaţia de legătură icircntre iluminare şi luminanţă L=E(rπ) se obţine

M=Er=Lπ

Icircn mod similar relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe care are o

transmisivitate t este

M=ΦtransmisA=ΦincidenttA=Et=Lπ

Exemplu Un glob sferic cu diametrul de 1 m este perfect difuz Icircn centrul său se află o sursă de iluminat punctiformă ce emite 50 cd Luminanţa globului este de 40 cdm2 Care este emitanţa globului Dar transmitanţa sticlei globului

Soluţie (1) Utilizarea fluxului luminos Lampa emite un flux luminos de 504π=200π lm Aria suprafeţei sferei este 4πr2=4π(12)2=π m2 Iluminarea pe suprafaţa interioară sferei este 200ππ=200 lx Luminanţa sferei este de 40 cdm2 Emitanţa este 40π lmm2 Transmisivitatea este t= (40π)200=0628

(2) Utilizarea intensităţii luminoase Aria aparentă a globului sferic este Aaparentă=π(12)2 Astfel intensitatea luminoasă emisă de sferă este I=LAaparentă=40π(12)2=10π cd Raportul icircntre intensitatea luminoasă a globului (din exterior) şi cea a sursei de lumină (din interior) defineşte transmitanţa sticlei globului t=10π 50=0628

Proprietăţi ale suprafeţelor iluminate

Radiaţiile luminoase emise de o sursă de lumină şi propagate prin aer la contactul cu un material

se comportă astfel o parte se reflectă o parte este absorbită iar o parte este transmisă ndash Figura

2119

Figura 2119 Comportarea radiaţiei luminoase la icircntacirclnirea cu un material oarecare plan

224

Pe baza conservării energiei se poate scrie şi conservarea fluxului luminos

Φi=Φr+Φa+Φt

unde Φi reprezintă fluxul incident Φr - fluxul reflectat Φa - fluxul absorbit şi Φt - fluxul

transmis Cele trei componente al fluxului definesc factorii de reflexie r (ρ) de absorbţie a (α) şi

de transmisie t (τ)

r=ΦrΦi a=ΦaΦi t= ΦtΦi care respectă egalitatea r+a+t=1

Cele trei fenomene reflexia absorbţia şi transmisia au loc simultan dar icircn proporţii diferite

icircn funcţie de natura materialului din care este constituit corpul Se defineşte corpul negru alb

respectiv transparent ndash care absoarbe reflectă respectiv transmite radiaţia incidentă corpul colorat ndash

la care fenomenul este selectiv dependent de lungimea de undă a radiaţiei incidente

Reflexia determină o modificare a direcţiei radiaţiei luminoase incidente Punctul icircn care are

loc această deviere a razei de lumină se numeşte punct de incidenţă iar radiaţia luminoasă cu o

nouă direcţie se numeşte radiaţie luminoasă reflectată

Icircn Figura 2120 este dată o clasificare a reflexiilor pe suprafeţe clasificare valabilă şi pentru

transmisia fluxului luminos prin corpuri transparente

Figura 2120 Clasificarea reflexiei fluxului luminos pe suprafeţe

Reflexia regulată (de oglindă) Suprafeţele foarte netede se comportă ca o oglindă iar conform

legilor opticii unei raze de lumină incidente Ii icirci corespunde o singură rază de lumină reflectată

Ir icircntr-un plan ce cuprinde şi normala la suprafaţă n iar unghiul de incidenţă este egal cu cel de

deflexie (fig 2121 a)

Reflexia difuză Icircn cazul icircn care suprafaţa materialului reflectant nu este netedă ci prezintă

asperităţi lumina este icircmprăştiată după reflexie icircn toate direcţiile icircn funcţie de mărimea şi

orientarea asperităţilor Acest fenomen poartă numele de reflexie difuză Şi icircn acest caz sunt

respectate legile reflexiei dar la nivelul fiecărui microelement al suprafeţei cu denivelări (fig

2121 b)

Reflexia

Regulată Difuză Mixtă

Imperfect difuză Perfect difuză

225

n Irmax Ii

Reflexia imperfect difuză are loc icircn cazul suprafeţelor lucioase intensităţile reflectate fiind

orientate după direcţia principală de reflexie (fig 2121 c)

Reflexia perfect difuză Icircn cazul suprafeţelor perfect difuze reflexia luminii este izotropă

respectacircnd legea lui Lambert γγ cosmax sdot= II unde Imax este intensitatea luminoasă maximă icircn

direcţia normală şi Ir ndash intensitatea luminoasă la un unghi γ (fig 2121 d) Icircn această situaţie

luminanţa suprafeţei este aceeaşi independent de poziţia punctului de observaţie

Reflexia mixtă reprezintă o suprapunere dintre reflexia regulată şi cea difuză După cum se poate

observa icircn figura 2121 e reflexia mixtă se caracterizează printr-o reflexie difuză la care există

o direcţie principală care coincide cu direcţia razei reflectate din cauza reflexiei regulate

(a) (b)

c) (d)

e) Figura 2121 Reflexia regulată (a) difuză (b) imperfect difuză (c) perfect difuză (d) mixtă (e)

n Ir Ii

θi θr

n Irmax Ii

θi

Ii

dS

γ

226

Icircntrebări 1 Care parametru reprezintă cantitatea luminii incidente pe o suprafaţă a iluminarea b luminanţa c strălucirea 2 Care este nivelul de iluminare recomandat pentru săli de icircnvăţămacircnt şi conferinţe a 100 lx b 300 lx c 1000 lx 3 Rolul iluminatul icircn condiţionarea mediului ambiant poate fi descris prin a crearea unei atmosfere plăcute b conformarea la reglementări internaţionale c promovarea unei eficacităţi vizuale 4 Icircn condiţii normale icircn timpul zilei vederea este asigurată de a bastonaşe b conuri c pupilă 5 Radiaţiile ultraviolete ocupă un domeniu de lungimi de undă icircntre a 100-380 nm b 380-760 nm c 500-600 nm 6 Radiaţia cu lungimea de undă de 550 nm este de culoare a albastră b verde c roşie 7 Care unitate de măsură reprezintă cantitatea de lumină incidentă pe suprafaţa unui obiect a lm b lx c cd 8 Radiaţiei cu puterea de 100 W pe lungimea de undă de 510 nm icirci corespunde fluxul luminos de a 100 lm b 100middot683=68300 lm c 100middot05middot683=34150 lm 9 O lampă ce emite un flux luminos de 500 lm este echipată cu un reflector astfel că 40 din

lumina lămpii ajunge pe o pictură cu dimensiunile de 2550 cm Care este iluminarea picturii a 500(025middot050middot04)=10000 lx b (50004)middot(025middot050)=156 lx c (500middot04)(025middot050)=1600 lx 10 Un corp de iluminat public este amplasat la 8 m icircnălţime Intensitatea luminoasă radiată spre un

punct de pe stradă la 8 m distanţă de proiecţia corpului este de 2500 cd Care este iluminarea orizontală icircn acel punct

a 2500(8middot8)=391 lx b [2500(8middot8)]middotcos345deg=137 lx c 2500(82middot8)=49 lx

227

11 O bucată de sticlă care primeşte un flux luminos icircn anumite condiţii şi are un factor de transmitere de 07 şi un factor de absorbţie de 01 va reflecta de pe suprafaţa sa un flux incident egal cu

a 0 b 20 c 50

12 O sticlă colorată icircn roşu va transmite icircn principal o rază de lumină de culoare a roşie b albastră c toate culorile cuexcepţia celei roşie

13 Care este luminanţa suprafeţei unui corp de iluminat sferic cu un diametru de 20 cm ce radiază o intensitate luminoasă de 100 cd icircn toate direcţiile a 100(010x010)= 10000 cdm2 b 100(4 x π x 010 x 010)= 796 cdm2 c 100(π x 010 x 010)= 3183 cdm2

14 Un flux luminos de 100 lm este incident pe o suprafaţă reflexivă perfect difuză cu o reflectanţă de 30 Dimensiunile suprafeţei sunt de 3 x 3 m care este luminanţa suprafeţei a (100 x 030)π = 95 cdm2 b (100 x 030)(3 x 3 x π)=11 cdm2 c (100 x 3 x 3)(030 x π)=318 cdm2

15 Care parametru luminos este cel mai apropiat de senzaţia vizuală percepută de ochi a fluxul luminos b iluminarea c luminanţa

16 O lampă cu incandescenţă emite un flux luminos de 900 lm Lampa este introdusă icircntr-un glob sferic de sticlă opală (perfect difuză) care are o transmitanţă de 80 Fluxul iluminos este perfect distribuit icircn spaţiu Care este intensitatea luminoasă radiată icircn orice direcţie a (900 x 08)4π =57 cd b (900 x 08)2π =115 cd c 9004π =72 cd

17 O sursă de lumină cu intensitatea luminoasă de 2000 cd icircn direcţia unei mici suprafeţe aflată la 5 m distanţă cu o reflectanţă de 60 este orientată perpendicular pe direcţia razei de lumină incidente Care este iluminarea punctiformă pe suprafaţă a 2000(5 x 5)=80 lx b (2000 x 06)(5 x 5)=48 lx c (2000 x 06)(π x 5 x 5)=15 lx

210

Figura 218 Reprezentarea grafică a distribuţiei intensităţii luminoase icircn sistemul C-γ

Reprezentarea tabelară a distribuţiei intensităţii luminoase este de fapt icircnregistrarea

măsurărilor fotometrice şi permite cunoaşterea cu mai mare acurateţe a acestora Ea este utilizată icircn

programelor de calcul automat al sistemelor de iluminat

Fluxul luminos emis de aparatul de iluminat spre suprafaţa de lucru este dispersat sau

concentrat gradul de dispersie fiind caracterizat prin unghiul icircn care intensitatea luminoasă scade

sub un anumit procent din valoarea sa maximă (pentru aparate cu simetrie de rotaţie icircn general

50) Se deosebesc aparate de iluminat cu dispersie icircngustă (unghiul mai mic de 20deg) medie

(unghiul cuprins icircntre 20 40deg) sau largă (unghiul mai mare de 40deg) ndash Figura 219

Figura 219 Diagramele polare pentru distribuţia luminoasă cu fascicul icircngust mediu sau larg

Iluminarea Cantitatea de lumină necesară icircntr-o situaţie dată este exprimată prin termenul

de iluminare ce caracterizează recepţia fluxului luminos de către o suprafaţă icircntr-un punct al

acesteia Iluminarea E este raportul fluxului luminos incident pe o suprafaţă la aria acestei

suprafeţe

E=ΦA lx

Unitatea de măsură este lux 1 lx este 1 lumen pe 1 m2 Iluminarea este independentă de

unghiul de incidenţă al fluxului luminos

Cacircteva valori uzuale Vara la amiază pe un cer acoperit - 100000lx Un birou bine iluminat - 1000 lx Atelier de producţie - 300-500 lx

211

Spaţii de icircnvăţămacircnt conferinţe - 300-500 lx Cameră de zi a unei locuinţe - 100 lx Iluminat public - 5-30 lx Lună plină icircntr-o noapte senină - 025 lx

Dacă dimensiunea ariei este elementară iluminarea se referă la punctul respectiv Icircn caz

contrar iluminarea este o valoare medie pe icircntreaga suprafaţă de arie A Iluminarea medie se

poate determina şi ca medie aritmetică a iluminărilor icircn diferite puncte Pk ale suprafeţei

Emed=(1n)middotsumEP

Prin unirea punctelor unei suprafeţe icircn care iluminarea are aceeaşi valoare se obţin curbe

izolux

Legea fundamentală a iluminării exprimă legătura icircntre intensitatea luminoasă a sursei de

lumină şi iluminarea icircntr-un punct P al suprafeţei de arie A prin intermediul definiţiei fluxului

luminos şi a unghiului solid Astfel cu notaţiile dΦ = Imiddotdω dω = dArsquoR2 şi dArsquo = dAcosi se

obţine

2

cos

r

iIE

sdot= α

unde Iα este intensitatea luminoasă emisă de sursa de

lumină icircn direcţia punctului considerat α - unghiul

faţă de nadir (verticala punctului) i - unghiul de

incidenţă (icircntre raza de lumină şi normala la

suprafaţă icircn punctul considerat) r - distanţa de la

sursa de lumină la punctul considerat ndash Figura 2110

Figura 2110 Explicativă la legea iluminării

Exemplu Fie un corp de iluminat public de tip glob opal amplasat la icircnălţimea de 5 m care are o intensitate luminoasă uniformă de 2000 cd şi un semn de circulaţie ldquotrecere de pietonirdquo amplasat la o icircnălţime de 2 m şi la o distanţă de 4 m faţă de verticala corpului de iluminat (suprafaţa acestuia se află icircntr-un plan perpendicular pe planul format de raza de lumină şi verticala sursei de lumină) Care este iluminarea semnului de circulaţie(se neglijează dimensiunile proprii ale celor două obiecte) Soluţie Distanţa icircntre sursa de lumină şi semnul de circulaţie este r=radic(5-2)2+42=5 m Cosinusul unghiului de incidenţă este cosi=45 Iluminarea este E=2000middot0852=64 lx

Numeroase investigaţii au fost desfăşurate pentru a determina preferinţa utilizatorilor privind

iluminarea orizontală icircn spaţii interioare cu diferite valori ale reflectanţelor suprafeţelor

icircnconjurătoare

212

Nivelul de iluminare recomandat şi caracterul dinamic al recomandărilor Tendinţele

proiectării sistemelor de iluminat sunt foarte dinamice Nivelul de iluminare recomandat

reprezintă doar unul dintre parametrii ce trebuie luaţi icircn considerare la proiectarea sistemelor de

iluminat dar el este icircntotdeauna determinant pentru un sistem Un studiu de comparaţie

internaţional arată că nu există un consens icircn definirea ldquonivelului de iluminare corectrdquo [Mills E

Borg N Rethinking Light Levels 1998]

Tabelul 211 Niveluri de iluminare recomandate icircn 20 ţări (iluminare medie de icircntreţinere icircn lx)

Ţara Anul Plan general Sarcini VDT Masa de scris

Sarcini de citire

Proiectare de detalii

Australia 1990 160 160 320 320 600 Austria 1984 500 500 - - 750 Belgia 1992 300-750 500 500-1000 500-1000 1000 Brazilia 1990 750-1000 - - 200-500 3000 China 1993 100-150-200 150-200-300 150 75-100-150 200-300-500 Cehia 200-500 300-500 300-500 500 750 Danemarca 200-500 200-500 - 500 1000 Elveţia 1997 500 300-500 300 500 1000 Finlanda 1986 150-300 150-300 500-1000 500-1000 1000-2000 Franţa 1997 425 250-425 425 425 850 Germania 1990 500 500 500 - 750 Japonia 1989 300-750 300-750 300-750 300-750 750-1500 Marea Britanie 1994 500 300-500 500 300 750 Mexic Prop 200 - 600 900 1100 Olanda 1991 100-200 500 400-500 400 1600 Romacircnia 2002 300-500-750 - 500-750-1000 750 1000-1500-2000 Rusia 1995 300 200 300 300 500 Suedia 1994 100 300-500 300 500 1500 USACanada 1993 200-300-500 300 200-300-500 200-300-500 1000-1500-2000 Ghid CIE 1996 500 500 500 500 750

Icircncepacircnd cu anul 1930 nivelul de iluminare a cunoscut o schimbare rapidă icircn majoritatea

ţărilor Icircn prima fază a crescut pacircnă icircn anii rsquo70 (momentul crizei petrolului) după care a scăzut

din nou variaţia nivelului de iluminare de la o ţară la alta fiind foarte mare Icircn tabelul 21 este

prezentată o comparaţie icircntre nivelurile de iluminare pentru sarcini selectate icircn birouri folosind

date din 20 ţări

213

Figura 2111 Variaţia performanţei vizuale (a) şi a confortului vizual (b) cu iluminarea

Figura 2111 redă curba medie ce indică procentul observatorilor care au considerat o

anumită valoare a iluminării ca fiind satisfăcătoare icircmpreună cu aprecierile defavorabile prea

icircntunecată şi prea strălucitoare Satisfacţia vizuală optimă se obţine la valori de aproximativ

2000 lx (pentru care aprozimativ 70 din subiecţi s-au declarat satisfăcuţi) dar nu există un

nivel de iluminare la care toţi observatorii să fie satisfăcuţi Este de subliniat că 50 din subiecţi

au preferat niveluri de iluminare mai mici icircn jurul a 900-1000 lx Considerente energetice şi de

cost au condus spre stabilirea unui domeniu al iluminărilor recomandate pentru activităţi uzuale

icircntre 1000 şi 2000 lx Percepţia satisfăcătoare a trăsăturilor feţei umane icircn spaţii interioare se

obţine la o luminanţă de 10-20 cdm2 ceea ce corespunde unei iluminări verticale de cel puţin

100 lx respectiv orizontale de 200 lx De aceea valoarea minimă a iluminării pentru activităţi

desfăşurate icircn icircncăperi icircn condiţii normale de activitate continuă este de 200 lx indiferent de

cerinţele sarcinii vizuale Limita inferioară a luminanţei necesare pentru distingerea trăsăturile

feţei umane este de 1 cdm2 Aceasta echivalează cu o iluminare orizontală de aproximativ 20 lx

icircn condiţii normale de iluminat considerată valoare minimă a iluminării pentru spaţii interioare

icircn care nu se lucrează

Normativele internaţionale stabilesc următoarea scară de valori ale iluminărilor (cu un factor de

multiplicare de aproximativ 15) 20-30-50-75-100-150-200-300-500-750-1000-1500-2000-lx

Nivelurile de iluminare recomandate pentru diferite domenii de activitate desfăşurate icircn mod

curent icircn spaţiile interioare icircn condiţii vizuale normale sunt menţionate icircn tabel [CIE] Ele au fost

determinate de cerinţele sarcinii vizuale cu diferite grade de dificultate satisfacerea vizuală a

utilizatorilor experienţa practică şi necesitatea utilizării eficiente a energiei Iluminarea poate fi

mărită cu o treaptă dacă - sarcina vizuală prezintă reflectanţă şisau contraste cu valori

neobişnuit de mici - refacerea erorilor (rebuturilor) este costisitoare - acurateţea sau

Iluminarea lx

Vit

eza

med

ie d

e de

tecţ

ie s

-1

a)

Iluminarea lx

Ilum

inat

bun

b)

214

productivitatea ridicată a muncii este de mare importanţă - capacitatea vizuală a utilizatorului

este sub cea normală Icircn mod contrar iluminarea poate fi micşorată cu o treaptă dacă - sarcina

vizuală prezintă reflectanţă şisau contraste cu valori neobişnuit de mari - viteza şisau acurateţea

muncii nu este importantă - activitatea este desfăşurată doar ocazional Plecacircnd de la aceste

valori recomandate reglementări specifice normează nivelurile de iluminare pentru diferitele

tipuri ale activităţilor vizuale ndash SR 6646 NP061-02

Iluminarea este definită şi măsurată ca iluminare icircntr-un plan scalară (sferică) cilindrică şi

vectorială ndash Figura 2112

Figura 2112 Vectorul iluminare iluminarea sferică iluminarea cilindrică iluminarea semicilindrică

Iluminarea icircntr-un plan - orizontal vertical sau icircnclinat - este mărimea cea mai des folosită

Planul icircn care este situată sarcina vizuală se numeşte ldquoplan de referinţărdquo Icircn spaţiile industriale

iluminarea recomandată se referă la suprafaţa aşa numitului plan de lucru un plan orizontal

situat la icircnălţimea de 085 m deasupra pardoselii considerată icircnălţimea medie pentru o activitate

vizuală corespunzătoare poziţiei de lucru icircn picioare Desigur icircn situaţii concrete pot fi definite

şi alte suprafeţe de referinţă Icircn spaţii interioare cu alte destinaţii de exemplu pentru circulaţie

sau pentru expoziţii suprafaţa de referinţă poate fi pardoseala pereţii sau orice plan relevant din

icircncăpere

Calculul iluminării icircntr-un punct din planul orizontal sau vertical se face cu referire la

icircnălţimea sursei de lumină de-asupra planului orizontal h şi la unghiurile care definesc poziţia

reciprocă sursă-punct-orientarea planului ndash Figura 2113

Iluminarea orizontală icircntr-un punct P este

Eorizontal=Imiddotcos3ih2

iar iluminarea verticală icircn acelaşi punct P este

Evertical=Imiddotsinαmiddotcos2αmiddotcosβh2

Figura 2113 Calculul iluminării verticale

215

Iluminarea scalară (sferică) icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa unei sfere

foarte mici aflate icircn acel punct Fiind o mărime independentă de direcţia de incidenţă a luminii

este utilă pentru analiza iluminatului icircn icircncăperile icircn care activitatea nu se desfăşoară icircntr-un plan

anumit bine precizat (de exemplu holurile hoteliere)

Iluminarea cilindrică icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa laterală a unui cilindru

foarte mic aflat icircn acel punct axa cilindrului fiind verticală Astfel iluminarea cilindrică este

media iluminărilor verticale icircn toate direcţiile din jurul acelui punct

Icircn mod similar se defineşte şi iluminarea

semicilindrică

( )EI

hsemicil

= +π

α α β2

2 1sin cos cos

cu aplicaţii interesante la analiza iluminatului

public pentru identificarea persoanelor sau

obstacolelor ndash Figura 2114

Figura 2114 Calculul iluminării semicilindrice

Vectorul iluminare se defineşte icircn raport cu un disc foarte mic amplasat icircn punctul analizat Pe

axa normală a discului se orientează către feţele acestuia doi vectori ale căror module sunt egale

cu valorile iluminărilor pe feţele respective Vectorul iluminare are modulul egal cu maximul

diferenţei dintre cele două iluminări calculate pentru diferite orientări date discului Direcţia

vectorului este de la faţa cu iluminare mai mare către faţa cu iluminare mai mică Astfel vectorul

iluminare este corelat cu direcţia principală a luminii icircntr-un punct din spaţiu punacircnd icircn evidenţă

direcţionalitatea luminii

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este uniformă

icircn spaţiu fiind cuprinsă icircntre un minim - iluminarea minimă Emin şi un maxim - iluminarea

maximă Emax Se defineşte iluminarea medie Emed ca fiind media iluminărilor obţinute pe icircntreaga

suprafaţă de referinţă Măsura uniformităţii iluminării icircn spaţiu este dată de factorul de

uniformitate CU=Emin Emed Pentru un sistem de iluminat general valoarea acestui factor de

uniformitate pe icircntregul plan util trebuie să fie mai mare de 08 Se utilizează de asemenea atacirct

raportul dintre iluminarea minimă şi iluminarea maximă care se recomandă să fie mai mare de

065 pentru suprafaţa de lucru pe care se află sarcina vizuală cacirct şi inversul unuia sau altuia

dintre aceste rapoarte

216

Pentru ca o instalaţie de iluminat să corespundă cerinţelor de uniformitate este necesar să fie

icircndeplinite următoarele două condiţii

(a) raportul iluminărilor medii pe icircntreaga suprafaţă a planului de lucru şi pe suprafaţa

sarcinii vizuale Emed plan lucru Emed sarcină vizuală ge 13

(b) raportul icircntre iluminările medii ale unor icircncăperi icircnvecinate Emed 1 Emed 2 le 51

Iluminarea medie pe suprafaţa de referinţă asigurată de o instalaţie de iluminat interior nu

este uniformă nici icircn timp Icircncepacircnd din primul moment al punerii icircn funcţiune a instalaţiei

iluminarea va scădea continuu datorită icircmbătracircnirii lămpilor (şi deteriorării unora dintre ele) a

depunerilor de praf şi murdărie pe suprafeţele lămpilor aparatelor de iluminat pereţilor şi

tavanului icircncăperii şi a deprecierii calităţilor reflectante ale suprafeţelor icircncăperii ndash Figura 2115

Figura 2115 Variaţia iluminării icircn timpul utilizării instalaţiei de iluminat A - pierderi datorate icircmbătracircnirii lămpilor B - pierderi datorate deprecierii suprafeţelor icircncăperii C - pierderi datorate murdăririi lămpilor şi corpurilor de iluminat

Un program de icircntreţinere a instalaţiei de iluminat - numit şi program de mentenanţă - va

asigura menţinerea icircn limite rezonabile a iluminării medii Uniformitatea icircn timp a iluminării

medii se defineşte prin următorii termeni (a) iluminarea iniţială corespunde momentului punerii

icircn funcţiune a unei instalaţii noi cu suprafeţele icircncăperii curate (t=0) (b) iluminarea de serviciu

este media icircn timp a iluminării icircn cursul unui ciclu al programului de mentenanţă (acest termen

217

este rezultatul unei duble medieri a iluminării icircn spaţiu şi icircn timp) (c) iluminarea de icircntreţinere

este valoarea minimă la care scade iluminarea icircn momentul efectuării lucrărilor de icircntreţinere

programate de icircnlocuire a lămpilor defecte sau icircmbătracircnite şisau de curăţire a aparatelor de

iluminat şi a suprafeţelor icircncăperii Reglementările CIE recomandă normarea iluminării de

icircntreţinere pentru dimensionarea unei instalaţii de iluminat dar unele ţări normează iluminarea

de serviciu Este de dorit ca programul de icircntreţinere să fie astfel conceput icircncacirct iluminarea de

icircntreţinere să nu scadă sub 08 (unele reglementări precizează valoarea 07) din iluminarea de

serviciu

Măsurarea iluminării se face cu luxmetru un aparat de măsură ce utilizează o fotocelulă

care converteşte energia luminoasă determinată de fluxul receptat icircn energie electrică conectată

la un microampermetru cu scala gradată direct icircn lux Pentru măsurări precise se aplică corecţii

- de sensibilitate spectrală datorită faptului că celulele fotoelectrice au o curbă de răspuns

diferită de curba vizibilităţii relative

- de cosinus care asigură receptarea razelor de lumină ce cad sub un unghi de incidenţă mare

(foarte oblic care ar putea să conducă la reflexii totale) este specifică măsurătorilor icircn exterior

- de temperatură necesară datorită influenţei temperaturii ambiante asupra intensităţii

curentului de conversie fotovoltaică (icircn general temperatura de etalonare este icircn jurul a 20degC)

Luminanţa este conceptul pentru intensitatea luminoasă emisă de unitatea de arie a unei

suprafaţe icircntr-o direcţie anumită Suprafaţa poate fi ea icircnsăşi emiţătoare de lumină sau

transmiţătoare (sursă primară de lumină ndash suprafeţele lămpilor sau aparatelor de iluminat

suprafaţa soarelui) sau poate să reflecte lumina primită de la altă sursă (fiind astfel o sursă

secundară de lumină)

Luminanţa L este raportul intensităţii luminoase de la o suprafaţa icircntr-o direcţie dată la aria

aparentă a acestei suprafeţe

L=IAaparentă cdm2

Unitatea de măsură este candela pe metru pătrat Luminanţa este dependentă de unghiul de

privire Prin arie aparentă se icircnţelege proiecţia ariei suprafeţei considerate pe un plan

perpendicular pe direcţia de privire

Exemplu Pentru o sferă indiferent de direcţia de privire aria aparentă este aria secţiunii circulare diametrale prin sferă Aaparentă =πr

2 icircn timp ce aria semisferei expusă privirii este egală cu 2π r2 Exemplu Tubul de descărcare al unei lămpi cu vapori de sodiu de icircnaltă presiune are 100 mm

lungime şi 8 mm diametru Intensitate luminoasă radiată perpendicular pe suprafaţa cilindrică este de 400 cd Care este luminanţa icircn aceeaşi direcţie

Soluţie Suprafaţa aparentă a tubului de descărcare icircn direcţia perpendiculară pe generatoarea cilindrului este egală cu a secţiunii dreptunghiulare verticale Aaparentă=1008=800 mm2 Luminanţa este L=4000800=5 cdmm2=5106 cdm2

218

Cacircteva valori uzuale Suprafaţa soarelui - 165109 cdm2 Filamentul lămpii cu incandescenţă - 7106 cdm2 Lampa fluorescentă - 5hellip15103 cdm2 Suprafaţa lunii pline - 25103 cdm2 Asfaltul străzii cu iluminat public - 05hellip2 cdm2

Pentru asigurarea unei bune vizibilităţi a sarcinii cel mai important factor al iluminatului icircl

constituie luminanţa repartiţia acesteia şisau contrastul de luminanţicirc al diferitelor suprafeţe din

spaţiul icircncăperii Valorile acestora trebuie să se icircncadreze icircn anumite limite icircn caz contrar apare

o stare de jenă vizuală sau de reducere a aptitudinii de distingere a detaliilor de mici dimensiuni

cunoscută sub denumirea de orbire

Diferenţele de luminanţă icircntre diferitele suprafeţe ndash sarcina vizuală fondul acesteia şi cele

din cacircmpul vizual ndash sunt specificate sau măasurate prin raportul luminanţelor suprafeţelor icircn

corelaţie Se recomandă ca valori orientative rapoartele sarcină vizualăfond ndash 31 şi sarcină

vizualăcacircmp vizual ndash 101 Icircntrucacirct iluminarea este utilizată ca mărime de proiectare de bază icircn

sistemele de iluminat interior distrbuţia luminanţelor icircn interiorul unei icircncăperi poate fi redată

prin distribuţia iluminărilor relative (şi a reflexivităţii suprafeţelor respective)

Gradele de reflexie şi de finisare ale suprafeţelor principale dintr-o icircncăpere sunt factori

importanţi icircn utilizarea optimă a luminii Suprafeţele cu o reflexivitate mare contribuie la

reflexiile multiple şi sunt recomandate pentru interioare de lucru Suprafeţele mate sunt

recomandate pentru evitare reflexiilor regulate sau mascarea imperfecţiunilor suprafeţei

Cavitate tavanului va avea un rol mai redus icircn icircncăperile mici decacirct icircn cele mari icircn care

ocupă o parte substanţială din cacircmpul de vedere Pentru sisteme de iluminat direct sau semidirect

se recomandă ca iluminarea tavanului şi cea a planului de lucru să fie icircn raportul

EmedtavanEmedplandelucru=03hellip09 Pentru sisteme de iluminat indirect luminanţa suprafeţelor ce

formează cavitatea tavanului trebuie să fie mai mare de 500 cdm2 Pe porţiuni mici se acceptă şi

valori mai mari pacircnă la 1500 cdm2 dar trebuie să fie evitate contrastele mari de luminanţă

Tavanele luminoase realizate cu panouri difuze de mari dimensiuni vor avea o luminanţa

inferioară valorii de 500 cdm2

Reflexivitatea ridicată a pereţilor şi suprafeţelor despărţitoare vor icircmbunătăţi percepţia

luminoasă icircn icircncăpere Suprafeţele icircnvecinate ferestrelor trebuie să aibă un factor de reflexie de

cel puţin 06 pentru a reduce contrastul cu strălucirea relativ ridicată a imaginii exterioare pe

timpul zilei Ferestrele se acoperă cu perdele sau jaluzele icircn timpul nopţii icircntrucacirct formează

suprafeţe negre cu reflexie regulată Se recomandă ca raportul icircntre iluminarea medie a pereţilor

(iluminarea verticală) sau a oricărei suprafeţe de partiţie şi iluminarea medie orizontală pe planul

219

de lucru să fie icircn limitele EmedpereţiEmedplandelucru= 05hellip08 Factorii de reflexie ai pereţilor vor fi

icircntre limitele 03hellip07

Reflexivitatea cavităţii pardoselii ndash pardoseala suprafaţa inferioară a pereţilor mobilierul sau

echipamentul tehnologic aflate sub nivelul planului de lucru ndash este importantă icircn crearea

ambianţei vizuale a icircncăperii O pardoseală cu un factor de reflexie scăzut nu va reflecta lumina

incidentă pe ea şi va fi mai dificil să se obţină o modelare corespunzătoare a obiectelor din

icircncăpere Contrar dat fiind faptul că suprafaţa pardoselii poate fi cea mai mare suprafaţă plană

din icircncăpere o luminanţă prea ridicată a acesteia ar domina imaginea cacircmpului vizual De aceea

factorul de reflexie pentru cavitatea pardoselii se recomandă să aibă o valoare medie cuprinsă

icircntre limitele 020hellip040 putacircnd să coboare pacircnă la 01

Verificarea limitării orbirii directe produsă de aparatele de iluminat se face prin diferite

metode unele ţări adoptacircnd metodologii proprii CIE a stabilit metoda curbelor limită de

luminanţă care se doreşte a fi aplicată de majoritatea ţărilor europene cu adaptări icircn raport cu

anumite considerente concrete ndash vezi şi SR 6646 şi NP 061-02

Metoda CIE a Curbelor de Luminanţă Limită (CLL) Metoda CIE are la bază un sistem de

curbe de luminanţă limită folosit icircn cazul corpurilor de iluminat cu difuzor completat de un

sistem de unghiuri de ecranare minim admisibile care se utilizează icircn cazurile icircn care lămpile pot

fi vizibile parţial sau complet icircn zona de vedere care interesează

(a)(b)

Figura 2116 Curbele limită de luminanţă pentru evitarea orbirii ndash [CIE]

Valorile admisibile ale luminanţei aparatelor de iluminat sunt date icircn funcţie de unghiul de

observare γ pentru diferite niveluri de iluminare Ele depind de clasa de calitate a icircncăperii şi de

220

modul de distribuţie spaţială a fluxului luminos emis de aparate sau de direcţia de privire a

observatorului faţă de aparatele de iluminat Astfel sistemul de curbe limită de luminanţă este

format din două familii de curbe (tip A şi tip B) fiecare avacircnd icircn componenţa sa cacircte două seturi

de curbe corespunzătoare claselor de calitate 1 şi 2 Curbele de luminanţă prezintă variaţia

luminanţei maxim admisibile pentru unghiuri de emisie ale aparatelor de iluminat cuprinse icircntre

45˚ şi 85˚

Curbele de tip A (fig 2116 a) se aplică aparatelor de iluminat fără părţi laterale luminoase

şi aparatelor de iluminat liniare cu părţile laterale luminoase dispuse paralele cu direcţia de

privire Curbele de tip B (fig 2116 b) se aplică aparatelor de iluminat cu părţi laterale

luminoase şi aparatelor liniare perpendiculare pe linia vederii

Figura 2117 Exemplu de aplicare a metodei curbelor limită de luminanţă

Utilizarea sistemului curbelor de luminanţe limite este posibilă doar dacă sunt icircndeplinite

simultan următoarele condiţii

- icircncăperile au formă de paralelipiped rectangular

- aparatele de iluminat sunt distribuite icircntr-un aranjament practic regulat cu axele

principale paralele cu pereţii

221

- factorii de reflexie ai suprafeţelor icircncăperilor se găsesc icircn domeniul 07 ndash 08 pentru

plafon 04 ndash06 pentru pereţi şi 01 ndash 02 pentru podea

- direcţiile principale de privire sunt predominant orizontale

Icircn cazul icircn care se cunoaşte curba de luminanţă a aparatului de iluminat examinat pentru

unghiurile γ stabilite se compară valorile acesteia cu valorile corespunzătoare ale luminanţelor

maxim admisibile din curba de luminanţă limită aleasă Se consideră că sunt realizate condiţiile

de limitare a orbirii directe dacă toate valorile luminanţelor aparatului de iluminat sunt situate icircn

stacircnga curbei de luminanţă limită ndash Figura 2117

Metoda CIE de Evaluare Unificată a Orbirii (ldquoUnified Glare Ratingrdquo - UGR) este propusă

de CIE şi introdusă icircn actualele standarde europene CEN pentru determinarea limitelor de orbire

icircn iluminatul interior Sistemul are la bază indicele global de orbire UGR

sdot= sum 2

2250lg8

p

L

LUGR

b

ω

icircn care Lb este luminanţa fondului (cdm2) L - luminanţa părţilor luminoase ale fiecărui corp de

iluminat icircn direcţia ochiului observatorului (cdm2) văzute sub unghiurile solide ω (steradiani) p

- un indice de poziţie corelat cu deplasarea corpului de iluminat faţă de linia de privire Metoda

permite cea mai precisă evaluare a orbirii provocată icircn planul liniei de privire de către corpurile

de iluminat tratate individual şi are avantajul posibilităţii includerii procedurii de calcul icircn cadrul

unor programe de calcul generale

Figura 2118 Corelarea icircntre curbele limită de luminanţă şi factorul UGR

222

Valorile UGR sunt cuprinse icircn gama 10 30 cu cacirct mai mare fiind valoare indicelui cu atacirct

mai mare fiind orbirea produsă icircn interior Recomandarea standardului CEN pentru cele mai

multe birouri menţionează limita superioară a indicelui la valoarea 19 care corespunde curbei

limtă de luminanţă pentru iluminarea medie de 500 lx şi clasa de calitate 1 ndash Figura 2118

Sisteme de iluminat cu un UGR de 10 sunt lipsite de orbire Valorile maxime uzual recomandate

sunt 16 ndash desen tehnic 19 ndash citit scris icircntruniri muncă bazată pe calculator 22 ndash activităţi

industriale 25 ndash industrie grea 28 ndash platforme de cale ferată foaiere

Dacă nu se poate obţine limitarea dorită a luminanţei aparatelor de iluminat se va proceda la

evitarea orbirii directe prin amplasarea lor icircn afara cacircmpului vizual al observatorului sau prin

utilizarea unor dispozitive de ecranare a surselor de lumină (grătare dispersoare)

Trebuie făcută distincţia icircntre doi termeni ndash luminanţa şi strălucirea Luminanţa este excitaţia

vizuală iar strălucirea este răspunsul vizual Luminanţa este o măsură cantitativă şi obiectivă

Strălucirea este un termen calitativ şi subiectiv care se referă la impresia pe care o are un

observator privind o suprafaţă Exemplu tipic este modul icircn care luna plină icirci apare unui

observator pe timp de noapte ndash strălucitoare sau pe timp de zi ndash deloc strălucitoare Alt exemplu

ndash aparatele de iluminat public cu lămpile aprinse pe timp de noapte respectiv pe timp de zi

Strălucirea nu este potrivită pentru determinarea cantitativă a vizibilităţii luminanţa este

Icircn cazul unei suprafeţe mate (sarcina vizuală şi suprafeţele icircnvecinate) factorul de reflexie şi

iluminarea suprafeţei determină luminanţa acesteia

L=E(rπ)

Astfel suprafeţele cu diferite proprietăţi reflexive dar cu aceeaşi iluminare vor radia diferite

intensităţi luminoase şi de aceea vor avea diferite luminanţe

Exemplu Fie trei foi de hacircrtie mată albă gri şi neagră avacircnd factorii de reflexie respectiv de 08 04 004 Cunoscacircnd că sunt iluminate cu 400 lx să se determine luminanţele lor

Soluţie Relaţia icircntre iluminare luminanţă şi factorul de reflexie a unei suprafeţe mate este L= E(rπ) astfel că cele trei luminanţe căutate sunt respectiv Lalb=400(08314)=100 cdm2

Lgri=400(04314)=50 cdm2 Lnegru=400(004314)=5 cdm2

Luminanţa ca factor ce influenţează vizibilitatea poate fi substituită prin iluminarea şi

reflectanţa respectivelor suprafeţe mate Reflectanţa este o proprietate intrinsecă a materialelor

componente nefiind afectată de iluminat astfel că iluminarea E rămacircne ca o caracteristică a

sistemului de iluminat ce afectează vizibilitatea Icircn acelaşi timp icircnsă o altă caracteristică

reprezentantă prin contrastul de luminanţă icircntre detaliul sarcinii vizuale şi suprafeţele icircnvecinate

care formează fondul nu este afectată de iluminare ci de factorii de reflexie ai detaliului şi

fondului rdetaliurfond

223

Emitanţa (exitanţa) unei suprafeţe care emite lumină (sursă primară sau secundară) este

raportul fluxului emis la mărimea ariei suprafeţei

M= ΦemisA lmm2

Relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe ce are o reflexivitate r este

astfel

M=ΦreflectatA=ΦincidentrA=Er

Introducacircnd şi relaţia de legătură icircntre iluminare şi luminanţă L=E(rπ) se obţine

M=Er=Lπ

Icircn mod similar relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe care are o

transmisivitate t este

M=ΦtransmisA=ΦincidenttA=Et=Lπ

Exemplu Un glob sferic cu diametrul de 1 m este perfect difuz Icircn centrul său se află o sursă de iluminat punctiformă ce emite 50 cd Luminanţa globului este de 40 cdm2 Care este emitanţa globului Dar transmitanţa sticlei globului

Soluţie (1) Utilizarea fluxului luminos Lampa emite un flux luminos de 504π=200π lm Aria suprafeţei sferei este 4πr2=4π(12)2=π m2 Iluminarea pe suprafaţa interioară sferei este 200ππ=200 lx Luminanţa sferei este de 40 cdm2 Emitanţa este 40π lmm2 Transmisivitatea este t= (40π)200=0628

(2) Utilizarea intensităţii luminoase Aria aparentă a globului sferic este Aaparentă=π(12)2 Astfel intensitatea luminoasă emisă de sferă este I=LAaparentă=40π(12)2=10π cd Raportul icircntre intensitatea luminoasă a globului (din exterior) şi cea a sursei de lumină (din interior) defineşte transmitanţa sticlei globului t=10π 50=0628

Proprietăţi ale suprafeţelor iluminate

Radiaţiile luminoase emise de o sursă de lumină şi propagate prin aer la contactul cu un material

se comportă astfel o parte se reflectă o parte este absorbită iar o parte este transmisă ndash Figura

2119

Figura 2119 Comportarea radiaţiei luminoase la icircntacirclnirea cu un material oarecare plan

224

Pe baza conservării energiei se poate scrie şi conservarea fluxului luminos

Φi=Φr+Φa+Φt

unde Φi reprezintă fluxul incident Φr - fluxul reflectat Φa - fluxul absorbit şi Φt - fluxul

transmis Cele trei componente al fluxului definesc factorii de reflexie r (ρ) de absorbţie a (α) şi

de transmisie t (τ)

r=ΦrΦi a=ΦaΦi t= ΦtΦi care respectă egalitatea r+a+t=1

Cele trei fenomene reflexia absorbţia şi transmisia au loc simultan dar icircn proporţii diferite

icircn funcţie de natura materialului din care este constituit corpul Se defineşte corpul negru alb

respectiv transparent ndash care absoarbe reflectă respectiv transmite radiaţia incidentă corpul colorat ndash

la care fenomenul este selectiv dependent de lungimea de undă a radiaţiei incidente

Reflexia determină o modificare a direcţiei radiaţiei luminoase incidente Punctul icircn care are

loc această deviere a razei de lumină se numeşte punct de incidenţă iar radiaţia luminoasă cu o

nouă direcţie se numeşte radiaţie luminoasă reflectată

Icircn Figura 2120 este dată o clasificare a reflexiilor pe suprafeţe clasificare valabilă şi pentru

transmisia fluxului luminos prin corpuri transparente

Figura 2120 Clasificarea reflexiei fluxului luminos pe suprafeţe

Reflexia regulată (de oglindă) Suprafeţele foarte netede se comportă ca o oglindă iar conform

legilor opticii unei raze de lumină incidente Ii icirci corespunde o singură rază de lumină reflectată

Ir icircntr-un plan ce cuprinde şi normala la suprafaţă n iar unghiul de incidenţă este egal cu cel de

deflexie (fig 2121 a)

Reflexia difuză Icircn cazul icircn care suprafaţa materialului reflectant nu este netedă ci prezintă

asperităţi lumina este icircmprăştiată după reflexie icircn toate direcţiile icircn funcţie de mărimea şi

orientarea asperităţilor Acest fenomen poartă numele de reflexie difuză Şi icircn acest caz sunt

respectate legile reflexiei dar la nivelul fiecărui microelement al suprafeţei cu denivelări (fig

2121 b)

Reflexia

Regulată Difuză Mixtă

Imperfect difuză Perfect difuză

225

n Irmax Ii

Reflexia imperfect difuză are loc icircn cazul suprafeţelor lucioase intensităţile reflectate fiind

orientate după direcţia principală de reflexie (fig 2121 c)

Reflexia perfect difuză Icircn cazul suprafeţelor perfect difuze reflexia luminii este izotropă

respectacircnd legea lui Lambert γγ cosmax sdot= II unde Imax este intensitatea luminoasă maximă icircn

direcţia normală şi Ir ndash intensitatea luminoasă la un unghi γ (fig 2121 d) Icircn această situaţie

luminanţa suprafeţei este aceeaşi independent de poziţia punctului de observaţie

Reflexia mixtă reprezintă o suprapunere dintre reflexia regulată şi cea difuză După cum se poate

observa icircn figura 2121 e reflexia mixtă se caracterizează printr-o reflexie difuză la care există

o direcţie principală care coincide cu direcţia razei reflectate din cauza reflexiei regulate

(a) (b)

c) (d)

e) Figura 2121 Reflexia regulată (a) difuză (b) imperfect difuză (c) perfect difuză (d) mixtă (e)

n Ir Ii

θi θr

n Irmax Ii

θi

Ii

dS

γ

226

Icircntrebări 1 Care parametru reprezintă cantitatea luminii incidente pe o suprafaţă a iluminarea b luminanţa c strălucirea 2 Care este nivelul de iluminare recomandat pentru săli de icircnvăţămacircnt şi conferinţe a 100 lx b 300 lx c 1000 lx 3 Rolul iluminatul icircn condiţionarea mediului ambiant poate fi descris prin a crearea unei atmosfere plăcute b conformarea la reglementări internaţionale c promovarea unei eficacităţi vizuale 4 Icircn condiţii normale icircn timpul zilei vederea este asigurată de a bastonaşe b conuri c pupilă 5 Radiaţiile ultraviolete ocupă un domeniu de lungimi de undă icircntre a 100-380 nm b 380-760 nm c 500-600 nm 6 Radiaţia cu lungimea de undă de 550 nm este de culoare a albastră b verde c roşie 7 Care unitate de măsură reprezintă cantitatea de lumină incidentă pe suprafaţa unui obiect a lm b lx c cd 8 Radiaţiei cu puterea de 100 W pe lungimea de undă de 510 nm icirci corespunde fluxul luminos de a 100 lm b 100middot683=68300 lm c 100middot05middot683=34150 lm 9 O lampă ce emite un flux luminos de 500 lm este echipată cu un reflector astfel că 40 din

lumina lămpii ajunge pe o pictură cu dimensiunile de 2550 cm Care este iluminarea picturii a 500(025middot050middot04)=10000 lx b (50004)middot(025middot050)=156 lx c (500middot04)(025middot050)=1600 lx 10 Un corp de iluminat public este amplasat la 8 m icircnălţime Intensitatea luminoasă radiată spre un

punct de pe stradă la 8 m distanţă de proiecţia corpului este de 2500 cd Care este iluminarea orizontală icircn acel punct

a 2500(8middot8)=391 lx b [2500(8middot8)]middotcos345deg=137 lx c 2500(82middot8)=49 lx

227

11 O bucată de sticlă care primeşte un flux luminos icircn anumite condiţii şi are un factor de transmitere de 07 şi un factor de absorbţie de 01 va reflecta de pe suprafaţa sa un flux incident egal cu

a 0 b 20 c 50

12 O sticlă colorată icircn roşu va transmite icircn principal o rază de lumină de culoare a roşie b albastră c toate culorile cuexcepţia celei roşie

13 Care este luminanţa suprafeţei unui corp de iluminat sferic cu un diametru de 20 cm ce radiază o intensitate luminoasă de 100 cd icircn toate direcţiile a 100(010x010)= 10000 cdm2 b 100(4 x π x 010 x 010)= 796 cdm2 c 100(π x 010 x 010)= 3183 cdm2

14 Un flux luminos de 100 lm este incident pe o suprafaţă reflexivă perfect difuză cu o reflectanţă de 30 Dimensiunile suprafeţei sunt de 3 x 3 m care este luminanţa suprafeţei a (100 x 030)π = 95 cdm2 b (100 x 030)(3 x 3 x π)=11 cdm2 c (100 x 3 x 3)(030 x π)=318 cdm2

15 Care parametru luminos este cel mai apropiat de senzaţia vizuală percepută de ochi a fluxul luminos b iluminarea c luminanţa

16 O lampă cu incandescenţă emite un flux luminos de 900 lm Lampa este introdusă icircntr-un glob sferic de sticlă opală (perfect difuză) care are o transmitanţă de 80 Fluxul iluminos este perfect distribuit icircn spaţiu Care este intensitatea luminoasă radiată icircn orice direcţie a (900 x 08)4π =57 cd b (900 x 08)2π =115 cd c 9004π =72 cd

17 O sursă de lumină cu intensitatea luminoasă de 2000 cd icircn direcţia unei mici suprafeţe aflată la 5 m distanţă cu o reflectanţă de 60 este orientată perpendicular pe direcţia razei de lumină incidente Care este iluminarea punctiformă pe suprafaţă a 2000(5 x 5)=80 lx b (2000 x 06)(5 x 5)=48 lx c (2000 x 06)(π x 5 x 5)=15 lx

211

Spaţii de icircnvăţămacircnt conferinţe - 300-500 lx Cameră de zi a unei locuinţe - 100 lx Iluminat public - 5-30 lx Lună plină icircntr-o noapte senină - 025 lx

Dacă dimensiunea ariei este elementară iluminarea se referă la punctul respectiv Icircn caz

contrar iluminarea este o valoare medie pe icircntreaga suprafaţă de arie A Iluminarea medie se

poate determina şi ca medie aritmetică a iluminărilor icircn diferite puncte Pk ale suprafeţei

Emed=(1n)middotsumEP

Prin unirea punctelor unei suprafeţe icircn care iluminarea are aceeaşi valoare se obţin curbe

izolux

Legea fundamentală a iluminării exprimă legătura icircntre intensitatea luminoasă a sursei de

lumină şi iluminarea icircntr-un punct P al suprafeţei de arie A prin intermediul definiţiei fluxului

luminos şi a unghiului solid Astfel cu notaţiile dΦ = Imiddotdω dω = dArsquoR2 şi dArsquo = dAcosi se

obţine

2

cos

r

iIE

sdot= α

unde Iα este intensitatea luminoasă emisă de sursa de

lumină icircn direcţia punctului considerat α - unghiul

faţă de nadir (verticala punctului) i - unghiul de

incidenţă (icircntre raza de lumină şi normala la

suprafaţă icircn punctul considerat) r - distanţa de la

sursa de lumină la punctul considerat ndash Figura 2110

Figura 2110 Explicativă la legea iluminării

Exemplu Fie un corp de iluminat public de tip glob opal amplasat la icircnălţimea de 5 m care are o intensitate luminoasă uniformă de 2000 cd şi un semn de circulaţie ldquotrecere de pietonirdquo amplasat la o icircnălţime de 2 m şi la o distanţă de 4 m faţă de verticala corpului de iluminat (suprafaţa acestuia se află icircntr-un plan perpendicular pe planul format de raza de lumină şi verticala sursei de lumină) Care este iluminarea semnului de circulaţie(se neglijează dimensiunile proprii ale celor două obiecte) Soluţie Distanţa icircntre sursa de lumină şi semnul de circulaţie este r=radic(5-2)2+42=5 m Cosinusul unghiului de incidenţă este cosi=45 Iluminarea este E=2000middot0852=64 lx

Numeroase investigaţii au fost desfăşurate pentru a determina preferinţa utilizatorilor privind

iluminarea orizontală icircn spaţii interioare cu diferite valori ale reflectanţelor suprafeţelor

icircnconjurătoare

212

Nivelul de iluminare recomandat şi caracterul dinamic al recomandărilor Tendinţele

proiectării sistemelor de iluminat sunt foarte dinamice Nivelul de iluminare recomandat

reprezintă doar unul dintre parametrii ce trebuie luaţi icircn considerare la proiectarea sistemelor de

iluminat dar el este icircntotdeauna determinant pentru un sistem Un studiu de comparaţie

internaţional arată că nu există un consens icircn definirea ldquonivelului de iluminare corectrdquo [Mills E

Borg N Rethinking Light Levels 1998]

Tabelul 211 Niveluri de iluminare recomandate icircn 20 ţări (iluminare medie de icircntreţinere icircn lx)

Ţara Anul Plan general Sarcini VDT Masa de scris

Sarcini de citire

Proiectare de detalii

Australia 1990 160 160 320 320 600 Austria 1984 500 500 - - 750 Belgia 1992 300-750 500 500-1000 500-1000 1000 Brazilia 1990 750-1000 - - 200-500 3000 China 1993 100-150-200 150-200-300 150 75-100-150 200-300-500 Cehia 200-500 300-500 300-500 500 750 Danemarca 200-500 200-500 - 500 1000 Elveţia 1997 500 300-500 300 500 1000 Finlanda 1986 150-300 150-300 500-1000 500-1000 1000-2000 Franţa 1997 425 250-425 425 425 850 Germania 1990 500 500 500 - 750 Japonia 1989 300-750 300-750 300-750 300-750 750-1500 Marea Britanie 1994 500 300-500 500 300 750 Mexic Prop 200 - 600 900 1100 Olanda 1991 100-200 500 400-500 400 1600 Romacircnia 2002 300-500-750 - 500-750-1000 750 1000-1500-2000 Rusia 1995 300 200 300 300 500 Suedia 1994 100 300-500 300 500 1500 USACanada 1993 200-300-500 300 200-300-500 200-300-500 1000-1500-2000 Ghid CIE 1996 500 500 500 500 750

Icircncepacircnd cu anul 1930 nivelul de iluminare a cunoscut o schimbare rapidă icircn majoritatea

ţărilor Icircn prima fază a crescut pacircnă icircn anii rsquo70 (momentul crizei petrolului) după care a scăzut

din nou variaţia nivelului de iluminare de la o ţară la alta fiind foarte mare Icircn tabelul 21 este

prezentată o comparaţie icircntre nivelurile de iluminare pentru sarcini selectate icircn birouri folosind

date din 20 ţări

213

Figura 2111 Variaţia performanţei vizuale (a) şi a confortului vizual (b) cu iluminarea

Figura 2111 redă curba medie ce indică procentul observatorilor care au considerat o

anumită valoare a iluminării ca fiind satisfăcătoare icircmpreună cu aprecierile defavorabile prea

icircntunecată şi prea strălucitoare Satisfacţia vizuală optimă se obţine la valori de aproximativ

2000 lx (pentru care aprozimativ 70 din subiecţi s-au declarat satisfăcuţi) dar nu există un

nivel de iluminare la care toţi observatorii să fie satisfăcuţi Este de subliniat că 50 din subiecţi

au preferat niveluri de iluminare mai mici icircn jurul a 900-1000 lx Considerente energetice şi de

cost au condus spre stabilirea unui domeniu al iluminărilor recomandate pentru activităţi uzuale

icircntre 1000 şi 2000 lx Percepţia satisfăcătoare a trăsăturilor feţei umane icircn spaţii interioare se

obţine la o luminanţă de 10-20 cdm2 ceea ce corespunde unei iluminări verticale de cel puţin

100 lx respectiv orizontale de 200 lx De aceea valoarea minimă a iluminării pentru activităţi

desfăşurate icircn icircncăperi icircn condiţii normale de activitate continuă este de 200 lx indiferent de

cerinţele sarcinii vizuale Limita inferioară a luminanţei necesare pentru distingerea trăsăturile

feţei umane este de 1 cdm2 Aceasta echivalează cu o iluminare orizontală de aproximativ 20 lx

icircn condiţii normale de iluminat considerată valoare minimă a iluminării pentru spaţii interioare

icircn care nu se lucrează

Normativele internaţionale stabilesc următoarea scară de valori ale iluminărilor (cu un factor de

multiplicare de aproximativ 15) 20-30-50-75-100-150-200-300-500-750-1000-1500-2000-lx

Nivelurile de iluminare recomandate pentru diferite domenii de activitate desfăşurate icircn mod

curent icircn spaţiile interioare icircn condiţii vizuale normale sunt menţionate icircn tabel [CIE] Ele au fost

determinate de cerinţele sarcinii vizuale cu diferite grade de dificultate satisfacerea vizuală a

utilizatorilor experienţa practică şi necesitatea utilizării eficiente a energiei Iluminarea poate fi

mărită cu o treaptă dacă - sarcina vizuală prezintă reflectanţă şisau contraste cu valori

neobişnuit de mici - refacerea erorilor (rebuturilor) este costisitoare - acurateţea sau

Iluminarea lx

Vit

eza

med

ie d

e de

tecţ

ie s

-1

a)

Iluminarea lx

Ilum

inat

bun

b)

214

productivitatea ridicată a muncii este de mare importanţă - capacitatea vizuală a utilizatorului

este sub cea normală Icircn mod contrar iluminarea poate fi micşorată cu o treaptă dacă - sarcina

vizuală prezintă reflectanţă şisau contraste cu valori neobişnuit de mari - viteza şisau acurateţea

muncii nu este importantă - activitatea este desfăşurată doar ocazional Plecacircnd de la aceste

valori recomandate reglementări specifice normează nivelurile de iluminare pentru diferitele

tipuri ale activităţilor vizuale ndash SR 6646 NP061-02

Iluminarea este definită şi măsurată ca iluminare icircntr-un plan scalară (sferică) cilindrică şi

vectorială ndash Figura 2112

Figura 2112 Vectorul iluminare iluminarea sferică iluminarea cilindrică iluminarea semicilindrică

Iluminarea icircntr-un plan - orizontal vertical sau icircnclinat - este mărimea cea mai des folosită

Planul icircn care este situată sarcina vizuală se numeşte ldquoplan de referinţărdquo Icircn spaţiile industriale

iluminarea recomandată se referă la suprafaţa aşa numitului plan de lucru un plan orizontal

situat la icircnălţimea de 085 m deasupra pardoselii considerată icircnălţimea medie pentru o activitate

vizuală corespunzătoare poziţiei de lucru icircn picioare Desigur icircn situaţii concrete pot fi definite

şi alte suprafeţe de referinţă Icircn spaţii interioare cu alte destinaţii de exemplu pentru circulaţie

sau pentru expoziţii suprafaţa de referinţă poate fi pardoseala pereţii sau orice plan relevant din

icircncăpere

Calculul iluminării icircntr-un punct din planul orizontal sau vertical se face cu referire la

icircnălţimea sursei de lumină de-asupra planului orizontal h şi la unghiurile care definesc poziţia

reciprocă sursă-punct-orientarea planului ndash Figura 2113

Iluminarea orizontală icircntr-un punct P este

Eorizontal=Imiddotcos3ih2

iar iluminarea verticală icircn acelaşi punct P este

Evertical=Imiddotsinαmiddotcos2αmiddotcosβh2

Figura 2113 Calculul iluminării verticale

215

Iluminarea scalară (sferică) icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa unei sfere

foarte mici aflate icircn acel punct Fiind o mărime independentă de direcţia de incidenţă a luminii

este utilă pentru analiza iluminatului icircn icircncăperile icircn care activitatea nu se desfăşoară icircntr-un plan

anumit bine precizat (de exemplu holurile hoteliere)

Iluminarea cilindrică icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa laterală a unui cilindru

foarte mic aflat icircn acel punct axa cilindrului fiind verticală Astfel iluminarea cilindrică este

media iluminărilor verticale icircn toate direcţiile din jurul acelui punct

Icircn mod similar se defineşte şi iluminarea

semicilindrică

( )EI

hsemicil

= +π

α α β2

2 1sin cos cos

cu aplicaţii interesante la analiza iluminatului

public pentru identificarea persoanelor sau

obstacolelor ndash Figura 2114

Figura 2114 Calculul iluminării semicilindrice

Vectorul iluminare se defineşte icircn raport cu un disc foarte mic amplasat icircn punctul analizat Pe

axa normală a discului se orientează către feţele acestuia doi vectori ale căror module sunt egale

cu valorile iluminărilor pe feţele respective Vectorul iluminare are modulul egal cu maximul

diferenţei dintre cele două iluminări calculate pentru diferite orientări date discului Direcţia

vectorului este de la faţa cu iluminare mai mare către faţa cu iluminare mai mică Astfel vectorul

iluminare este corelat cu direcţia principală a luminii icircntr-un punct din spaţiu punacircnd icircn evidenţă

direcţionalitatea luminii

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este uniformă

icircn spaţiu fiind cuprinsă icircntre un minim - iluminarea minimă Emin şi un maxim - iluminarea

maximă Emax Se defineşte iluminarea medie Emed ca fiind media iluminărilor obţinute pe icircntreaga

suprafaţă de referinţă Măsura uniformităţii iluminării icircn spaţiu este dată de factorul de

uniformitate CU=Emin Emed Pentru un sistem de iluminat general valoarea acestui factor de

uniformitate pe icircntregul plan util trebuie să fie mai mare de 08 Se utilizează de asemenea atacirct

raportul dintre iluminarea minimă şi iluminarea maximă care se recomandă să fie mai mare de

065 pentru suprafaţa de lucru pe care se află sarcina vizuală cacirct şi inversul unuia sau altuia

dintre aceste rapoarte

216

Pentru ca o instalaţie de iluminat să corespundă cerinţelor de uniformitate este necesar să fie

icircndeplinite următoarele două condiţii

(a) raportul iluminărilor medii pe icircntreaga suprafaţă a planului de lucru şi pe suprafaţa

sarcinii vizuale Emed plan lucru Emed sarcină vizuală ge 13

(b) raportul icircntre iluminările medii ale unor icircncăperi icircnvecinate Emed 1 Emed 2 le 51

Iluminarea medie pe suprafaţa de referinţă asigurată de o instalaţie de iluminat interior nu

este uniformă nici icircn timp Icircncepacircnd din primul moment al punerii icircn funcţiune a instalaţiei

iluminarea va scădea continuu datorită icircmbătracircnirii lămpilor (şi deteriorării unora dintre ele) a

depunerilor de praf şi murdărie pe suprafeţele lămpilor aparatelor de iluminat pereţilor şi

tavanului icircncăperii şi a deprecierii calităţilor reflectante ale suprafeţelor icircncăperii ndash Figura 2115

Figura 2115 Variaţia iluminării icircn timpul utilizării instalaţiei de iluminat A - pierderi datorate icircmbătracircnirii lămpilor B - pierderi datorate deprecierii suprafeţelor icircncăperii C - pierderi datorate murdăririi lămpilor şi corpurilor de iluminat

Un program de icircntreţinere a instalaţiei de iluminat - numit şi program de mentenanţă - va

asigura menţinerea icircn limite rezonabile a iluminării medii Uniformitatea icircn timp a iluminării

medii se defineşte prin următorii termeni (a) iluminarea iniţială corespunde momentului punerii

icircn funcţiune a unei instalaţii noi cu suprafeţele icircncăperii curate (t=0) (b) iluminarea de serviciu

este media icircn timp a iluminării icircn cursul unui ciclu al programului de mentenanţă (acest termen

217

este rezultatul unei duble medieri a iluminării icircn spaţiu şi icircn timp) (c) iluminarea de icircntreţinere

este valoarea minimă la care scade iluminarea icircn momentul efectuării lucrărilor de icircntreţinere

programate de icircnlocuire a lămpilor defecte sau icircmbătracircnite şisau de curăţire a aparatelor de

iluminat şi a suprafeţelor icircncăperii Reglementările CIE recomandă normarea iluminării de

icircntreţinere pentru dimensionarea unei instalaţii de iluminat dar unele ţări normează iluminarea

de serviciu Este de dorit ca programul de icircntreţinere să fie astfel conceput icircncacirct iluminarea de

icircntreţinere să nu scadă sub 08 (unele reglementări precizează valoarea 07) din iluminarea de

serviciu

Măsurarea iluminării se face cu luxmetru un aparat de măsură ce utilizează o fotocelulă

care converteşte energia luminoasă determinată de fluxul receptat icircn energie electrică conectată

la un microampermetru cu scala gradată direct icircn lux Pentru măsurări precise se aplică corecţii

- de sensibilitate spectrală datorită faptului că celulele fotoelectrice au o curbă de răspuns

diferită de curba vizibilităţii relative

- de cosinus care asigură receptarea razelor de lumină ce cad sub un unghi de incidenţă mare

(foarte oblic care ar putea să conducă la reflexii totale) este specifică măsurătorilor icircn exterior

- de temperatură necesară datorită influenţei temperaturii ambiante asupra intensităţii

curentului de conversie fotovoltaică (icircn general temperatura de etalonare este icircn jurul a 20degC)

Luminanţa este conceptul pentru intensitatea luminoasă emisă de unitatea de arie a unei

suprafaţe icircntr-o direcţie anumită Suprafaţa poate fi ea icircnsăşi emiţătoare de lumină sau

transmiţătoare (sursă primară de lumină ndash suprafeţele lămpilor sau aparatelor de iluminat

suprafaţa soarelui) sau poate să reflecte lumina primită de la altă sursă (fiind astfel o sursă

secundară de lumină)

Luminanţa L este raportul intensităţii luminoase de la o suprafaţa icircntr-o direcţie dată la aria

aparentă a acestei suprafeţe

L=IAaparentă cdm2

Unitatea de măsură este candela pe metru pătrat Luminanţa este dependentă de unghiul de

privire Prin arie aparentă se icircnţelege proiecţia ariei suprafeţei considerate pe un plan

perpendicular pe direcţia de privire

Exemplu Pentru o sferă indiferent de direcţia de privire aria aparentă este aria secţiunii circulare diametrale prin sferă Aaparentă =πr

2 icircn timp ce aria semisferei expusă privirii este egală cu 2π r2 Exemplu Tubul de descărcare al unei lămpi cu vapori de sodiu de icircnaltă presiune are 100 mm

lungime şi 8 mm diametru Intensitate luminoasă radiată perpendicular pe suprafaţa cilindrică este de 400 cd Care este luminanţa icircn aceeaşi direcţie

Soluţie Suprafaţa aparentă a tubului de descărcare icircn direcţia perpendiculară pe generatoarea cilindrului este egală cu a secţiunii dreptunghiulare verticale Aaparentă=1008=800 mm2 Luminanţa este L=4000800=5 cdmm2=5106 cdm2

218

Cacircteva valori uzuale Suprafaţa soarelui - 165109 cdm2 Filamentul lămpii cu incandescenţă - 7106 cdm2 Lampa fluorescentă - 5hellip15103 cdm2 Suprafaţa lunii pline - 25103 cdm2 Asfaltul străzii cu iluminat public - 05hellip2 cdm2

Pentru asigurarea unei bune vizibilităţi a sarcinii cel mai important factor al iluminatului icircl

constituie luminanţa repartiţia acesteia şisau contrastul de luminanţicirc al diferitelor suprafeţe din

spaţiul icircncăperii Valorile acestora trebuie să se icircncadreze icircn anumite limite icircn caz contrar apare

o stare de jenă vizuală sau de reducere a aptitudinii de distingere a detaliilor de mici dimensiuni

cunoscută sub denumirea de orbire

Diferenţele de luminanţă icircntre diferitele suprafeţe ndash sarcina vizuală fondul acesteia şi cele

din cacircmpul vizual ndash sunt specificate sau măasurate prin raportul luminanţelor suprafeţelor icircn

corelaţie Se recomandă ca valori orientative rapoartele sarcină vizualăfond ndash 31 şi sarcină

vizualăcacircmp vizual ndash 101 Icircntrucacirct iluminarea este utilizată ca mărime de proiectare de bază icircn

sistemele de iluminat interior distrbuţia luminanţelor icircn interiorul unei icircncăperi poate fi redată

prin distribuţia iluminărilor relative (şi a reflexivităţii suprafeţelor respective)

Gradele de reflexie şi de finisare ale suprafeţelor principale dintr-o icircncăpere sunt factori

importanţi icircn utilizarea optimă a luminii Suprafeţele cu o reflexivitate mare contribuie la

reflexiile multiple şi sunt recomandate pentru interioare de lucru Suprafeţele mate sunt

recomandate pentru evitare reflexiilor regulate sau mascarea imperfecţiunilor suprafeţei

Cavitate tavanului va avea un rol mai redus icircn icircncăperile mici decacirct icircn cele mari icircn care

ocupă o parte substanţială din cacircmpul de vedere Pentru sisteme de iluminat direct sau semidirect

se recomandă ca iluminarea tavanului şi cea a planului de lucru să fie icircn raportul

EmedtavanEmedplandelucru=03hellip09 Pentru sisteme de iluminat indirect luminanţa suprafeţelor ce

formează cavitatea tavanului trebuie să fie mai mare de 500 cdm2 Pe porţiuni mici se acceptă şi

valori mai mari pacircnă la 1500 cdm2 dar trebuie să fie evitate contrastele mari de luminanţă

Tavanele luminoase realizate cu panouri difuze de mari dimensiuni vor avea o luminanţa

inferioară valorii de 500 cdm2

Reflexivitatea ridicată a pereţilor şi suprafeţelor despărţitoare vor icircmbunătăţi percepţia

luminoasă icircn icircncăpere Suprafeţele icircnvecinate ferestrelor trebuie să aibă un factor de reflexie de

cel puţin 06 pentru a reduce contrastul cu strălucirea relativ ridicată a imaginii exterioare pe

timpul zilei Ferestrele se acoperă cu perdele sau jaluzele icircn timpul nopţii icircntrucacirct formează

suprafeţe negre cu reflexie regulată Se recomandă ca raportul icircntre iluminarea medie a pereţilor

(iluminarea verticală) sau a oricărei suprafeţe de partiţie şi iluminarea medie orizontală pe planul

219

de lucru să fie icircn limitele EmedpereţiEmedplandelucru= 05hellip08 Factorii de reflexie ai pereţilor vor fi

icircntre limitele 03hellip07

Reflexivitatea cavităţii pardoselii ndash pardoseala suprafaţa inferioară a pereţilor mobilierul sau

echipamentul tehnologic aflate sub nivelul planului de lucru ndash este importantă icircn crearea

ambianţei vizuale a icircncăperii O pardoseală cu un factor de reflexie scăzut nu va reflecta lumina

incidentă pe ea şi va fi mai dificil să se obţină o modelare corespunzătoare a obiectelor din

icircncăpere Contrar dat fiind faptul că suprafaţa pardoselii poate fi cea mai mare suprafaţă plană

din icircncăpere o luminanţă prea ridicată a acesteia ar domina imaginea cacircmpului vizual De aceea

factorul de reflexie pentru cavitatea pardoselii se recomandă să aibă o valoare medie cuprinsă

icircntre limitele 020hellip040 putacircnd să coboare pacircnă la 01

Verificarea limitării orbirii directe produsă de aparatele de iluminat se face prin diferite

metode unele ţări adoptacircnd metodologii proprii CIE a stabilit metoda curbelor limită de

luminanţă care se doreşte a fi aplicată de majoritatea ţărilor europene cu adaptări icircn raport cu

anumite considerente concrete ndash vezi şi SR 6646 şi NP 061-02

Metoda CIE a Curbelor de Luminanţă Limită (CLL) Metoda CIE are la bază un sistem de

curbe de luminanţă limită folosit icircn cazul corpurilor de iluminat cu difuzor completat de un

sistem de unghiuri de ecranare minim admisibile care se utilizează icircn cazurile icircn care lămpile pot

fi vizibile parţial sau complet icircn zona de vedere care interesează

(a)(b)

Figura 2116 Curbele limită de luminanţă pentru evitarea orbirii ndash [CIE]

Valorile admisibile ale luminanţei aparatelor de iluminat sunt date icircn funcţie de unghiul de

observare γ pentru diferite niveluri de iluminare Ele depind de clasa de calitate a icircncăperii şi de

220

modul de distribuţie spaţială a fluxului luminos emis de aparate sau de direcţia de privire a

observatorului faţă de aparatele de iluminat Astfel sistemul de curbe limită de luminanţă este

format din două familii de curbe (tip A şi tip B) fiecare avacircnd icircn componenţa sa cacircte două seturi

de curbe corespunzătoare claselor de calitate 1 şi 2 Curbele de luminanţă prezintă variaţia

luminanţei maxim admisibile pentru unghiuri de emisie ale aparatelor de iluminat cuprinse icircntre

45˚ şi 85˚

Curbele de tip A (fig 2116 a) se aplică aparatelor de iluminat fără părţi laterale luminoase

şi aparatelor de iluminat liniare cu părţile laterale luminoase dispuse paralele cu direcţia de

privire Curbele de tip B (fig 2116 b) se aplică aparatelor de iluminat cu părţi laterale

luminoase şi aparatelor liniare perpendiculare pe linia vederii

Figura 2117 Exemplu de aplicare a metodei curbelor limită de luminanţă

Utilizarea sistemului curbelor de luminanţe limite este posibilă doar dacă sunt icircndeplinite

simultan următoarele condiţii

- icircncăperile au formă de paralelipiped rectangular

- aparatele de iluminat sunt distribuite icircntr-un aranjament practic regulat cu axele

principale paralele cu pereţii

221

- factorii de reflexie ai suprafeţelor icircncăperilor se găsesc icircn domeniul 07 ndash 08 pentru

plafon 04 ndash06 pentru pereţi şi 01 ndash 02 pentru podea

- direcţiile principale de privire sunt predominant orizontale

Icircn cazul icircn care se cunoaşte curba de luminanţă a aparatului de iluminat examinat pentru

unghiurile γ stabilite se compară valorile acesteia cu valorile corespunzătoare ale luminanţelor

maxim admisibile din curba de luminanţă limită aleasă Se consideră că sunt realizate condiţiile

de limitare a orbirii directe dacă toate valorile luminanţelor aparatului de iluminat sunt situate icircn

stacircnga curbei de luminanţă limită ndash Figura 2117

Metoda CIE de Evaluare Unificată a Orbirii (ldquoUnified Glare Ratingrdquo - UGR) este propusă

de CIE şi introdusă icircn actualele standarde europene CEN pentru determinarea limitelor de orbire

icircn iluminatul interior Sistemul are la bază indicele global de orbire UGR

sdot= sum 2

2250lg8

p

L

LUGR

b

ω

icircn care Lb este luminanţa fondului (cdm2) L - luminanţa părţilor luminoase ale fiecărui corp de

iluminat icircn direcţia ochiului observatorului (cdm2) văzute sub unghiurile solide ω (steradiani) p

- un indice de poziţie corelat cu deplasarea corpului de iluminat faţă de linia de privire Metoda

permite cea mai precisă evaluare a orbirii provocată icircn planul liniei de privire de către corpurile

de iluminat tratate individual şi are avantajul posibilităţii includerii procedurii de calcul icircn cadrul

unor programe de calcul generale

Figura 2118 Corelarea icircntre curbele limită de luminanţă şi factorul UGR

222

Valorile UGR sunt cuprinse icircn gama 10 30 cu cacirct mai mare fiind valoare indicelui cu atacirct

mai mare fiind orbirea produsă icircn interior Recomandarea standardului CEN pentru cele mai

multe birouri menţionează limita superioară a indicelui la valoarea 19 care corespunde curbei

limtă de luminanţă pentru iluminarea medie de 500 lx şi clasa de calitate 1 ndash Figura 2118

Sisteme de iluminat cu un UGR de 10 sunt lipsite de orbire Valorile maxime uzual recomandate

sunt 16 ndash desen tehnic 19 ndash citit scris icircntruniri muncă bazată pe calculator 22 ndash activităţi

industriale 25 ndash industrie grea 28 ndash platforme de cale ferată foaiere

Dacă nu se poate obţine limitarea dorită a luminanţei aparatelor de iluminat se va proceda la

evitarea orbirii directe prin amplasarea lor icircn afara cacircmpului vizual al observatorului sau prin

utilizarea unor dispozitive de ecranare a surselor de lumină (grătare dispersoare)

Trebuie făcută distincţia icircntre doi termeni ndash luminanţa şi strălucirea Luminanţa este excitaţia

vizuală iar strălucirea este răspunsul vizual Luminanţa este o măsură cantitativă şi obiectivă

Strălucirea este un termen calitativ şi subiectiv care se referă la impresia pe care o are un

observator privind o suprafaţă Exemplu tipic este modul icircn care luna plină icirci apare unui

observator pe timp de noapte ndash strălucitoare sau pe timp de zi ndash deloc strălucitoare Alt exemplu

ndash aparatele de iluminat public cu lămpile aprinse pe timp de noapte respectiv pe timp de zi

Strălucirea nu este potrivită pentru determinarea cantitativă a vizibilităţii luminanţa este

Icircn cazul unei suprafeţe mate (sarcina vizuală şi suprafeţele icircnvecinate) factorul de reflexie şi

iluminarea suprafeţei determină luminanţa acesteia

L=E(rπ)

Astfel suprafeţele cu diferite proprietăţi reflexive dar cu aceeaşi iluminare vor radia diferite

intensităţi luminoase şi de aceea vor avea diferite luminanţe

Exemplu Fie trei foi de hacircrtie mată albă gri şi neagră avacircnd factorii de reflexie respectiv de 08 04 004 Cunoscacircnd că sunt iluminate cu 400 lx să se determine luminanţele lor

Soluţie Relaţia icircntre iluminare luminanţă şi factorul de reflexie a unei suprafeţe mate este L= E(rπ) astfel că cele trei luminanţe căutate sunt respectiv Lalb=400(08314)=100 cdm2

Lgri=400(04314)=50 cdm2 Lnegru=400(004314)=5 cdm2

Luminanţa ca factor ce influenţează vizibilitatea poate fi substituită prin iluminarea şi

reflectanţa respectivelor suprafeţe mate Reflectanţa este o proprietate intrinsecă a materialelor

componente nefiind afectată de iluminat astfel că iluminarea E rămacircne ca o caracteristică a

sistemului de iluminat ce afectează vizibilitatea Icircn acelaşi timp icircnsă o altă caracteristică

reprezentantă prin contrastul de luminanţă icircntre detaliul sarcinii vizuale şi suprafeţele icircnvecinate

care formează fondul nu este afectată de iluminare ci de factorii de reflexie ai detaliului şi

fondului rdetaliurfond

223

Emitanţa (exitanţa) unei suprafeţe care emite lumină (sursă primară sau secundară) este

raportul fluxului emis la mărimea ariei suprafeţei

M= ΦemisA lmm2

Relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe ce are o reflexivitate r este

astfel

M=ΦreflectatA=ΦincidentrA=Er

Introducacircnd şi relaţia de legătură icircntre iluminare şi luminanţă L=E(rπ) se obţine

M=Er=Lπ

Icircn mod similar relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe care are o

transmisivitate t este

M=ΦtransmisA=ΦincidenttA=Et=Lπ

Exemplu Un glob sferic cu diametrul de 1 m este perfect difuz Icircn centrul său se află o sursă de iluminat punctiformă ce emite 50 cd Luminanţa globului este de 40 cdm2 Care este emitanţa globului Dar transmitanţa sticlei globului

Soluţie (1) Utilizarea fluxului luminos Lampa emite un flux luminos de 504π=200π lm Aria suprafeţei sferei este 4πr2=4π(12)2=π m2 Iluminarea pe suprafaţa interioară sferei este 200ππ=200 lx Luminanţa sferei este de 40 cdm2 Emitanţa este 40π lmm2 Transmisivitatea este t= (40π)200=0628

(2) Utilizarea intensităţii luminoase Aria aparentă a globului sferic este Aaparentă=π(12)2 Astfel intensitatea luminoasă emisă de sferă este I=LAaparentă=40π(12)2=10π cd Raportul icircntre intensitatea luminoasă a globului (din exterior) şi cea a sursei de lumină (din interior) defineşte transmitanţa sticlei globului t=10π 50=0628

Proprietăţi ale suprafeţelor iluminate

Radiaţiile luminoase emise de o sursă de lumină şi propagate prin aer la contactul cu un material

se comportă astfel o parte se reflectă o parte este absorbită iar o parte este transmisă ndash Figura

2119

Figura 2119 Comportarea radiaţiei luminoase la icircntacirclnirea cu un material oarecare plan

224

Pe baza conservării energiei se poate scrie şi conservarea fluxului luminos

Φi=Φr+Φa+Φt

unde Φi reprezintă fluxul incident Φr - fluxul reflectat Φa - fluxul absorbit şi Φt - fluxul

transmis Cele trei componente al fluxului definesc factorii de reflexie r (ρ) de absorbţie a (α) şi

de transmisie t (τ)

r=ΦrΦi a=ΦaΦi t= ΦtΦi care respectă egalitatea r+a+t=1

Cele trei fenomene reflexia absorbţia şi transmisia au loc simultan dar icircn proporţii diferite

icircn funcţie de natura materialului din care este constituit corpul Se defineşte corpul negru alb

respectiv transparent ndash care absoarbe reflectă respectiv transmite radiaţia incidentă corpul colorat ndash

la care fenomenul este selectiv dependent de lungimea de undă a radiaţiei incidente

Reflexia determină o modificare a direcţiei radiaţiei luminoase incidente Punctul icircn care are

loc această deviere a razei de lumină se numeşte punct de incidenţă iar radiaţia luminoasă cu o

nouă direcţie se numeşte radiaţie luminoasă reflectată

Icircn Figura 2120 este dată o clasificare a reflexiilor pe suprafeţe clasificare valabilă şi pentru

transmisia fluxului luminos prin corpuri transparente

Figura 2120 Clasificarea reflexiei fluxului luminos pe suprafeţe

Reflexia regulată (de oglindă) Suprafeţele foarte netede se comportă ca o oglindă iar conform

legilor opticii unei raze de lumină incidente Ii icirci corespunde o singură rază de lumină reflectată

Ir icircntr-un plan ce cuprinde şi normala la suprafaţă n iar unghiul de incidenţă este egal cu cel de

deflexie (fig 2121 a)

Reflexia difuză Icircn cazul icircn care suprafaţa materialului reflectant nu este netedă ci prezintă

asperităţi lumina este icircmprăştiată după reflexie icircn toate direcţiile icircn funcţie de mărimea şi

orientarea asperităţilor Acest fenomen poartă numele de reflexie difuză Şi icircn acest caz sunt

respectate legile reflexiei dar la nivelul fiecărui microelement al suprafeţei cu denivelări (fig

2121 b)

Reflexia

Regulată Difuză Mixtă

Imperfect difuză Perfect difuză

225

n Irmax Ii

Reflexia imperfect difuză are loc icircn cazul suprafeţelor lucioase intensităţile reflectate fiind

orientate după direcţia principală de reflexie (fig 2121 c)

Reflexia perfect difuză Icircn cazul suprafeţelor perfect difuze reflexia luminii este izotropă

respectacircnd legea lui Lambert γγ cosmax sdot= II unde Imax este intensitatea luminoasă maximă icircn

direcţia normală şi Ir ndash intensitatea luminoasă la un unghi γ (fig 2121 d) Icircn această situaţie

luminanţa suprafeţei este aceeaşi independent de poziţia punctului de observaţie

Reflexia mixtă reprezintă o suprapunere dintre reflexia regulată şi cea difuză După cum se poate

observa icircn figura 2121 e reflexia mixtă se caracterizează printr-o reflexie difuză la care există

o direcţie principală care coincide cu direcţia razei reflectate din cauza reflexiei regulate

(a) (b)

c) (d)

e) Figura 2121 Reflexia regulată (a) difuză (b) imperfect difuză (c) perfect difuză (d) mixtă (e)

n Ir Ii

θi θr

n Irmax Ii

θi

Ii

dS

γ

226

Icircntrebări 1 Care parametru reprezintă cantitatea luminii incidente pe o suprafaţă a iluminarea b luminanţa c strălucirea 2 Care este nivelul de iluminare recomandat pentru săli de icircnvăţămacircnt şi conferinţe a 100 lx b 300 lx c 1000 lx 3 Rolul iluminatul icircn condiţionarea mediului ambiant poate fi descris prin a crearea unei atmosfere plăcute b conformarea la reglementări internaţionale c promovarea unei eficacităţi vizuale 4 Icircn condiţii normale icircn timpul zilei vederea este asigurată de a bastonaşe b conuri c pupilă 5 Radiaţiile ultraviolete ocupă un domeniu de lungimi de undă icircntre a 100-380 nm b 380-760 nm c 500-600 nm 6 Radiaţia cu lungimea de undă de 550 nm este de culoare a albastră b verde c roşie 7 Care unitate de măsură reprezintă cantitatea de lumină incidentă pe suprafaţa unui obiect a lm b lx c cd 8 Radiaţiei cu puterea de 100 W pe lungimea de undă de 510 nm icirci corespunde fluxul luminos de a 100 lm b 100middot683=68300 lm c 100middot05middot683=34150 lm 9 O lampă ce emite un flux luminos de 500 lm este echipată cu un reflector astfel că 40 din

lumina lămpii ajunge pe o pictură cu dimensiunile de 2550 cm Care este iluminarea picturii a 500(025middot050middot04)=10000 lx b (50004)middot(025middot050)=156 lx c (500middot04)(025middot050)=1600 lx 10 Un corp de iluminat public este amplasat la 8 m icircnălţime Intensitatea luminoasă radiată spre un

punct de pe stradă la 8 m distanţă de proiecţia corpului este de 2500 cd Care este iluminarea orizontală icircn acel punct

a 2500(8middot8)=391 lx b [2500(8middot8)]middotcos345deg=137 lx c 2500(82middot8)=49 lx

227

11 O bucată de sticlă care primeşte un flux luminos icircn anumite condiţii şi are un factor de transmitere de 07 şi un factor de absorbţie de 01 va reflecta de pe suprafaţa sa un flux incident egal cu

a 0 b 20 c 50

12 O sticlă colorată icircn roşu va transmite icircn principal o rază de lumină de culoare a roşie b albastră c toate culorile cuexcepţia celei roşie

13 Care este luminanţa suprafeţei unui corp de iluminat sferic cu un diametru de 20 cm ce radiază o intensitate luminoasă de 100 cd icircn toate direcţiile a 100(010x010)= 10000 cdm2 b 100(4 x π x 010 x 010)= 796 cdm2 c 100(π x 010 x 010)= 3183 cdm2

14 Un flux luminos de 100 lm este incident pe o suprafaţă reflexivă perfect difuză cu o reflectanţă de 30 Dimensiunile suprafeţei sunt de 3 x 3 m care este luminanţa suprafeţei a (100 x 030)π = 95 cdm2 b (100 x 030)(3 x 3 x π)=11 cdm2 c (100 x 3 x 3)(030 x π)=318 cdm2

15 Care parametru luminos este cel mai apropiat de senzaţia vizuală percepută de ochi a fluxul luminos b iluminarea c luminanţa

16 O lampă cu incandescenţă emite un flux luminos de 900 lm Lampa este introdusă icircntr-un glob sferic de sticlă opală (perfect difuză) care are o transmitanţă de 80 Fluxul iluminos este perfect distribuit icircn spaţiu Care este intensitatea luminoasă radiată icircn orice direcţie a (900 x 08)4π =57 cd b (900 x 08)2π =115 cd c 9004π =72 cd

17 O sursă de lumină cu intensitatea luminoasă de 2000 cd icircn direcţia unei mici suprafeţe aflată la 5 m distanţă cu o reflectanţă de 60 este orientată perpendicular pe direcţia razei de lumină incidente Care este iluminarea punctiformă pe suprafaţă a 2000(5 x 5)=80 lx b (2000 x 06)(5 x 5)=48 lx c (2000 x 06)(π x 5 x 5)=15 lx

212

Nivelul de iluminare recomandat şi caracterul dinamic al recomandărilor Tendinţele

proiectării sistemelor de iluminat sunt foarte dinamice Nivelul de iluminare recomandat

reprezintă doar unul dintre parametrii ce trebuie luaţi icircn considerare la proiectarea sistemelor de

iluminat dar el este icircntotdeauna determinant pentru un sistem Un studiu de comparaţie

internaţional arată că nu există un consens icircn definirea ldquonivelului de iluminare corectrdquo [Mills E

Borg N Rethinking Light Levels 1998]

Tabelul 211 Niveluri de iluminare recomandate icircn 20 ţări (iluminare medie de icircntreţinere icircn lx)

Ţara Anul Plan general Sarcini VDT Masa de scris

Sarcini de citire

Proiectare de detalii

Australia 1990 160 160 320 320 600 Austria 1984 500 500 - - 750 Belgia 1992 300-750 500 500-1000 500-1000 1000 Brazilia 1990 750-1000 - - 200-500 3000 China 1993 100-150-200 150-200-300 150 75-100-150 200-300-500 Cehia 200-500 300-500 300-500 500 750 Danemarca 200-500 200-500 - 500 1000 Elveţia 1997 500 300-500 300 500 1000 Finlanda 1986 150-300 150-300 500-1000 500-1000 1000-2000 Franţa 1997 425 250-425 425 425 850 Germania 1990 500 500 500 - 750 Japonia 1989 300-750 300-750 300-750 300-750 750-1500 Marea Britanie 1994 500 300-500 500 300 750 Mexic Prop 200 - 600 900 1100 Olanda 1991 100-200 500 400-500 400 1600 Romacircnia 2002 300-500-750 - 500-750-1000 750 1000-1500-2000 Rusia 1995 300 200 300 300 500 Suedia 1994 100 300-500 300 500 1500 USACanada 1993 200-300-500 300 200-300-500 200-300-500 1000-1500-2000 Ghid CIE 1996 500 500 500 500 750

Icircncepacircnd cu anul 1930 nivelul de iluminare a cunoscut o schimbare rapidă icircn majoritatea

ţărilor Icircn prima fază a crescut pacircnă icircn anii rsquo70 (momentul crizei petrolului) după care a scăzut

din nou variaţia nivelului de iluminare de la o ţară la alta fiind foarte mare Icircn tabelul 21 este

prezentată o comparaţie icircntre nivelurile de iluminare pentru sarcini selectate icircn birouri folosind

date din 20 ţări

213

Figura 2111 Variaţia performanţei vizuale (a) şi a confortului vizual (b) cu iluminarea

Figura 2111 redă curba medie ce indică procentul observatorilor care au considerat o

anumită valoare a iluminării ca fiind satisfăcătoare icircmpreună cu aprecierile defavorabile prea

icircntunecată şi prea strălucitoare Satisfacţia vizuală optimă se obţine la valori de aproximativ

2000 lx (pentru care aprozimativ 70 din subiecţi s-au declarat satisfăcuţi) dar nu există un

nivel de iluminare la care toţi observatorii să fie satisfăcuţi Este de subliniat că 50 din subiecţi

au preferat niveluri de iluminare mai mici icircn jurul a 900-1000 lx Considerente energetice şi de

cost au condus spre stabilirea unui domeniu al iluminărilor recomandate pentru activităţi uzuale

icircntre 1000 şi 2000 lx Percepţia satisfăcătoare a trăsăturilor feţei umane icircn spaţii interioare se

obţine la o luminanţă de 10-20 cdm2 ceea ce corespunde unei iluminări verticale de cel puţin

100 lx respectiv orizontale de 200 lx De aceea valoarea minimă a iluminării pentru activităţi

desfăşurate icircn icircncăperi icircn condiţii normale de activitate continuă este de 200 lx indiferent de

cerinţele sarcinii vizuale Limita inferioară a luminanţei necesare pentru distingerea trăsăturile

feţei umane este de 1 cdm2 Aceasta echivalează cu o iluminare orizontală de aproximativ 20 lx

icircn condiţii normale de iluminat considerată valoare minimă a iluminării pentru spaţii interioare

icircn care nu se lucrează

Normativele internaţionale stabilesc următoarea scară de valori ale iluminărilor (cu un factor de

multiplicare de aproximativ 15) 20-30-50-75-100-150-200-300-500-750-1000-1500-2000-lx

Nivelurile de iluminare recomandate pentru diferite domenii de activitate desfăşurate icircn mod

curent icircn spaţiile interioare icircn condiţii vizuale normale sunt menţionate icircn tabel [CIE] Ele au fost

determinate de cerinţele sarcinii vizuale cu diferite grade de dificultate satisfacerea vizuală a

utilizatorilor experienţa practică şi necesitatea utilizării eficiente a energiei Iluminarea poate fi

mărită cu o treaptă dacă - sarcina vizuală prezintă reflectanţă şisau contraste cu valori

neobişnuit de mici - refacerea erorilor (rebuturilor) este costisitoare - acurateţea sau

Iluminarea lx

Vit

eza

med

ie d

e de

tecţ

ie s

-1

a)

Iluminarea lx

Ilum

inat

bun

b)

214

productivitatea ridicată a muncii este de mare importanţă - capacitatea vizuală a utilizatorului

este sub cea normală Icircn mod contrar iluminarea poate fi micşorată cu o treaptă dacă - sarcina

vizuală prezintă reflectanţă şisau contraste cu valori neobişnuit de mari - viteza şisau acurateţea

muncii nu este importantă - activitatea este desfăşurată doar ocazional Plecacircnd de la aceste

valori recomandate reglementări specifice normează nivelurile de iluminare pentru diferitele

tipuri ale activităţilor vizuale ndash SR 6646 NP061-02

Iluminarea este definită şi măsurată ca iluminare icircntr-un plan scalară (sferică) cilindrică şi

vectorială ndash Figura 2112

Figura 2112 Vectorul iluminare iluminarea sferică iluminarea cilindrică iluminarea semicilindrică

Iluminarea icircntr-un plan - orizontal vertical sau icircnclinat - este mărimea cea mai des folosită

Planul icircn care este situată sarcina vizuală se numeşte ldquoplan de referinţărdquo Icircn spaţiile industriale

iluminarea recomandată se referă la suprafaţa aşa numitului plan de lucru un plan orizontal

situat la icircnălţimea de 085 m deasupra pardoselii considerată icircnălţimea medie pentru o activitate

vizuală corespunzătoare poziţiei de lucru icircn picioare Desigur icircn situaţii concrete pot fi definite

şi alte suprafeţe de referinţă Icircn spaţii interioare cu alte destinaţii de exemplu pentru circulaţie

sau pentru expoziţii suprafaţa de referinţă poate fi pardoseala pereţii sau orice plan relevant din

icircncăpere

Calculul iluminării icircntr-un punct din planul orizontal sau vertical se face cu referire la

icircnălţimea sursei de lumină de-asupra planului orizontal h şi la unghiurile care definesc poziţia

reciprocă sursă-punct-orientarea planului ndash Figura 2113

Iluminarea orizontală icircntr-un punct P este

Eorizontal=Imiddotcos3ih2

iar iluminarea verticală icircn acelaşi punct P este

Evertical=Imiddotsinαmiddotcos2αmiddotcosβh2

Figura 2113 Calculul iluminării verticale

215

Iluminarea scalară (sferică) icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa unei sfere

foarte mici aflate icircn acel punct Fiind o mărime independentă de direcţia de incidenţă a luminii

este utilă pentru analiza iluminatului icircn icircncăperile icircn care activitatea nu se desfăşoară icircntr-un plan

anumit bine precizat (de exemplu holurile hoteliere)

Iluminarea cilindrică icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa laterală a unui cilindru

foarte mic aflat icircn acel punct axa cilindrului fiind verticală Astfel iluminarea cilindrică este

media iluminărilor verticale icircn toate direcţiile din jurul acelui punct

Icircn mod similar se defineşte şi iluminarea

semicilindrică

( )EI

hsemicil

= +π

α α β2

2 1sin cos cos

cu aplicaţii interesante la analiza iluminatului

public pentru identificarea persoanelor sau

obstacolelor ndash Figura 2114

Figura 2114 Calculul iluminării semicilindrice

Vectorul iluminare se defineşte icircn raport cu un disc foarte mic amplasat icircn punctul analizat Pe

axa normală a discului se orientează către feţele acestuia doi vectori ale căror module sunt egale

cu valorile iluminărilor pe feţele respective Vectorul iluminare are modulul egal cu maximul

diferenţei dintre cele două iluminări calculate pentru diferite orientări date discului Direcţia

vectorului este de la faţa cu iluminare mai mare către faţa cu iluminare mai mică Astfel vectorul

iluminare este corelat cu direcţia principală a luminii icircntr-un punct din spaţiu punacircnd icircn evidenţă

direcţionalitatea luminii

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este uniformă

icircn spaţiu fiind cuprinsă icircntre un minim - iluminarea minimă Emin şi un maxim - iluminarea

maximă Emax Se defineşte iluminarea medie Emed ca fiind media iluminărilor obţinute pe icircntreaga

suprafaţă de referinţă Măsura uniformităţii iluminării icircn spaţiu este dată de factorul de

uniformitate CU=Emin Emed Pentru un sistem de iluminat general valoarea acestui factor de

uniformitate pe icircntregul plan util trebuie să fie mai mare de 08 Se utilizează de asemenea atacirct

raportul dintre iluminarea minimă şi iluminarea maximă care se recomandă să fie mai mare de

065 pentru suprafaţa de lucru pe care se află sarcina vizuală cacirct şi inversul unuia sau altuia

dintre aceste rapoarte

216

Pentru ca o instalaţie de iluminat să corespundă cerinţelor de uniformitate este necesar să fie

icircndeplinite următoarele două condiţii

(a) raportul iluminărilor medii pe icircntreaga suprafaţă a planului de lucru şi pe suprafaţa

sarcinii vizuale Emed plan lucru Emed sarcină vizuală ge 13

(b) raportul icircntre iluminările medii ale unor icircncăperi icircnvecinate Emed 1 Emed 2 le 51

Iluminarea medie pe suprafaţa de referinţă asigurată de o instalaţie de iluminat interior nu

este uniformă nici icircn timp Icircncepacircnd din primul moment al punerii icircn funcţiune a instalaţiei

iluminarea va scădea continuu datorită icircmbătracircnirii lămpilor (şi deteriorării unora dintre ele) a

depunerilor de praf şi murdărie pe suprafeţele lămpilor aparatelor de iluminat pereţilor şi

tavanului icircncăperii şi a deprecierii calităţilor reflectante ale suprafeţelor icircncăperii ndash Figura 2115

Figura 2115 Variaţia iluminării icircn timpul utilizării instalaţiei de iluminat A - pierderi datorate icircmbătracircnirii lămpilor B - pierderi datorate deprecierii suprafeţelor icircncăperii C - pierderi datorate murdăririi lămpilor şi corpurilor de iluminat

Un program de icircntreţinere a instalaţiei de iluminat - numit şi program de mentenanţă - va

asigura menţinerea icircn limite rezonabile a iluminării medii Uniformitatea icircn timp a iluminării

medii se defineşte prin următorii termeni (a) iluminarea iniţială corespunde momentului punerii

icircn funcţiune a unei instalaţii noi cu suprafeţele icircncăperii curate (t=0) (b) iluminarea de serviciu

este media icircn timp a iluminării icircn cursul unui ciclu al programului de mentenanţă (acest termen

217

este rezultatul unei duble medieri a iluminării icircn spaţiu şi icircn timp) (c) iluminarea de icircntreţinere

este valoarea minimă la care scade iluminarea icircn momentul efectuării lucrărilor de icircntreţinere

programate de icircnlocuire a lămpilor defecte sau icircmbătracircnite şisau de curăţire a aparatelor de

iluminat şi a suprafeţelor icircncăperii Reglementările CIE recomandă normarea iluminării de

icircntreţinere pentru dimensionarea unei instalaţii de iluminat dar unele ţări normează iluminarea

de serviciu Este de dorit ca programul de icircntreţinere să fie astfel conceput icircncacirct iluminarea de

icircntreţinere să nu scadă sub 08 (unele reglementări precizează valoarea 07) din iluminarea de

serviciu

Măsurarea iluminării se face cu luxmetru un aparat de măsură ce utilizează o fotocelulă

care converteşte energia luminoasă determinată de fluxul receptat icircn energie electrică conectată

la un microampermetru cu scala gradată direct icircn lux Pentru măsurări precise se aplică corecţii

- de sensibilitate spectrală datorită faptului că celulele fotoelectrice au o curbă de răspuns

diferită de curba vizibilităţii relative

- de cosinus care asigură receptarea razelor de lumină ce cad sub un unghi de incidenţă mare

(foarte oblic care ar putea să conducă la reflexii totale) este specifică măsurătorilor icircn exterior

- de temperatură necesară datorită influenţei temperaturii ambiante asupra intensităţii

curentului de conversie fotovoltaică (icircn general temperatura de etalonare este icircn jurul a 20degC)

Luminanţa este conceptul pentru intensitatea luminoasă emisă de unitatea de arie a unei

suprafaţe icircntr-o direcţie anumită Suprafaţa poate fi ea icircnsăşi emiţătoare de lumină sau

transmiţătoare (sursă primară de lumină ndash suprafeţele lămpilor sau aparatelor de iluminat

suprafaţa soarelui) sau poate să reflecte lumina primită de la altă sursă (fiind astfel o sursă

secundară de lumină)

Luminanţa L este raportul intensităţii luminoase de la o suprafaţa icircntr-o direcţie dată la aria

aparentă a acestei suprafeţe

L=IAaparentă cdm2

Unitatea de măsură este candela pe metru pătrat Luminanţa este dependentă de unghiul de

privire Prin arie aparentă se icircnţelege proiecţia ariei suprafeţei considerate pe un plan

perpendicular pe direcţia de privire

Exemplu Pentru o sferă indiferent de direcţia de privire aria aparentă este aria secţiunii circulare diametrale prin sferă Aaparentă =πr

2 icircn timp ce aria semisferei expusă privirii este egală cu 2π r2 Exemplu Tubul de descărcare al unei lămpi cu vapori de sodiu de icircnaltă presiune are 100 mm

lungime şi 8 mm diametru Intensitate luminoasă radiată perpendicular pe suprafaţa cilindrică este de 400 cd Care este luminanţa icircn aceeaşi direcţie

Soluţie Suprafaţa aparentă a tubului de descărcare icircn direcţia perpendiculară pe generatoarea cilindrului este egală cu a secţiunii dreptunghiulare verticale Aaparentă=1008=800 mm2 Luminanţa este L=4000800=5 cdmm2=5106 cdm2

218

Cacircteva valori uzuale Suprafaţa soarelui - 165109 cdm2 Filamentul lămpii cu incandescenţă - 7106 cdm2 Lampa fluorescentă - 5hellip15103 cdm2 Suprafaţa lunii pline - 25103 cdm2 Asfaltul străzii cu iluminat public - 05hellip2 cdm2

Pentru asigurarea unei bune vizibilităţi a sarcinii cel mai important factor al iluminatului icircl

constituie luminanţa repartiţia acesteia şisau contrastul de luminanţicirc al diferitelor suprafeţe din

spaţiul icircncăperii Valorile acestora trebuie să se icircncadreze icircn anumite limite icircn caz contrar apare

o stare de jenă vizuală sau de reducere a aptitudinii de distingere a detaliilor de mici dimensiuni

cunoscută sub denumirea de orbire

Diferenţele de luminanţă icircntre diferitele suprafeţe ndash sarcina vizuală fondul acesteia şi cele

din cacircmpul vizual ndash sunt specificate sau măasurate prin raportul luminanţelor suprafeţelor icircn

corelaţie Se recomandă ca valori orientative rapoartele sarcină vizualăfond ndash 31 şi sarcină

vizualăcacircmp vizual ndash 101 Icircntrucacirct iluminarea este utilizată ca mărime de proiectare de bază icircn

sistemele de iluminat interior distrbuţia luminanţelor icircn interiorul unei icircncăperi poate fi redată

prin distribuţia iluminărilor relative (şi a reflexivităţii suprafeţelor respective)

Gradele de reflexie şi de finisare ale suprafeţelor principale dintr-o icircncăpere sunt factori

importanţi icircn utilizarea optimă a luminii Suprafeţele cu o reflexivitate mare contribuie la

reflexiile multiple şi sunt recomandate pentru interioare de lucru Suprafeţele mate sunt

recomandate pentru evitare reflexiilor regulate sau mascarea imperfecţiunilor suprafeţei

Cavitate tavanului va avea un rol mai redus icircn icircncăperile mici decacirct icircn cele mari icircn care

ocupă o parte substanţială din cacircmpul de vedere Pentru sisteme de iluminat direct sau semidirect

se recomandă ca iluminarea tavanului şi cea a planului de lucru să fie icircn raportul

EmedtavanEmedplandelucru=03hellip09 Pentru sisteme de iluminat indirect luminanţa suprafeţelor ce

formează cavitatea tavanului trebuie să fie mai mare de 500 cdm2 Pe porţiuni mici se acceptă şi

valori mai mari pacircnă la 1500 cdm2 dar trebuie să fie evitate contrastele mari de luminanţă

Tavanele luminoase realizate cu panouri difuze de mari dimensiuni vor avea o luminanţa

inferioară valorii de 500 cdm2

Reflexivitatea ridicată a pereţilor şi suprafeţelor despărţitoare vor icircmbunătăţi percepţia

luminoasă icircn icircncăpere Suprafeţele icircnvecinate ferestrelor trebuie să aibă un factor de reflexie de

cel puţin 06 pentru a reduce contrastul cu strălucirea relativ ridicată a imaginii exterioare pe

timpul zilei Ferestrele se acoperă cu perdele sau jaluzele icircn timpul nopţii icircntrucacirct formează

suprafeţe negre cu reflexie regulată Se recomandă ca raportul icircntre iluminarea medie a pereţilor

(iluminarea verticală) sau a oricărei suprafeţe de partiţie şi iluminarea medie orizontală pe planul

219

de lucru să fie icircn limitele EmedpereţiEmedplandelucru= 05hellip08 Factorii de reflexie ai pereţilor vor fi

icircntre limitele 03hellip07

Reflexivitatea cavităţii pardoselii ndash pardoseala suprafaţa inferioară a pereţilor mobilierul sau

echipamentul tehnologic aflate sub nivelul planului de lucru ndash este importantă icircn crearea

ambianţei vizuale a icircncăperii O pardoseală cu un factor de reflexie scăzut nu va reflecta lumina

incidentă pe ea şi va fi mai dificil să se obţină o modelare corespunzătoare a obiectelor din

icircncăpere Contrar dat fiind faptul că suprafaţa pardoselii poate fi cea mai mare suprafaţă plană

din icircncăpere o luminanţă prea ridicată a acesteia ar domina imaginea cacircmpului vizual De aceea

factorul de reflexie pentru cavitatea pardoselii se recomandă să aibă o valoare medie cuprinsă

icircntre limitele 020hellip040 putacircnd să coboare pacircnă la 01

Verificarea limitării orbirii directe produsă de aparatele de iluminat se face prin diferite

metode unele ţări adoptacircnd metodologii proprii CIE a stabilit metoda curbelor limită de

luminanţă care se doreşte a fi aplicată de majoritatea ţărilor europene cu adaptări icircn raport cu

anumite considerente concrete ndash vezi şi SR 6646 şi NP 061-02

Metoda CIE a Curbelor de Luminanţă Limită (CLL) Metoda CIE are la bază un sistem de

curbe de luminanţă limită folosit icircn cazul corpurilor de iluminat cu difuzor completat de un

sistem de unghiuri de ecranare minim admisibile care se utilizează icircn cazurile icircn care lămpile pot

fi vizibile parţial sau complet icircn zona de vedere care interesează

(a)(b)

Figura 2116 Curbele limită de luminanţă pentru evitarea orbirii ndash [CIE]

Valorile admisibile ale luminanţei aparatelor de iluminat sunt date icircn funcţie de unghiul de

observare γ pentru diferite niveluri de iluminare Ele depind de clasa de calitate a icircncăperii şi de

220

modul de distribuţie spaţială a fluxului luminos emis de aparate sau de direcţia de privire a

observatorului faţă de aparatele de iluminat Astfel sistemul de curbe limită de luminanţă este

format din două familii de curbe (tip A şi tip B) fiecare avacircnd icircn componenţa sa cacircte două seturi

de curbe corespunzătoare claselor de calitate 1 şi 2 Curbele de luminanţă prezintă variaţia

luminanţei maxim admisibile pentru unghiuri de emisie ale aparatelor de iluminat cuprinse icircntre

45˚ şi 85˚

Curbele de tip A (fig 2116 a) se aplică aparatelor de iluminat fără părţi laterale luminoase

şi aparatelor de iluminat liniare cu părţile laterale luminoase dispuse paralele cu direcţia de

privire Curbele de tip B (fig 2116 b) se aplică aparatelor de iluminat cu părţi laterale

luminoase şi aparatelor liniare perpendiculare pe linia vederii

Figura 2117 Exemplu de aplicare a metodei curbelor limită de luminanţă

Utilizarea sistemului curbelor de luminanţe limite este posibilă doar dacă sunt icircndeplinite

simultan următoarele condiţii

- icircncăperile au formă de paralelipiped rectangular

- aparatele de iluminat sunt distribuite icircntr-un aranjament practic regulat cu axele

principale paralele cu pereţii

221

- factorii de reflexie ai suprafeţelor icircncăperilor se găsesc icircn domeniul 07 ndash 08 pentru

plafon 04 ndash06 pentru pereţi şi 01 ndash 02 pentru podea

- direcţiile principale de privire sunt predominant orizontale

Icircn cazul icircn care se cunoaşte curba de luminanţă a aparatului de iluminat examinat pentru

unghiurile γ stabilite se compară valorile acesteia cu valorile corespunzătoare ale luminanţelor

maxim admisibile din curba de luminanţă limită aleasă Se consideră că sunt realizate condiţiile

de limitare a orbirii directe dacă toate valorile luminanţelor aparatului de iluminat sunt situate icircn

stacircnga curbei de luminanţă limită ndash Figura 2117

Metoda CIE de Evaluare Unificată a Orbirii (ldquoUnified Glare Ratingrdquo - UGR) este propusă

de CIE şi introdusă icircn actualele standarde europene CEN pentru determinarea limitelor de orbire

icircn iluminatul interior Sistemul are la bază indicele global de orbire UGR

sdot= sum 2

2250lg8

p

L

LUGR

b

ω

icircn care Lb este luminanţa fondului (cdm2) L - luminanţa părţilor luminoase ale fiecărui corp de

iluminat icircn direcţia ochiului observatorului (cdm2) văzute sub unghiurile solide ω (steradiani) p

- un indice de poziţie corelat cu deplasarea corpului de iluminat faţă de linia de privire Metoda

permite cea mai precisă evaluare a orbirii provocată icircn planul liniei de privire de către corpurile

de iluminat tratate individual şi are avantajul posibilităţii includerii procedurii de calcul icircn cadrul

unor programe de calcul generale

Figura 2118 Corelarea icircntre curbele limită de luminanţă şi factorul UGR

222

Valorile UGR sunt cuprinse icircn gama 10 30 cu cacirct mai mare fiind valoare indicelui cu atacirct

mai mare fiind orbirea produsă icircn interior Recomandarea standardului CEN pentru cele mai

multe birouri menţionează limita superioară a indicelui la valoarea 19 care corespunde curbei

limtă de luminanţă pentru iluminarea medie de 500 lx şi clasa de calitate 1 ndash Figura 2118

Sisteme de iluminat cu un UGR de 10 sunt lipsite de orbire Valorile maxime uzual recomandate

sunt 16 ndash desen tehnic 19 ndash citit scris icircntruniri muncă bazată pe calculator 22 ndash activităţi

industriale 25 ndash industrie grea 28 ndash platforme de cale ferată foaiere

Dacă nu se poate obţine limitarea dorită a luminanţei aparatelor de iluminat se va proceda la

evitarea orbirii directe prin amplasarea lor icircn afara cacircmpului vizual al observatorului sau prin

utilizarea unor dispozitive de ecranare a surselor de lumină (grătare dispersoare)

Trebuie făcută distincţia icircntre doi termeni ndash luminanţa şi strălucirea Luminanţa este excitaţia

vizuală iar strălucirea este răspunsul vizual Luminanţa este o măsură cantitativă şi obiectivă

Strălucirea este un termen calitativ şi subiectiv care se referă la impresia pe care o are un

observator privind o suprafaţă Exemplu tipic este modul icircn care luna plină icirci apare unui

observator pe timp de noapte ndash strălucitoare sau pe timp de zi ndash deloc strălucitoare Alt exemplu

ndash aparatele de iluminat public cu lămpile aprinse pe timp de noapte respectiv pe timp de zi

Strălucirea nu este potrivită pentru determinarea cantitativă a vizibilităţii luminanţa este

Icircn cazul unei suprafeţe mate (sarcina vizuală şi suprafeţele icircnvecinate) factorul de reflexie şi

iluminarea suprafeţei determină luminanţa acesteia

L=E(rπ)

Astfel suprafeţele cu diferite proprietăţi reflexive dar cu aceeaşi iluminare vor radia diferite

intensităţi luminoase şi de aceea vor avea diferite luminanţe

Exemplu Fie trei foi de hacircrtie mată albă gri şi neagră avacircnd factorii de reflexie respectiv de 08 04 004 Cunoscacircnd că sunt iluminate cu 400 lx să se determine luminanţele lor

Soluţie Relaţia icircntre iluminare luminanţă şi factorul de reflexie a unei suprafeţe mate este L= E(rπ) astfel că cele trei luminanţe căutate sunt respectiv Lalb=400(08314)=100 cdm2

Lgri=400(04314)=50 cdm2 Lnegru=400(004314)=5 cdm2

Luminanţa ca factor ce influenţează vizibilitatea poate fi substituită prin iluminarea şi

reflectanţa respectivelor suprafeţe mate Reflectanţa este o proprietate intrinsecă a materialelor

componente nefiind afectată de iluminat astfel că iluminarea E rămacircne ca o caracteristică a

sistemului de iluminat ce afectează vizibilitatea Icircn acelaşi timp icircnsă o altă caracteristică

reprezentantă prin contrastul de luminanţă icircntre detaliul sarcinii vizuale şi suprafeţele icircnvecinate

care formează fondul nu este afectată de iluminare ci de factorii de reflexie ai detaliului şi

fondului rdetaliurfond

223

Emitanţa (exitanţa) unei suprafeţe care emite lumină (sursă primară sau secundară) este

raportul fluxului emis la mărimea ariei suprafeţei

M= ΦemisA lmm2

Relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe ce are o reflexivitate r este

astfel

M=ΦreflectatA=ΦincidentrA=Er

Introducacircnd şi relaţia de legătură icircntre iluminare şi luminanţă L=E(rπ) se obţine

M=Er=Lπ

Icircn mod similar relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe care are o

transmisivitate t este

M=ΦtransmisA=ΦincidenttA=Et=Lπ

Exemplu Un glob sferic cu diametrul de 1 m este perfect difuz Icircn centrul său se află o sursă de iluminat punctiformă ce emite 50 cd Luminanţa globului este de 40 cdm2 Care este emitanţa globului Dar transmitanţa sticlei globului

Soluţie (1) Utilizarea fluxului luminos Lampa emite un flux luminos de 504π=200π lm Aria suprafeţei sferei este 4πr2=4π(12)2=π m2 Iluminarea pe suprafaţa interioară sferei este 200ππ=200 lx Luminanţa sferei este de 40 cdm2 Emitanţa este 40π lmm2 Transmisivitatea este t= (40π)200=0628

(2) Utilizarea intensităţii luminoase Aria aparentă a globului sferic este Aaparentă=π(12)2 Astfel intensitatea luminoasă emisă de sferă este I=LAaparentă=40π(12)2=10π cd Raportul icircntre intensitatea luminoasă a globului (din exterior) şi cea a sursei de lumină (din interior) defineşte transmitanţa sticlei globului t=10π 50=0628

Proprietăţi ale suprafeţelor iluminate

Radiaţiile luminoase emise de o sursă de lumină şi propagate prin aer la contactul cu un material

se comportă astfel o parte se reflectă o parte este absorbită iar o parte este transmisă ndash Figura

2119

Figura 2119 Comportarea radiaţiei luminoase la icircntacirclnirea cu un material oarecare plan

224

Pe baza conservării energiei se poate scrie şi conservarea fluxului luminos

Φi=Φr+Φa+Φt

unde Φi reprezintă fluxul incident Φr - fluxul reflectat Φa - fluxul absorbit şi Φt - fluxul

transmis Cele trei componente al fluxului definesc factorii de reflexie r (ρ) de absorbţie a (α) şi

de transmisie t (τ)

r=ΦrΦi a=ΦaΦi t= ΦtΦi care respectă egalitatea r+a+t=1

Cele trei fenomene reflexia absorbţia şi transmisia au loc simultan dar icircn proporţii diferite

icircn funcţie de natura materialului din care este constituit corpul Se defineşte corpul negru alb

respectiv transparent ndash care absoarbe reflectă respectiv transmite radiaţia incidentă corpul colorat ndash

la care fenomenul este selectiv dependent de lungimea de undă a radiaţiei incidente

Reflexia determină o modificare a direcţiei radiaţiei luminoase incidente Punctul icircn care are

loc această deviere a razei de lumină se numeşte punct de incidenţă iar radiaţia luminoasă cu o

nouă direcţie se numeşte radiaţie luminoasă reflectată

Icircn Figura 2120 este dată o clasificare a reflexiilor pe suprafeţe clasificare valabilă şi pentru

transmisia fluxului luminos prin corpuri transparente

Figura 2120 Clasificarea reflexiei fluxului luminos pe suprafeţe

Reflexia regulată (de oglindă) Suprafeţele foarte netede se comportă ca o oglindă iar conform

legilor opticii unei raze de lumină incidente Ii icirci corespunde o singură rază de lumină reflectată

Ir icircntr-un plan ce cuprinde şi normala la suprafaţă n iar unghiul de incidenţă este egal cu cel de

deflexie (fig 2121 a)

Reflexia difuză Icircn cazul icircn care suprafaţa materialului reflectant nu este netedă ci prezintă

asperităţi lumina este icircmprăştiată după reflexie icircn toate direcţiile icircn funcţie de mărimea şi

orientarea asperităţilor Acest fenomen poartă numele de reflexie difuză Şi icircn acest caz sunt

respectate legile reflexiei dar la nivelul fiecărui microelement al suprafeţei cu denivelări (fig

2121 b)

Reflexia

Regulată Difuză Mixtă

Imperfect difuză Perfect difuză

225

n Irmax Ii

Reflexia imperfect difuză are loc icircn cazul suprafeţelor lucioase intensităţile reflectate fiind

orientate după direcţia principală de reflexie (fig 2121 c)

Reflexia perfect difuză Icircn cazul suprafeţelor perfect difuze reflexia luminii este izotropă

respectacircnd legea lui Lambert γγ cosmax sdot= II unde Imax este intensitatea luminoasă maximă icircn

direcţia normală şi Ir ndash intensitatea luminoasă la un unghi γ (fig 2121 d) Icircn această situaţie

luminanţa suprafeţei este aceeaşi independent de poziţia punctului de observaţie

Reflexia mixtă reprezintă o suprapunere dintre reflexia regulată şi cea difuză După cum se poate

observa icircn figura 2121 e reflexia mixtă se caracterizează printr-o reflexie difuză la care există

o direcţie principală care coincide cu direcţia razei reflectate din cauza reflexiei regulate

(a) (b)

c) (d)

e) Figura 2121 Reflexia regulată (a) difuză (b) imperfect difuză (c) perfect difuză (d) mixtă (e)

n Ir Ii

θi θr

n Irmax Ii

θi

Ii

dS

γ

226

Icircntrebări 1 Care parametru reprezintă cantitatea luminii incidente pe o suprafaţă a iluminarea b luminanţa c strălucirea 2 Care este nivelul de iluminare recomandat pentru săli de icircnvăţămacircnt şi conferinţe a 100 lx b 300 lx c 1000 lx 3 Rolul iluminatul icircn condiţionarea mediului ambiant poate fi descris prin a crearea unei atmosfere plăcute b conformarea la reglementări internaţionale c promovarea unei eficacităţi vizuale 4 Icircn condiţii normale icircn timpul zilei vederea este asigurată de a bastonaşe b conuri c pupilă 5 Radiaţiile ultraviolete ocupă un domeniu de lungimi de undă icircntre a 100-380 nm b 380-760 nm c 500-600 nm 6 Radiaţia cu lungimea de undă de 550 nm este de culoare a albastră b verde c roşie 7 Care unitate de măsură reprezintă cantitatea de lumină incidentă pe suprafaţa unui obiect a lm b lx c cd 8 Radiaţiei cu puterea de 100 W pe lungimea de undă de 510 nm icirci corespunde fluxul luminos de a 100 lm b 100middot683=68300 lm c 100middot05middot683=34150 lm 9 O lampă ce emite un flux luminos de 500 lm este echipată cu un reflector astfel că 40 din

lumina lămpii ajunge pe o pictură cu dimensiunile de 2550 cm Care este iluminarea picturii a 500(025middot050middot04)=10000 lx b (50004)middot(025middot050)=156 lx c (500middot04)(025middot050)=1600 lx 10 Un corp de iluminat public este amplasat la 8 m icircnălţime Intensitatea luminoasă radiată spre un

punct de pe stradă la 8 m distanţă de proiecţia corpului este de 2500 cd Care este iluminarea orizontală icircn acel punct

a 2500(8middot8)=391 lx b [2500(8middot8)]middotcos345deg=137 lx c 2500(82middot8)=49 lx

227

11 O bucată de sticlă care primeşte un flux luminos icircn anumite condiţii şi are un factor de transmitere de 07 şi un factor de absorbţie de 01 va reflecta de pe suprafaţa sa un flux incident egal cu

a 0 b 20 c 50

12 O sticlă colorată icircn roşu va transmite icircn principal o rază de lumină de culoare a roşie b albastră c toate culorile cuexcepţia celei roşie

13 Care este luminanţa suprafeţei unui corp de iluminat sferic cu un diametru de 20 cm ce radiază o intensitate luminoasă de 100 cd icircn toate direcţiile a 100(010x010)= 10000 cdm2 b 100(4 x π x 010 x 010)= 796 cdm2 c 100(π x 010 x 010)= 3183 cdm2

14 Un flux luminos de 100 lm este incident pe o suprafaţă reflexivă perfect difuză cu o reflectanţă de 30 Dimensiunile suprafeţei sunt de 3 x 3 m care este luminanţa suprafeţei a (100 x 030)π = 95 cdm2 b (100 x 030)(3 x 3 x π)=11 cdm2 c (100 x 3 x 3)(030 x π)=318 cdm2

15 Care parametru luminos este cel mai apropiat de senzaţia vizuală percepută de ochi a fluxul luminos b iluminarea c luminanţa

16 O lampă cu incandescenţă emite un flux luminos de 900 lm Lampa este introdusă icircntr-un glob sferic de sticlă opală (perfect difuză) care are o transmitanţă de 80 Fluxul iluminos este perfect distribuit icircn spaţiu Care este intensitatea luminoasă radiată icircn orice direcţie a (900 x 08)4π =57 cd b (900 x 08)2π =115 cd c 9004π =72 cd

17 O sursă de lumină cu intensitatea luminoasă de 2000 cd icircn direcţia unei mici suprafeţe aflată la 5 m distanţă cu o reflectanţă de 60 este orientată perpendicular pe direcţia razei de lumină incidente Care este iluminarea punctiformă pe suprafaţă a 2000(5 x 5)=80 lx b (2000 x 06)(5 x 5)=48 lx c (2000 x 06)(π x 5 x 5)=15 lx

213

Figura 2111 Variaţia performanţei vizuale (a) şi a confortului vizual (b) cu iluminarea

Figura 2111 redă curba medie ce indică procentul observatorilor care au considerat o

anumită valoare a iluminării ca fiind satisfăcătoare icircmpreună cu aprecierile defavorabile prea

icircntunecată şi prea strălucitoare Satisfacţia vizuală optimă se obţine la valori de aproximativ

2000 lx (pentru care aprozimativ 70 din subiecţi s-au declarat satisfăcuţi) dar nu există un

nivel de iluminare la care toţi observatorii să fie satisfăcuţi Este de subliniat că 50 din subiecţi

au preferat niveluri de iluminare mai mici icircn jurul a 900-1000 lx Considerente energetice şi de

cost au condus spre stabilirea unui domeniu al iluminărilor recomandate pentru activităţi uzuale

icircntre 1000 şi 2000 lx Percepţia satisfăcătoare a trăsăturilor feţei umane icircn spaţii interioare se

obţine la o luminanţă de 10-20 cdm2 ceea ce corespunde unei iluminări verticale de cel puţin

100 lx respectiv orizontale de 200 lx De aceea valoarea minimă a iluminării pentru activităţi

desfăşurate icircn icircncăperi icircn condiţii normale de activitate continuă este de 200 lx indiferent de

cerinţele sarcinii vizuale Limita inferioară a luminanţei necesare pentru distingerea trăsăturile

feţei umane este de 1 cdm2 Aceasta echivalează cu o iluminare orizontală de aproximativ 20 lx

icircn condiţii normale de iluminat considerată valoare minimă a iluminării pentru spaţii interioare

icircn care nu se lucrează

Normativele internaţionale stabilesc următoarea scară de valori ale iluminărilor (cu un factor de

multiplicare de aproximativ 15) 20-30-50-75-100-150-200-300-500-750-1000-1500-2000-lx

Nivelurile de iluminare recomandate pentru diferite domenii de activitate desfăşurate icircn mod

curent icircn spaţiile interioare icircn condiţii vizuale normale sunt menţionate icircn tabel [CIE] Ele au fost

determinate de cerinţele sarcinii vizuale cu diferite grade de dificultate satisfacerea vizuală a

utilizatorilor experienţa practică şi necesitatea utilizării eficiente a energiei Iluminarea poate fi

mărită cu o treaptă dacă - sarcina vizuală prezintă reflectanţă şisau contraste cu valori

neobişnuit de mici - refacerea erorilor (rebuturilor) este costisitoare - acurateţea sau

Iluminarea lx

Vit

eza

med

ie d

e de

tecţ

ie s

-1

a)

Iluminarea lx

Ilum

inat

bun

b)

214

productivitatea ridicată a muncii este de mare importanţă - capacitatea vizuală a utilizatorului

este sub cea normală Icircn mod contrar iluminarea poate fi micşorată cu o treaptă dacă - sarcina

vizuală prezintă reflectanţă şisau contraste cu valori neobişnuit de mari - viteza şisau acurateţea

muncii nu este importantă - activitatea este desfăşurată doar ocazional Plecacircnd de la aceste

valori recomandate reglementări specifice normează nivelurile de iluminare pentru diferitele

tipuri ale activităţilor vizuale ndash SR 6646 NP061-02

Iluminarea este definită şi măsurată ca iluminare icircntr-un plan scalară (sferică) cilindrică şi

vectorială ndash Figura 2112

Figura 2112 Vectorul iluminare iluminarea sferică iluminarea cilindrică iluminarea semicilindrică

Iluminarea icircntr-un plan - orizontal vertical sau icircnclinat - este mărimea cea mai des folosită

Planul icircn care este situată sarcina vizuală se numeşte ldquoplan de referinţărdquo Icircn spaţiile industriale

iluminarea recomandată se referă la suprafaţa aşa numitului plan de lucru un plan orizontal

situat la icircnălţimea de 085 m deasupra pardoselii considerată icircnălţimea medie pentru o activitate

vizuală corespunzătoare poziţiei de lucru icircn picioare Desigur icircn situaţii concrete pot fi definite

şi alte suprafeţe de referinţă Icircn spaţii interioare cu alte destinaţii de exemplu pentru circulaţie

sau pentru expoziţii suprafaţa de referinţă poate fi pardoseala pereţii sau orice plan relevant din

icircncăpere

Calculul iluminării icircntr-un punct din planul orizontal sau vertical se face cu referire la

icircnălţimea sursei de lumină de-asupra planului orizontal h şi la unghiurile care definesc poziţia

reciprocă sursă-punct-orientarea planului ndash Figura 2113

Iluminarea orizontală icircntr-un punct P este

Eorizontal=Imiddotcos3ih2

iar iluminarea verticală icircn acelaşi punct P este

Evertical=Imiddotsinαmiddotcos2αmiddotcosβh2

Figura 2113 Calculul iluminării verticale

215

Iluminarea scalară (sferică) icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa unei sfere

foarte mici aflate icircn acel punct Fiind o mărime independentă de direcţia de incidenţă a luminii

este utilă pentru analiza iluminatului icircn icircncăperile icircn care activitatea nu se desfăşoară icircntr-un plan

anumit bine precizat (de exemplu holurile hoteliere)

Iluminarea cilindrică icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa laterală a unui cilindru

foarte mic aflat icircn acel punct axa cilindrului fiind verticală Astfel iluminarea cilindrică este

media iluminărilor verticale icircn toate direcţiile din jurul acelui punct

Icircn mod similar se defineşte şi iluminarea

semicilindrică

( )EI

hsemicil

= +π

α α β2

2 1sin cos cos

cu aplicaţii interesante la analiza iluminatului

public pentru identificarea persoanelor sau

obstacolelor ndash Figura 2114

Figura 2114 Calculul iluminării semicilindrice

Vectorul iluminare se defineşte icircn raport cu un disc foarte mic amplasat icircn punctul analizat Pe

axa normală a discului se orientează către feţele acestuia doi vectori ale căror module sunt egale

cu valorile iluminărilor pe feţele respective Vectorul iluminare are modulul egal cu maximul

diferenţei dintre cele două iluminări calculate pentru diferite orientări date discului Direcţia

vectorului este de la faţa cu iluminare mai mare către faţa cu iluminare mai mică Astfel vectorul

iluminare este corelat cu direcţia principală a luminii icircntr-un punct din spaţiu punacircnd icircn evidenţă

direcţionalitatea luminii

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este uniformă

icircn spaţiu fiind cuprinsă icircntre un minim - iluminarea minimă Emin şi un maxim - iluminarea

maximă Emax Se defineşte iluminarea medie Emed ca fiind media iluminărilor obţinute pe icircntreaga

suprafaţă de referinţă Măsura uniformităţii iluminării icircn spaţiu este dată de factorul de

uniformitate CU=Emin Emed Pentru un sistem de iluminat general valoarea acestui factor de

uniformitate pe icircntregul plan util trebuie să fie mai mare de 08 Se utilizează de asemenea atacirct

raportul dintre iluminarea minimă şi iluminarea maximă care se recomandă să fie mai mare de

065 pentru suprafaţa de lucru pe care se află sarcina vizuală cacirct şi inversul unuia sau altuia

dintre aceste rapoarte

216

Pentru ca o instalaţie de iluminat să corespundă cerinţelor de uniformitate este necesar să fie

icircndeplinite următoarele două condiţii

(a) raportul iluminărilor medii pe icircntreaga suprafaţă a planului de lucru şi pe suprafaţa

sarcinii vizuale Emed plan lucru Emed sarcină vizuală ge 13

(b) raportul icircntre iluminările medii ale unor icircncăperi icircnvecinate Emed 1 Emed 2 le 51

Iluminarea medie pe suprafaţa de referinţă asigurată de o instalaţie de iluminat interior nu

este uniformă nici icircn timp Icircncepacircnd din primul moment al punerii icircn funcţiune a instalaţiei

iluminarea va scădea continuu datorită icircmbătracircnirii lămpilor (şi deteriorării unora dintre ele) a

depunerilor de praf şi murdărie pe suprafeţele lămpilor aparatelor de iluminat pereţilor şi

tavanului icircncăperii şi a deprecierii calităţilor reflectante ale suprafeţelor icircncăperii ndash Figura 2115

Figura 2115 Variaţia iluminării icircn timpul utilizării instalaţiei de iluminat A - pierderi datorate icircmbătracircnirii lămpilor B - pierderi datorate deprecierii suprafeţelor icircncăperii C - pierderi datorate murdăririi lămpilor şi corpurilor de iluminat

Un program de icircntreţinere a instalaţiei de iluminat - numit şi program de mentenanţă - va

asigura menţinerea icircn limite rezonabile a iluminării medii Uniformitatea icircn timp a iluminării

medii se defineşte prin următorii termeni (a) iluminarea iniţială corespunde momentului punerii

icircn funcţiune a unei instalaţii noi cu suprafeţele icircncăperii curate (t=0) (b) iluminarea de serviciu

este media icircn timp a iluminării icircn cursul unui ciclu al programului de mentenanţă (acest termen

217

este rezultatul unei duble medieri a iluminării icircn spaţiu şi icircn timp) (c) iluminarea de icircntreţinere

este valoarea minimă la care scade iluminarea icircn momentul efectuării lucrărilor de icircntreţinere

programate de icircnlocuire a lămpilor defecte sau icircmbătracircnite şisau de curăţire a aparatelor de

iluminat şi a suprafeţelor icircncăperii Reglementările CIE recomandă normarea iluminării de

icircntreţinere pentru dimensionarea unei instalaţii de iluminat dar unele ţări normează iluminarea

de serviciu Este de dorit ca programul de icircntreţinere să fie astfel conceput icircncacirct iluminarea de

icircntreţinere să nu scadă sub 08 (unele reglementări precizează valoarea 07) din iluminarea de

serviciu

Măsurarea iluminării se face cu luxmetru un aparat de măsură ce utilizează o fotocelulă

care converteşte energia luminoasă determinată de fluxul receptat icircn energie electrică conectată

la un microampermetru cu scala gradată direct icircn lux Pentru măsurări precise se aplică corecţii

- de sensibilitate spectrală datorită faptului că celulele fotoelectrice au o curbă de răspuns

diferită de curba vizibilităţii relative

- de cosinus care asigură receptarea razelor de lumină ce cad sub un unghi de incidenţă mare

(foarte oblic care ar putea să conducă la reflexii totale) este specifică măsurătorilor icircn exterior

- de temperatură necesară datorită influenţei temperaturii ambiante asupra intensităţii

curentului de conversie fotovoltaică (icircn general temperatura de etalonare este icircn jurul a 20degC)

Luminanţa este conceptul pentru intensitatea luminoasă emisă de unitatea de arie a unei

suprafaţe icircntr-o direcţie anumită Suprafaţa poate fi ea icircnsăşi emiţătoare de lumină sau

transmiţătoare (sursă primară de lumină ndash suprafeţele lămpilor sau aparatelor de iluminat

suprafaţa soarelui) sau poate să reflecte lumina primită de la altă sursă (fiind astfel o sursă

secundară de lumină)

Luminanţa L este raportul intensităţii luminoase de la o suprafaţa icircntr-o direcţie dată la aria

aparentă a acestei suprafeţe

L=IAaparentă cdm2

Unitatea de măsură este candela pe metru pătrat Luminanţa este dependentă de unghiul de

privire Prin arie aparentă se icircnţelege proiecţia ariei suprafeţei considerate pe un plan

perpendicular pe direcţia de privire

Exemplu Pentru o sferă indiferent de direcţia de privire aria aparentă este aria secţiunii circulare diametrale prin sferă Aaparentă =πr

2 icircn timp ce aria semisferei expusă privirii este egală cu 2π r2 Exemplu Tubul de descărcare al unei lămpi cu vapori de sodiu de icircnaltă presiune are 100 mm

lungime şi 8 mm diametru Intensitate luminoasă radiată perpendicular pe suprafaţa cilindrică este de 400 cd Care este luminanţa icircn aceeaşi direcţie

Soluţie Suprafaţa aparentă a tubului de descărcare icircn direcţia perpendiculară pe generatoarea cilindrului este egală cu a secţiunii dreptunghiulare verticale Aaparentă=1008=800 mm2 Luminanţa este L=4000800=5 cdmm2=5106 cdm2

218

Cacircteva valori uzuale Suprafaţa soarelui - 165109 cdm2 Filamentul lămpii cu incandescenţă - 7106 cdm2 Lampa fluorescentă - 5hellip15103 cdm2 Suprafaţa lunii pline - 25103 cdm2 Asfaltul străzii cu iluminat public - 05hellip2 cdm2

Pentru asigurarea unei bune vizibilităţi a sarcinii cel mai important factor al iluminatului icircl

constituie luminanţa repartiţia acesteia şisau contrastul de luminanţicirc al diferitelor suprafeţe din

spaţiul icircncăperii Valorile acestora trebuie să se icircncadreze icircn anumite limite icircn caz contrar apare

o stare de jenă vizuală sau de reducere a aptitudinii de distingere a detaliilor de mici dimensiuni

cunoscută sub denumirea de orbire

Diferenţele de luminanţă icircntre diferitele suprafeţe ndash sarcina vizuală fondul acesteia şi cele

din cacircmpul vizual ndash sunt specificate sau măasurate prin raportul luminanţelor suprafeţelor icircn

corelaţie Se recomandă ca valori orientative rapoartele sarcină vizualăfond ndash 31 şi sarcină

vizualăcacircmp vizual ndash 101 Icircntrucacirct iluminarea este utilizată ca mărime de proiectare de bază icircn

sistemele de iluminat interior distrbuţia luminanţelor icircn interiorul unei icircncăperi poate fi redată

prin distribuţia iluminărilor relative (şi a reflexivităţii suprafeţelor respective)

Gradele de reflexie şi de finisare ale suprafeţelor principale dintr-o icircncăpere sunt factori

importanţi icircn utilizarea optimă a luminii Suprafeţele cu o reflexivitate mare contribuie la

reflexiile multiple şi sunt recomandate pentru interioare de lucru Suprafeţele mate sunt

recomandate pentru evitare reflexiilor regulate sau mascarea imperfecţiunilor suprafeţei

Cavitate tavanului va avea un rol mai redus icircn icircncăperile mici decacirct icircn cele mari icircn care

ocupă o parte substanţială din cacircmpul de vedere Pentru sisteme de iluminat direct sau semidirect

se recomandă ca iluminarea tavanului şi cea a planului de lucru să fie icircn raportul

EmedtavanEmedplandelucru=03hellip09 Pentru sisteme de iluminat indirect luminanţa suprafeţelor ce

formează cavitatea tavanului trebuie să fie mai mare de 500 cdm2 Pe porţiuni mici se acceptă şi

valori mai mari pacircnă la 1500 cdm2 dar trebuie să fie evitate contrastele mari de luminanţă

Tavanele luminoase realizate cu panouri difuze de mari dimensiuni vor avea o luminanţa

inferioară valorii de 500 cdm2

Reflexivitatea ridicată a pereţilor şi suprafeţelor despărţitoare vor icircmbunătăţi percepţia

luminoasă icircn icircncăpere Suprafeţele icircnvecinate ferestrelor trebuie să aibă un factor de reflexie de

cel puţin 06 pentru a reduce contrastul cu strălucirea relativ ridicată a imaginii exterioare pe

timpul zilei Ferestrele se acoperă cu perdele sau jaluzele icircn timpul nopţii icircntrucacirct formează

suprafeţe negre cu reflexie regulată Se recomandă ca raportul icircntre iluminarea medie a pereţilor

(iluminarea verticală) sau a oricărei suprafeţe de partiţie şi iluminarea medie orizontală pe planul

219

de lucru să fie icircn limitele EmedpereţiEmedplandelucru= 05hellip08 Factorii de reflexie ai pereţilor vor fi

icircntre limitele 03hellip07

Reflexivitatea cavităţii pardoselii ndash pardoseala suprafaţa inferioară a pereţilor mobilierul sau

echipamentul tehnologic aflate sub nivelul planului de lucru ndash este importantă icircn crearea

ambianţei vizuale a icircncăperii O pardoseală cu un factor de reflexie scăzut nu va reflecta lumina

incidentă pe ea şi va fi mai dificil să se obţină o modelare corespunzătoare a obiectelor din

icircncăpere Contrar dat fiind faptul că suprafaţa pardoselii poate fi cea mai mare suprafaţă plană

din icircncăpere o luminanţă prea ridicată a acesteia ar domina imaginea cacircmpului vizual De aceea

factorul de reflexie pentru cavitatea pardoselii se recomandă să aibă o valoare medie cuprinsă

icircntre limitele 020hellip040 putacircnd să coboare pacircnă la 01

Verificarea limitării orbirii directe produsă de aparatele de iluminat se face prin diferite

metode unele ţări adoptacircnd metodologii proprii CIE a stabilit metoda curbelor limită de

luminanţă care se doreşte a fi aplicată de majoritatea ţărilor europene cu adaptări icircn raport cu

anumite considerente concrete ndash vezi şi SR 6646 şi NP 061-02

Metoda CIE a Curbelor de Luminanţă Limită (CLL) Metoda CIE are la bază un sistem de

curbe de luminanţă limită folosit icircn cazul corpurilor de iluminat cu difuzor completat de un

sistem de unghiuri de ecranare minim admisibile care se utilizează icircn cazurile icircn care lămpile pot

fi vizibile parţial sau complet icircn zona de vedere care interesează

(a)(b)

Figura 2116 Curbele limită de luminanţă pentru evitarea orbirii ndash [CIE]

Valorile admisibile ale luminanţei aparatelor de iluminat sunt date icircn funcţie de unghiul de

observare γ pentru diferite niveluri de iluminare Ele depind de clasa de calitate a icircncăperii şi de

220

modul de distribuţie spaţială a fluxului luminos emis de aparate sau de direcţia de privire a

observatorului faţă de aparatele de iluminat Astfel sistemul de curbe limită de luminanţă este

format din două familii de curbe (tip A şi tip B) fiecare avacircnd icircn componenţa sa cacircte două seturi

de curbe corespunzătoare claselor de calitate 1 şi 2 Curbele de luminanţă prezintă variaţia

luminanţei maxim admisibile pentru unghiuri de emisie ale aparatelor de iluminat cuprinse icircntre

45˚ şi 85˚

Curbele de tip A (fig 2116 a) se aplică aparatelor de iluminat fără părţi laterale luminoase

şi aparatelor de iluminat liniare cu părţile laterale luminoase dispuse paralele cu direcţia de

privire Curbele de tip B (fig 2116 b) se aplică aparatelor de iluminat cu părţi laterale

luminoase şi aparatelor liniare perpendiculare pe linia vederii

Figura 2117 Exemplu de aplicare a metodei curbelor limită de luminanţă

Utilizarea sistemului curbelor de luminanţe limite este posibilă doar dacă sunt icircndeplinite

simultan următoarele condiţii

- icircncăperile au formă de paralelipiped rectangular

- aparatele de iluminat sunt distribuite icircntr-un aranjament practic regulat cu axele

principale paralele cu pereţii

221

- factorii de reflexie ai suprafeţelor icircncăperilor se găsesc icircn domeniul 07 ndash 08 pentru

plafon 04 ndash06 pentru pereţi şi 01 ndash 02 pentru podea

- direcţiile principale de privire sunt predominant orizontale

Icircn cazul icircn care se cunoaşte curba de luminanţă a aparatului de iluminat examinat pentru

unghiurile γ stabilite se compară valorile acesteia cu valorile corespunzătoare ale luminanţelor

maxim admisibile din curba de luminanţă limită aleasă Se consideră că sunt realizate condiţiile

de limitare a orbirii directe dacă toate valorile luminanţelor aparatului de iluminat sunt situate icircn

stacircnga curbei de luminanţă limită ndash Figura 2117

Metoda CIE de Evaluare Unificată a Orbirii (ldquoUnified Glare Ratingrdquo - UGR) este propusă

de CIE şi introdusă icircn actualele standarde europene CEN pentru determinarea limitelor de orbire

icircn iluminatul interior Sistemul are la bază indicele global de orbire UGR

sdot= sum 2

2250lg8

p

L

LUGR

b

ω

icircn care Lb este luminanţa fondului (cdm2) L - luminanţa părţilor luminoase ale fiecărui corp de

iluminat icircn direcţia ochiului observatorului (cdm2) văzute sub unghiurile solide ω (steradiani) p

- un indice de poziţie corelat cu deplasarea corpului de iluminat faţă de linia de privire Metoda

permite cea mai precisă evaluare a orbirii provocată icircn planul liniei de privire de către corpurile

de iluminat tratate individual şi are avantajul posibilităţii includerii procedurii de calcul icircn cadrul

unor programe de calcul generale

Figura 2118 Corelarea icircntre curbele limită de luminanţă şi factorul UGR

222

Valorile UGR sunt cuprinse icircn gama 10 30 cu cacirct mai mare fiind valoare indicelui cu atacirct

mai mare fiind orbirea produsă icircn interior Recomandarea standardului CEN pentru cele mai

multe birouri menţionează limita superioară a indicelui la valoarea 19 care corespunde curbei

limtă de luminanţă pentru iluminarea medie de 500 lx şi clasa de calitate 1 ndash Figura 2118

Sisteme de iluminat cu un UGR de 10 sunt lipsite de orbire Valorile maxime uzual recomandate

sunt 16 ndash desen tehnic 19 ndash citit scris icircntruniri muncă bazată pe calculator 22 ndash activităţi

industriale 25 ndash industrie grea 28 ndash platforme de cale ferată foaiere

Dacă nu se poate obţine limitarea dorită a luminanţei aparatelor de iluminat se va proceda la

evitarea orbirii directe prin amplasarea lor icircn afara cacircmpului vizual al observatorului sau prin

utilizarea unor dispozitive de ecranare a surselor de lumină (grătare dispersoare)

Trebuie făcută distincţia icircntre doi termeni ndash luminanţa şi strălucirea Luminanţa este excitaţia

vizuală iar strălucirea este răspunsul vizual Luminanţa este o măsură cantitativă şi obiectivă

Strălucirea este un termen calitativ şi subiectiv care se referă la impresia pe care o are un

observator privind o suprafaţă Exemplu tipic este modul icircn care luna plină icirci apare unui

observator pe timp de noapte ndash strălucitoare sau pe timp de zi ndash deloc strălucitoare Alt exemplu

ndash aparatele de iluminat public cu lămpile aprinse pe timp de noapte respectiv pe timp de zi

Strălucirea nu este potrivită pentru determinarea cantitativă a vizibilităţii luminanţa este

Icircn cazul unei suprafeţe mate (sarcina vizuală şi suprafeţele icircnvecinate) factorul de reflexie şi

iluminarea suprafeţei determină luminanţa acesteia

L=E(rπ)

Astfel suprafeţele cu diferite proprietăţi reflexive dar cu aceeaşi iluminare vor radia diferite

intensităţi luminoase şi de aceea vor avea diferite luminanţe

Exemplu Fie trei foi de hacircrtie mată albă gri şi neagră avacircnd factorii de reflexie respectiv de 08 04 004 Cunoscacircnd că sunt iluminate cu 400 lx să se determine luminanţele lor

Soluţie Relaţia icircntre iluminare luminanţă şi factorul de reflexie a unei suprafeţe mate este L= E(rπ) astfel că cele trei luminanţe căutate sunt respectiv Lalb=400(08314)=100 cdm2

Lgri=400(04314)=50 cdm2 Lnegru=400(004314)=5 cdm2

Luminanţa ca factor ce influenţează vizibilitatea poate fi substituită prin iluminarea şi

reflectanţa respectivelor suprafeţe mate Reflectanţa este o proprietate intrinsecă a materialelor

componente nefiind afectată de iluminat astfel că iluminarea E rămacircne ca o caracteristică a

sistemului de iluminat ce afectează vizibilitatea Icircn acelaşi timp icircnsă o altă caracteristică

reprezentantă prin contrastul de luminanţă icircntre detaliul sarcinii vizuale şi suprafeţele icircnvecinate

care formează fondul nu este afectată de iluminare ci de factorii de reflexie ai detaliului şi

fondului rdetaliurfond

223

Emitanţa (exitanţa) unei suprafeţe care emite lumină (sursă primară sau secundară) este

raportul fluxului emis la mărimea ariei suprafeţei

M= ΦemisA lmm2

Relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe ce are o reflexivitate r este

astfel

M=ΦreflectatA=ΦincidentrA=Er

Introducacircnd şi relaţia de legătură icircntre iluminare şi luminanţă L=E(rπ) se obţine

M=Er=Lπ

Icircn mod similar relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe care are o

transmisivitate t este

M=ΦtransmisA=ΦincidenttA=Et=Lπ

Exemplu Un glob sferic cu diametrul de 1 m este perfect difuz Icircn centrul său se află o sursă de iluminat punctiformă ce emite 50 cd Luminanţa globului este de 40 cdm2 Care este emitanţa globului Dar transmitanţa sticlei globului

Soluţie (1) Utilizarea fluxului luminos Lampa emite un flux luminos de 504π=200π lm Aria suprafeţei sferei este 4πr2=4π(12)2=π m2 Iluminarea pe suprafaţa interioară sferei este 200ππ=200 lx Luminanţa sferei este de 40 cdm2 Emitanţa este 40π lmm2 Transmisivitatea este t= (40π)200=0628

(2) Utilizarea intensităţii luminoase Aria aparentă a globului sferic este Aaparentă=π(12)2 Astfel intensitatea luminoasă emisă de sferă este I=LAaparentă=40π(12)2=10π cd Raportul icircntre intensitatea luminoasă a globului (din exterior) şi cea a sursei de lumină (din interior) defineşte transmitanţa sticlei globului t=10π 50=0628

Proprietăţi ale suprafeţelor iluminate

Radiaţiile luminoase emise de o sursă de lumină şi propagate prin aer la contactul cu un material

se comportă astfel o parte se reflectă o parte este absorbită iar o parte este transmisă ndash Figura

2119

Figura 2119 Comportarea radiaţiei luminoase la icircntacirclnirea cu un material oarecare plan

224

Pe baza conservării energiei se poate scrie şi conservarea fluxului luminos

Φi=Φr+Φa+Φt

unde Φi reprezintă fluxul incident Φr - fluxul reflectat Φa - fluxul absorbit şi Φt - fluxul

transmis Cele trei componente al fluxului definesc factorii de reflexie r (ρ) de absorbţie a (α) şi

de transmisie t (τ)

r=ΦrΦi a=ΦaΦi t= ΦtΦi care respectă egalitatea r+a+t=1

Cele trei fenomene reflexia absorbţia şi transmisia au loc simultan dar icircn proporţii diferite

icircn funcţie de natura materialului din care este constituit corpul Se defineşte corpul negru alb

respectiv transparent ndash care absoarbe reflectă respectiv transmite radiaţia incidentă corpul colorat ndash

la care fenomenul este selectiv dependent de lungimea de undă a radiaţiei incidente

Reflexia determină o modificare a direcţiei radiaţiei luminoase incidente Punctul icircn care are

loc această deviere a razei de lumină se numeşte punct de incidenţă iar radiaţia luminoasă cu o

nouă direcţie se numeşte radiaţie luminoasă reflectată

Icircn Figura 2120 este dată o clasificare a reflexiilor pe suprafeţe clasificare valabilă şi pentru

transmisia fluxului luminos prin corpuri transparente

Figura 2120 Clasificarea reflexiei fluxului luminos pe suprafeţe

Reflexia regulată (de oglindă) Suprafeţele foarte netede se comportă ca o oglindă iar conform

legilor opticii unei raze de lumină incidente Ii icirci corespunde o singură rază de lumină reflectată

Ir icircntr-un plan ce cuprinde şi normala la suprafaţă n iar unghiul de incidenţă este egal cu cel de

deflexie (fig 2121 a)

Reflexia difuză Icircn cazul icircn care suprafaţa materialului reflectant nu este netedă ci prezintă

asperităţi lumina este icircmprăştiată după reflexie icircn toate direcţiile icircn funcţie de mărimea şi

orientarea asperităţilor Acest fenomen poartă numele de reflexie difuză Şi icircn acest caz sunt

respectate legile reflexiei dar la nivelul fiecărui microelement al suprafeţei cu denivelări (fig

2121 b)

Reflexia

Regulată Difuză Mixtă

Imperfect difuză Perfect difuză

225

n Irmax Ii

Reflexia imperfect difuză are loc icircn cazul suprafeţelor lucioase intensităţile reflectate fiind

orientate după direcţia principală de reflexie (fig 2121 c)

Reflexia perfect difuză Icircn cazul suprafeţelor perfect difuze reflexia luminii este izotropă

respectacircnd legea lui Lambert γγ cosmax sdot= II unde Imax este intensitatea luminoasă maximă icircn

direcţia normală şi Ir ndash intensitatea luminoasă la un unghi γ (fig 2121 d) Icircn această situaţie

luminanţa suprafeţei este aceeaşi independent de poziţia punctului de observaţie

Reflexia mixtă reprezintă o suprapunere dintre reflexia regulată şi cea difuză După cum se poate

observa icircn figura 2121 e reflexia mixtă se caracterizează printr-o reflexie difuză la care există

o direcţie principală care coincide cu direcţia razei reflectate din cauza reflexiei regulate

(a) (b)

c) (d)

e) Figura 2121 Reflexia regulată (a) difuză (b) imperfect difuză (c) perfect difuză (d) mixtă (e)

n Ir Ii

θi θr

n Irmax Ii

θi

Ii

dS

γ

226

Icircntrebări 1 Care parametru reprezintă cantitatea luminii incidente pe o suprafaţă a iluminarea b luminanţa c strălucirea 2 Care este nivelul de iluminare recomandat pentru săli de icircnvăţămacircnt şi conferinţe a 100 lx b 300 lx c 1000 lx 3 Rolul iluminatul icircn condiţionarea mediului ambiant poate fi descris prin a crearea unei atmosfere plăcute b conformarea la reglementări internaţionale c promovarea unei eficacităţi vizuale 4 Icircn condiţii normale icircn timpul zilei vederea este asigurată de a bastonaşe b conuri c pupilă 5 Radiaţiile ultraviolete ocupă un domeniu de lungimi de undă icircntre a 100-380 nm b 380-760 nm c 500-600 nm 6 Radiaţia cu lungimea de undă de 550 nm este de culoare a albastră b verde c roşie 7 Care unitate de măsură reprezintă cantitatea de lumină incidentă pe suprafaţa unui obiect a lm b lx c cd 8 Radiaţiei cu puterea de 100 W pe lungimea de undă de 510 nm icirci corespunde fluxul luminos de a 100 lm b 100middot683=68300 lm c 100middot05middot683=34150 lm 9 O lampă ce emite un flux luminos de 500 lm este echipată cu un reflector astfel că 40 din

lumina lămpii ajunge pe o pictură cu dimensiunile de 2550 cm Care este iluminarea picturii a 500(025middot050middot04)=10000 lx b (50004)middot(025middot050)=156 lx c (500middot04)(025middot050)=1600 lx 10 Un corp de iluminat public este amplasat la 8 m icircnălţime Intensitatea luminoasă radiată spre un

punct de pe stradă la 8 m distanţă de proiecţia corpului este de 2500 cd Care este iluminarea orizontală icircn acel punct

a 2500(8middot8)=391 lx b [2500(8middot8)]middotcos345deg=137 lx c 2500(82middot8)=49 lx

227

11 O bucată de sticlă care primeşte un flux luminos icircn anumite condiţii şi are un factor de transmitere de 07 şi un factor de absorbţie de 01 va reflecta de pe suprafaţa sa un flux incident egal cu

a 0 b 20 c 50

12 O sticlă colorată icircn roşu va transmite icircn principal o rază de lumină de culoare a roşie b albastră c toate culorile cuexcepţia celei roşie

13 Care este luminanţa suprafeţei unui corp de iluminat sferic cu un diametru de 20 cm ce radiază o intensitate luminoasă de 100 cd icircn toate direcţiile a 100(010x010)= 10000 cdm2 b 100(4 x π x 010 x 010)= 796 cdm2 c 100(π x 010 x 010)= 3183 cdm2

14 Un flux luminos de 100 lm este incident pe o suprafaţă reflexivă perfect difuză cu o reflectanţă de 30 Dimensiunile suprafeţei sunt de 3 x 3 m care este luminanţa suprafeţei a (100 x 030)π = 95 cdm2 b (100 x 030)(3 x 3 x π)=11 cdm2 c (100 x 3 x 3)(030 x π)=318 cdm2

15 Care parametru luminos este cel mai apropiat de senzaţia vizuală percepută de ochi a fluxul luminos b iluminarea c luminanţa

16 O lampă cu incandescenţă emite un flux luminos de 900 lm Lampa este introdusă icircntr-un glob sferic de sticlă opală (perfect difuză) care are o transmitanţă de 80 Fluxul iluminos este perfect distribuit icircn spaţiu Care este intensitatea luminoasă radiată icircn orice direcţie a (900 x 08)4π =57 cd b (900 x 08)2π =115 cd c 9004π =72 cd

17 O sursă de lumină cu intensitatea luminoasă de 2000 cd icircn direcţia unei mici suprafeţe aflată la 5 m distanţă cu o reflectanţă de 60 este orientată perpendicular pe direcţia razei de lumină incidente Care este iluminarea punctiformă pe suprafaţă a 2000(5 x 5)=80 lx b (2000 x 06)(5 x 5)=48 lx c (2000 x 06)(π x 5 x 5)=15 lx

214

productivitatea ridicată a muncii este de mare importanţă - capacitatea vizuală a utilizatorului

este sub cea normală Icircn mod contrar iluminarea poate fi micşorată cu o treaptă dacă - sarcina

vizuală prezintă reflectanţă şisau contraste cu valori neobişnuit de mari - viteza şisau acurateţea

muncii nu este importantă - activitatea este desfăşurată doar ocazional Plecacircnd de la aceste

valori recomandate reglementări specifice normează nivelurile de iluminare pentru diferitele

tipuri ale activităţilor vizuale ndash SR 6646 NP061-02

Iluminarea este definită şi măsurată ca iluminare icircntr-un plan scalară (sferică) cilindrică şi

vectorială ndash Figura 2112

Figura 2112 Vectorul iluminare iluminarea sferică iluminarea cilindrică iluminarea semicilindrică

Iluminarea icircntr-un plan - orizontal vertical sau icircnclinat - este mărimea cea mai des folosită

Planul icircn care este situată sarcina vizuală se numeşte ldquoplan de referinţărdquo Icircn spaţiile industriale

iluminarea recomandată se referă la suprafaţa aşa numitului plan de lucru un plan orizontal

situat la icircnălţimea de 085 m deasupra pardoselii considerată icircnălţimea medie pentru o activitate

vizuală corespunzătoare poziţiei de lucru icircn picioare Desigur icircn situaţii concrete pot fi definite

şi alte suprafeţe de referinţă Icircn spaţii interioare cu alte destinaţii de exemplu pentru circulaţie

sau pentru expoziţii suprafaţa de referinţă poate fi pardoseala pereţii sau orice plan relevant din

icircncăpere

Calculul iluminării icircntr-un punct din planul orizontal sau vertical se face cu referire la

icircnălţimea sursei de lumină de-asupra planului orizontal h şi la unghiurile care definesc poziţia

reciprocă sursă-punct-orientarea planului ndash Figura 2113

Iluminarea orizontală icircntr-un punct P este

Eorizontal=Imiddotcos3ih2

iar iluminarea verticală icircn acelaşi punct P este

Evertical=Imiddotsinαmiddotcos2αmiddotcosβh2

Figura 2113 Calculul iluminării verticale

215

Iluminarea scalară (sferică) icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa unei sfere

foarte mici aflate icircn acel punct Fiind o mărime independentă de direcţia de incidenţă a luminii

este utilă pentru analiza iluminatului icircn icircncăperile icircn care activitatea nu se desfăşoară icircntr-un plan

anumit bine precizat (de exemplu holurile hoteliere)

Iluminarea cilindrică icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa laterală a unui cilindru

foarte mic aflat icircn acel punct axa cilindrului fiind verticală Astfel iluminarea cilindrică este

media iluminărilor verticale icircn toate direcţiile din jurul acelui punct

Icircn mod similar se defineşte şi iluminarea

semicilindrică

( )EI

hsemicil

= +π

α α β2

2 1sin cos cos

cu aplicaţii interesante la analiza iluminatului

public pentru identificarea persoanelor sau

obstacolelor ndash Figura 2114

Figura 2114 Calculul iluminării semicilindrice

Vectorul iluminare se defineşte icircn raport cu un disc foarte mic amplasat icircn punctul analizat Pe

axa normală a discului se orientează către feţele acestuia doi vectori ale căror module sunt egale

cu valorile iluminărilor pe feţele respective Vectorul iluminare are modulul egal cu maximul

diferenţei dintre cele două iluminări calculate pentru diferite orientări date discului Direcţia

vectorului este de la faţa cu iluminare mai mare către faţa cu iluminare mai mică Astfel vectorul

iluminare este corelat cu direcţia principală a luminii icircntr-un punct din spaţiu punacircnd icircn evidenţă

direcţionalitatea luminii

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este uniformă

icircn spaţiu fiind cuprinsă icircntre un minim - iluminarea minimă Emin şi un maxim - iluminarea

maximă Emax Se defineşte iluminarea medie Emed ca fiind media iluminărilor obţinute pe icircntreaga

suprafaţă de referinţă Măsura uniformităţii iluminării icircn spaţiu este dată de factorul de

uniformitate CU=Emin Emed Pentru un sistem de iluminat general valoarea acestui factor de

uniformitate pe icircntregul plan util trebuie să fie mai mare de 08 Se utilizează de asemenea atacirct

raportul dintre iluminarea minimă şi iluminarea maximă care se recomandă să fie mai mare de

065 pentru suprafaţa de lucru pe care se află sarcina vizuală cacirct şi inversul unuia sau altuia

dintre aceste rapoarte

216

Pentru ca o instalaţie de iluminat să corespundă cerinţelor de uniformitate este necesar să fie

icircndeplinite următoarele două condiţii

(a) raportul iluminărilor medii pe icircntreaga suprafaţă a planului de lucru şi pe suprafaţa

sarcinii vizuale Emed plan lucru Emed sarcină vizuală ge 13

(b) raportul icircntre iluminările medii ale unor icircncăperi icircnvecinate Emed 1 Emed 2 le 51

Iluminarea medie pe suprafaţa de referinţă asigurată de o instalaţie de iluminat interior nu

este uniformă nici icircn timp Icircncepacircnd din primul moment al punerii icircn funcţiune a instalaţiei

iluminarea va scădea continuu datorită icircmbătracircnirii lămpilor (şi deteriorării unora dintre ele) a

depunerilor de praf şi murdărie pe suprafeţele lămpilor aparatelor de iluminat pereţilor şi

tavanului icircncăperii şi a deprecierii calităţilor reflectante ale suprafeţelor icircncăperii ndash Figura 2115

Figura 2115 Variaţia iluminării icircn timpul utilizării instalaţiei de iluminat A - pierderi datorate icircmbătracircnirii lămpilor B - pierderi datorate deprecierii suprafeţelor icircncăperii C - pierderi datorate murdăririi lămpilor şi corpurilor de iluminat

Un program de icircntreţinere a instalaţiei de iluminat - numit şi program de mentenanţă - va

asigura menţinerea icircn limite rezonabile a iluminării medii Uniformitatea icircn timp a iluminării

medii se defineşte prin următorii termeni (a) iluminarea iniţială corespunde momentului punerii

icircn funcţiune a unei instalaţii noi cu suprafeţele icircncăperii curate (t=0) (b) iluminarea de serviciu

este media icircn timp a iluminării icircn cursul unui ciclu al programului de mentenanţă (acest termen

217

este rezultatul unei duble medieri a iluminării icircn spaţiu şi icircn timp) (c) iluminarea de icircntreţinere

este valoarea minimă la care scade iluminarea icircn momentul efectuării lucrărilor de icircntreţinere

programate de icircnlocuire a lămpilor defecte sau icircmbătracircnite şisau de curăţire a aparatelor de

iluminat şi a suprafeţelor icircncăperii Reglementările CIE recomandă normarea iluminării de

icircntreţinere pentru dimensionarea unei instalaţii de iluminat dar unele ţări normează iluminarea

de serviciu Este de dorit ca programul de icircntreţinere să fie astfel conceput icircncacirct iluminarea de

icircntreţinere să nu scadă sub 08 (unele reglementări precizează valoarea 07) din iluminarea de

serviciu

Măsurarea iluminării se face cu luxmetru un aparat de măsură ce utilizează o fotocelulă

care converteşte energia luminoasă determinată de fluxul receptat icircn energie electrică conectată

la un microampermetru cu scala gradată direct icircn lux Pentru măsurări precise se aplică corecţii

- de sensibilitate spectrală datorită faptului că celulele fotoelectrice au o curbă de răspuns

diferită de curba vizibilităţii relative

- de cosinus care asigură receptarea razelor de lumină ce cad sub un unghi de incidenţă mare

(foarte oblic care ar putea să conducă la reflexii totale) este specifică măsurătorilor icircn exterior

- de temperatură necesară datorită influenţei temperaturii ambiante asupra intensităţii

curentului de conversie fotovoltaică (icircn general temperatura de etalonare este icircn jurul a 20degC)

Luminanţa este conceptul pentru intensitatea luminoasă emisă de unitatea de arie a unei

suprafaţe icircntr-o direcţie anumită Suprafaţa poate fi ea icircnsăşi emiţătoare de lumină sau

transmiţătoare (sursă primară de lumină ndash suprafeţele lămpilor sau aparatelor de iluminat

suprafaţa soarelui) sau poate să reflecte lumina primită de la altă sursă (fiind astfel o sursă

secundară de lumină)

Luminanţa L este raportul intensităţii luminoase de la o suprafaţa icircntr-o direcţie dată la aria

aparentă a acestei suprafeţe

L=IAaparentă cdm2

Unitatea de măsură este candela pe metru pătrat Luminanţa este dependentă de unghiul de

privire Prin arie aparentă se icircnţelege proiecţia ariei suprafeţei considerate pe un plan

perpendicular pe direcţia de privire

Exemplu Pentru o sferă indiferent de direcţia de privire aria aparentă este aria secţiunii circulare diametrale prin sferă Aaparentă =πr

2 icircn timp ce aria semisferei expusă privirii este egală cu 2π r2 Exemplu Tubul de descărcare al unei lămpi cu vapori de sodiu de icircnaltă presiune are 100 mm

lungime şi 8 mm diametru Intensitate luminoasă radiată perpendicular pe suprafaţa cilindrică este de 400 cd Care este luminanţa icircn aceeaşi direcţie

Soluţie Suprafaţa aparentă a tubului de descărcare icircn direcţia perpendiculară pe generatoarea cilindrului este egală cu a secţiunii dreptunghiulare verticale Aaparentă=1008=800 mm2 Luminanţa este L=4000800=5 cdmm2=5106 cdm2

218

Cacircteva valori uzuale Suprafaţa soarelui - 165109 cdm2 Filamentul lămpii cu incandescenţă - 7106 cdm2 Lampa fluorescentă - 5hellip15103 cdm2 Suprafaţa lunii pline - 25103 cdm2 Asfaltul străzii cu iluminat public - 05hellip2 cdm2

Pentru asigurarea unei bune vizibilităţi a sarcinii cel mai important factor al iluminatului icircl

constituie luminanţa repartiţia acesteia şisau contrastul de luminanţicirc al diferitelor suprafeţe din

spaţiul icircncăperii Valorile acestora trebuie să se icircncadreze icircn anumite limite icircn caz contrar apare

o stare de jenă vizuală sau de reducere a aptitudinii de distingere a detaliilor de mici dimensiuni

cunoscută sub denumirea de orbire

Diferenţele de luminanţă icircntre diferitele suprafeţe ndash sarcina vizuală fondul acesteia şi cele

din cacircmpul vizual ndash sunt specificate sau măasurate prin raportul luminanţelor suprafeţelor icircn

corelaţie Se recomandă ca valori orientative rapoartele sarcină vizualăfond ndash 31 şi sarcină

vizualăcacircmp vizual ndash 101 Icircntrucacirct iluminarea este utilizată ca mărime de proiectare de bază icircn

sistemele de iluminat interior distrbuţia luminanţelor icircn interiorul unei icircncăperi poate fi redată

prin distribuţia iluminărilor relative (şi a reflexivităţii suprafeţelor respective)

Gradele de reflexie şi de finisare ale suprafeţelor principale dintr-o icircncăpere sunt factori

importanţi icircn utilizarea optimă a luminii Suprafeţele cu o reflexivitate mare contribuie la

reflexiile multiple şi sunt recomandate pentru interioare de lucru Suprafeţele mate sunt

recomandate pentru evitare reflexiilor regulate sau mascarea imperfecţiunilor suprafeţei

Cavitate tavanului va avea un rol mai redus icircn icircncăperile mici decacirct icircn cele mari icircn care

ocupă o parte substanţială din cacircmpul de vedere Pentru sisteme de iluminat direct sau semidirect

se recomandă ca iluminarea tavanului şi cea a planului de lucru să fie icircn raportul

EmedtavanEmedplandelucru=03hellip09 Pentru sisteme de iluminat indirect luminanţa suprafeţelor ce

formează cavitatea tavanului trebuie să fie mai mare de 500 cdm2 Pe porţiuni mici se acceptă şi

valori mai mari pacircnă la 1500 cdm2 dar trebuie să fie evitate contrastele mari de luminanţă

Tavanele luminoase realizate cu panouri difuze de mari dimensiuni vor avea o luminanţa

inferioară valorii de 500 cdm2

Reflexivitatea ridicată a pereţilor şi suprafeţelor despărţitoare vor icircmbunătăţi percepţia

luminoasă icircn icircncăpere Suprafeţele icircnvecinate ferestrelor trebuie să aibă un factor de reflexie de

cel puţin 06 pentru a reduce contrastul cu strălucirea relativ ridicată a imaginii exterioare pe

timpul zilei Ferestrele se acoperă cu perdele sau jaluzele icircn timpul nopţii icircntrucacirct formează

suprafeţe negre cu reflexie regulată Se recomandă ca raportul icircntre iluminarea medie a pereţilor

(iluminarea verticală) sau a oricărei suprafeţe de partiţie şi iluminarea medie orizontală pe planul

219

de lucru să fie icircn limitele EmedpereţiEmedplandelucru= 05hellip08 Factorii de reflexie ai pereţilor vor fi

icircntre limitele 03hellip07

Reflexivitatea cavităţii pardoselii ndash pardoseala suprafaţa inferioară a pereţilor mobilierul sau

echipamentul tehnologic aflate sub nivelul planului de lucru ndash este importantă icircn crearea

ambianţei vizuale a icircncăperii O pardoseală cu un factor de reflexie scăzut nu va reflecta lumina

incidentă pe ea şi va fi mai dificil să se obţină o modelare corespunzătoare a obiectelor din

icircncăpere Contrar dat fiind faptul că suprafaţa pardoselii poate fi cea mai mare suprafaţă plană

din icircncăpere o luminanţă prea ridicată a acesteia ar domina imaginea cacircmpului vizual De aceea

factorul de reflexie pentru cavitatea pardoselii se recomandă să aibă o valoare medie cuprinsă

icircntre limitele 020hellip040 putacircnd să coboare pacircnă la 01

Verificarea limitării orbirii directe produsă de aparatele de iluminat se face prin diferite

metode unele ţări adoptacircnd metodologii proprii CIE a stabilit metoda curbelor limită de

luminanţă care se doreşte a fi aplicată de majoritatea ţărilor europene cu adaptări icircn raport cu

anumite considerente concrete ndash vezi şi SR 6646 şi NP 061-02

Metoda CIE a Curbelor de Luminanţă Limită (CLL) Metoda CIE are la bază un sistem de

curbe de luminanţă limită folosit icircn cazul corpurilor de iluminat cu difuzor completat de un

sistem de unghiuri de ecranare minim admisibile care se utilizează icircn cazurile icircn care lămpile pot

fi vizibile parţial sau complet icircn zona de vedere care interesează

(a)(b)

Figura 2116 Curbele limită de luminanţă pentru evitarea orbirii ndash [CIE]

Valorile admisibile ale luminanţei aparatelor de iluminat sunt date icircn funcţie de unghiul de

observare γ pentru diferite niveluri de iluminare Ele depind de clasa de calitate a icircncăperii şi de

220

modul de distribuţie spaţială a fluxului luminos emis de aparate sau de direcţia de privire a

observatorului faţă de aparatele de iluminat Astfel sistemul de curbe limită de luminanţă este

format din două familii de curbe (tip A şi tip B) fiecare avacircnd icircn componenţa sa cacircte două seturi

de curbe corespunzătoare claselor de calitate 1 şi 2 Curbele de luminanţă prezintă variaţia

luminanţei maxim admisibile pentru unghiuri de emisie ale aparatelor de iluminat cuprinse icircntre

45˚ şi 85˚

Curbele de tip A (fig 2116 a) se aplică aparatelor de iluminat fără părţi laterale luminoase

şi aparatelor de iluminat liniare cu părţile laterale luminoase dispuse paralele cu direcţia de

privire Curbele de tip B (fig 2116 b) se aplică aparatelor de iluminat cu părţi laterale

luminoase şi aparatelor liniare perpendiculare pe linia vederii

Figura 2117 Exemplu de aplicare a metodei curbelor limită de luminanţă

Utilizarea sistemului curbelor de luminanţe limite este posibilă doar dacă sunt icircndeplinite

simultan următoarele condiţii

- icircncăperile au formă de paralelipiped rectangular

- aparatele de iluminat sunt distribuite icircntr-un aranjament practic regulat cu axele

principale paralele cu pereţii

221

- factorii de reflexie ai suprafeţelor icircncăperilor se găsesc icircn domeniul 07 ndash 08 pentru

plafon 04 ndash06 pentru pereţi şi 01 ndash 02 pentru podea

- direcţiile principale de privire sunt predominant orizontale

Icircn cazul icircn care se cunoaşte curba de luminanţă a aparatului de iluminat examinat pentru

unghiurile γ stabilite se compară valorile acesteia cu valorile corespunzătoare ale luminanţelor

maxim admisibile din curba de luminanţă limită aleasă Se consideră că sunt realizate condiţiile

de limitare a orbirii directe dacă toate valorile luminanţelor aparatului de iluminat sunt situate icircn

stacircnga curbei de luminanţă limită ndash Figura 2117

Metoda CIE de Evaluare Unificată a Orbirii (ldquoUnified Glare Ratingrdquo - UGR) este propusă

de CIE şi introdusă icircn actualele standarde europene CEN pentru determinarea limitelor de orbire

icircn iluminatul interior Sistemul are la bază indicele global de orbire UGR

sdot= sum 2

2250lg8

p

L

LUGR

b

ω

icircn care Lb este luminanţa fondului (cdm2) L - luminanţa părţilor luminoase ale fiecărui corp de

iluminat icircn direcţia ochiului observatorului (cdm2) văzute sub unghiurile solide ω (steradiani) p

- un indice de poziţie corelat cu deplasarea corpului de iluminat faţă de linia de privire Metoda

permite cea mai precisă evaluare a orbirii provocată icircn planul liniei de privire de către corpurile

de iluminat tratate individual şi are avantajul posibilităţii includerii procedurii de calcul icircn cadrul

unor programe de calcul generale

Figura 2118 Corelarea icircntre curbele limită de luminanţă şi factorul UGR

222

Valorile UGR sunt cuprinse icircn gama 10 30 cu cacirct mai mare fiind valoare indicelui cu atacirct

mai mare fiind orbirea produsă icircn interior Recomandarea standardului CEN pentru cele mai

multe birouri menţionează limita superioară a indicelui la valoarea 19 care corespunde curbei

limtă de luminanţă pentru iluminarea medie de 500 lx şi clasa de calitate 1 ndash Figura 2118

Sisteme de iluminat cu un UGR de 10 sunt lipsite de orbire Valorile maxime uzual recomandate

sunt 16 ndash desen tehnic 19 ndash citit scris icircntruniri muncă bazată pe calculator 22 ndash activităţi

industriale 25 ndash industrie grea 28 ndash platforme de cale ferată foaiere

Dacă nu se poate obţine limitarea dorită a luminanţei aparatelor de iluminat se va proceda la

evitarea orbirii directe prin amplasarea lor icircn afara cacircmpului vizual al observatorului sau prin

utilizarea unor dispozitive de ecranare a surselor de lumină (grătare dispersoare)

Trebuie făcută distincţia icircntre doi termeni ndash luminanţa şi strălucirea Luminanţa este excitaţia

vizuală iar strălucirea este răspunsul vizual Luminanţa este o măsură cantitativă şi obiectivă

Strălucirea este un termen calitativ şi subiectiv care se referă la impresia pe care o are un

observator privind o suprafaţă Exemplu tipic este modul icircn care luna plină icirci apare unui

observator pe timp de noapte ndash strălucitoare sau pe timp de zi ndash deloc strălucitoare Alt exemplu

ndash aparatele de iluminat public cu lămpile aprinse pe timp de noapte respectiv pe timp de zi

Strălucirea nu este potrivită pentru determinarea cantitativă a vizibilităţii luminanţa este

Icircn cazul unei suprafeţe mate (sarcina vizuală şi suprafeţele icircnvecinate) factorul de reflexie şi

iluminarea suprafeţei determină luminanţa acesteia

L=E(rπ)

Astfel suprafeţele cu diferite proprietăţi reflexive dar cu aceeaşi iluminare vor radia diferite

intensităţi luminoase şi de aceea vor avea diferite luminanţe

Exemplu Fie trei foi de hacircrtie mată albă gri şi neagră avacircnd factorii de reflexie respectiv de 08 04 004 Cunoscacircnd că sunt iluminate cu 400 lx să se determine luminanţele lor

Soluţie Relaţia icircntre iluminare luminanţă şi factorul de reflexie a unei suprafeţe mate este L= E(rπ) astfel că cele trei luminanţe căutate sunt respectiv Lalb=400(08314)=100 cdm2

Lgri=400(04314)=50 cdm2 Lnegru=400(004314)=5 cdm2

Luminanţa ca factor ce influenţează vizibilitatea poate fi substituită prin iluminarea şi

reflectanţa respectivelor suprafeţe mate Reflectanţa este o proprietate intrinsecă a materialelor

componente nefiind afectată de iluminat astfel că iluminarea E rămacircne ca o caracteristică a

sistemului de iluminat ce afectează vizibilitatea Icircn acelaşi timp icircnsă o altă caracteristică

reprezentantă prin contrastul de luminanţă icircntre detaliul sarcinii vizuale şi suprafeţele icircnvecinate

care formează fondul nu este afectată de iluminare ci de factorii de reflexie ai detaliului şi

fondului rdetaliurfond

223

Emitanţa (exitanţa) unei suprafeţe care emite lumină (sursă primară sau secundară) este

raportul fluxului emis la mărimea ariei suprafeţei

M= ΦemisA lmm2

Relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe ce are o reflexivitate r este

astfel

M=ΦreflectatA=ΦincidentrA=Er

Introducacircnd şi relaţia de legătură icircntre iluminare şi luminanţă L=E(rπ) se obţine

M=Er=Lπ

Icircn mod similar relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe care are o

transmisivitate t este

M=ΦtransmisA=ΦincidenttA=Et=Lπ

Exemplu Un glob sferic cu diametrul de 1 m este perfect difuz Icircn centrul său se află o sursă de iluminat punctiformă ce emite 50 cd Luminanţa globului este de 40 cdm2 Care este emitanţa globului Dar transmitanţa sticlei globului

Soluţie (1) Utilizarea fluxului luminos Lampa emite un flux luminos de 504π=200π lm Aria suprafeţei sferei este 4πr2=4π(12)2=π m2 Iluminarea pe suprafaţa interioară sferei este 200ππ=200 lx Luminanţa sferei este de 40 cdm2 Emitanţa este 40π lmm2 Transmisivitatea este t= (40π)200=0628

(2) Utilizarea intensităţii luminoase Aria aparentă a globului sferic este Aaparentă=π(12)2 Astfel intensitatea luminoasă emisă de sferă este I=LAaparentă=40π(12)2=10π cd Raportul icircntre intensitatea luminoasă a globului (din exterior) şi cea a sursei de lumină (din interior) defineşte transmitanţa sticlei globului t=10π 50=0628

Proprietăţi ale suprafeţelor iluminate

Radiaţiile luminoase emise de o sursă de lumină şi propagate prin aer la contactul cu un material

se comportă astfel o parte se reflectă o parte este absorbită iar o parte este transmisă ndash Figura

2119

Figura 2119 Comportarea radiaţiei luminoase la icircntacirclnirea cu un material oarecare plan

224

Pe baza conservării energiei se poate scrie şi conservarea fluxului luminos

Φi=Φr+Φa+Φt

unde Φi reprezintă fluxul incident Φr - fluxul reflectat Φa - fluxul absorbit şi Φt - fluxul

transmis Cele trei componente al fluxului definesc factorii de reflexie r (ρ) de absorbţie a (α) şi

de transmisie t (τ)

r=ΦrΦi a=ΦaΦi t= ΦtΦi care respectă egalitatea r+a+t=1

Cele trei fenomene reflexia absorbţia şi transmisia au loc simultan dar icircn proporţii diferite

icircn funcţie de natura materialului din care este constituit corpul Se defineşte corpul negru alb

respectiv transparent ndash care absoarbe reflectă respectiv transmite radiaţia incidentă corpul colorat ndash

la care fenomenul este selectiv dependent de lungimea de undă a radiaţiei incidente

Reflexia determină o modificare a direcţiei radiaţiei luminoase incidente Punctul icircn care are

loc această deviere a razei de lumină se numeşte punct de incidenţă iar radiaţia luminoasă cu o

nouă direcţie se numeşte radiaţie luminoasă reflectată

Icircn Figura 2120 este dată o clasificare a reflexiilor pe suprafeţe clasificare valabilă şi pentru

transmisia fluxului luminos prin corpuri transparente

Figura 2120 Clasificarea reflexiei fluxului luminos pe suprafeţe

Reflexia regulată (de oglindă) Suprafeţele foarte netede se comportă ca o oglindă iar conform

legilor opticii unei raze de lumină incidente Ii icirci corespunde o singură rază de lumină reflectată

Ir icircntr-un plan ce cuprinde şi normala la suprafaţă n iar unghiul de incidenţă este egal cu cel de

deflexie (fig 2121 a)

Reflexia difuză Icircn cazul icircn care suprafaţa materialului reflectant nu este netedă ci prezintă

asperităţi lumina este icircmprăştiată după reflexie icircn toate direcţiile icircn funcţie de mărimea şi

orientarea asperităţilor Acest fenomen poartă numele de reflexie difuză Şi icircn acest caz sunt

respectate legile reflexiei dar la nivelul fiecărui microelement al suprafeţei cu denivelări (fig

2121 b)

Reflexia

Regulată Difuză Mixtă

Imperfect difuză Perfect difuză

225

n Irmax Ii

Reflexia imperfect difuză are loc icircn cazul suprafeţelor lucioase intensităţile reflectate fiind

orientate după direcţia principală de reflexie (fig 2121 c)

Reflexia perfect difuză Icircn cazul suprafeţelor perfect difuze reflexia luminii este izotropă

respectacircnd legea lui Lambert γγ cosmax sdot= II unde Imax este intensitatea luminoasă maximă icircn

direcţia normală şi Ir ndash intensitatea luminoasă la un unghi γ (fig 2121 d) Icircn această situaţie

luminanţa suprafeţei este aceeaşi independent de poziţia punctului de observaţie

Reflexia mixtă reprezintă o suprapunere dintre reflexia regulată şi cea difuză După cum se poate

observa icircn figura 2121 e reflexia mixtă se caracterizează printr-o reflexie difuză la care există

o direcţie principală care coincide cu direcţia razei reflectate din cauza reflexiei regulate

(a) (b)

c) (d)

e) Figura 2121 Reflexia regulată (a) difuză (b) imperfect difuză (c) perfect difuză (d) mixtă (e)

n Ir Ii

θi θr

n Irmax Ii

θi

Ii

dS

γ

226

Icircntrebări 1 Care parametru reprezintă cantitatea luminii incidente pe o suprafaţă a iluminarea b luminanţa c strălucirea 2 Care este nivelul de iluminare recomandat pentru săli de icircnvăţămacircnt şi conferinţe a 100 lx b 300 lx c 1000 lx 3 Rolul iluminatul icircn condiţionarea mediului ambiant poate fi descris prin a crearea unei atmosfere plăcute b conformarea la reglementări internaţionale c promovarea unei eficacităţi vizuale 4 Icircn condiţii normale icircn timpul zilei vederea este asigurată de a bastonaşe b conuri c pupilă 5 Radiaţiile ultraviolete ocupă un domeniu de lungimi de undă icircntre a 100-380 nm b 380-760 nm c 500-600 nm 6 Radiaţia cu lungimea de undă de 550 nm este de culoare a albastră b verde c roşie 7 Care unitate de măsură reprezintă cantitatea de lumină incidentă pe suprafaţa unui obiect a lm b lx c cd 8 Radiaţiei cu puterea de 100 W pe lungimea de undă de 510 nm icirci corespunde fluxul luminos de a 100 lm b 100middot683=68300 lm c 100middot05middot683=34150 lm 9 O lampă ce emite un flux luminos de 500 lm este echipată cu un reflector astfel că 40 din

lumina lămpii ajunge pe o pictură cu dimensiunile de 2550 cm Care este iluminarea picturii a 500(025middot050middot04)=10000 lx b (50004)middot(025middot050)=156 lx c (500middot04)(025middot050)=1600 lx 10 Un corp de iluminat public este amplasat la 8 m icircnălţime Intensitatea luminoasă radiată spre un

punct de pe stradă la 8 m distanţă de proiecţia corpului este de 2500 cd Care este iluminarea orizontală icircn acel punct

a 2500(8middot8)=391 lx b [2500(8middot8)]middotcos345deg=137 lx c 2500(82middot8)=49 lx

227

11 O bucată de sticlă care primeşte un flux luminos icircn anumite condiţii şi are un factor de transmitere de 07 şi un factor de absorbţie de 01 va reflecta de pe suprafaţa sa un flux incident egal cu

a 0 b 20 c 50

12 O sticlă colorată icircn roşu va transmite icircn principal o rază de lumină de culoare a roşie b albastră c toate culorile cuexcepţia celei roşie

13 Care este luminanţa suprafeţei unui corp de iluminat sferic cu un diametru de 20 cm ce radiază o intensitate luminoasă de 100 cd icircn toate direcţiile a 100(010x010)= 10000 cdm2 b 100(4 x π x 010 x 010)= 796 cdm2 c 100(π x 010 x 010)= 3183 cdm2

14 Un flux luminos de 100 lm este incident pe o suprafaţă reflexivă perfect difuză cu o reflectanţă de 30 Dimensiunile suprafeţei sunt de 3 x 3 m care este luminanţa suprafeţei a (100 x 030)π = 95 cdm2 b (100 x 030)(3 x 3 x π)=11 cdm2 c (100 x 3 x 3)(030 x π)=318 cdm2

15 Care parametru luminos este cel mai apropiat de senzaţia vizuală percepută de ochi a fluxul luminos b iluminarea c luminanţa

16 O lampă cu incandescenţă emite un flux luminos de 900 lm Lampa este introdusă icircntr-un glob sferic de sticlă opală (perfect difuză) care are o transmitanţă de 80 Fluxul iluminos este perfect distribuit icircn spaţiu Care este intensitatea luminoasă radiată icircn orice direcţie a (900 x 08)4π =57 cd b (900 x 08)2π =115 cd c 9004π =72 cd

17 O sursă de lumină cu intensitatea luminoasă de 2000 cd icircn direcţia unei mici suprafeţe aflată la 5 m distanţă cu o reflectanţă de 60 este orientată perpendicular pe direcţia razei de lumină incidente Care este iluminarea punctiformă pe suprafaţă a 2000(5 x 5)=80 lx b (2000 x 06)(5 x 5)=48 lx c (2000 x 06)(π x 5 x 5)=15 lx

215

Iluminarea scalară (sferică) icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa unei sfere

foarte mici aflate icircn acel punct Fiind o mărime independentă de direcţia de incidenţă a luminii

este utilă pentru analiza iluminatului icircn icircncăperile icircn care activitatea nu se desfăşoară icircntr-un plan

anumit bine precizat (de exemplu holurile hoteliere)

Iluminarea cilindrică icircntr-un punct este iluminarea medie pe suprafaţa laterală a unui cilindru

foarte mic aflat icircn acel punct axa cilindrului fiind verticală Astfel iluminarea cilindrică este

media iluminărilor verticale icircn toate direcţiile din jurul acelui punct

Icircn mod similar se defineşte şi iluminarea

semicilindrică

( )EI

hsemicil

= +π

α α β2

2 1sin cos cos

cu aplicaţii interesante la analiza iluminatului

public pentru identificarea persoanelor sau

obstacolelor ndash Figura 2114

Figura 2114 Calculul iluminării semicilindrice

Vectorul iluminare se defineşte icircn raport cu un disc foarte mic amplasat icircn punctul analizat Pe

axa normală a discului se orientează către feţele acestuia doi vectori ale căror module sunt egale

cu valorile iluminărilor pe feţele respective Vectorul iluminare are modulul egal cu maximul

diferenţei dintre cele două iluminări calculate pentru diferite orientări date discului Direcţia

vectorului este de la faţa cu iluminare mai mare către faţa cu iluminare mai mică Astfel vectorul

iluminare este corelat cu direcţia principală a luminii icircntr-un punct din spaţiu punacircnd icircn evidenţă

direcţionalitatea luminii

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este

Distribuţia iluminării produsă de instalaţia de iluminat pe suprafaţa de referinţă nu este uniformă

icircn spaţiu fiind cuprinsă icircntre un minim - iluminarea minimă Emin şi un maxim - iluminarea

maximă Emax Se defineşte iluminarea medie Emed ca fiind media iluminărilor obţinute pe icircntreaga

suprafaţă de referinţă Măsura uniformităţii iluminării icircn spaţiu este dată de factorul de

uniformitate CU=Emin Emed Pentru un sistem de iluminat general valoarea acestui factor de

uniformitate pe icircntregul plan util trebuie să fie mai mare de 08 Se utilizează de asemenea atacirct

raportul dintre iluminarea minimă şi iluminarea maximă care se recomandă să fie mai mare de

065 pentru suprafaţa de lucru pe care se află sarcina vizuală cacirct şi inversul unuia sau altuia

dintre aceste rapoarte

216

Pentru ca o instalaţie de iluminat să corespundă cerinţelor de uniformitate este necesar să fie

icircndeplinite următoarele două condiţii

(a) raportul iluminărilor medii pe icircntreaga suprafaţă a planului de lucru şi pe suprafaţa

sarcinii vizuale Emed plan lucru Emed sarcină vizuală ge 13

(b) raportul icircntre iluminările medii ale unor icircncăperi icircnvecinate Emed 1 Emed 2 le 51

Iluminarea medie pe suprafaţa de referinţă asigurată de o instalaţie de iluminat interior nu

este uniformă nici icircn timp Icircncepacircnd din primul moment al punerii icircn funcţiune a instalaţiei

iluminarea va scădea continuu datorită icircmbătracircnirii lămpilor (şi deteriorării unora dintre ele) a

depunerilor de praf şi murdărie pe suprafeţele lămpilor aparatelor de iluminat pereţilor şi

tavanului icircncăperii şi a deprecierii calităţilor reflectante ale suprafeţelor icircncăperii ndash Figura 2115

Figura 2115 Variaţia iluminării icircn timpul utilizării instalaţiei de iluminat A - pierderi datorate icircmbătracircnirii lămpilor B - pierderi datorate deprecierii suprafeţelor icircncăperii C - pierderi datorate murdăririi lămpilor şi corpurilor de iluminat

Un program de icircntreţinere a instalaţiei de iluminat - numit şi program de mentenanţă - va

asigura menţinerea icircn limite rezonabile a iluminării medii Uniformitatea icircn timp a iluminării

medii se defineşte prin următorii termeni (a) iluminarea iniţială corespunde momentului punerii

icircn funcţiune a unei instalaţii noi cu suprafeţele icircncăperii curate (t=0) (b) iluminarea de serviciu

este media icircn timp a iluminării icircn cursul unui ciclu al programului de mentenanţă (acest termen

217

este rezultatul unei duble medieri a iluminării icircn spaţiu şi icircn timp) (c) iluminarea de icircntreţinere

este valoarea minimă la care scade iluminarea icircn momentul efectuării lucrărilor de icircntreţinere

programate de icircnlocuire a lămpilor defecte sau icircmbătracircnite şisau de curăţire a aparatelor de

iluminat şi a suprafeţelor icircncăperii Reglementările CIE recomandă normarea iluminării de

icircntreţinere pentru dimensionarea unei instalaţii de iluminat dar unele ţări normează iluminarea

de serviciu Este de dorit ca programul de icircntreţinere să fie astfel conceput icircncacirct iluminarea de

icircntreţinere să nu scadă sub 08 (unele reglementări precizează valoarea 07) din iluminarea de

serviciu

Măsurarea iluminării se face cu luxmetru un aparat de măsură ce utilizează o fotocelulă

care converteşte energia luminoasă determinată de fluxul receptat icircn energie electrică conectată

la un microampermetru cu scala gradată direct icircn lux Pentru măsurări precise se aplică corecţii

- de sensibilitate spectrală datorită faptului că celulele fotoelectrice au o curbă de răspuns

diferită de curba vizibilităţii relative

- de cosinus care asigură receptarea razelor de lumină ce cad sub un unghi de incidenţă mare

(foarte oblic care ar putea să conducă la reflexii totale) este specifică măsurătorilor icircn exterior

- de temperatură necesară datorită influenţei temperaturii ambiante asupra intensităţii

curentului de conversie fotovoltaică (icircn general temperatura de etalonare este icircn jurul a 20degC)

Luminanţa este conceptul pentru intensitatea luminoasă emisă de unitatea de arie a unei

suprafaţe icircntr-o direcţie anumită Suprafaţa poate fi ea icircnsăşi emiţătoare de lumină sau

transmiţătoare (sursă primară de lumină ndash suprafeţele lămpilor sau aparatelor de iluminat

suprafaţa soarelui) sau poate să reflecte lumina primită de la altă sursă (fiind astfel o sursă

secundară de lumină)

Luminanţa L este raportul intensităţii luminoase de la o suprafaţa icircntr-o direcţie dată la aria

aparentă a acestei suprafeţe

L=IAaparentă cdm2

Unitatea de măsură este candela pe metru pătrat Luminanţa este dependentă de unghiul de

privire Prin arie aparentă se icircnţelege proiecţia ariei suprafeţei considerate pe un plan

perpendicular pe direcţia de privire

Exemplu Pentru o sferă indiferent de direcţia de privire aria aparentă este aria secţiunii circulare diametrale prin sferă Aaparentă =πr

2 icircn timp ce aria semisferei expusă privirii este egală cu 2π r2 Exemplu Tubul de descărcare al unei lămpi cu vapori de sodiu de icircnaltă presiune are 100 mm

lungime şi 8 mm diametru Intensitate luminoasă radiată perpendicular pe suprafaţa cilindrică este de 400 cd Care este luminanţa icircn aceeaşi direcţie

Soluţie Suprafaţa aparentă a tubului de descărcare icircn direcţia perpendiculară pe generatoarea cilindrului este egală cu a secţiunii dreptunghiulare verticale Aaparentă=1008=800 mm2 Luminanţa este L=4000800=5 cdmm2=5106 cdm2

218

Cacircteva valori uzuale Suprafaţa soarelui - 165109 cdm2 Filamentul lămpii cu incandescenţă - 7106 cdm2 Lampa fluorescentă - 5hellip15103 cdm2 Suprafaţa lunii pline - 25103 cdm2 Asfaltul străzii cu iluminat public - 05hellip2 cdm2

Pentru asigurarea unei bune vizibilităţi a sarcinii cel mai important factor al iluminatului icircl

constituie luminanţa repartiţia acesteia şisau contrastul de luminanţicirc al diferitelor suprafeţe din

spaţiul icircncăperii Valorile acestora trebuie să se icircncadreze icircn anumite limite icircn caz contrar apare

o stare de jenă vizuală sau de reducere a aptitudinii de distingere a detaliilor de mici dimensiuni

cunoscută sub denumirea de orbire

Diferenţele de luminanţă icircntre diferitele suprafeţe ndash sarcina vizuală fondul acesteia şi cele

din cacircmpul vizual ndash sunt specificate sau măasurate prin raportul luminanţelor suprafeţelor icircn

corelaţie Se recomandă ca valori orientative rapoartele sarcină vizualăfond ndash 31 şi sarcină

vizualăcacircmp vizual ndash 101 Icircntrucacirct iluminarea este utilizată ca mărime de proiectare de bază icircn

sistemele de iluminat interior distrbuţia luminanţelor icircn interiorul unei icircncăperi poate fi redată

prin distribuţia iluminărilor relative (şi a reflexivităţii suprafeţelor respective)

Gradele de reflexie şi de finisare ale suprafeţelor principale dintr-o icircncăpere sunt factori

importanţi icircn utilizarea optimă a luminii Suprafeţele cu o reflexivitate mare contribuie la

reflexiile multiple şi sunt recomandate pentru interioare de lucru Suprafeţele mate sunt

recomandate pentru evitare reflexiilor regulate sau mascarea imperfecţiunilor suprafeţei

Cavitate tavanului va avea un rol mai redus icircn icircncăperile mici decacirct icircn cele mari icircn care

ocupă o parte substanţială din cacircmpul de vedere Pentru sisteme de iluminat direct sau semidirect

se recomandă ca iluminarea tavanului şi cea a planului de lucru să fie icircn raportul

EmedtavanEmedplandelucru=03hellip09 Pentru sisteme de iluminat indirect luminanţa suprafeţelor ce

formează cavitatea tavanului trebuie să fie mai mare de 500 cdm2 Pe porţiuni mici se acceptă şi

valori mai mari pacircnă la 1500 cdm2 dar trebuie să fie evitate contrastele mari de luminanţă

Tavanele luminoase realizate cu panouri difuze de mari dimensiuni vor avea o luminanţa

inferioară valorii de 500 cdm2

Reflexivitatea ridicată a pereţilor şi suprafeţelor despărţitoare vor icircmbunătăţi percepţia

luminoasă icircn icircncăpere Suprafeţele icircnvecinate ferestrelor trebuie să aibă un factor de reflexie de

cel puţin 06 pentru a reduce contrastul cu strălucirea relativ ridicată a imaginii exterioare pe

timpul zilei Ferestrele se acoperă cu perdele sau jaluzele icircn timpul nopţii icircntrucacirct formează

suprafeţe negre cu reflexie regulată Se recomandă ca raportul icircntre iluminarea medie a pereţilor

(iluminarea verticală) sau a oricărei suprafeţe de partiţie şi iluminarea medie orizontală pe planul

219

de lucru să fie icircn limitele EmedpereţiEmedplandelucru= 05hellip08 Factorii de reflexie ai pereţilor vor fi

icircntre limitele 03hellip07

Reflexivitatea cavităţii pardoselii ndash pardoseala suprafaţa inferioară a pereţilor mobilierul sau

echipamentul tehnologic aflate sub nivelul planului de lucru ndash este importantă icircn crearea

ambianţei vizuale a icircncăperii O pardoseală cu un factor de reflexie scăzut nu va reflecta lumina

incidentă pe ea şi va fi mai dificil să se obţină o modelare corespunzătoare a obiectelor din

icircncăpere Contrar dat fiind faptul că suprafaţa pardoselii poate fi cea mai mare suprafaţă plană

din icircncăpere o luminanţă prea ridicată a acesteia ar domina imaginea cacircmpului vizual De aceea

factorul de reflexie pentru cavitatea pardoselii se recomandă să aibă o valoare medie cuprinsă

icircntre limitele 020hellip040 putacircnd să coboare pacircnă la 01

Verificarea limitării orbirii directe produsă de aparatele de iluminat se face prin diferite

metode unele ţări adoptacircnd metodologii proprii CIE a stabilit metoda curbelor limită de

luminanţă care se doreşte a fi aplicată de majoritatea ţărilor europene cu adaptări icircn raport cu

anumite considerente concrete ndash vezi şi SR 6646 şi NP 061-02

Metoda CIE a Curbelor de Luminanţă Limită (CLL) Metoda CIE are la bază un sistem de

curbe de luminanţă limită folosit icircn cazul corpurilor de iluminat cu difuzor completat de un

sistem de unghiuri de ecranare minim admisibile care se utilizează icircn cazurile icircn care lămpile pot

fi vizibile parţial sau complet icircn zona de vedere care interesează

(a)(b)

Figura 2116 Curbele limită de luminanţă pentru evitarea orbirii ndash [CIE]

Valorile admisibile ale luminanţei aparatelor de iluminat sunt date icircn funcţie de unghiul de

observare γ pentru diferite niveluri de iluminare Ele depind de clasa de calitate a icircncăperii şi de

220

modul de distribuţie spaţială a fluxului luminos emis de aparate sau de direcţia de privire a

observatorului faţă de aparatele de iluminat Astfel sistemul de curbe limită de luminanţă este

format din două familii de curbe (tip A şi tip B) fiecare avacircnd icircn componenţa sa cacircte două seturi

de curbe corespunzătoare claselor de calitate 1 şi 2 Curbele de luminanţă prezintă variaţia

luminanţei maxim admisibile pentru unghiuri de emisie ale aparatelor de iluminat cuprinse icircntre

45˚ şi 85˚

Curbele de tip A (fig 2116 a) se aplică aparatelor de iluminat fără părţi laterale luminoase

şi aparatelor de iluminat liniare cu părţile laterale luminoase dispuse paralele cu direcţia de

privire Curbele de tip B (fig 2116 b) se aplică aparatelor de iluminat cu părţi laterale

luminoase şi aparatelor liniare perpendiculare pe linia vederii

Figura 2117 Exemplu de aplicare a metodei curbelor limită de luminanţă

Utilizarea sistemului curbelor de luminanţe limite este posibilă doar dacă sunt icircndeplinite

simultan următoarele condiţii

- icircncăperile au formă de paralelipiped rectangular

- aparatele de iluminat sunt distribuite icircntr-un aranjament practic regulat cu axele

principale paralele cu pereţii

221

- factorii de reflexie ai suprafeţelor icircncăperilor se găsesc icircn domeniul 07 ndash 08 pentru

plafon 04 ndash06 pentru pereţi şi 01 ndash 02 pentru podea

- direcţiile principale de privire sunt predominant orizontale

Icircn cazul icircn care se cunoaşte curba de luminanţă a aparatului de iluminat examinat pentru

unghiurile γ stabilite se compară valorile acesteia cu valorile corespunzătoare ale luminanţelor

maxim admisibile din curba de luminanţă limită aleasă Se consideră că sunt realizate condiţiile

de limitare a orbirii directe dacă toate valorile luminanţelor aparatului de iluminat sunt situate icircn

stacircnga curbei de luminanţă limită ndash Figura 2117

Metoda CIE de Evaluare Unificată a Orbirii (ldquoUnified Glare Ratingrdquo - UGR) este propusă

de CIE şi introdusă icircn actualele standarde europene CEN pentru determinarea limitelor de orbire

icircn iluminatul interior Sistemul are la bază indicele global de orbire UGR

sdot= sum 2

2250lg8

p

L

LUGR

b

ω

icircn care Lb este luminanţa fondului (cdm2) L - luminanţa părţilor luminoase ale fiecărui corp de

iluminat icircn direcţia ochiului observatorului (cdm2) văzute sub unghiurile solide ω (steradiani) p

- un indice de poziţie corelat cu deplasarea corpului de iluminat faţă de linia de privire Metoda

permite cea mai precisă evaluare a orbirii provocată icircn planul liniei de privire de către corpurile

de iluminat tratate individual şi are avantajul posibilităţii includerii procedurii de calcul icircn cadrul

unor programe de calcul generale

Figura 2118 Corelarea icircntre curbele limită de luminanţă şi factorul UGR

222

Valorile UGR sunt cuprinse icircn gama 10 30 cu cacirct mai mare fiind valoare indicelui cu atacirct

mai mare fiind orbirea produsă icircn interior Recomandarea standardului CEN pentru cele mai

multe birouri menţionează limita superioară a indicelui la valoarea 19 care corespunde curbei

limtă de luminanţă pentru iluminarea medie de 500 lx şi clasa de calitate 1 ndash Figura 2118

Sisteme de iluminat cu un UGR de 10 sunt lipsite de orbire Valorile maxime uzual recomandate

sunt 16 ndash desen tehnic 19 ndash citit scris icircntruniri muncă bazată pe calculator 22 ndash activităţi

industriale 25 ndash industrie grea 28 ndash platforme de cale ferată foaiere

Dacă nu se poate obţine limitarea dorită a luminanţei aparatelor de iluminat se va proceda la

evitarea orbirii directe prin amplasarea lor icircn afara cacircmpului vizual al observatorului sau prin

utilizarea unor dispozitive de ecranare a surselor de lumină (grătare dispersoare)

Trebuie făcută distincţia icircntre doi termeni ndash luminanţa şi strălucirea Luminanţa este excitaţia

vizuală iar strălucirea este răspunsul vizual Luminanţa este o măsură cantitativă şi obiectivă

Strălucirea este un termen calitativ şi subiectiv care se referă la impresia pe care o are un

observator privind o suprafaţă Exemplu tipic este modul icircn care luna plină icirci apare unui

observator pe timp de noapte ndash strălucitoare sau pe timp de zi ndash deloc strălucitoare Alt exemplu

ndash aparatele de iluminat public cu lămpile aprinse pe timp de noapte respectiv pe timp de zi

Strălucirea nu este potrivită pentru determinarea cantitativă a vizibilităţii luminanţa este

Icircn cazul unei suprafeţe mate (sarcina vizuală şi suprafeţele icircnvecinate) factorul de reflexie şi

iluminarea suprafeţei determină luminanţa acesteia

L=E(rπ)

Astfel suprafeţele cu diferite proprietăţi reflexive dar cu aceeaşi iluminare vor radia diferite

intensităţi luminoase şi de aceea vor avea diferite luminanţe

Exemplu Fie trei foi de hacircrtie mată albă gri şi neagră avacircnd factorii de reflexie respectiv de 08 04 004 Cunoscacircnd că sunt iluminate cu 400 lx să se determine luminanţele lor

Soluţie Relaţia icircntre iluminare luminanţă şi factorul de reflexie a unei suprafeţe mate este L= E(rπ) astfel că cele trei luminanţe căutate sunt respectiv Lalb=400(08314)=100 cdm2

Lgri=400(04314)=50 cdm2 Lnegru=400(004314)=5 cdm2

Luminanţa ca factor ce influenţează vizibilitatea poate fi substituită prin iluminarea şi

reflectanţa respectivelor suprafeţe mate Reflectanţa este o proprietate intrinsecă a materialelor

componente nefiind afectată de iluminat astfel că iluminarea E rămacircne ca o caracteristică a

sistemului de iluminat ce afectează vizibilitatea Icircn acelaşi timp icircnsă o altă caracteristică

reprezentantă prin contrastul de luminanţă icircntre detaliul sarcinii vizuale şi suprafeţele icircnvecinate

care formează fondul nu este afectată de iluminare ci de factorii de reflexie ai detaliului şi

fondului rdetaliurfond

223

Emitanţa (exitanţa) unei suprafeţe care emite lumină (sursă primară sau secundară) este

raportul fluxului emis la mărimea ariei suprafeţei

M= ΦemisA lmm2

Relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe ce are o reflexivitate r este

astfel

M=ΦreflectatA=ΦincidentrA=Er

Introducacircnd şi relaţia de legătură icircntre iluminare şi luminanţă L=E(rπ) se obţine

M=Er=Lπ

Icircn mod similar relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe care are o

transmisivitate t este

M=ΦtransmisA=ΦincidenttA=Et=Lπ

Exemplu Un glob sferic cu diametrul de 1 m este perfect difuz Icircn centrul său se află o sursă de iluminat punctiformă ce emite 50 cd Luminanţa globului este de 40 cdm2 Care este emitanţa globului Dar transmitanţa sticlei globului

Soluţie (1) Utilizarea fluxului luminos Lampa emite un flux luminos de 504π=200π lm Aria suprafeţei sferei este 4πr2=4π(12)2=π m2 Iluminarea pe suprafaţa interioară sferei este 200ππ=200 lx Luminanţa sferei este de 40 cdm2 Emitanţa este 40π lmm2 Transmisivitatea este t= (40π)200=0628

(2) Utilizarea intensităţii luminoase Aria aparentă a globului sferic este Aaparentă=π(12)2 Astfel intensitatea luminoasă emisă de sferă este I=LAaparentă=40π(12)2=10π cd Raportul icircntre intensitatea luminoasă a globului (din exterior) şi cea a sursei de lumină (din interior) defineşte transmitanţa sticlei globului t=10π 50=0628

Proprietăţi ale suprafeţelor iluminate

Radiaţiile luminoase emise de o sursă de lumină şi propagate prin aer la contactul cu un material

se comportă astfel o parte se reflectă o parte este absorbită iar o parte este transmisă ndash Figura

2119

Figura 2119 Comportarea radiaţiei luminoase la icircntacirclnirea cu un material oarecare plan

224

Pe baza conservării energiei se poate scrie şi conservarea fluxului luminos

Φi=Φr+Φa+Φt

unde Φi reprezintă fluxul incident Φr - fluxul reflectat Φa - fluxul absorbit şi Φt - fluxul

transmis Cele trei componente al fluxului definesc factorii de reflexie r (ρ) de absorbţie a (α) şi

de transmisie t (τ)

r=ΦrΦi a=ΦaΦi t= ΦtΦi care respectă egalitatea r+a+t=1

Cele trei fenomene reflexia absorbţia şi transmisia au loc simultan dar icircn proporţii diferite

icircn funcţie de natura materialului din care este constituit corpul Se defineşte corpul negru alb

respectiv transparent ndash care absoarbe reflectă respectiv transmite radiaţia incidentă corpul colorat ndash

la care fenomenul este selectiv dependent de lungimea de undă a radiaţiei incidente

Reflexia determină o modificare a direcţiei radiaţiei luminoase incidente Punctul icircn care are

loc această deviere a razei de lumină se numeşte punct de incidenţă iar radiaţia luminoasă cu o

nouă direcţie se numeşte radiaţie luminoasă reflectată

Icircn Figura 2120 este dată o clasificare a reflexiilor pe suprafeţe clasificare valabilă şi pentru

transmisia fluxului luminos prin corpuri transparente

Figura 2120 Clasificarea reflexiei fluxului luminos pe suprafeţe

Reflexia regulată (de oglindă) Suprafeţele foarte netede se comportă ca o oglindă iar conform

legilor opticii unei raze de lumină incidente Ii icirci corespunde o singură rază de lumină reflectată

Ir icircntr-un plan ce cuprinde şi normala la suprafaţă n iar unghiul de incidenţă este egal cu cel de

deflexie (fig 2121 a)

Reflexia difuză Icircn cazul icircn care suprafaţa materialului reflectant nu este netedă ci prezintă

asperităţi lumina este icircmprăştiată după reflexie icircn toate direcţiile icircn funcţie de mărimea şi

orientarea asperităţilor Acest fenomen poartă numele de reflexie difuză Şi icircn acest caz sunt

respectate legile reflexiei dar la nivelul fiecărui microelement al suprafeţei cu denivelări (fig

2121 b)

Reflexia

Regulată Difuză Mixtă

Imperfect difuză Perfect difuză

225

n Irmax Ii

Reflexia imperfect difuză are loc icircn cazul suprafeţelor lucioase intensităţile reflectate fiind

orientate după direcţia principală de reflexie (fig 2121 c)

Reflexia perfect difuză Icircn cazul suprafeţelor perfect difuze reflexia luminii este izotropă

respectacircnd legea lui Lambert γγ cosmax sdot= II unde Imax este intensitatea luminoasă maximă icircn

direcţia normală şi Ir ndash intensitatea luminoasă la un unghi γ (fig 2121 d) Icircn această situaţie

luminanţa suprafeţei este aceeaşi independent de poziţia punctului de observaţie

Reflexia mixtă reprezintă o suprapunere dintre reflexia regulată şi cea difuză După cum se poate

observa icircn figura 2121 e reflexia mixtă se caracterizează printr-o reflexie difuză la care există

o direcţie principală care coincide cu direcţia razei reflectate din cauza reflexiei regulate

(a) (b)

c) (d)

e) Figura 2121 Reflexia regulată (a) difuză (b) imperfect difuză (c) perfect difuză (d) mixtă (e)

n Ir Ii

θi θr

n Irmax Ii

θi

Ii

dS

γ

226

Icircntrebări 1 Care parametru reprezintă cantitatea luminii incidente pe o suprafaţă a iluminarea b luminanţa c strălucirea 2 Care este nivelul de iluminare recomandat pentru săli de icircnvăţămacircnt şi conferinţe a 100 lx b 300 lx c 1000 lx 3 Rolul iluminatul icircn condiţionarea mediului ambiant poate fi descris prin a crearea unei atmosfere plăcute b conformarea la reglementări internaţionale c promovarea unei eficacităţi vizuale 4 Icircn condiţii normale icircn timpul zilei vederea este asigurată de a bastonaşe b conuri c pupilă 5 Radiaţiile ultraviolete ocupă un domeniu de lungimi de undă icircntre a 100-380 nm b 380-760 nm c 500-600 nm 6 Radiaţia cu lungimea de undă de 550 nm este de culoare a albastră b verde c roşie 7 Care unitate de măsură reprezintă cantitatea de lumină incidentă pe suprafaţa unui obiect a lm b lx c cd 8 Radiaţiei cu puterea de 100 W pe lungimea de undă de 510 nm icirci corespunde fluxul luminos de a 100 lm b 100middot683=68300 lm c 100middot05middot683=34150 lm 9 O lampă ce emite un flux luminos de 500 lm este echipată cu un reflector astfel că 40 din

lumina lămpii ajunge pe o pictură cu dimensiunile de 2550 cm Care este iluminarea picturii a 500(025middot050middot04)=10000 lx b (50004)middot(025middot050)=156 lx c (500middot04)(025middot050)=1600 lx 10 Un corp de iluminat public este amplasat la 8 m icircnălţime Intensitatea luminoasă radiată spre un

punct de pe stradă la 8 m distanţă de proiecţia corpului este de 2500 cd Care este iluminarea orizontală icircn acel punct

a 2500(8middot8)=391 lx b [2500(8middot8)]middotcos345deg=137 lx c 2500(82middot8)=49 lx

227

11 O bucată de sticlă care primeşte un flux luminos icircn anumite condiţii şi are un factor de transmitere de 07 şi un factor de absorbţie de 01 va reflecta de pe suprafaţa sa un flux incident egal cu

a 0 b 20 c 50

12 O sticlă colorată icircn roşu va transmite icircn principal o rază de lumină de culoare a roşie b albastră c toate culorile cuexcepţia celei roşie

13 Care este luminanţa suprafeţei unui corp de iluminat sferic cu un diametru de 20 cm ce radiază o intensitate luminoasă de 100 cd icircn toate direcţiile a 100(010x010)= 10000 cdm2 b 100(4 x π x 010 x 010)= 796 cdm2 c 100(π x 010 x 010)= 3183 cdm2

14 Un flux luminos de 100 lm este incident pe o suprafaţă reflexivă perfect difuză cu o reflectanţă de 30 Dimensiunile suprafeţei sunt de 3 x 3 m care este luminanţa suprafeţei a (100 x 030)π = 95 cdm2 b (100 x 030)(3 x 3 x π)=11 cdm2 c (100 x 3 x 3)(030 x π)=318 cdm2

15 Care parametru luminos este cel mai apropiat de senzaţia vizuală percepută de ochi a fluxul luminos b iluminarea c luminanţa

16 O lampă cu incandescenţă emite un flux luminos de 900 lm Lampa este introdusă icircntr-un glob sferic de sticlă opală (perfect difuză) care are o transmitanţă de 80 Fluxul iluminos este perfect distribuit icircn spaţiu Care este intensitatea luminoasă radiată icircn orice direcţie a (900 x 08)4π =57 cd b (900 x 08)2π =115 cd c 9004π =72 cd

17 O sursă de lumină cu intensitatea luminoasă de 2000 cd icircn direcţia unei mici suprafeţe aflată la 5 m distanţă cu o reflectanţă de 60 este orientată perpendicular pe direcţia razei de lumină incidente Care este iluminarea punctiformă pe suprafaţă a 2000(5 x 5)=80 lx b (2000 x 06)(5 x 5)=48 lx c (2000 x 06)(π x 5 x 5)=15 lx

216

Pentru ca o instalaţie de iluminat să corespundă cerinţelor de uniformitate este necesar să fie

icircndeplinite următoarele două condiţii

(a) raportul iluminărilor medii pe icircntreaga suprafaţă a planului de lucru şi pe suprafaţa

sarcinii vizuale Emed plan lucru Emed sarcină vizuală ge 13

(b) raportul icircntre iluminările medii ale unor icircncăperi icircnvecinate Emed 1 Emed 2 le 51

Iluminarea medie pe suprafaţa de referinţă asigurată de o instalaţie de iluminat interior nu

este uniformă nici icircn timp Icircncepacircnd din primul moment al punerii icircn funcţiune a instalaţiei

iluminarea va scădea continuu datorită icircmbătracircnirii lămpilor (şi deteriorării unora dintre ele) a

depunerilor de praf şi murdărie pe suprafeţele lămpilor aparatelor de iluminat pereţilor şi

tavanului icircncăperii şi a deprecierii calităţilor reflectante ale suprafeţelor icircncăperii ndash Figura 2115

Figura 2115 Variaţia iluminării icircn timpul utilizării instalaţiei de iluminat A - pierderi datorate icircmbătracircnirii lămpilor B - pierderi datorate deprecierii suprafeţelor icircncăperii C - pierderi datorate murdăririi lămpilor şi corpurilor de iluminat

Un program de icircntreţinere a instalaţiei de iluminat - numit şi program de mentenanţă - va

asigura menţinerea icircn limite rezonabile a iluminării medii Uniformitatea icircn timp a iluminării

medii se defineşte prin următorii termeni (a) iluminarea iniţială corespunde momentului punerii

icircn funcţiune a unei instalaţii noi cu suprafeţele icircncăperii curate (t=0) (b) iluminarea de serviciu

este media icircn timp a iluminării icircn cursul unui ciclu al programului de mentenanţă (acest termen

217

este rezultatul unei duble medieri a iluminării icircn spaţiu şi icircn timp) (c) iluminarea de icircntreţinere

este valoarea minimă la care scade iluminarea icircn momentul efectuării lucrărilor de icircntreţinere

programate de icircnlocuire a lămpilor defecte sau icircmbătracircnite şisau de curăţire a aparatelor de

iluminat şi a suprafeţelor icircncăperii Reglementările CIE recomandă normarea iluminării de

icircntreţinere pentru dimensionarea unei instalaţii de iluminat dar unele ţări normează iluminarea

de serviciu Este de dorit ca programul de icircntreţinere să fie astfel conceput icircncacirct iluminarea de

icircntreţinere să nu scadă sub 08 (unele reglementări precizează valoarea 07) din iluminarea de

serviciu

Măsurarea iluminării se face cu luxmetru un aparat de măsură ce utilizează o fotocelulă

care converteşte energia luminoasă determinată de fluxul receptat icircn energie electrică conectată

la un microampermetru cu scala gradată direct icircn lux Pentru măsurări precise se aplică corecţii

- de sensibilitate spectrală datorită faptului că celulele fotoelectrice au o curbă de răspuns

diferită de curba vizibilităţii relative

- de cosinus care asigură receptarea razelor de lumină ce cad sub un unghi de incidenţă mare

(foarte oblic care ar putea să conducă la reflexii totale) este specifică măsurătorilor icircn exterior

- de temperatură necesară datorită influenţei temperaturii ambiante asupra intensităţii

curentului de conversie fotovoltaică (icircn general temperatura de etalonare este icircn jurul a 20degC)

Luminanţa este conceptul pentru intensitatea luminoasă emisă de unitatea de arie a unei

suprafaţe icircntr-o direcţie anumită Suprafaţa poate fi ea icircnsăşi emiţătoare de lumină sau

transmiţătoare (sursă primară de lumină ndash suprafeţele lămpilor sau aparatelor de iluminat

suprafaţa soarelui) sau poate să reflecte lumina primită de la altă sursă (fiind astfel o sursă

secundară de lumină)

Luminanţa L este raportul intensităţii luminoase de la o suprafaţa icircntr-o direcţie dată la aria

aparentă a acestei suprafeţe

L=IAaparentă cdm2

Unitatea de măsură este candela pe metru pătrat Luminanţa este dependentă de unghiul de

privire Prin arie aparentă se icircnţelege proiecţia ariei suprafeţei considerate pe un plan

perpendicular pe direcţia de privire

Exemplu Pentru o sferă indiferent de direcţia de privire aria aparentă este aria secţiunii circulare diametrale prin sferă Aaparentă =πr

2 icircn timp ce aria semisferei expusă privirii este egală cu 2π r2 Exemplu Tubul de descărcare al unei lămpi cu vapori de sodiu de icircnaltă presiune are 100 mm

lungime şi 8 mm diametru Intensitate luminoasă radiată perpendicular pe suprafaţa cilindrică este de 400 cd Care este luminanţa icircn aceeaşi direcţie

Soluţie Suprafaţa aparentă a tubului de descărcare icircn direcţia perpendiculară pe generatoarea cilindrului este egală cu a secţiunii dreptunghiulare verticale Aaparentă=1008=800 mm2 Luminanţa este L=4000800=5 cdmm2=5106 cdm2

218

Cacircteva valori uzuale Suprafaţa soarelui - 165109 cdm2 Filamentul lămpii cu incandescenţă - 7106 cdm2 Lampa fluorescentă - 5hellip15103 cdm2 Suprafaţa lunii pline - 25103 cdm2 Asfaltul străzii cu iluminat public - 05hellip2 cdm2

Pentru asigurarea unei bune vizibilităţi a sarcinii cel mai important factor al iluminatului icircl

constituie luminanţa repartiţia acesteia şisau contrastul de luminanţicirc al diferitelor suprafeţe din

spaţiul icircncăperii Valorile acestora trebuie să se icircncadreze icircn anumite limite icircn caz contrar apare

o stare de jenă vizuală sau de reducere a aptitudinii de distingere a detaliilor de mici dimensiuni

cunoscută sub denumirea de orbire

Diferenţele de luminanţă icircntre diferitele suprafeţe ndash sarcina vizuală fondul acesteia şi cele

din cacircmpul vizual ndash sunt specificate sau măasurate prin raportul luminanţelor suprafeţelor icircn

corelaţie Se recomandă ca valori orientative rapoartele sarcină vizualăfond ndash 31 şi sarcină

vizualăcacircmp vizual ndash 101 Icircntrucacirct iluminarea este utilizată ca mărime de proiectare de bază icircn

sistemele de iluminat interior distrbuţia luminanţelor icircn interiorul unei icircncăperi poate fi redată

prin distribuţia iluminărilor relative (şi a reflexivităţii suprafeţelor respective)

Gradele de reflexie şi de finisare ale suprafeţelor principale dintr-o icircncăpere sunt factori

importanţi icircn utilizarea optimă a luminii Suprafeţele cu o reflexivitate mare contribuie la

reflexiile multiple şi sunt recomandate pentru interioare de lucru Suprafeţele mate sunt

recomandate pentru evitare reflexiilor regulate sau mascarea imperfecţiunilor suprafeţei

Cavitate tavanului va avea un rol mai redus icircn icircncăperile mici decacirct icircn cele mari icircn care

ocupă o parte substanţială din cacircmpul de vedere Pentru sisteme de iluminat direct sau semidirect

se recomandă ca iluminarea tavanului şi cea a planului de lucru să fie icircn raportul

EmedtavanEmedplandelucru=03hellip09 Pentru sisteme de iluminat indirect luminanţa suprafeţelor ce

formează cavitatea tavanului trebuie să fie mai mare de 500 cdm2 Pe porţiuni mici se acceptă şi

valori mai mari pacircnă la 1500 cdm2 dar trebuie să fie evitate contrastele mari de luminanţă

Tavanele luminoase realizate cu panouri difuze de mari dimensiuni vor avea o luminanţa

inferioară valorii de 500 cdm2

Reflexivitatea ridicată a pereţilor şi suprafeţelor despărţitoare vor icircmbunătăţi percepţia

luminoasă icircn icircncăpere Suprafeţele icircnvecinate ferestrelor trebuie să aibă un factor de reflexie de

cel puţin 06 pentru a reduce contrastul cu strălucirea relativ ridicată a imaginii exterioare pe

timpul zilei Ferestrele se acoperă cu perdele sau jaluzele icircn timpul nopţii icircntrucacirct formează

suprafeţe negre cu reflexie regulată Se recomandă ca raportul icircntre iluminarea medie a pereţilor

(iluminarea verticală) sau a oricărei suprafeţe de partiţie şi iluminarea medie orizontală pe planul

219

de lucru să fie icircn limitele EmedpereţiEmedplandelucru= 05hellip08 Factorii de reflexie ai pereţilor vor fi

icircntre limitele 03hellip07

Reflexivitatea cavităţii pardoselii ndash pardoseala suprafaţa inferioară a pereţilor mobilierul sau

echipamentul tehnologic aflate sub nivelul planului de lucru ndash este importantă icircn crearea

ambianţei vizuale a icircncăperii O pardoseală cu un factor de reflexie scăzut nu va reflecta lumina

incidentă pe ea şi va fi mai dificil să se obţină o modelare corespunzătoare a obiectelor din

icircncăpere Contrar dat fiind faptul că suprafaţa pardoselii poate fi cea mai mare suprafaţă plană

din icircncăpere o luminanţă prea ridicată a acesteia ar domina imaginea cacircmpului vizual De aceea

factorul de reflexie pentru cavitatea pardoselii se recomandă să aibă o valoare medie cuprinsă

icircntre limitele 020hellip040 putacircnd să coboare pacircnă la 01

Verificarea limitării orbirii directe produsă de aparatele de iluminat se face prin diferite

metode unele ţări adoptacircnd metodologii proprii CIE a stabilit metoda curbelor limită de

luminanţă care se doreşte a fi aplicată de majoritatea ţărilor europene cu adaptări icircn raport cu

anumite considerente concrete ndash vezi şi SR 6646 şi NP 061-02

Metoda CIE a Curbelor de Luminanţă Limită (CLL) Metoda CIE are la bază un sistem de

curbe de luminanţă limită folosit icircn cazul corpurilor de iluminat cu difuzor completat de un

sistem de unghiuri de ecranare minim admisibile care se utilizează icircn cazurile icircn care lămpile pot

fi vizibile parţial sau complet icircn zona de vedere care interesează

(a)(b)

Figura 2116 Curbele limită de luminanţă pentru evitarea orbirii ndash [CIE]

Valorile admisibile ale luminanţei aparatelor de iluminat sunt date icircn funcţie de unghiul de

observare γ pentru diferite niveluri de iluminare Ele depind de clasa de calitate a icircncăperii şi de

220

modul de distribuţie spaţială a fluxului luminos emis de aparate sau de direcţia de privire a

observatorului faţă de aparatele de iluminat Astfel sistemul de curbe limită de luminanţă este

format din două familii de curbe (tip A şi tip B) fiecare avacircnd icircn componenţa sa cacircte două seturi

de curbe corespunzătoare claselor de calitate 1 şi 2 Curbele de luminanţă prezintă variaţia

luminanţei maxim admisibile pentru unghiuri de emisie ale aparatelor de iluminat cuprinse icircntre

45˚ şi 85˚

Curbele de tip A (fig 2116 a) se aplică aparatelor de iluminat fără părţi laterale luminoase

şi aparatelor de iluminat liniare cu părţile laterale luminoase dispuse paralele cu direcţia de

privire Curbele de tip B (fig 2116 b) se aplică aparatelor de iluminat cu părţi laterale

luminoase şi aparatelor liniare perpendiculare pe linia vederii

Figura 2117 Exemplu de aplicare a metodei curbelor limită de luminanţă

Utilizarea sistemului curbelor de luminanţe limite este posibilă doar dacă sunt icircndeplinite

simultan următoarele condiţii

- icircncăperile au formă de paralelipiped rectangular

- aparatele de iluminat sunt distribuite icircntr-un aranjament practic regulat cu axele

principale paralele cu pereţii

221

- factorii de reflexie ai suprafeţelor icircncăperilor se găsesc icircn domeniul 07 ndash 08 pentru

plafon 04 ndash06 pentru pereţi şi 01 ndash 02 pentru podea

- direcţiile principale de privire sunt predominant orizontale

Icircn cazul icircn care se cunoaşte curba de luminanţă a aparatului de iluminat examinat pentru

unghiurile γ stabilite se compară valorile acesteia cu valorile corespunzătoare ale luminanţelor

maxim admisibile din curba de luminanţă limită aleasă Se consideră că sunt realizate condiţiile

de limitare a orbirii directe dacă toate valorile luminanţelor aparatului de iluminat sunt situate icircn

stacircnga curbei de luminanţă limită ndash Figura 2117

Metoda CIE de Evaluare Unificată a Orbirii (ldquoUnified Glare Ratingrdquo - UGR) este propusă

de CIE şi introdusă icircn actualele standarde europene CEN pentru determinarea limitelor de orbire

icircn iluminatul interior Sistemul are la bază indicele global de orbire UGR

sdot= sum 2

2250lg8

p

L

LUGR

b

ω

icircn care Lb este luminanţa fondului (cdm2) L - luminanţa părţilor luminoase ale fiecărui corp de

iluminat icircn direcţia ochiului observatorului (cdm2) văzute sub unghiurile solide ω (steradiani) p

- un indice de poziţie corelat cu deplasarea corpului de iluminat faţă de linia de privire Metoda

permite cea mai precisă evaluare a orbirii provocată icircn planul liniei de privire de către corpurile

de iluminat tratate individual şi are avantajul posibilităţii includerii procedurii de calcul icircn cadrul

unor programe de calcul generale

Figura 2118 Corelarea icircntre curbele limită de luminanţă şi factorul UGR

222

Valorile UGR sunt cuprinse icircn gama 10 30 cu cacirct mai mare fiind valoare indicelui cu atacirct

mai mare fiind orbirea produsă icircn interior Recomandarea standardului CEN pentru cele mai

multe birouri menţionează limita superioară a indicelui la valoarea 19 care corespunde curbei

limtă de luminanţă pentru iluminarea medie de 500 lx şi clasa de calitate 1 ndash Figura 2118

Sisteme de iluminat cu un UGR de 10 sunt lipsite de orbire Valorile maxime uzual recomandate

sunt 16 ndash desen tehnic 19 ndash citit scris icircntruniri muncă bazată pe calculator 22 ndash activităţi

industriale 25 ndash industrie grea 28 ndash platforme de cale ferată foaiere

Dacă nu se poate obţine limitarea dorită a luminanţei aparatelor de iluminat se va proceda la

evitarea orbirii directe prin amplasarea lor icircn afara cacircmpului vizual al observatorului sau prin

utilizarea unor dispozitive de ecranare a surselor de lumină (grătare dispersoare)

Trebuie făcută distincţia icircntre doi termeni ndash luminanţa şi strălucirea Luminanţa este excitaţia

vizuală iar strălucirea este răspunsul vizual Luminanţa este o măsură cantitativă şi obiectivă

Strălucirea este un termen calitativ şi subiectiv care se referă la impresia pe care o are un

observator privind o suprafaţă Exemplu tipic este modul icircn care luna plină icirci apare unui

observator pe timp de noapte ndash strălucitoare sau pe timp de zi ndash deloc strălucitoare Alt exemplu

ndash aparatele de iluminat public cu lămpile aprinse pe timp de noapte respectiv pe timp de zi

Strălucirea nu este potrivită pentru determinarea cantitativă a vizibilităţii luminanţa este

Icircn cazul unei suprafeţe mate (sarcina vizuală şi suprafeţele icircnvecinate) factorul de reflexie şi

iluminarea suprafeţei determină luminanţa acesteia

L=E(rπ)

Astfel suprafeţele cu diferite proprietăţi reflexive dar cu aceeaşi iluminare vor radia diferite

intensităţi luminoase şi de aceea vor avea diferite luminanţe

Exemplu Fie trei foi de hacircrtie mată albă gri şi neagră avacircnd factorii de reflexie respectiv de 08 04 004 Cunoscacircnd că sunt iluminate cu 400 lx să se determine luminanţele lor

Soluţie Relaţia icircntre iluminare luminanţă şi factorul de reflexie a unei suprafeţe mate este L= E(rπ) astfel că cele trei luminanţe căutate sunt respectiv Lalb=400(08314)=100 cdm2

Lgri=400(04314)=50 cdm2 Lnegru=400(004314)=5 cdm2

Luminanţa ca factor ce influenţează vizibilitatea poate fi substituită prin iluminarea şi

reflectanţa respectivelor suprafeţe mate Reflectanţa este o proprietate intrinsecă a materialelor

componente nefiind afectată de iluminat astfel că iluminarea E rămacircne ca o caracteristică a

sistemului de iluminat ce afectează vizibilitatea Icircn acelaşi timp icircnsă o altă caracteristică

reprezentantă prin contrastul de luminanţă icircntre detaliul sarcinii vizuale şi suprafeţele icircnvecinate

care formează fondul nu este afectată de iluminare ci de factorii de reflexie ai detaliului şi

fondului rdetaliurfond

223

Emitanţa (exitanţa) unei suprafeţe care emite lumină (sursă primară sau secundară) este

raportul fluxului emis la mărimea ariei suprafeţei

M= ΦemisA lmm2

Relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe ce are o reflexivitate r este

astfel

M=ΦreflectatA=ΦincidentrA=Er

Introducacircnd şi relaţia de legătură icircntre iluminare şi luminanţă L=E(rπ) se obţine

M=Er=Lπ

Icircn mod similar relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe care are o

transmisivitate t este

M=ΦtransmisA=ΦincidenttA=Et=Lπ

Exemplu Un glob sferic cu diametrul de 1 m este perfect difuz Icircn centrul său se află o sursă de iluminat punctiformă ce emite 50 cd Luminanţa globului este de 40 cdm2 Care este emitanţa globului Dar transmitanţa sticlei globului

Soluţie (1) Utilizarea fluxului luminos Lampa emite un flux luminos de 504π=200π lm Aria suprafeţei sferei este 4πr2=4π(12)2=π m2 Iluminarea pe suprafaţa interioară sferei este 200ππ=200 lx Luminanţa sferei este de 40 cdm2 Emitanţa este 40π lmm2 Transmisivitatea este t= (40π)200=0628

(2) Utilizarea intensităţii luminoase Aria aparentă a globului sferic este Aaparentă=π(12)2 Astfel intensitatea luminoasă emisă de sferă este I=LAaparentă=40π(12)2=10π cd Raportul icircntre intensitatea luminoasă a globului (din exterior) şi cea a sursei de lumină (din interior) defineşte transmitanţa sticlei globului t=10π 50=0628

Proprietăţi ale suprafeţelor iluminate

Radiaţiile luminoase emise de o sursă de lumină şi propagate prin aer la contactul cu un material

se comportă astfel o parte se reflectă o parte este absorbită iar o parte este transmisă ndash Figura

2119

Figura 2119 Comportarea radiaţiei luminoase la icircntacirclnirea cu un material oarecare plan

224

Pe baza conservării energiei se poate scrie şi conservarea fluxului luminos

Φi=Φr+Φa+Φt

unde Φi reprezintă fluxul incident Φr - fluxul reflectat Φa - fluxul absorbit şi Φt - fluxul

transmis Cele trei componente al fluxului definesc factorii de reflexie r (ρ) de absorbţie a (α) şi

de transmisie t (τ)

r=ΦrΦi a=ΦaΦi t= ΦtΦi care respectă egalitatea r+a+t=1

Cele trei fenomene reflexia absorbţia şi transmisia au loc simultan dar icircn proporţii diferite

icircn funcţie de natura materialului din care este constituit corpul Se defineşte corpul negru alb

respectiv transparent ndash care absoarbe reflectă respectiv transmite radiaţia incidentă corpul colorat ndash

la care fenomenul este selectiv dependent de lungimea de undă a radiaţiei incidente

Reflexia determină o modificare a direcţiei radiaţiei luminoase incidente Punctul icircn care are

loc această deviere a razei de lumină se numeşte punct de incidenţă iar radiaţia luminoasă cu o

nouă direcţie se numeşte radiaţie luminoasă reflectată

Icircn Figura 2120 este dată o clasificare a reflexiilor pe suprafeţe clasificare valabilă şi pentru

transmisia fluxului luminos prin corpuri transparente

Figura 2120 Clasificarea reflexiei fluxului luminos pe suprafeţe

Reflexia regulată (de oglindă) Suprafeţele foarte netede se comportă ca o oglindă iar conform

legilor opticii unei raze de lumină incidente Ii icirci corespunde o singură rază de lumină reflectată

Ir icircntr-un plan ce cuprinde şi normala la suprafaţă n iar unghiul de incidenţă este egal cu cel de

deflexie (fig 2121 a)

Reflexia difuză Icircn cazul icircn care suprafaţa materialului reflectant nu este netedă ci prezintă

asperităţi lumina este icircmprăştiată după reflexie icircn toate direcţiile icircn funcţie de mărimea şi

orientarea asperităţilor Acest fenomen poartă numele de reflexie difuză Şi icircn acest caz sunt

respectate legile reflexiei dar la nivelul fiecărui microelement al suprafeţei cu denivelări (fig

2121 b)

Reflexia

Regulată Difuză Mixtă

Imperfect difuză Perfect difuză

225

n Irmax Ii

Reflexia imperfect difuză are loc icircn cazul suprafeţelor lucioase intensităţile reflectate fiind

orientate după direcţia principală de reflexie (fig 2121 c)

Reflexia perfect difuză Icircn cazul suprafeţelor perfect difuze reflexia luminii este izotropă

respectacircnd legea lui Lambert γγ cosmax sdot= II unde Imax este intensitatea luminoasă maximă icircn

direcţia normală şi Ir ndash intensitatea luminoasă la un unghi γ (fig 2121 d) Icircn această situaţie

luminanţa suprafeţei este aceeaşi independent de poziţia punctului de observaţie

Reflexia mixtă reprezintă o suprapunere dintre reflexia regulată şi cea difuză După cum se poate

observa icircn figura 2121 e reflexia mixtă se caracterizează printr-o reflexie difuză la care există

o direcţie principală care coincide cu direcţia razei reflectate din cauza reflexiei regulate

(a) (b)

c) (d)

e) Figura 2121 Reflexia regulată (a) difuză (b) imperfect difuză (c) perfect difuză (d) mixtă (e)

n Ir Ii

θi θr

n Irmax Ii

θi

Ii

dS

γ

226

Icircntrebări 1 Care parametru reprezintă cantitatea luminii incidente pe o suprafaţă a iluminarea b luminanţa c strălucirea 2 Care este nivelul de iluminare recomandat pentru săli de icircnvăţămacircnt şi conferinţe a 100 lx b 300 lx c 1000 lx 3 Rolul iluminatul icircn condiţionarea mediului ambiant poate fi descris prin a crearea unei atmosfere plăcute b conformarea la reglementări internaţionale c promovarea unei eficacităţi vizuale 4 Icircn condiţii normale icircn timpul zilei vederea este asigurată de a bastonaşe b conuri c pupilă 5 Radiaţiile ultraviolete ocupă un domeniu de lungimi de undă icircntre a 100-380 nm b 380-760 nm c 500-600 nm 6 Radiaţia cu lungimea de undă de 550 nm este de culoare a albastră b verde c roşie 7 Care unitate de măsură reprezintă cantitatea de lumină incidentă pe suprafaţa unui obiect a lm b lx c cd 8 Radiaţiei cu puterea de 100 W pe lungimea de undă de 510 nm icirci corespunde fluxul luminos de a 100 lm b 100middot683=68300 lm c 100middot05middot683=34150 lm 9 O lampă ce emite un flux luminos de 500 lm este echipată cu un reflector astfel că 40 din

lumina lămpii ajunge pe o pictură cu dimensiunile de 2550 cm Care este iluminarea picturii a 500(025middot050middot04)=10000 lx b (50004)middot(025middot050)=156 lx c (500middot04)(025middot050)=1600 lx 10 Un corp de iluminat public este amplasat la 8 m icircnălţime Intensitatea luminoasă radiată spre un

punct de pe stradă la 8 m distanţă de proiecţia corpului este de 2500 cd Care este iluminarea orizontală icircn acel punct

a 2500(8middot8)=391 lx b [2500(8middot8)]middotcos345deg=137 lx c 2500(82middot8)=49 lx

227

11 O bucată de sticlă care primeşte un flux luminos icircn anumite condiţii şi are un factor de transmitere de 07 şi un factor de absorbţie de 01 va reflecta de pe suprafaţa sa un flux incident egal cu

a 0 b 20 c 50

12 O sticlă colorată icircn roşu va transmite icircn principal o rază de lumină de culoare a roşie b albastră c toate culorile cuexcepţia celei roşie

13 Care este luminanţa suprafeţei unui corp de iluminat sferic cu un diametru de 20 cm ce radiază o intensitate luminoasă de 100 cd icircn toate direcţiile a 100(010x010)= 10000 cdm2 b 100(4 x π x 010 x 010)= 796 cdm2 c 100(π x 010 x 010)= 3183 cdm2

14 Un flux luminos de 100 lm este incident pe o suprafaţă reflexivă perfect difuză cu o reflectanţă de 30 Dimensiunile suprafeţei sunt de 3 x 3 m care este luminanţa suprafeţei a (100 x 030)π = 95 cdm2 b (100 x 030)(3 x 3 x π)=11 cdm2 c (100 x 3 x 3)(030 x π)=318 cdm2

15 Care parametru luminos este cel mai apropiat de senzaţia vizuală percepută de ochi a fluxul luminos b iluminarea c luminanţa

16 O lampă cu incandescenţă emite un flux luminos de 900 lm Lampa este introdusă icircntr-un glob sferic de sticlă opală (perfect difuză) care are o transmitanţă de 80 Fluxul iluminos este perfect distribuit icircn spaţiu Care este intensitatea luminoasă radiată icircn orice direcţie a (900 x 08)4π =57 cd b (900 x 08)2π =115 cd c 9004π =72 cd

17 O sursă de lumină cu intensitatea luminoasă de 2000 cd icircn direcţia unei mici suprafeţe aflată la 5 m distanţă cu o reflectanţă de 60 este orientată perpendicular pe direcţia razei de lumină incidente Care este iluminarea punctiformă pe suprafaţă a 2000(5 x 5)=80 lx b (2000 x 06)(5 x 5)=48 lx c (2000 x 06)(π x 5 x 5)=15 lx

217

este rezultatul unei duble medieri a iluminării icircn spaţiu şi icircn timp) (c) iluminarea de icircntreţinere

este valoarea minimă la care scade iluminarea icircn momentul efectuării lucrărilor de icircntreţinere

programate de icircnlocuire a lămpilor defecte sau icircmbătracircnite şisau de curăţire a aparatelor de

iluminat şi a suprafeţelor icircncăperii Reglementările CIE recomandă normarea iluminării de

icircntreţinere pentru dimensionarea unei instalaţii de iluminat dar unele ţări normează iluminarea

de serviciu Este de dorit ca programul de icircntreţinere să fie astfel conceput icircncacirct iluminarea de

icircntreţinere să nu scadă sub 08 (unele reglementări precizează valoarea 07) din iluminarea de

serviciu

Măsurarea iluminării se face cu luxmetru un aparat de măsură ce utilizează o fotocelulă

care converteşte energia luminoasă determinată de fluxul receptat icircn energie electrică conectată

la un microampermetru cu scala gradată direct icircn lux Pentru măsurări precise se aplică corecţii

- de sensibilitate spectrală datorită faptului că celulele fotoelectrice au o curbă de răspuns

diferită de curba vizibilităţii relative

- de cosinus care asigură receptarea razelor de lumină ce cad sub un unghi de incidenţă mare

(foarte oblic care ar putea să conducă la reflexii totale) este specifică măsurătorilor icircn exterior

- de temperatură necesară datorită influenţei temperaturii ambiante asupra intensităţii

curentului de conversie fotovoltaică (icircn general temperatura de etalonare este icircn jurul a 20degC)

Luminanţa este conceptul pentru intensitatea luminoasă emisă de unitatea de arie a unei

suprafaţe icircntr-o direcţie anumită Suprafaţa poate fi ea icircnsăşi emiţătoare de lumină sau

transmiţătoare (sursă primară de lumină ndash suprafeţele lămpilor sau aparatelor de iluminat

suprafaţa soarelui) sau poate să reflecte lumina primită de la altă sursă (fiind astfel o sursă

secundară de lumină)

Luminanţa L este raportul intensităţii luminoase de la o suprafaţa icircntr-o direcţie dată la aria

aparentă a acestei suprafeţe

L=IAaparentă cdm2

Unitatea de măsură este candela pe metru pătrat Luminanţa este dependentă de unghiul de

privire Prin arie aparentă se icircnţelege proiecţia ariei suprafeţei considerate pe un plan

perpendicular pe direcţia de privire

Exemplu Pentru o sferă indiferent de direcţia de privire aria aparentă este aria secţiunii circulare diametrale prin sferă Aaparentă =πr

2 icircn timp ce aria semisferei expusă privirii este egală cu 2π r2 Exemplu Tubul de descărcare al unei lămpi cu vapori de sodiu de icircnaltă presiune are 100 mm

lungime şi 8 mm diametru Intensitate luminoasă radiată perpendicular pe suprafaţa cilindrică este de 400 cd Care este luminanţa icircn aceeaşi direcţie

Soluţie Suprafaţa aparentă a tubului de descărcare icircn direcţia perpendiculară pe generatoarea cilindrului este egală cu a secţiunii dreptunghiulare verticale Aaparentă=1008=800 mm2 Luminanţa este L=4000800=5 cdmm2=5106 cdm2

218

Cacircteva valori uzuale Suprafaţa soarelui - 165109 cdm2 Filamentul lămpii cu incandescenţă - 7106 cdm2 Lampa fluorescentă - 5hellip15103 cdm2 Suprafaţa lunii pline - 25103 cdm2 Asfaltul străzii cu iluminat public - 05hellip2 cdm2

Pentru asigurarea unei bune vizibilităţi a sarcinii cel mai important factor al iluminatului icircl

constituie luminanţa repartiţia acesteia şisau contrastul de luminanţicirc al diferitelor suprafeţe din

spaţiul icircncăperii Valorile acestora trebuie să se icircncadreze icircn anumite limite icircn caz contrar apare

o stare de jenă vizuală sau de reducere a aptitudinii de distingere a detaliilor de mici dimensiuni

cunoscută sub denumirea de orbire

Diferenţele de luminanţă icircntre diferitele suprafeţe ndash sarcina vizuală fondul acesteia şi cele

din cacircmpul vizual ndash sunt specificate sau măasurate prin raportul luminanţelor suprafeţelor icircn

corelaţie Se recomandă ca valori orientative rapoartele sarcină vizualăfond ndash 31 şi sarcină

vizualăcacircmp vizual ndash 101 Icircntrucacirct iluminarea este utilizată ca mărime de proiectare de bază icircn

sistemele de iluminat interior distrbuţia luminanţelor icircn interiorul unei icircncăperi poate fi redată

prin distribuţia iluminărilor relative (şi a reflexivităţii suprafeţelor respective)

Gradele de reflexie şi de finisare ale suprafeţelor principale dintr-o icircncăpere sunt factori

importanţi icircn utilizarea optimă a luminii Suprafeţele cu o reflexivitate mare contribuie la

reflexiile multiple şi sunt recomandate pentru interioare de lucru Suprafeţele mate sunt

recomandate pentru evitare reflexiilor regulate sau mascarea imperfecţiunilor suprafeţei

Cavitate tavanului va avea un rol mai redus icircn icircncăperile mici decacirct icircn cele mari icircn care

ocupă o parte substanţială din cacircmpul de vedere Pentru sisteme de iluminat direct sau semidirect

se recomandă ca iluminarea tavanului şi cea a planului de lucru să fie icircn raportul

EmedtavanEmedplandelucru=03hellip09 Pentru sisteme de iluminat indirect luminanţa suprafeţelor ce

formează cavitatea tavanului trebuie să fie mai mare de 500 cdm2 Pe porţiuni mici se acceptă şi

valori mai mari pacircnă la 1500 cdm2 dar trebuie să fie evitate contrastele mari de luminanţă

Tavanele luminoase realizate cu panouri difuze de mari dimensiuni vor avea o luminanţa

inferioară valorii de 500 cdm2

Reflexivitatea ridicată a pereţilor şi suprafeţelor despărţitoare vor icircmbunătăţi percepţia

luminoasă icircn icircncăpere Suprafeţele icircnvecinate ferestrelor trebuie să aibă un factor de reflexie de

cel puţin 06 pentru a reduce contrastul cu strălucirea relativ ridicată a imaginii exterioare pe

timpul zilei Ferestrele se acoperă cu perdele sau jaluzele icircn timpul nopţii icircntrucacirct formează

suprafeţe negre cu reflexie regulată Se recomandă ca raportul icircntre iluminarea medie a pereţilor

(iluminarea verticală) sau a oricărei suprafeţe de partiţie şi iluminarea medie orizontală pe planul

219

de lucru să fie icircn limitele EmedpereţiEmedplandelucru= 05hellip08 Factorii de reflexie ai pereţilor vor fi

icircntre limitele 03hellip07

Reflexivitatea cavităţii pardoselii ndash pardoseala suprafaţa inferioară a pereţilor mobilierul sau

echipamentul tehnologic aflate sub nivelul planului de lucru ndash este importantă icircn crearea

ambianţei vizuale a icircncăperii O pardoseală cu un factor de reflexie scăzut nu va reflecta lumina

incidentă pe ea şi va fi mai dificil să se obţină o modelare corespunzătoare a obiectelor din

icircncăpere Contrar dat fiind faptul că suprafaţa pardoselii poate fi cea mai mare suprafaţă plană

din icircncăpere o luminanţă prea ridicată a acesteia ar domina imaginea cacircmpului vizual De aceea

factorul de reflexie pentru cavitatea pardoselii se recomandă să aibă o valoare medie cuprinsă

icircntre limitele 020hellip040 putacircnd să coboare pacircnă la 01

Verificarea limitării orbirii directe produsă de aparatele de iluminat se face prin diferite

metode unele ţări adoptacircnd metodologii proprii CIE a stabilit metoda curbelor limită de

luminanţă care se doreşte a fi aplicată de majoritatea ţărilor europene cu adaptări icircn raport cu

anumite considerente concrete ndash vezi şi SR 6646 şi NP 061-02

Metoda CIE a Curbelor de Luminanţă Limită (CLL) Metoda CIE are la bază un sistem de

curbe de luminanţă limită folosit icircn cazul corpurilor de iluminat cu difuzor completat de un

sistem de unghiuri de ecranare minim admisibile care se utilizează icircn cazurile icircn care lămpile pot

fi vizibile parţial sau complet icircn zona de vedere care interesează

(a)(b)

Figura 2116 Curbele limită de luminanţă pentru evitarea orbirii ndash [CIE]

Valorile admisibile ale luminanţei aparatelor de iluminat sunt date icircn funcţie de unghiul de

observare γ pentru diferite niveluri de iluminare Ele depind de clasa de calitate a icircncăperii şi de

220

modul de distribuţie spaţială a fluxului luminos emis de aparate sau de direcţia de privire a

observatorului faţă de aparatele de iluminat Astfel sistemul de curbe limită de luminanţă este

format din două familii de curbe (tip A şi tip B) fiecare avacircnd icircn componenţa sa cacircte două seturi

de curbe corespunzătoare claselor de calitate 1 şi 2 Curbele de luminanţă prezintă variaţia

luminanţei maxim admisibile pentru unghiuri de emisie ale aparatelor de iluminat cuprinse icircntre

45˚ şi 85˚

Curbele de tip A (fig 2116 a) se aplică aparatelor de iluminat fără părţi laterale luminoase

şi aparatelor de iluminat liniare cu părţile laterale luminoase dispuse paralele cu direcţia de

privire Curbele de tip B (fig 2116 b) se aplică aparatelor de iluminat cu părţi laterale

luminoase şi aparatelor liniare perpendiculare pe linia vederii

Figura 2117 Exemplu de aplicare a metodei curbelor limită de luminanţă

Utilizarea sistemului curbelor de luminanţe limite este posibilă doar dacă sunt icircndeplinite

simultan următoarele condiţii

- icircncăperile au formă de paralelipiped rectangular

- aparatele de iluminat sunt distribuite icircntr-un aranjament practic regulat cu axele

principale paralele cu pereţii

221

- factorii de reflexie ai suprafeţelor icircncăperilor se găsesc icircn domeniul 07 ndash 08 pentru

plafon 04 ndash06 pentru pereţi şi 01 ndash 02 pentru podea

- direcţiile principale de privire sunt predominant orizontale

Icircn cazul icircn care se cunoaşte curba de luminanţă a aparatului de iluminat examinat pentru

unghiurile γ stabilite se compară valorile acesteia cu valorile corespunzătoare ale luminanţelor

maxim admisibile din curba de luminanţă limită aleasă Se consideră că sunt realizate condiţiile

de limitare a orbirii directe dacă toate valorile luminanţelor aparatului de iluminat sunt situate icircn

stacircnga curbei de luminanţă limită ndash Figura 2117

Metoda CIE de Evaluare Unificată a Orbirii (ldquoUnified Glare Ratingrdquo - UGR) este propusă

de CIE şi introdusă icircn actualele standarde europene CEN pentru determinarea limitelor de orbire

icircn iluminatul interior Sistemul are la bază indicele global de orbire UGR

sdot= sum 2

2250lg8

p

L

LUGR

b

ω

icircn care Lb este luminanţa fondului (cdm2) L - luminanţa părţilor luminoase ale fiecărui corp de

iluminat icircn direcţia ochiului observatorului (cdm2) văzute sub unghiurile solide ω (steradiani) p

- un indice de poziţie corelat cu deplasarea corpului de iluminat faţă de linia de privire Metoda

permite cea mai precisă evaluare a orbirii provocată icircn planul liniei de privire de către corpurile

de iluminat tratate individual şi are avantajul posibilităţii includerii procedurii de calcul icircn cadrul

unor programe de calcul generale

Figura 2118 Corelarea icircntre curbele limită de luminanţă şi factorul UGR

222

Valorile UGR sunt cuprinse icircn gama 10 30 cu cacirct mai mare fiind valoare indicelui cu atacirct

mai mare fiind orbirea produsă icircn interior Recomandarea standardului CEN pentru cele mai

multe birouri menţionează limita superioară a indicelui la valoarea 19 care corespunde curbei

limtă de luminanţă pentru iluminarea medie de 500 lx şi clasa de calitate 1 ndash Figura 2118

Sisteme de iluminat cu un UGR de 10 sunt lipsite de orbire Valorile maxime uzual recomandate

sunt 16 ndash desen tehnic 19 ndash citit scris icircntruniri muncă bazată pe calculator 22 ndash activităţi

industriale 25 ndash industrie grea 28 ndash platforme de cale ferată foaiere

Dacă nu se poate obţine limitarea dorită a luminanţei aparatelor de iluminat se va proceda la

evitarea orbirii directe prin amplasarea lor icircn afara cacircmpului vizual al observatorului sau prin

utilizarea unor dispozitive de ecranare a surselor de lumină (grătare dispersoare)

Trebuie făcută distincţia icircntre doi termeni ndash luminanţa şi strălucirea Luminanţa este excitaţia

vizuală iar strălucirea este răspunsul vizual Luminanţa este o măsură cantitativă şi obiectivă

Strălucirea este un termen calitativ şi subiectiv care se referă la impresia pe care o are un

observator privind o suprafaţă Exemplu tipic este modul icircn care luna plină icirci apare unui

observator pe timp de noapte ndash strălucitoare sau pe timp de zi ndash deloc strălucitoare Alt exemplu

ndash aparatele de iluminat public cu lămpile aprinse pe timp de noapte respectiv pe timp de zi

Strălucirea nu este potrivită pentru determinarea cantitativă a vizibilităţii luminanţa este

Icircn cazul unei suprafeţe mate (sarcina vizuală şi suprafeţele icircnvecinate) factorul de reflexie şi

iluminarea suprafeţei determină luminanţa acesteia

L=E(rπ)

Astfel suprafeţele cu diferite proprietăţi reflexive dar cu aceeaşi iluminare vor radia diferite

intensităţi luminoase şi de aceea vor avea diferite luminanţe

Exemplu Fie trei foi de hacircrtie mată albă gri şi neagră avacircnd factorii de reflexie respectiv de 08 04 004 Cunoscacircnd că sunt iluminate cu 400 lx să se determine luminanţele lor

Soluţie Relaţia icircntre iluminare luminanţă şi factorul de reflexie a unei suprafeţe mate este L= E(rπ) astfel că cele trei luminanţe căutate sunt respectiv Lalb=400(08314)=100 cdm2

Lgri=400(04314)=50 cdm2 Lnegru=400(004314)=5 cdm2

Luminanţa ca factor ce influenţează vizibilitatea poate fi substituită prin iluminarea şi

reflectanţa respectivelor suprafeţe mate Reflectanţa este o proprietate intrinsecă a materialelor

componente nefiind afectată de iluminat astfel că iluminarea E rămacircne ca o caracteristică a

sistemului de iluminat ce afectează vizibilitatea Icircn acelaşi timp icircnsă o altă caracteristică

reprezentantă prin contrastul de luminanţă icircntre detaliul sarcinii vizuale şi suprafeţele icircnvecinate

care formează fondul nu este afectată de iluminare ci de factorii de reflexie ai detaliului şi

fondului rdetaliurfond

223

Emitanţa (exitanţa) unei suprafeţe care emite lumină (sursă primară sau secundară) este

raportul fluxului emis la mărimea ariei suprafeţei

M= ΦemisA lmm2

Relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe ce are o reflexivitate r este

astfel

M=ΦreflectatA=ΦincidentrA=Er

Introducacircnd şi relaţia de legătură icircntre iluminare şi luminanţă L=E(rπ) se obţine

M=Er=Lπ

Icircn mod similar relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe care are o

transmisivitate t este

M=ΦtransmisA=ΦincidenttA=Et=Lπ

Exemplu Un glob sferic cu diametrul de 1 m este perfect difuz Icircn centrul său se află o sursă de iluminat punctiformă ce emite 50 cd Luminanţa globului este de 40 cdm2 Care este emitanţa globului Dar transmitanţa sticlei globului

Soluţie (1) Utilizarea fluxului luminos Lampa emite un flux luminos de 504π=200π lm Aria suprafeţei sferei este 4πr2=4π(12)2=π m2 Iluminarea pe suprafaţa interioară sferei este 200ππ=200 lx Luminanţa sferei este de 40 cdm2 Emitanţa este 40π lmm2 Transmisivitatea este t= (40π)200=0628

(2) Utilizarea intensităţii luminoase Aria aparentă a globului sferic este Aaparentă=π(12)2 Astfel intensitatea luminoasă emisă de sferă este I=LAaparentă=40π(12)2=10π cd Raportul icircntre intensitatea luminoasă a globului (din exterior) şi cea a sursei de lumină (din interior) defineşte transmitanţa sticlei globului t=10π 50=0628

Proprietăţi ale suprafeţelor iluminate

Radiaţiile luminoase emise de o sursă de lumină şi propagate prin aer la contactul cu un material

se comportă astfel o parte se reflectă o parte este absorbită iar o parte este transmisă ndash Figura

2119

Figura 2119 Comportarea radiaţiei luminoase la icircntacirclnirea cu un material oarecare plan

224

Pe baza conservării energiei se poate scrie şi conservarea fluxului luminos

Φi=Φr+Φa+Φt

unde Φi reprezintă fluxul incident Φr - fluxul reflectat Φa - fluxul absorbit şi Φt - fluxul

transmis Cele trei componente al fluxului definesc factorii de reflexie r (ρ) de absorbţie a (α) şi

de transmisie t (τ)

r=ΦrΦi a=ΦaΦi t= ΦtΦi care respectă egalitatea r+a+t=1

Cele trei fenomene reflexia absorbţia şi transmisia au loc simultan dar icircn proporţii diferite

icircn funcţie de natura materialului din care este constituit corpul Se defineşte corpul negru alb

respectiv transparent ndash care absoarbe reflectă respectiv transmite radiaţia incidentă corpul colorat ndash

la care fenomenul este selectiv dependent de lungimea de undă a radiaţiei incidente

Reflexia determină o modificare a direcţiei radiaţiei luminoase incidente Punctul icircn care are

loc această deviere a razei de lumină se numeşte punct de incidenţă iar radiaţia luminoasă cu o

nouă direcţie se numeşte radiaţie luminoasă reflectată

Icircn Figura 2120 este dată o clasificare a reflexiilor pe suprafeţe clasificare valabilă şi pentru

transmisia fluxului luminos prin corpuri transparente

Figura 2120 Clasificarea reflexiei fluxului luminos pe suprafeţe

Reflexia regulată (de oglindă) Suprafeţele foarte netede se comportă ca o oglindă iar conform

legilor opticii unei raze de lumină incidente Ii icirci corespunde o singură rază de lumină reflectată

Ir icircntr-un plan ce cuprinde şi normala la suprafaţă n iar unghiul de incidenţă este egal cu cel de

deflexie (fig 2121 a)

Reflexia difuză Icircn cazul icircn care suprafaţa materialului reflectant nu este netedă ci prezintă

asperităţi lumina este icircmprăştiată după reflexie icircn toate direcţiile icircn funcţie de mărimea şi

orientarea asperităţilor Acest fenomen poartă numele de reflexie difuză Şi icircn acest caz sunt

respectate legile reflexiei dar la nivelul fiecărui microelement al suprafeţei cu denivelări (fig

2121 b)

Reflexia

Regulată Difuză Mixtă

Imperfect difuză Perfect difuză

225

n Irmax Ii

Reflexia imperfect difuză are loc icircn cazul suprafeţelor lucioase intensităţile reflectate fiind

orientate după direcţia principală de reflexie (fig 2121 c)

Reflexia perfect difuză Icircn cazul suprafeţelor perfect difuze reflexia luminii este izotropă

respectacircnd legea lui Lambert γγ cosmax sdot= II unde Imax este intensitatea luminoasă maximă icircn

direcţia normală şi Ir ndash intensitatea luminoasă la un unghi γ (fig 2121 d) Icircn această situaţie

luminanţa suprafeţei este aceeaşi independent de poziţia punctului de observaţie

Reflexia mixtă reprezintă o suprapunere dintre reflexia regulată şi cea difuză După cum se poate

observa icircn figura 2121 e reflexia mixtă se caracterizează printr-o reflexie difuză la care există

o direcţie principală care coincide cu direcţia razei reflectate din cauza reflexiei regulate

(a) (b)

c) (d)

e) Figura 2121 Reflexia regulată (a) difuză (b) imperfect difuză (c) perfect difuză (d) mixtă (e)

n Ir Ii

θi θr

n Irmax Ii

θi

Ii

dS

γ

226

Icircntrebări 1 Care parametru reprezintă cantitatea luminii incidente pe o suprafaţă a iluminarea b luminanţa c strălucirea 2 Care este nivelul de iluminare recomandat pentru săli de icircnvăţămacircnt şi conferinţe a 100 lx b 300 lx c 1000 lx 3 Rolul iluminatul icircn condiţionarea mediului ambiant poate fi descris prin a crearea unei atmosfere plăcute b conformarea la reglementări internaţionale c promovarea unei eficacităţi vizuale 4 Icircn condiţii normale icircn timpul zilei vederea este asigurată de a bastonaşe b conuri c pupilă 5 Radiaţiile ultraviolete ocupă un domeniu de lungimi de undă icircntre a 100-380 nm b 380-760 nm c 500-600 nm 6 Radiaţia cu lungimea de undă de 550 nm este de culoare a albastră b verde c roşie 7 Care unitate de măsură reprezintă cantitatea de lumină incidentă pe suprafaţa unui obiect a lm b lx c cd 8 Radiaţiei cu puterea de 100 W pe lungimea de undă de 510 nm icirci corespunde fluxul luminos de a 100 lm b 100middot683=68300 lm c 100middot05middot683=34150 lm 9 O lampă ce emite un flux luminos de 500 lm este echipată cu un reflector astfel că 40 din

lumina lămpii ajunge pe o pictură cu dimensiunile de 2550 cm Care este iluminarea picturii a 500(025middot050middot04)=10000 lx b (50004)middot(025middot050)=156 lx c (500middot04)(025middot050)=1600 lx 10 Un corp de iluminat public este amplasat la 8 m icircnălţime Intensitatea luminoasă radiată spre un

punct de pe stradă la 8 m distanţă de proiecţia corpului este de 2500 cd Care este iluminarea orizontală icircn acel punct

a 2500(8middot8)=391 lx b [2500(8middot8)]middotcos345deg=137 lx c 2500(82middot8)=49 lx

227

11 O bucată de sticlă care primeşte un flux luminos icircn anumite condiţii şi are un factor de transmitere de 07 şi un factor de absorbţie de 01 va reflecta de pe suprafaţa sa un flux incident egal cu

a 0 b 20 c 50

12 O sticlă colorată icircn roşu va transmite icircn principal o rază de lumină de culoare a roşie b albastră c toate culorile cuexcepţia celei roşie

13 Care este luminanţa suprafeţei unui corp de iluminat sferic cu un diametru de 20 cm ce radiază o intensitate luminoasă de 100 cd icircn toate direcţiile a 100(010x010)= 10000 cdm2 b 100(4 x π x 010 x 010)= 796 cdm2 c 100(π x 010 x 010)= 3183 cdm2

14 Un flux luminos de 100 lm este incident pe o suprafaţă reflexivă perfect difuză cu o reflectanţă de 30 Dimensiunile suprafeţei sunt de 3 x 3 m care este luminanţa suprafeţei a (100 x 030)π = 95 cdm2 b (100 x 030)(3 x 3 x π)=11 cdm2 c (100 x 3 x 3)(030 x π)=318 cdm2

15 Care parametru luminos este cel mai apropiat de senzaţia vizuală percepută de ochi a fluxul luminos b iluminarea c luminanţa

16 O lampă cu incandescenţă emite un flux luminos de 900 lm Lampa este introdusă icircntr-un glob sferic de sticlă opală (perfect difuză) care are o transmitanţă de 80 Fluxul iluminos este perfect distribuit icircn spaţiu Care este intensitatea luminoasă radiată icircn orice direcţie a (900 x 08)4π =57 cd b (900 x 08)2π =115 cd c 9004π =72 cd

17 O sursă de lumină cu intensitatea luminoasă de 2000 cd icircn direcţia unei mici suprafeţe aflată la 5 m distanţă cu o reflectanţă de 60 este orientată perpendicular pe direcţia razei de lumină incidente Care este iluminarea punctiformă pe suprafaţă a 2000(5 x 5)=80 lx b (2000 x 06)(5 x 5)=48 lx c (2000 x 06)(π x 5 x 5)=15 lx

218

Cacircteva valori uzuale Suprafaţa soarelui - 165109 cdm2 Filamentul lămpii cu incandescenţă - 7106 cdm2 Lampa fluorescentă - 5hellip15103 cdm2 Suprafaţa lunii pline - 25103 cdm2 Asfaltul străzii cu iluminat public - 05hellip2 cdm2

Pentru asigurarea unei bune vizibilităţi a sarcinii cel mai important factor al iluminatului icircl

constituie luminanţa repartiţia acesteia şisau contrastul de luminanţicirc al diferitelor suprafeţe din

spaţiul icircncăperii Valorile acestora trebuie să se icircncadreze icircn anumite limite icircn caz contrar apare

o stare de jenă vizuală sau de reducere a aptitudinii de distingere a detaliilor de mici dimensiuni

cunoscută sub denumirea de orbire

Diferenţele de luminanţă icircntre diferitele suprafeţe ndash sarcina vizuală fondul acesteia şi cele

din cacircmpul vizual ndash sunt specificate sau măasurate prin raportul luminanţelor suprafeţelor icircn

corelaţie Se recomandă ca valori orientative rapoartele sarcină vizualăfond ndash 31 şi sarcină

vizualăcacircmp vizual ndash 101 Icircntrucacirct iluminarea este utilizată ca mărime de proiectare de bază icircn

sistemele de iluminat interior distrbuţia luminanţelor icircn interiorul unei icircncăperi poate fi redată

prin distribuţia iluminărilor relative (şi a reflexivităţii suprafeţelor respective)

Gradele de reflexie şi de finisare ale suprafeţelor principale dintr-o icircncăpere sunt factori

importanţi icircn utilizarea optimă a luminii Suprafeţele cu o reflexivitate mare contribuie la

reflexiile multiple şi sunt recomandate pentru interioare de lucru Suprafeţele mate sunt

recomandate pentru evitare reflexiilor regulate sau mascarea imperfecţiunilor suprafeţei

Cavitate tavanului va avea un rol mai redus icircn icircncăperile mici decacirct icircn cele mari icircn care

ocupă o parte substanţială din cacircmpul de vedere Pentru sisteme de iluminat direct sau semidirect

se recomandă ca iluminarea tavanului şi cea a planului de lucru să fie icircn raportul

EmedtavanEmedplandelucru=03hellip09 Pentru sisteme de iluminat indirect luminanţa suprafeţelor ce

formează cavitatea tavanului trebuie să fie mai mare de 500 cdm2 Pe porţiuni mici se acceptă şi

valori mai mari pacircnă la 1500 cdm2 dar trebuie să fie evitate contrastele mari de luminanţă

Tavanele luminoase realizate cu panouri difuze de mari dimensiuni vor avea o luminanţa

inferioară valorii de 500 cdm2

Reflexivitatea ridicată a pereţilor şi suprafeţelor despărţitoare vor icircmbunătăţi percepţia

luminoasă icircn icircncăpere Suprafeţele icircnvecinate ferestrelor trebuie să aibă un factor de reflexie de

cel puţin 06 pentru a reduce contrastul cu strălucirea relativ ridicată a imaginii exterioare pe

timpul zilei Ferestrele se acoperă cu perdele sau jaluzele icircn timpul nopţii icircntrucacirct formează

suprafeţe negre cu reflexie regulată Se recomandă ca raportul icircntre iluminarea medie a pereţilor

(iluminarea verticală) sau a oricărei suprafeţe de partiţie şi iluminarea medie orizontală pe planul

219

de lucru să fie icircn limitele EmedpereţiEmedplandelucru= 05hellip08 Factorii de reflexie ai pereţilor vor fi

icircntre limitele 03hellip07

Reflexivitatea cavităţii pardoselii ndash pardoseala suprafaţa inferioară a pereţilor mobilierul sau

echipamentul tehnologic aflate sub nivelul planului de lucru ndash este importantă icircn crearea

ambianţei vizuale a icircncăperii O pardoseală cu un factor de reflexie scăzut nu va reflecta lumina

incidentă pe ea şi va fi mai dificil să se obţină o modelare corespunzătoare a obiectelor din

icircncăpere Contrar dat fiind faptul că suprafaţa pardoselii poate fi cea mai mare suprafaţă plană

din icircncăpere o luminanţă prea ridicată a acesteia ar domina imaginea cacircmpului vizual De aceea

factorul de reflexie pentru cavitatea pardoselii se recomandă să aibă o valoare medie cuprinsă

icircntre limitele 020hellip040 putacircnd să coboare pacircnă la 01

Verificarea limitării orbirii directe produsă de aparatele de iluminat se face prin diferite

metode unele ţări adoptacircnd metodologii proprii CIE a stabilit metoda curbelor limită de

luminanţă care se doreşte a fi aplicată de majoritatea ţărilor europene cu adaptări icircn raport cu

anumite considerente concrete ndash vezi şi SR 6646 şi NP 061-02

Metoda CIE a Curbelor de Luminanţă Limită (CLL) Metoda CIE are la bază un sistem de

curbe de luminanţă limită folosit icircn cazul corpurilor de iluminat cu difuzor completat de un

sistem de unghiuri de ecranare minim admisibile care se utilizează icircn cazurile icircn care lămpile pot

fi vizibile parţial sau complet icircn zona de vedere care interesează

(a)(b)

Figura 2116 Curbele limită de luminanţă pentru evitarea orbirii ndash [CIE]

Valorile admisibile ale luminanţei aparatelor de iluminat sunt date icircn funcţie de unghiul de

observare γ pentru diferite niveluri de iluminare Ele depind de clasa de calitate a icircncăperii şi de

220

modul de distribuţie spaţială a fluxului luminos emis de aparate sau de direcţia de privire a

observatorului faţă de aparatele de iluminat Astfel sistemul de curbe limită de luminanţă este

format din două familii de curbe (tip A şi tip B) fiecare avacircnd icircn componenţa sa cacircte două seturi

de curbe corespunzătoare claselor de calitate 1 şi 2 Curbele de luminanţă prezintă variaţia

luminanţei maxim admisibile pentru unghiuri de emisie ale aparatelor de iluminat cuprinse icircntre

45˚ şi 85˚

Curbele de tip A (fig 2116 a) se aplică aparatelor de iluminat fără părţi laterale luminoase

şi aparatelor de iluminat liniare cu părţile laterale luminoase dispuse paralele cu direcţia de

privire Curbele de tip B (fig 2116 b) se aplică aparatelor de iluminat cu părţi laterale

luminoase şi aparatelor liniare perpendiculare pe linia vederii

Figura 2117 Exemplu de aplicare a metodei curbelor limită de luminanţă

Utilizarea sistemului curbelor de luminanţe limite este posibilă doar dacă sunt icircndeplinite

simultan următoarele condiţii

- icircncăperile au formă de paralelipiped rectangular

- aparatele de iluminat sunt distribuite icircntr-un aranjament practic regulat cu axele

principale paralele cu pereţii

221

- factorii de reflexie ai suprafeţelor icircncăperilor se găsesc icircn domeniul 07 ndash 08 pentru

plafon 04 ndash06 pentru pereţi şi 01 ndash 02 pentru podea

- direcţiile principale de privire sunt predominant orizontale

Icircn cazul icircn care se cunoaşte curba de luminanţă a aparatului de iluminat examinat pentru

unghiurile γ stabilite se compară valorile acesteia cu valorile corespunzătoare ale luminanţelor

maxim admisibile din curba de luminanţă limită aleasă Se consideră că sunt realizate condiţiile

de limitare a orbirii directe dacă toate valorile luminanţelor aparatului de iluminat sunt situate icircn

stacircnga curbei de luminanţă limită ndash Figura 2117

Metoda CIE de Evaluare Unificată a Orbirii (ldquoUnified Glare Ratingrdquo - UGR) este propusă

de CIE şi introdusă icircn actualele standarde europene CEN pentru determinarea limitelor de orbire

icircn iluminatul interior Sistemul are la bază indicele global de orbire UGR

sdot= sum 2

2250lg8

p

L

LUGR

b

ω

icircn care Lb este luminanţa fondului (cdm2) L - luminanţa părţilor luminoase ale fiecărui corp de

iluminat icircn direcţia ochiului observatorului (cdm2) văzute sub unghiurile solide ω (steradiani) p

- un indice de poziţie corelat cu deplasarea corpului de iluminat faţă de linia de privire Metoda

permite cea mai precisă evaluare a orbirii provocată icircn planul liniei de privire de către corpurile

de iluminat tratate individual şi are avantajul posibilităţii includerii procedurii de calcul icircn cadrul

unor programe de calcul generale

Figura 2118 Corelarea icircntre curbele limită de luminanţă şi factorul UGR

222

Valorile UGR sunt cuprinse icircn gama 10 30 cu cacirct mai mare fiind valoare indicelui cu atacirct

mai mare fiind orbirea produsă icircn interior Recomandarea standardului CEN pentru cele mai

multe birouri menţionează limita superioară a indicelui la valoarea 19 care corespunde curbei

limtă de luminanţă pentru iluminarea medie de 500 lx şi clasa de calitate 1 ndash Figura 2118

Sisteme de iluminat cu un UGR de 10 sunt lipsite de orbire Valorile maxime uzual recomandate

sunt 16 ndash desen tehnic 19 ndash citit scris icircntruniri muncă bazată pe calculator 22 ndash activităţi

industriale 25 ndash industrie grea 28 ndash platforme de cale ferată foaiere

Dacă nu se poate obţine limitarea dorită a luminanţei aparatelor de iluminat se va proceda la

evitarea orbirii directe prin amplasarea lor icircn afara cacircmpului vizual al observatorului sau prin

utilizarea unor dispozitive de ecranare a surselor de lumină (grătare dispersoare)

Trebuie făcută distincţia icircntre doi termeni ndash luminanţa şi strălucirea Luminanţa este excitaţia

vizuală iar strălucirea este răspunsul vizual Luminanţa este o măsură cantitativă şi obiectivă

Strălucirea este un termen calitativ şi subiectiv care se referă la impresia pe care o are un

observator privind o suprafaţă Exemplu tipic este modul icircn care luna plină icirci apare unui

observator pe timp de noapte ndash strălucitoare sau pe timp de zi ndash deloc strălucitoare Alt exemplu

ndash aparatele de iluminat public cu lămpile aprinse pe timp de noapte respectiv pe timp de zi

Strălucirea nu este potrivită pentru determinarea cantitativă a vizibilităţii luminanţa este

Icircn cazul unei suprafeţe mate (sarcina vizuală şi suprafeţele icircnvecinate) factorul de reflexie şi

iluminarea suprafeţei determină luminanţa acesteia

L=E(rπ)

Astfel suprafeţele cu diferite proprietăţi reflexive dar cu aceeaşi iluminare vor radia diferite

intensităţi luminoase şi de aceea vor avea diferite luminanţe

Exemplu Fie trei foi de hacircrtie mată albă gri şi neagră avacircnd factorii de reflexie respectiv de 08 04 004 Cunoscacircnd că sunt iluminate cu 400 lx să se determine luminanţele lor

Soluţie Relaţia icircntre iluminare luminanţă şi factorul de reflexie a unei suprafeţe mate este L= E(rπ) astfel că cele trei luminanţe căutate sunt respectiv Lalb=400(08314)=100 cdm2

Lgri=400(04314)=50 cdm2 Lnegru=400(004314)=5 cdm2

Luminanţa ca factor ce influenţează vizibilitatea poate fi substituită prin iluminarea şi

reflectanţa respectivelor suprafeţe mate Reflectanţa este o proprietate intrinsecă a materialelor

componente nefiind afectată de iluminat astfel că iluminarea E rămacircne ca o caracteristică a

sistemului de iluminat ce afectează vizibilitatea Icircn acelaşi timp icircnsă o altă caracteristică

reprezentantă prin contrastul de luminanţă icircntre detaliul sarcinii vizuale şi suprafeţele icircnvecinate

care formează fondul nu este afectată de iluminare ci de factorii de reflexie ai detaliului şi

fondului rdetaliurfond

223

Emitanţa (exitanţa) unei suprafeţe care emite lumină (sursă primară sau secundară) este

raportul fluxului emis la mărimea ariei suprafeţei

M= ΦemisA lmm2

Relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe ce are o reflexivitate r este

astfel

M=ΦreflectatA=ΦincidentrA=Er

Introducacircnd şi relaţia de legătură icircntre iluminare şi luminanţă L=E(rπ) se obţine

M=Er=Lπ

Icircn mod similar relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe care are o

transmisivitate t este

M=ΦtransmisA=ΦincidenttA=Et=Lπ

Exemplu Un glob sferic cu diametrul de 1 m este perfect difuz Icircn centrul său se află o sursă de iluminat punctiformă ce emite 50 cd Luminanţa globului este de 40 cdm2 Care este emitanţa globului Dar transmitanţa sticlei globului

Soluţie (1) Utilizarea fluxului luminos Lampa emite un flux luminos de 504π=200π lm Aria suprafeţei sferei este 4πr2=4π(12)2=π m2 Iluminarea pe suprafaţa interioară sferei este 200ππ=200 lx Luminanţa sferei este de 40 cdm2 Emitanţa este 40π lmm2 Transmisivitatea este t= (40π)200=0628

(2) Utilizarea intensităţii luminoase Aria aparentă a globului sferic este Aaparentă=π(12)2 Astfel intensitatea luminoasă emisă de sferă este I=LAaparentă=40π(12)2=10π cd Raportul icircntre intensitatea luminoasă a globului (din exterior) şi cea a sursei de lumină (din interior) defineşte transmitanţa sticlei globului t=10π 50=0628

Proprietăţi ale suprafeţelor iluminate

Radiaţiile luminoase emise de o sursă de lumină şi propagate prin aer la contactul cu un material

se comportă astfel o parte se reflectă o parte este absorbită iar o parte este transmisă ndash Figura

2119

Figura 2119 Comportarea radiaţiei luminoase la icircntacirclnirea cu un material oarecare plan

224

Pe baza conservării energiei se poate scrie şi conservarea fluxului luminos

Φi=Φr+Φa+Φt

unde Φi reprezintă fluxul incident Φr - fluxul reflectat Φa - fluxul absorbit şi Φt - fluxul

transmis Cele trei componente al fluxului definesc factorii de reflexie r (ρ) de absorbţie a (α) şi

de transmisie t (τ)

r=ΦrΦi a=ΦaΦi t= ΦtΦi care respectă egalitatea r+a+t=1

Cele trei fenomene reflexia absorbţia şi transmisia au loc simultan dar icircn proporţii diferite

icircn funcţie de natura materialului din care este constituit corpul Se defineşte corpul negru alb

respectiv transparent ndash care absoarbe reflectă respectiv transmite radiaţia incidentă corpul colorat ndash

la care fenomenul este selectiv dependent de lungimea de undă a radiaţiei incidente

Reflexia determină o modificare a direcţiei radiaţiei luminoase incidente Punctul icircn care are

loc această deviere a razei de lumină se numeşte punct de incidenţă iar radiaţia luminoasă cu o

nouă direcţie se numeşte radiaţie luminoasă reflectată

Icircn Figura 2120 este dată o clasificare a reflexiilor pe suprafeţe clasificare valabilă şi pentru

transmisia fluxului luminos prin corpuri transparente

Figura 2120 Clasificarea reflexiei fluxului luminos pe suprafeţe

Reflexia regulată (de oglindă) Suprafeţele foarte netede se comportă ca o oglindă iar conform

legilor opticii unei raze de lumină incidente Ii icirci corespunde o singură rază de lumină reflectată

Ir icircntr-un plan ce cuprinde şi normala la suprafaţă n iar unghiul de incidenţă este egal cu cel de

deflexie (fig 2121 a)

Reflexia difuză Icircn cazul icircn care suprafaţa materialului reflectant nu este netedă ci prezintă

asperităţi lumina este icircmprăştiată după reflexie icircn toate direcţiile icircn funcţie de mărimea şi

orientarea asperităţilor Acest fenomen poartă numele de reflexie difuză Şi icircn acest caz sunt

respectate legile reflexiei dar la nivelul fiecărui microelement al suprafeţei cu denivelări (fig

2121 b)

Reflexia

Regulată Difuză Mixtă

Imperfect difuză Perfect difuză

225

n Irmax Ii

Reflexia imperfect difuză are loc icircn cazul suprafeţelor lucioase intensităţile reflectate fiind

orientate după direcţia principală de reflexie (fig 2121 c)

Reflexia perfect difuză Icircn cazul suprafeţelor perfect difuze reflexia luminii este izotropă

respectacircnd legea lui Lambert γγ cosmax sdot= II unde Imax este intensitatea luminoasă maximă icircn

direcţia normală şi Ir ndash intensitatea luminoasă la un unghi γ (fig 2121 d) Icircn această situaţie

luminanţa suprafeţei este aceeaşi independent de poziţia punctului de observaţie

Reflexia mixtă reprezintă o suprapunere dintre reflexia regulată şi cea difuză După cum se poate

observa icircn figura 2121 e reflexia mixtă se caracterizează printr-o reflexie difuză la care există

o direcţie principală care coincide cu direcţia razei reflectate din cauza reflexiei regulate

(a) (b)

c) (d)

e) Figura 2121 Reflexia regulată (a) difuză (b) imperfect difuză (c) perfect difuză (d) mixtă (e)

n Ir Ii

θi θr

n Irmax Ii

θi

Ii

dS

γ

226

Icircntrebări 1 Care parametru reprezintă cantitatea luminii incidente pe o suprafaţă a iluminarea b luminanţa c strălucirea 2 Care este nivelul de iluminare recomandat pentru săli de icircnvăţămacircnt şi conferinţe a 100 lx b 300 lx c 1000 lx 3 Rolul iluminatul icircn condiţionarea mediului ambiant poate fi descris prin a crearea unei atmosfere plăcute b conformarea la reglementări internaţionale c promovarea unei eficacităţi vizuale 4 Icircn condiţii normale icircn timpul zilei vederea este asigurată de a bastonaşe b conuri c pupilă 5 Radiaţiile ultraviolete ocupă un domeniu de lungimi de undă icircntre a 100-380 nm b 380-760 nm c 500-600 nm 6 Radiaţia cu lungimea de undă de 550 nm este de culoare a albastră b verde c roşie 7 Care unitate de măsură reprezintă cantitatea de lumină incidentă pe suprafaţa unui obiect a lm b lx c cd 8 Radiaţiei cu puterea de 100 W pe lungimea de undă de 510 nm icirci corespunde fluxul luminos de a 100 lm b 100middot683=68300 lm c 100middot05middot683=34150 lm 9 O lampă ce emite un flux luminos de 500 lm este echipată cu un reflector astfel că 40 din

lumina lămpii ajunge pe o pictură cu dimensiunile de 2550 cm Care este iluminarea picturii a 500(025middot050middot04)=10000 lx b (50004)middot(025middot050)=156 lx c (500middot04)(025middot050)=1600 lx 10 Un corp de iluminat public este amplasat la 8 m icircnălţime Intensitatea luminoasă radiată spre un

punct de pe stradă la 8 m distanţă de proiecţia corpului este de 2500 cd Care este iluminarea orizontală icircn acel punct

a 2500(8middot8)=391 lx b [2500(8middot8)]middotcos345deg=137 lx c 2500(82middot8)=49 lx

227

11 O bucată de sticlă care primeşte un flux luminos icircn anumite condiţii şi are un factor de transmitere de 07 şi un factor de absorbţie de 01 va reflecta de pe suprafaţa sa un flux incident egal cu

a 0 b 20 c 50

12 O sticlă colorată icircn roşu va transmite icircn principal o rază de lumină de culoare a roşie b albastră c toate culorile cuexcepţia celei roşie

13 Care este luminanţa suprafeţei unui corp de iluminat sferic cu un diametru de 20 cm ce radiază o intensitate luminoasă de 100 cd icircn toate direcţiile a 100(010x010)= 10000 cdm2 b 100(4 x π x 010 x 010)= 796 cdm2 c 100(π x 010 x 010)= 3183 cdm2

14 Un flux luminos de 100 lm este incident pe o suprafaţă reflexivă perfect difuză cu o reflectanţă de 30 Dimensiunile suprafeţei sunt de 3 x 3 m care este luminanţa suprafeţei a (100 x 030)π = 95 cdm2 b (100 x 030)(3 x 3 x π)=11 cdm2 c (100 x 3 x 3)(030 x π)=318 cdm2

15 Care parametru luminos este cel mai apropiat de senzaţia vizuală percepută de ochi a fluxul luminos b iluminarea c luminanţa

16 O lampă cu incandescenţă emite un flux luminos de 900 lm Lampa este introdusă icircntr-un glob sferic de sticlă opală (perfect difuză) care are o transmitanţă de 80 Fluxul iluminos este perfect distribuit icircn spaţiu Care este intensitatea luminoasă radiată icircn orice direcţie a (900 x 08)4π =57 cd b (900 x 08)2π =115 cd c 9004π =72 cd

17 O sursă de lumină cu intensitatea luminoasă de 2000 cd icircn direcţia unei mici suprafeţe aflată la 5 m distanţă cu o reflectanţă de 60 este orientată perpendicular pe direcţia razei de lumină incidente Care este iluminarea punctiformă pe suprafaţă a 2000(5 x 5)=80 lx b (2000 x 06)(5 x 5)=48 lx c (2000 x 06)(π x 5 x 5)=15 lx

219

de lucru să fie icircn limitele EmedpereţiEmedplandelucru= 05hellip08 Factorii de reflexie ai pereţilor vor fi

icircntre limitele 03hellip07

Reflexivitatea cavităţii pardoselii ndash pardoseala suprafaţa inferioară a pereţilor mobilierul sau

echipamentul tehnologic aflate sub nivelul planului de lucru ndash este importantă icircn crearea

ambianţei vizuale a icircncăperii O pardoseală cu un factor de reflexie scăzut nu va reflecta lumina

incidentă pe ea şi va fi mai dificil să se obţină o modelare corespunzătoare a obiectelor din

icircncăpere Contrar dat fiind faptul că suprafaţa pardoselii poate fi cea mai mare suprafaţă plană

din icircncăpere o luminanţă prea ridicată a acesteia ar domina imaginea cacircmpului vizual De aceea

factorul de reflexie pentru cavitatea pardoselii se recomandă să aibă o valoare medie cuprinsă

icircntre limitele 020hellip040 putacircnd să coboare pacircnă la 01

Verificarea limitării orbirii directe produsă de aparatele de iluminat se face prin diferite

metode unele ţări adoptacircnd metodologii proprii CIE a stabilit metoda curbelor limită de

luminanţă care se doreşte a fi aplicată de majoritatea ţărilor europene cu adaptări icircn raport cu

anumite considerente concrete ndash vezi şi SR 6646 şi NP 061-02

Metoda CIE a Curbelor de Luminanţă Limită (CLL) Metoda CIE are la bază un sistem de

curbe de luminanţă limită folosit icircn cazul corpurilor de iluminat cu difuzor completat de un

sistem de unghiuri de ecranare minim admisibile care se utilizează icircn cazurile icircn care lămpile pot

fi vizibile parţial sau complet icircn zona de vedere care interesează

(a)(b)

Figura 2116 Curbele limită de luminanţă pentru evitarea orbirii ndash [CIE]

Valorile admisibile ale luminanţei aparatelor de iluminat sunt date icircn funcţie de unghiul de

observare γ pentru diferite niveluri de iluminare Ele depind de clasa de calitate a icircncăperii şi de

220

modul de distribuţie spaţială a fluxului luminos emis de aparate sau de direcţia de privire a

observatorului faţă de aparatele de iluminat Astfel sistemul de curbe limită de luminanţă este

format din două familii de curbe (tip A şi tip B) fiecare avacircnd icircn componenţa sa cacircte două seturi

de curbe corespunzătoare claselor de calitate 1 şi 2 Curbele de luminanţă prezintă variaţia

luminanţei maxim admisibile pentru unghiuri de emisie ale aparatelor de iluminat cuprinse icircntre

45˚ şi 85˚

Curbele de tip A (fig 2116 a) se aplică aparatelor de iluminat fără părţi laterale luminoase

şi aparatelor de iluminat liniare cu părţile laterale luminoase dispuse paralele cu direcţia de

privire Curbele de tip B (fig 2116 b) se aplică aparatelor de iluminat cu părţi laterale

luminoase şi aparatelor liniare perpendiculare pe linia vederii

Figura 2117 Exemplu de aplicare a metodei curbelor limită de luminanţă

Utilizarea sistemului curbelor de luminanţe limite este posibilă doar dacă sunt icircndeplinite

simultan următoarele condiţii

- icircncăperile au formă de paralelipiped rectangular

- aparatele de iluminat sunt distribuite icircntr-un aranjament practic regulat cu axele

principale paralele cu pereţii

221

- factorii de reflexie ai suprafeţelor icircncăperilor se găsesc icircn domeniul 07 ndash 08 pentru

plafon 04 ndash06 pentru pereţi şi 01 ndash 02 pentru podea

- direcţiile principale de privire sunt predominant orizontale

Icircn cazul icircn care se cunoaşte curba de luminanţă a aparatului de iluminat examinat pentru

unghiurile γ stabilite se compară valorile acesteia cu valorile corespunzătoare ale luminanţelor

maxim admisibile din curba de luminanţă limită aleasă Se consideră că sunt realizate condiţiile

de limitare a orbirii directe dacă toate valorile luminanţelor aparatului de iluminat sunt situate icircn

stacircnga curbei de luminanţă limită ndash Figura 2117

Metoda CIE de Evaluare Unificată a Orbirii (ldquoUnified Glare Ratingrdquo - UGR) este propusă

de CIE şi introdusă icircn actualele standarde europene CEN pentru determinarea limitelor de orbire

icircn iluminatul interior Sistemul are la bază indicele global de orbire UGR

sdot= sum 2

2250lg8

p

L

LUGR

b

ω

icircn care Lb este luminanţa fondului (cdm2) L - luminanţa părţilor luminoase ale fiecărui corp de

iluminat icircn direcţia ochiului observatorului (cdm2) văzute sub unghiurile solide ω (steradiani) p

- un indice de poziţie corelat cu deplasarea corpului de iluminat faţă de linia de privire Metoda

permite cea mai precisă evaluare a orbirii provocată icircn planul liniei de privire de către corpurile

de iluminat tratate individual şi are avantajul posibilităţii includerii procedurii de calcul icircn cadrul

unor programe de calcul generale

Figura 2118 Corelarea icircntre curbele limită de luminanţă şi factorul UGR

222

Valorile UGR sunt cuprinse icircn gama 10 30 cu cacirct mai mare fiind valoare indicelui cu atacirct

mai mare fiind orbirea produsă icircn interior Recomandarea standardului CEN pentru cele mai

multe birouri menţionează limita superioară a indicelui la valoarea 19 care corespunde curbei

limtă de luminanţă pentru iluminarea medie de 500 lx şi clasa de calitate 1 ndash Figura 2118

Sisteme de iluminat cu un UGR de 10 sunt lipsite de orbire Valorile maxime uzual recomandate

sunt 16 ndash desen tehnic 19 ndash citit scris icircntruniri muncă bazată pe calculator 22 ndash activităţi

industriale 25 ndash industrie grea 28 ndash platforme de cale ferată foaiere

Dacă nu se poate obţine limitarea dorită a luminanţei aparatelor de iluminat se va proceda la

evitarea orbirii directe prin amplasarea lor icircn afara cacircmpului vizual al observatorului sau prin

utilizarea unor dispozitive de ecranare a surselor de lumină (grătare dispersoare)

Trebuie făcută distincţia icircntre doi termeni ndash luminanţa şi strălucirea Luminanţa este excitaţia

vizuală iar strălucirea este răspunsul vizual Luminanţa este o măsură cantitativă şi obiectivă

Strălucirea este un termen calitativ şi subiectiv care se referă la impresia pe care o are un

observator privind o suprafaţă Exemplu tipic este modul icircn care luna plină icirci apare unui

observator pe timp de noapte ndash strălucitoare sau pe timp de zi ndash deloc strălucitoare Alt exemplu

ndash aparatele de iluminat public cu lămpile aprinse pe timp de noapte respectiv pe timp de zi

Strălucirea nu este potrivită pentru determinarea cantitativă a vizibilităţii luminanţa este

Icircn cazul unei suprafeţe mate (sarcina vizuală şi suprafeţele icircnvecinate) factorul de reflexie şi

iluminarea suprafeţei determină luminanţa acesteia

L=E(rπ)

Astfel suprafeţele cu diferite proprietăţi reflexive dar cu aceeaşi iluminare vor radia diferite

intensităţi luminoase şi de aceea vor avea diferite luminanţe

Exemplu Fie trei foi de hacircrtie mată albă gri şi neagră avacircnd factorii de reflexie respectiv de 08 04 004 Cunoscacircnd că sunt iluminate cu 400 lx să se determine luminanţele lor

Soluţie Relaţia icircntre iluminare luminanţă şi factorul de reflexie a unei suprafeţe mate este L= E(rπ) astfel că cele trei luminanţe căutate sunt respectiv Lalb=400(08314)=100 cdm2

Lgri=400(04314)=50 cdm2 Lnegru=400(004314)=5 cdm2

Luminanţa ca factor ce influenţează vizibilitatea poate fi substituită prin iluminarea şi

reflectanţa respectivelor suprafeţe mate Reflectanţa este o proprietate intrinsecă a materialelor

componente nefiind afectată de iluminat astfel că iluminarea E rămacircne ca o caracteristică a

sistemului de iluminat ce afectează vizibilitatea Icircn acelaşi timp icircnsă o altă caracteristică

reprezentantă prin contrastul de luminanţă icircntre detaliul sarcinii vizuale şi suprafeţele icircnvecinate

care formează fondul nu este afectată de iluminare ci de factorii de reflexie ai detaliului şi

fondului rdetaliurfond

223

Emitanţa (exitanţa) unei suprafeţe care emite lumină (sursă primară sau secundară) este

raportul fluxului emis la mărimea ariei suprafeţei

M= ΦemisA lmm2

Relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe ce are o reflexivitate r este

astfel

M=ΦreflectatA=ΦincidentrA=Er

Introducacircnd şi relaţia de legătură icircntre iluminare şi luminanţă L=E(rπ) se obţine

M=Er=Lπ

Icircn mod similar relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe care are o

transmisivitate t este

M=ΦtransmisA=ΦincidenttA=Et=Lπ

Exemplu Un glob sferic cu diametrul de 1 m este perfect difuz Icircn centrul său se află o sursă de iluminat punctiformă ce emite 50 cd Luminanţa globului este de 40 cdm2 Care este emitanţa globului Dar transmitanţa sticlei globului

Soluţie (1) Utilizarea fluxului luminos Lampa emite un flux luminos de 504π=200π lm Aria suprafeţei sferei este 4πr2=4π(12)2=π m2 Iluminarea pe suprafaţa interioară sferei este 200ππ=200 lx Luminanţa sferei este de 40 cdm2 Emitanţa este 40π lmm2 Transmisivitatea este t= (40π)200=0628

(2) Utilizarea intensităţii luminoase Aria aparentă a globului sferic este Aaparentă=π(12)2 Astfel intensitatea luminoasă emisă de sferă este I=LAaparentă=40π(12)2=10π cd Raportul icircntre intensitatea luminoasă a globului (din exterior) şi cea a sursei de lumină (din interior) defineşte transmitanţa sticlei globului t=10π 50=0628

Proprietăţi ale suprafeţelor iluminate

Radiaţiile luminoase emise de o sursă de lumină şi propagate prin aer la contactul cu un material

se comportă astfel o parte se reflectă o parte este absorbită iar o parte este transmisă ndash Figura

2119

Figura 2119 Comportarea radiaţiei luminoase la icircntacirclnirea cu un material oarecare plan

224

Pe baza conservării energiei se poate scrie şi conservarea fluxului luminos

Φi=Φr+Φa+Φt

unde Φi reprezintă fluxul incident Φr - fluxul reflectat Φa - fluxul absorbit şi Φt - fluxul

transmis Cele trei componente al fluxului definesc factorii de reflexie r (ρ) de absorbţie a (α) şi

de transmisie t (τ)

r=ΦrΦi a=ΦaΦi t= ΦtΦi care respectă egalitatea r+a+t=1

Cele trei fenomene reflexia absorbţia şi transmisia au loc simultan dar icircn proporţii diferite

icircn funcţie de natura materialului din care este constituit corpul Se defineşte corpul negru alb

respectiv transparent ndash care absoarbe reflectă respectiv transmite radiaţia incidentă corpul colorat ndash

la care fenomenul este selectiv dependent de lungimea de undă a radiaţiei incidente

Reflexia determină o modificare a direcţiei radiaţiei luminoase incidente Punctul icircn care are

loc această deviere a razei de lumină se numeşte punct de incidenţă iar radiaţia luminoasă cu o

nouă direcţie se numeşte radiaţie luminoasă reflectată

Icircn Figura 2120 este dată o clasificare a reflexiilor pe suprafeţe clasificare valabilă şi pentru

transmisia fluxului luminos prin corpuri transparente

Figura 2120 Clasificarea reflexiei fluxului luminos pe suprafeţe

Reflexia regulată (de oglindă) Suprafeţele foarte netede se comportă ca o oglindă iar conform

legilor opticii unei raze de lumină incidente Ii icirci corespunde o singură rază de lumină reflectată

Ir icircntr-un plan ce cuprinde şi normala la suprafaţă n iar unghiul de incidenţă este egal cu cel de

deflexie (fig 2121 a)

Reflexia difuză Icircn cazul icircn care suprafaţa materialului reflectant nu este netedă ci prezintă

asperităţi lumina este icircmprăştiată după reflexie icircn toate direcţiile icircn funcţie de mărimea şi

orientarea asperităţilor Acest fenomen poartă numele de reflexie difuză Şi icircn acest caz sunt

respectate legile reflexiei dar la nivelul fiecărui microelement al suprafeţei cu denivelări (fig

2121 b)

Reflexia

Regulată Difuză Mixtă

Imperfect difuză Perfect difuză

225

n Irmax Ii

Reflexia imperfect difuză are loc icircn cazul suprafeţelor lucioase intensităţile reflectate fiind

orientate după direcţia principală de reflexie (fig 2121 c)

Reflexia perfect difuză Icircn cazul suprafeţelor perfect difuze reflexia luminii este izotropă

respectacircnd legea lui Lambert γγ cosmax sdot= II unde Imax este intensitatea luminoasă maximă icircn

direcţia normală şi Ir ndash intensitatea luminoasă la un unghi γ (fig 2121 d) Icircn această situaţie

luminanţa suprafeţei este aceeaşi independent de poziţia punctului de observaţie

Reflexia mixtă reprezintă o suprapunere dintre reflexia regulată şi cea difuză După cum se poate

observa icircn figura 2121 e reflexia mixtă se caracterizează printr-o reflexie difuză la care există

o direcţie principală care coincide cu direcţia razei reflectate din cauza reflexiei regulate

(a) (b)

c) (d)

e) Figura 2121 Reflexia regulată (a) difuză (b) imperfect difuză (c) perfect difuză (d) mixtă (e)

n Ir Ii

θi θr

n Irmax Ii

θi

Ii

dS

γ

226

Icircntrebări 1 Care parametru reprezintă cantitatea luminii incidente pe o suprafaţă a iluminarea b luminanţa c strălucirea 2 Care este nivelul de iluminare recomandat pentru săli de icircnvăţămacircnt şi conferinţe a 100 lx b 300 lx c 1000 lx 3 Rolul iluminatul icircn condiţionarea mediului ambiant poate fi descris prin a crearea unei atmosfere plăcute b conformarea la reglementări internaţionale c promovarea unei eficacităţi vizuale 4 Icircn condiţii normale icircn timpul zilei vederea este asigurată de a bastonaşe b conuri c pupilă 5 Radiaţiile ultraviolete ocupă un domeniu de lungimi de undă icircntre a 100-380 nm b 380-760 nm c 500-600 nm 6 Radiaţia cu lungimea de undă de 550 nm este de culoare a albastră b verde c roşie 7 Care unitate de măsură reprezintă cantitatea de lumină incidentă pe suprafaţa unui obiect a lm b lx c cd 8 Radiaţiei cu puterea de 100 W pe lungimea de undă de 510 nm icirci corespunde fluxul luminos de a 100 lm b 100middot683=68300 lm c 100middot05middot683=34150 lm 9 O lampă ce emite un flux luminos de 500 lm este echipată cu un reflector astfel că 40 din

lumina lămpii ajunge pe o pictură cu dimensiunile de 2550 cm Care este iluminarea picturii a 500(025middot050middot04)=10000 lx b (50004)middot(025middot050)=156 lx c (500middot04)(025middot050)=1600 lx 10 Un corp de iluminat public este amplasat la 8 m icircnălţime Intensitatea luminoasă radiată spre un

punct de pe stradă la 8 m distanţă de proiecţia corpului este de 2500 cd Care este iluminarea orizontală icircn acel punct

a 2500(8middot8)=391 lx b [2500(8middot8)]middotcos345deg=137 lx c 2500(82middot8)=49 lx

227

11 O bucată de sticlă care primeşte un flux luminos icircn anumite condiţii şi are un factor de transmitere de 07 şi un factor de absorbţie de 01 va reflecta de pe suprafaţa sa un flux incident egal cu

a 0 b 20 c 50

12 O sticlă colorată icircn roşu va transmite icircn principal o rază de lumină de culoare a roşie b albastră c toate culorile cuexcepţia celei roşie

13 Care este luminanţa suprafeţei unui corp de iluminat sferic cu un diametru de 20 cm ce radiază o intensitate luminoasă de 100 cd icircn toate direcţiile a 100(010x010)= 10000 cdm2 b 100(4 x π x 010 x 010)= 796 cdm2 c 100(π x 010 x 010)= 3183 cdm2

14 Un flux luminos de 100 lm este incident pe o suprafaţă reflexivă perfect difuză cu o reflectanţă de 30 Dimensiunile suprafeţei sunt de 3 x 3 m care este luminanţa suprafeţei a (100 x 030)π = 95 cdm2 b (100 x 030)(3 x 3 x π)=11 cdm2 c (100 x 3 x 3)(030 x π)=318 cdm2

15 Care parametru luminos este cel mai apropiat de senzaţia vizuală percepută de ochi a fluxul luminos b iluminarea c luminanţa

16 O lampă cu incandescenţă emite un flux luminos de 900 lm Lampa este introdusă icircntr-un glob sferic de sticlă opală (perfect difuză) care are o transmitanţă de 80 Fluxul iluminos este perfect distribuit icircn spaţiu Care este intensitatea luminoasă radiată icircn orice direcţie a (900 x 08)4π =57 cd b (900 x 08)2π =115 cd c 9004π =72 cd

17 O sursă de lumină cu intensitatea luminoasă de 2000 cd icircn direcţia unei mici suprafeţe aflată la 5 m distanţă cu o reflectanţă de 60 este orientată perpendicular pe direcţia razei de lumină incidente Care este iluminarea punctiformă pe suprafaţă a 2000(5 x 5)=80 lx b (2000 x 06)(5 x 5)=48 lx c (2000 x 06)(π x 5 x 5)=15 lx

220

modul de distribuţie spaţială a fluxului luminos emis de aparate sau de direcţia de privire a

observatorului faţă de aparatele de iluminat Astfel sistemul de curbe limită de luminanţă este

format din două familii de curbe (tip A şi tip B) fiecare avacircnd icircn componenţa sa cacircte două seturi

de curbe corespunzătoare claselor de calitate 1 şi 2 Curbele de luminanţă prezintă variaţia

luminanţei maxim admisibile pentru unghiuri de emisie ale aparatelor de iluminat cuprinse icircntre

45˚ şi 85˚

Curbele de tip A (fig 2116 a) se aplică aparatelor de iluminat fără părţi laterale luminoase

şi aparatelor de iluminat liniare cu părţile laterale luminoase dispuse paralele cu direcţia de

privire Curbele de tip B (fig 2116 b) se aplică aparatelor de iluminat cu părţi laterale

luminoase şi aparatelor liniare perpendiculare pe linia vederii

Figura 2117 Exemplu de aplicare a metodei curbelor limită de luminanţă

Utilizarea sistemului curbelor de luminanţe limite este posibilă doar dacă sunt icircndeplinite

simultan următoarele condiţii

- icircncăperile au formă de paralelipiped rectangular

- aparatele de iluminat sunt distribuite icircntr-un aranjament practic regulat cu axele

principale paralele cu pereţii

221

- factorii de reflexie ai suprafeţelor icircncăperilor se găsesc icircn domeniul 07 ndash 08 pentru

plafon 04 ndash06 pentru pereţi şi 01 ndash 02 pentru podea

- direcţiile principale de privire sunt predominant orizontale

Icircn cazul icircn care se cunoaşte curba de luminanţă a aparatului de iluminat examinat pentru

unghiurile γ stabilite se compară valorile acesteia cu valorile corespunzătoare ale luminanţelor

maxim admisibile din curba de luminanţă limită aleasă Se consideră că sunt realizate condiţiile

de limitare a orbirii directe dacă toate valorile luminanţelor aparatului de iluminat sunt situate icircn

stacircnga curbei de luminanţă limită ndash Figura 2117

Metoda CIE de Evaluare Unificată a Orbirii (ldquoUnified Glare Ratingrdquo - UGR) este propusă

de CIE şi introdusă icircn actualele standarde europene CEN pentru determinarea limitelor de orbire

icircn iluminatul interior Sistemul are la bază indicele global de orbire UGR

sdot= sum 2

2250lg8

p

L

LUGR

b

ω

icircn care Lb este luminanţa fondului (cdm2) L - luminanţa părţilor luminoase ale fiecărui corp de

iluminat icircn direcţia ochiului observatorului (cdm2) văzute sub unghiurile solide ω (steradiani) p

- un indice de poziţie corelat cu deplasarea corpului de iluminat faţă de linia de privire Metoda

permite cea mai precisă evaluare a orbirii provocată icircn planul liniei de privire de către corpurile

de iluminat tratate individual şi are avantajul posibilităţii includerii procedurii de calcul icircn cadrul

unor programe de calcul generale

Figura 2118 Corelarea icircntre curbele limită de luminanţă şi factorul UGR

222

Valorile UGR sunt cuprinse icircn gama 10 30 cu cacirct mai mare fiind valoare indicelui cu atacirct

mai mare fiind orbirea produsă icircn interior Recomandarea standardului CEN pentru cele mai

multe birouri menţionează limita superioară a indicelui la valoarea 19 care corespunde curbei

limtă de luminanţă pentru iluminarea medie de 500 lx şi clasa de calitate 1 ndash Figura 2118

Sisteme de iluminat cu un UGR de 10 sunt lipsite de orbire Valorile maxime uzual recomandate

sunt 16 ndash desen tehnic 19 ndash citit scris icircntruniri muncă bazată pe calculator 22 ndash activităţi

industriale 25 ndash industrie grea 28 ndash platforme de cale ferată foaiere

Dacă nu se poate obţine limitarea dorită a luminanţei aparatelor de iluminat se va proceda la

evitarea orbirii directe prin amplasarea lor icircn afara cacircmpului vizual al observatorului sau prin

utilizarea unor dispozitive de ecranare a surselor de lumină (grătare dispersoare)

Trebuie făcută distincţia icircntre doi termeni ndash luminanţa şi strălucirea Luminanţa este excitaţia

vizuală iar strălucirea este răspunsul vizual Luminanţa este o măsură cantitativă şi obiectivă

Strălucirea este un termen calitativ şi subiectiv care se referă la impresia pe care o are un

observator privind o suprafaţă Exemplu tipic este modul icircn care luna plină icirci apare unui

observator pe timp de noapte ndash strălucitoare sau pe timp de zi ndash deloc strălucitoare Alt exemplu

ndash aparatele de iluminat public cu lămpile aprinse pe timp de noapte respectiv pe timp de zi

Strălucirea nu este potrivită pentru determinarea cantitativă a vizibilităţii luminanţa este

Icircn cazul unei suprafeţe mate (sarcina vizuală şi suprafeţele icircnvecinate) factorul de reflexie şi

iluminarea suprafeţei determină luminanţa acesteia

L=E(rπ)

Astfel suprafeţele cu diferite proprietăţi reflexive dar cu aceeaşi iluminare vor radia diferite

intensităţi luminoase şi de aceea vor avea diferite luminanţe

Exemplu Fie trei foi de hacircrtie mată albă gri şi neagră avacircnd factorii de reflexie respectiv de 08 04 004 Cunoscacircnd că sunt iluminate cu 400 lx să se determine luminanţele lor

Soluţie Relaţia icircntre iluminare luminanţă şi factorul de reflexie a unei suprafeţe mate este L= E(rπ) astfel că cele trei luminanţe căutate sunt respectiv Lalb=400(08314)=100 cdm2

Lgri=400(04314)=50 cdm2 Lnegru=400(004314)=5 cdm2

Luminanţa ca factor ce influenţează vizibilitatea poate fi substituită prin iluminarea şi

reflectanţa respectivelor suprafeţe mate Reflectanţa este o proprietate intrinsecă a materialelor

componente nefiind afectată de iluminat astfel că iluminarea E rămacircne ca o caracteristică a

sistemului de iluminat ce afectează vizibilitatea Icircn acelaşi timp icircnsă o altă caracteristică

reprezentantă prin contrastul de luminanţă icircntre detaliul sarcinii vizuale şi suprafeţele icircnvecinate

care formează fondul nu este afectată de iluminare ci de factorii de reflexie ai detaliului şi

fondului rdetaliurfond

223

Emitanţa (exitanţa) unei suprafeţe care emite lumină (sursă primară sau secundară) este

raportul fluxului emis la mărimea ariei suprafeţei

M= ΦemisA lmm2

Relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe ce are o reflexivitate r este

astfel

M=ΦreflectatA=ΦincidentrA=Er

Introducacircnd şi relaţia de legătură icircntre iluminare şi luminanţă L=E(rπ) se obţine

M=Er=Lπ

Icircn mod similar relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe care are o

transmisivitate t este

M=ΦtransmisA=ΦincidenttA=Et=Lπ

Exemplu Un glob sferic cu diametrul de 1 m este perfect difuz Icircn centrul său se află o sursă de iluminat punctiformă ce emite 50 cd Luminanţa globului este de 40 cdm2 Care este emitanţa globului Dar transmitanţa sticlei globului

Soluţie (1) Utilizarea fluxului luminos Lampa emite un flux luminos de 504π=200π lm Aria suprafeţei sferei este 4πr2=4π(12)2=π m2 Iluminarea pe suprafaţa interioară sferei este 200ππ=200 lx Luminanţa sferei este de 40 cdm2 Emitanţa este 40π lmm2 Transmisivitatea este t= (40π)200=0628

(2) Utilizarea intensităţii luminoase Aria aparentă a globului sferic este Aaparentă=π(12)2 Astfel intensitatea luminoasă emisă de sferă este I=LAaparentă=40π(12)2=10π cd Raportul icircntre intensitatea luminoasă a globului (din exterior) şi cea a sursei de lumină (din interior) defineşte transmitanţa sticlei globului t=10π 50=0628

Proprietăţi ale suprafeţelor iluminate

Radiaţiile luminoase emise de o sursă de lumină şi propagate prin aer la contactul cu un material

se comportă astfel o parte se reflectă o parte este absorbită iar o parte este transmisă ndash Figura

2119

Figura 2119 Comportarea radiaţiei luminoase la icircntacirclnirea cu un material oarecare plan

224

Pe baza conservării energiei se poate scrie şi conservarea fluxului luminos

Φi=Φr+Φa+Φt

unde Φi reprezintă fluxul incident Φr - fluxul reflectat Φa - fluxul absorbit şi Φt - fluxul

transmis Cele trei componente al fluxului definesc factorii de reflexie r (ρ) de absorbţie a (α) şi

de transmisie t (τ)

r=ΦrΦi a=ΦaΦi t= ΦtΦi care respectă egalitatea r+a+t=1

Cele trei fenomene reflexia absorbţia şi transmisia au loc simultan dar icircn proporţii diferite

icircn funcţie de natura materialului din care este constituit corpul Se defineşte corpul negru alb

respectiv transparent ndash care absoarbe reflectă respectiv transmite radiaţia incidentă corpul colorat ndash

la care fenomenul este selectiv dependent de lungimea de undă a radiaţiei incidente

Reflexia determină o modificare a direcţiei radiaţiei luminoase incidente Punctul icircn care are

loc această deviere a razei de lumină se numeşte punct de incidenţă iar radiaţia luminoasă cu o

nouă direcţie se numeşte radiaţie luminoasă reflectată

Icircn Figura 2120 este dată o clasificare a reflexiilor pe suprafeţe clasificare valabilă şi pentru

transmisia fluxului luminos prin corpuri transparente

Figura 2120 Clasificarea reflexiei fluxului luminos pe suprafeţe

Reflexia regulată (de oglindă) Suprafeţele foarte netede se comportă ca o oglindă iar conform

legilor opticii unei raze de lumină incidente Ii icirci corespunde o singură rază de lumină reflectată

Ir icircntr-un plan ce cuprinde şi normala la suprafaţă n iar unghiul de incidenţă este egal cu cel de

deflexie (fig 2121 a)

Reflexia difuză Icircn cazul icircn care suprafaţa materialului reflectant nu este netedă ci prezintă

asperităţi lumina este icircmprăştiată după reflexie icircn toate direcţiile icircn funcţie de mărimea şi

orientarea asperităţilor Acest fenomen poartă numele de reflexie difuză Şi icircn acest caz sunt

respectate legile reflexiei dar la nivelul fiecărui microelement al suprafeţei cu denivelări (fig

2121 b)

Reflexia

Regulată Difuză Mixtă

Imperfect difuză Perfect difuză

225

n Irmax Ii

Reflexia imperfect difuză are loc icircn cazul suprafeţelor lucioase intensităţile reflectate fiind

orientate după direcţia principală de reflexie (fig 2121 c)

Reflexia perfect difuză Icircn cazul suprafeţelor perfect difuze reflexia luminii este izotropă

respectacircnd legea lui Lambert γγ cosmax sdot= II unde Imax este intensitatea luminoasă maximă icircn

direcţia normală şi Ir ndash intensitatea luminoasă la un unghi γ (fig 2121 d) Icircn această situaţie

luminanţa suprafeţei este aceeaşi independent de poziţia punctului de observaţie

Reflexia mixtă reprezintă o suprapunere dintre reflexia regulată şi cea difuză După cum se poate

observa icircn figura 2121 e reflexia mixtă se caracterizează printr-o reflexie difuză la care există

o direcţie principală care coincide cu direcţia razei reflectate din cauza reflexiei regulate

(a) (b)

c) (d)

e) Figura 2121 Reflexia regulată (a) difuză (b) imperfect difuză (c) perfect difuză (d) mixtă (e)

n Ir Ii

θi θr

n Irmax Ii

θi

Ii

dS

γ

226

Icircntrebări 1 Care parametru reprezintă cantitatea luminii incidente pe o suprafaţă a iluminarea b luminanţa c strălucirea 2 Care este nivelul de iluminare recomandat pentru săli de icircnvăţămacircnt şi conferinţe a 100 lx b 300 lx c 1000 lx 3 Rolul iluminatul icircn condiţionarea mediului ambiant poate fi descris prin a crearea unei atmosfere plăcute b conformarea la reglementări internaţionale c promovarea unei eficacităţi vizuale 4 Icircn condiţii normale icircn timpul zilei vederea este asigurată de a bastonaşe b conuri c pupilă 5 Radiaţiile ultraviolete ocupă un domeniu de lungimi de undă icircntre a 100-380 nm b 380-760 nm c 500-600 nm 6 Radiaţia cu lungimea de undă de 550 nm este de culoare a albastră b verde c roşie 7 Care unitate de măsură reprezintă cantitatea de lumină incidentă pe suprafaţa unui obiect a lm b lx c cd 8 Radiaţiei cu puterea de 100 W pe lungimea de undă de 510 nm icirci corespunde fluxul luminos de a 100 lm b 100middot683=68300 lm c 100middot05middot683=34150 lm 9 O lampă ce emite un flux luminos de 500 lm este echipată cu un reflector astfel că 40 din

lumina lămpii ajunge pe o pictură cu dimensiunile de 2550 cm Care este iluminarea picturii a 500(025middot050middot04)=10000 lx b (50004)middot(025middot050)=156 lx c (500middot04)(025middot050)=1600 lx 10 Un corp de iluminat public este amplasat la 8 m icircnălţime Intensitatea luminoasă radiată spre un

punct de pe stradă la 8 m distanţă de proiecţia corpului este de 2500 cd Care este iluminarea orizontală icircn acel punct

a 2500(8middot8)=391 lx b [2500(8middot8)]middotcos345deg=137 lx c 2500(82middot8)=49 lx

227

11 O bucată de sticlă care primeşte un flux luminos icircn anumite condiţii şi are un factor de transmitere de 07 şi un factor de absorbţie de 01 va reflecta de pe suprafaţa sa un flux incident egal cu

a 0 b 20 c 50

12 O sticlă colorată icircn roşu va transmite icircn principal o rază de lumină de culoare a roşie b albastră c toate culorile cuexcepţia celei roşie

13 Care este luminanţa suprafeţei unui corp de iluminat sferic cu un diametru de 20 cm ce radiază o intensitate luminoasă de 100 cd icircn toate direcţiile a 100(010x010)= 10000 cdm2 b 100(4 x π x 010 x 010)= 796 cdm2 c 100(π x 010 x 010)= 3183 cdm2

14 Un flux luminos de 100 lm este incident pe o suprafaţă reflexivă perfect difuză cu o reflectanţă de 30 Dimensiunile suprafeţei sunt de 3 x 3 m care este luminanţa suprafeţei a (100 x 030)π = 95 cdm2 b (100 x 030)(3 x 3 x π)=11 cdm2 c (100 x 3 x 3)(030 x π)=318 cdm2

15 Care parametru luminos este cel mai apropiat de senzaţia vizuală percepută de ochi a fluxul luminos b iluminarea c luminanţa

16 O lampă cu incandescenţă emite un flux luminos de 900 lm Lampa este introdusă icircntr-un glob sferic de sticlă opală (perfect difuză) care are o transmitanţă de 80 Fluxul iluminos este perfect distribuit icircn spaţiu Care este intensitatea luminoasă radiată icircn orice direcţie a (900 x 08)4π =57 cd b (900 x 08)2π =115 cd c 9004π =72 cd

17 O sursă de lumină cu intensitatea luminoasă de 2000 cd icircn direcţia unei mici suprafeţe aflată la 5 m distanţă cu o reflectanţă de 60 este orientată perpendicular pe direcţia razei de lumină incidente Care este iluminarea punctiformă pe suprafaţă a 2000(5 x 5)=80 lx b (2000 x 06)(5 x 5)=48 lx c (2000 x 06)(π x 5 x 5)=15 lx

221

- factorii de reflexie ai suprafeţelor icircncăperilor se găsesc icircn domeniul 07 ndash 08 pentru

plafon 04 ndash06 pentru pereţi şi 01 ndash 02 pentru podea

- direcţiile principale de privire sunt predominant orizontale

Icircn cazul icircn care se cunoaşte curba de luminanţă a aparatului de iluminat examinat pentru

unghiurile γ stabilite se compară valorile acesteia cu valorile corespunzătoare ale luminanţelor

maxim admisibile din curba de luminanţă limită aleasă Se consideră că sunt realizate condiţiile

de limitare a orbirii directe dacă toate valorile luminanţelor aparatului de iluminat sunt situate icircn

stacircnga curbei de luminanţă limită ndash Figura 2117

Metoda CIE de Evaluare Unificată a Orbirii (ldquoUnified Glare Ratingrdquo - UGR) este propusă

de CIE şi introdusă icircn actualele standarde europene CEN pentru determinarea limitelor de orbire

icircn iluminatul interior Sistemul are la bază indicele global de orbire UGR

sdot= sum 2

2250lg8

p

L

LUGR

b

ω

icircn care Lb este luminanţa fondului (cdm2) L - luminanţa părţilor luminoase ale fiecărui corp de

iluminat icircn direcţia ochiului observatorului (cdm2) văzute sub unghiurile solide ω (steradiani) p

- un indice de poziţie corelat cu deplasarea corpului de iluminat faţă de linia de privire Metoda

permite cea mai precisă evaluare a orbirii provocată icircn planul liniei de privire de către corpurile

de iluminat tratate individual şi are avantajul posibilităţii includerii procedurii de calcul icircn cadrul

unor programe de calcul generale

Figura 2118 Corelarea icircntre curbele limită de luminanţă şi factorul UGR

222

Valorile UGR sunt cuprinse icircn gama 10 30 cu cacirct mai mare fiind valoare indicelui cu atacirct

mai mare fiind orbirea produsă icircn interior Recomandarea standardului CEN pentru cele mai

multe birouri menţionează limita superioară a indicelui la valoarea 19 care corespunde curbei

limtă de luminanţă pentru iluminarea medie de 500 lx şi clasa de calitate 1 ndash Figura 2118

Sisteme de iluminat cu un UGR de 10 sunt lipsite de orbire Valorile maxime uzual recomandate

sunt 16 ndash desen tehnic 19 ndash citit scris icircntruniri muncă bazată pe calculator 22 ndash activităţi

industriale 25 ndash industrie grea 28 ndash platforme de cale ferată foaiere

Dacă nu se poate obţine limitarea dorită a luminanţei aparatelor de iluminat se va proceda la

evitarea orbirii directe prin amplasarea lor icircn afara cacircmpului vizual al observatorului sau prin

utilizarea unor dispozitive de ecranare a surselor de lumină (grătare dispersoare)

Trebuie făcută distincţia icircntre doi termeni ndash luminanţa şi strălucirea Luminanţa este excitaţia

vizuală iar strălucirea este răspunsul vizual Luminanţa este o măsură cantitativă şi obiectivă

Strălucirea este un termen calitativ şi subiectiv care se referă la impresia pe care o are un

observator privind o suprafaţă Exemplu tipic este modul icircn care luna plină icirci apare unui

observator pe timp de noapte ndash strălucitoare sau pe timp de zi ndash deloc strălucitoare Alt exemplu

ndash aparatele de iluminat public cu lămpile aprinse pe timp de noapte respectiv pe timp de zi

Strălucirea nu este potrivită pentru determinarea cantitativă a vizibilităţii luminanţa este

Icircn cazul unei suprafeţe mate (sarcina vizuală şi suprafeţele icircnvecinate) factorul de reflexie şi

iluminarea suprafeţei determină luminanţa acesteia

L=E(rπ)

Astfel suprafeţele cu diferite proprietăţi reflexive dar cu aceeaşi iluminare vor radia diferite

intensităţi luminoase şi de aceea vor avea diferite luminanţe

Exemplu Fie trei foi de hacircrtie mată albă gri şi neagră avacircnd factorii de reflexie respectiv de 08 04 004 Cunoscacircnd că sunt iluminate cu 400 lx să se determine luminanţele lor

Soluţie Relaţia icircntre iluminare luminanţă şi factorul de reflexie a unei suprafeţe mate este L= E(rπ) astfel că cele trei luminanţe căutate sunt respectiv Lalb=400(08314)=100 cdm2

Lgri=400(04314)=50 cdm2 Lnegru=400(004314)=5 cdm2

Luminanţa ca factor ce influenţează vizibilitatea poate fi substituită prin iluminarea şi

reflectanţa respectivelor suprafeţe mate Reflectanţa este o proprietate intrinsecă a materialelor

componente nefiind afectată de iluminat astfel că iluminarea E rămacircne ca o caracteristică a

sistemului de iluminat ce afectează vizibilitatea Icircn acelaşi timp icircnsă o altă caracteristică

reprezentantă prin contrastul de luminanţă icircntre detaliul sarcinii vizuale şi suprafeţele icircnvecinate

care formează fondul nu este afectată de iluminare ci de factorii de reflexie ai detaliului şi

fondului rdetaliurfond

223

Emitanţa (exitanţa) unei suprafeţe care emite lumină (sursă primară sau secundară) este

raportul fluxului emis la mărimea ariei suprafeţei

M= ΦemisA lmm2

Relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe ce are o reflexivitate r este

astfel

M=ΦreflectatA=ΦincidentrA=Er

Introducacircnd şi relaţia de legătură icircntre iluminare şi luminanţă L=E(rπ) se obţine

M=Er=Lπ

Icircn mod similar relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe care are o

transmisivitate t este

M=ΦtransmisA=ΦincidenttA=Et=Lπ

Exemplu Un glob sferic cu diametrul de 1 m este perfect difuz Icircn centrul său se află o sursă de iluminat punctiformă ce emite 50 cd Luminanţa globului este de 40 cdm2 Care este emitanţa globului Dar transmitanţa sticlei globului

Soluţie (1) Utilizarea fluxului luminos Lampa emite un flux luminos de 504π=200π lm Aria suprafeţei sferei este 4πr2=4π(12)2=π m2 Iluminarea pe suprafaţa interioară sferei este 200ππ=200 lx Luminanţa sferei este de 40 cdm2 Emitanţa este 40π lmm2 Transmisivitatea este t= (40π)200=0628

(2) Utilizarea intensităţii luminoase Aria aparentă a globului sferic este Aaparentă=π(12)2 Astfel intensitatea luminoasă emisă de sferă este I=LAaparentă=40π(12)2=10π cd Raportul icircntre intensitatea luminoasă a globului (din exterior) şi cea a sursei de lumină (din interior) defineşte transmitanţa sticlei globului t=10π 50=0628

Proprietăţi ale suprafeţelor iluminate

Radiaţiile luminoase emise de o sursă de lumină şi propagate prin aer la contactul cu un material

se comportă astfel o parte se reflectă o parte este absorbită iar o parte este transmisă ndash Figura

2119

Figura 2119 Comportarea radiaţiei luminoase la icircntacirclnirea cu un material oarecare plan

224

Pe baza conservării energiei se poate scrie şi conservarea fluxului luminos

Φi=Φr+Φa+Φt

unde Φi reprezintă fluxul incident Φr - fluxul reflectat Φa - fluxul absorbit şi Φt - fluxul

transmis Cele trei componente al fluxului definesc factorii de reflexie r (ρ) de absorbţie a (α) şi

de transmisie t (τ)

r=ΦrΦi a=ΦaΦi t= ΦtΦi care respectă egalitatea r+a+t=1

Cele trei fenomene reflexia absorbţia şi transmisia au loc simultan dar icircn proporţii diferite

icircn funcţie de natura materialului din care este constituit corpul Se defineşte corpul negru alb

respectiv transparent ndash care absoarbe reflectă respectiv transmite radiaţia incidentă corpul colorat ndash

la care fenomenul este selectiv dependent de lungimea de undă a radiaţiei incidente

Reflexia determină o modificare a direcţiei radiaţiei luminoase incidente Punctul icircn care are

loc această deviere a razei de lumină se numeşte punct de incidenţă iar radiaţia luminoasă cu o

nouă direcţie se numeşte radiaţie luminoasă reflectată

Icircn Figura 2120 este dată o clasificare a reflexiilor pe suprafeţe clasificare valabilă şi pentru

transmisia fluxului luminos prin corpuri transparente

Figura 2120 Clasificarea reflexiei fluxului luminos pe suprafeţe

Reflexia regulată (de oglindă) Suprafeţele foarte netede se comportă ca o oglindă iar conform

legilor opticii unei raze de lumină incidente Ii icirci corespunde o singură rază de lumină reflectată

Ir icircntr-un plan ce cuprinde şi normala la suprafaţă n iar unghiul de incidenţă este egal cu cel de

deflexie (fig 2121 a)

Reflexia difuză Icircn cazul icircn care suprafaţa materialului reflectant nu este netedă ci prezintă

asperităţi lumina este icircmprăştiată după reflexie icircn toate direcţiile icircn funcţie de mărimea şi

orientarea asperităţilor Acest fenomen poartă numele de reflexie difuză Şi icircn acest caz sunt

respectate legile reflexiei dar la nivelul fiecărui microelement al suprafeţei cu denivelări (fig

2121 b)

Reflexia

Regulată Difuză Mixtă

Imperfect difuză Perfect difuză

225

n Irmax Ii

Reflexia imperfect difuză are loc icircn cazul suprafeţelor lucioase intensităţile reflectate fiind

orientate după direcţia principală de reflexie (fig 2121 c)

Reflexia perfect difuză Icircn cazul suprafeţelor perfect difuze reflexia luminii este izotropă

respectacircnd legea lui Lambert γγ cosmax sdot= II unde Imax este intensitatea luminoasă maximă icircn

direcţia normală şi Ir ndash intensitatea luminoasă la un unghi γ (fig 2121 d) Icircn această situaţie

luminanţa suprafeţei este aceeaşi independent de poziţia punctului de observaţie

Reflexia mixtă reprezintă o suprapunere dintre reflexia regulată şi cea difuză După cum se poate

observa icircn figura 2121 e reflexia mixtă se caracterizează printr-o reflexie difuză la care există

o direcţie principală care coincide cu direcţia razei reflectate din cauza reflexiei regulate

(a) (b)

c) (d)

e) Figura 2121 Reflexia regulată (a) difuză (b) imperfect difuză (c) perfect difuză (d) mixtă (e)

n Ir Ii

θi θr

n Irmax Ii

θi

Ii

dS

γ

226

Icircntrebări 1 Care parametru reprezintă cantitatea luminii incidente pe o suprafaţă a iluminarea b luminanţa c strălucirea 2 Care este nivelul de iluminare recomandat pentru săli de icircnvăţămacircnt şi conferinţe a 100 lx b 300 lx c 1000 lx 3 Rolul iluminatul icircn condiţionarea mediului ambiant poate fi descris prin a crearea unei atmosfere plăcute b conformarea la reglementări internaţionale c promovarea unei eficacităţi vizuale 4 Icircn condiţii normale icircn timpul zilei vederea este asigurată de a bastonaşe b conuri c pupilă 5 Radiaţiile ultraviolete ocupă un domeniu de lungimi de undă icircntre a 100-380 nm b 380-760 nm c 500-600 nm 6 Radiaţia cu lungimea de undă de 550 nm este de culoare a albastră b verde c roşie 7 Care unitate de măsură reprezintă cantitatea de lumină incidentă pe suprafaţa unui obiect a lm b lx c cd 8 Radiaţiei cu puterea de 100 W pe lungimea de undă de 510 nm icirci corespunde fluxul luminos de a 100 lm b 100middot683=68300 lm c 100middot05middot683=34150 lm 9 O lampă ce emite un flux luminos de 500 lm este echipată cu un reflector astfel că 40 din

lumina lămpii ajunge pe o pictură cu dimensiunile de 2550 cm Care este iluminarea picturii a 500(025middot050middot04)=10000 lx b (50004)middot(025middot050)=156 lx c (500middot04)(025middot050)=1600 lx 10 Un corp de iluminat public este amplasat la 8 m icircnălţime Intensitatea luminoasă radiată spre un

punct de pe stradă la 8 m distanţă de proiecţia corpului este de 2500 cd Care este iluminarea orizontală icircn acel punct

a 2500(8middot8)=391 lx b [2500(8middot8)]middotcos345deg=137 lx c 2500(82middot8)=49 lx

227

11 O bucată de sticlă care primeşte un flux luminos icircn anumite condiţii şi are un factor de transmitere de 07 şi un factor de absorbţie de 01 va reflecta de pe suprafaţa sa un flux incident egal cu

a 0 b 20 c 50

12 O sticlă colorată icircn roşu va transmite icircn principal o rază de lumină de culoare a roşie b albastră c toate culorile cuexcepţia celei roşie

13 Care este luminanţa suprafeţei unui corp de iluminat sferic cu un diametru de 20 cm ce radiază o intensitate luminoasă de 100 cd icircn toate direcţiile a 100(010x010)= 10000 cdm2 b 100(4 x π x 010 x 010)= 796 cdm2 c 100(π x 010 x 010)= 3183 cdm2

14 Un flux luminos de 100 lm este incident pe o suprafaţă reflexivă perfect difuză cu o reflectanţă de 30 Dimensiunile suprafeţei sunt de 3 x 3 m care este luminanţa suprafeţei a (100 x 030)π = 95 cdm2 b (100 x 030)(3 x 3 x π)=11 cdm2 c (100 x 3 x 3)(030 x π)=318 cdm2

15 Care parametru luminos este cel mai apropiat de senzaţia vizuală percepută de ochi a fluxul luminos b iluminarea c luminanţa

16 O lampă cu incandescenţă emite un flux luminos de 900 lm Lampa este introdusă icircntr-un glob sferic de sticlă opală (perfect difuză) care are o transmitanţă de 80 Fluxul iluminos este perfect distribuit icircn spaţiu Care este intensitatea luminoasă radiată icircn orice direcţie a (900 x 08)4π =57 cd b (900 x 08)2π =115 cd c 9004π =72 cd

17 O sursă de lumină cu intensitatea luminoasă de 2000 cd icircn direcţia unei mici suprafeţe aflată la 5 m distanţă cu o reflectanţă de 60 este orientată perpendicular pe direcţia razei de lumină incidente Care este iluminarea punctiformă pe suprafaţă a 2000(5 x 5)=80 lx b (2000 x 06)(5 x 5)=48 lx c (2000 x 06)(π x 5 x 5)=15 lx

222

Valorile UGR sunt cuprinse icircn gama 10 30 cu cacirct mai mare fiind valoare indicelui cu atacirct

mai mare fiind orbirea produsă icircn interior Recomandarea standardului CEN pentru cele mai

multe birouri menţionează limita superioară a indicelui la valoarea 19 care corespunde curbei

limtă de luminanţă pentru iluminarea medie de 500 lx şi clasa de calitate 1 ndash Figura 2118

Sisteme de iluminat cu un UGR de 10 sunt lipsite de orbire Valorile maxime uzual recomandate

sunt 16 ndash desen tehnic 19 ndash citit scris icircntruniri muncă bazată pe calculator 22 ndash activităţi

industriale 25 ndash industrie grea 28 ndash platforme de cale ferată foaiere

Dacă nu se poate obţine limitarea dorită a luminanţei aparatelor de iluminat se va proceda la

evitarea orbirii directe prin amplasarea lor icircn afara cacircmpului vizual al observatorului sau prin

utilizarea unor dispozitive de ecranare a surselor de lumină (grătare dispersoare)

Trebuie făcută distincţia icircntre doi termeni ndash luminanţa şi strălucirea Luminanţa este excitaţia

vizuală iar strălucirea este răspunsul vizual Luminanţa este o măsură cantitativă şi obiectivă

Strălucirea este un termen calitativ şi subiectiv care se referă la impresia pe care o are un

observator privind o suprafaţă Exemplu tipic este modul icircn care luna plină icirci apare unui

observator pe timp de noapte ndash strălucitoare sau pe timp de zi ndash deloc strălucitoare Alt exemplu

ndash aparatele de iluminat public cu lămpile aprinse pe timp de noapte respectiv pe timp de zi

Strălucirea nu este potrivită pentru determinarea cantitativă a vizibilităţii luminanţa este

Icircn cazul unei suprafeţe mate (sarcina vizuală şi suprafeţele icircnvecinate) factorul de reflexie şi

iluminarea suprafeţei determină luminanţa acesteia

L=E(rπ)

Astfel suprafeţele cu diferite proprietăţi reflexive dar cu aceeaşi iluminare vor radia diferite

intensităţi luminoase şi de aceea vor avea diferite luminanţe

Exemplu Fie trei foi de hacircrtie mată albă gri şi neagră avacircnd factorii de reflexie respectiv de 08 04 004 Cunoscacircnd că sunt iluminate cu 400 lx să se determine luminanţele lor

Soluţie Relaţia icircntre iluminare luminanţă şi factorul de reflexie a unei suprafeţe mate este L= E(rπ) astfel că cele trei luminanţe căutate sunt respectiv Lalb=400(08314)=100 cdm2

Lgri=400(04314)=50 cdm2 Lnegru=400(004314)=5 cdm2

Luminanţa ca factor ce influenţează vizibilitatea poate fi substituită prin iluminarea şi

reflectanţa respectivelor suprafeţe mate Reflectanţa este o proprietate intrinsecă a materialelor

componente nefiind afectată de iluminat astfel că iluminarea E rămacircne ca o caracteristică a

sistemului de iluminat ce afectează vizibilitatea Icircn acelaşi timp icircnsă o altă caracteristică

reprezentantă prin contrastul de luminanţă icircntre detaliul sarcinii vizuale şi suprafeţele icircnvecinate

care formează fondul nu este afectată de iluminare ci de factorii de reflexie ai detaliului şi

fondului rdetaliurfond

223

Emitanţa (exitanţa) unei suprafeţe care emite lumină (sursă primară sau secundară) este

raportul fluxului emis la mărimea ariei suprafeţei

M= ΦemisA lmm2

Relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe ce are o reflexivitate r este

astfel

M=ΦreflectatA=ΦincidentrA=Er

Introducacircnd şi relaţia de legătură icircntre iluminare şi luminanţă L=E(rπ) se obţine

M=Er=Lπ

Icircn mod similar relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe care are o

transmisivitate t este

M=ΦtransmisA=ΦincidenttA=Et=Lπ

Exemplu Un glob sferic cu diametrul de 1 m este perfect difuz Icircn centrul său se află o sursă de iluminat punctiformă ce emite 50 cd Luminanţa globului este de 40 cdm2 Care este emitanţa globului Dar transmitanţa sticlei globului

Soluţie (1) Utilizarea fluxului luminos Lampa emite un flux luminos de 504π=200π lm Aria suprafeţei sferei este 4πr2=4π(12)2=π m2 Iluminarea pe suprafaţa interioară sferei este 200ππ=200 lx Luminanţa sferei este de 40 cdm2 Emitanţa este 40π lmm2 Transmisivitatea este t= (40π)200=0628

(2) Utilizarea intensităţii luminoase Aria aparentă a globului sferic este Aaparentă=π(12)2 Astfel intensitatea luminoasă emisă de sferă este I=LAaparentă=40π(12)2=10π cd Raportul icircntre intensitatea luminoasă a globului (din exterior) şi cea a sursei de lumină (din interior) defineşte transmitanţa sticlei globului t=10π 50=0628

Proprietăţi ale suprafeţelor iluminate

Radiaţiile luminoase emise de o sursă de lumină şi propagate prin aer la contactul cu un material

se comportă astfel o parte se reflectă o parte este absorbită iar o parte este transmisă ndash Figura

2119

Figura 2119 Comportarea radiaţiei luminoase la icircntacirclnirea cu un material oarecare plan

224

Pe baza conservării energiei se poate scrie şi conservarea fluxului luminos

Φi=Φr+Φa+Φt

unde Φi reprezintă fluxul incident Φr - fluxul reflectat Φa - fluxul absorbit şi Φt - fluxul

transmis Cele trei componente al fluxului definesc factorii de reflexie r (ρ) de absorbţie a (α) şi

de transmisie t (τ)

r=ΦrΦi a=ΦaΦi t= ΦtΦi care respectă egalitatea r+a+t=1

Cele trei fenomene reflexia absorbţia şi transmisia au loc simultan dar icircn proporţii diferite

icircn funcţie de natura materialului din care este constituit corpul Se defineşte corpul negru alb

respectiv transparent ndash care absoarbe reflectă respectiv transmite radiaţia incidentă corpul colorat ndash

la care fenomenul este selectiv dependent de lungimea de undă a radiaţiei incidente

Reflexia determină o modificare a direcţiei radiaţiei luminoase incidente Punctul icircn care are

loc această deviere a razei de lumină se numeşte punct de incidenţă iar radiaţia luminoasă cu o

nouă direcţie se numeşte radiaţie luminoasă reflectată

Icircn Figura 2120 este dată o clasificare a reflexiilor pe suprafeţe clasificare valabilă şi pentru

transmisia fluxului luminos prin corpuri transparente

Figura 2120 Clasificarea reflexiei fluxului luminos pe suprafeţe

Reflexia regulată (de oglindă) Suprafeţele foarte netede se comportă ca o oglindă iar conform

legilor opticii unei raze de lumină incidente Ii icirci corespunde o singură rază de lumină reflectată

Ir icircntr-un plan ce cuprinde şi normala la suprafaţă n iar unghiul de incidenţă este egal cu cel de

deflexie (fig 2121 a)

Reflexia difuză Icircn cazul icircn care suprafaţa materialului reflectant nu este netedă ci prezintă

asperităţi lumina este icircmprăştiată după reflexie icircn toate direcţiile icircn funcţie de mărimea şi

orientarea asperităţilor Acest fenomen poartă numele de reflexie difuză Şi icircn acest caz sunt

respectate legile reflexiei dar la nivelul fiecărui microelement al suprafeţei cu denivelări (fig

2121 b)

Reflexia

Regulată Difuză Mixtă

Imperfect difuză Perfect difuză

225

n Irmax Ii

Reflexia imperfect difuză are loc icircn cazul suprafeţelor lucioase intensităţile reflectate fiind

orientate după direcţia principală de reflexie (fig 2121 c)

Reflexia perfect difuză Icircn cazul suprafeţelor perfect difuze reflexia luminii este izotropă

respectacircnd legea lui Lambert γγ cosmax sdot= II unde Imax este intensitatea luminoasă maximă icircn

direcţia normală şi Ir ndash intensitatea luminoasă la un unghi γ (fig 2121 d) Icircn această situaţie

luminanţa suprafeţei este aceeaşi independent de poziţia punctului de observaţie

Reflexia mixtă reprezintă o suprapunere dintre reflexia regulată şi cea difuză După cum se poate

observa icircn figura 2121 e reflexia mixtă se caracterizează printr-o reflexie difuză la care există

o direcţie principală care coincide cu direcţia razei reflectate din cauza reflexiei regulate

(a) (b)

c) (d)

e) Figura 2121 Reflexia regulată (a) difuză (b) imperfect difuză (c) perfect difuză (d) mixtă (e)

n Ir Ii

θi θr

n Irmax Ii

θi

Ii

dS

γ

226

Icircntrebări 1 Care parametru reprezintă cantitatea luminii incidente pe o suprafaţă a iluminarea b luminanţa c strălucirea 2 Care este nivelul de iluminare recomandat pentru săli de icircnvăţămacircnt şi conferinţe a 100 lx b 300 lx c 1000 lx 3 Rolul iluminatul icircn condiţionarea mediului ambiant poate fi descris prin a crearea unei atmosfere plăcute b conformarea la reglementări internaţionale c promovarea unei eficacităţi vizuale 4 Icircn condiţii normale icircn timpul zilei vederea este asigurată de a bastonaşe b conuri c pupilă 5 Radiaţiile ultraviolete ocupă un domeniu de lungimi de undă icircntre a 100-380 nm b 380-760 nm c 500-600 nm 6 Radiaţia cu lungimea de undă de 550 nm este de culoare a albastră b verde c roşie 7 Care unitate de măsură reprezintă cantitatea de lumină incidentă pe suprafaţa unui obiect a lm b lx c cd 8 Radiaţiei cu puterea de 100 W pe lungimea de undă de 510 nm icirci corespunde fluxul luminos de a 100 lm b 100middot683=68300 lm c 100middot05middot683=34150 lm 9 O lampă ce emite un flux luminos de 500 lm este echipată cu un reflector astfel că 40 din

lumina lămpii ajunge pe o pictură cu dimensiunile de 2550 cm Care este iluminarea picturii a 500(025middot050middot04)=10000 lx b (50004)middot(025middot050)=156 lx c (500middot04)(025middot050)=1600 lx 10 Un corp de iluminat public este amplasat la 8 m icircnălţime Intensitatea luminoasă radiată spre un

punct de pe stradă la 8 m distanţă de proiecţia corpului este de 2500 cd Care este iluminarea orizontală icircn acel punct

a 2500(8middot8)=391 lx b [2500(8middot8)]middotcos345deg=137 lx c 2500(82middot8)=49 lx

227

11 O bucată de sticlă care primeşte un flux luminos icircn anumite condiţii şi are un factor de transmitere de 07 şi un factor de absorbţie de 01 va reflecta de pe suprafaţa sa un flux incident egal cu

a 0 b 20 c 50

12 O sticlă colorată icircn roşu va transmite icircn principal o rază de lumină de culoare a roşie b albastră c toate culorile cuexcepţia celei roşie

13 Care este luminanţa suprafeţei unui corp de iluminat sferic cu un diametru de 20 cm ce radiază o intensitate luminoasă de 100 cd icircn toate direcţiile a 100(010x010)= 10000 cdm2 b 100(4 x π x 010 x 010)= 796 cdm2 c 100(π x 010 x 010)= 3183 cdm2

14 Un flux luminos de 100 lm este incident pe o suprafaţă reflexivă perfect difuză cu o reflectanţă de 30 Dimensiunile suprafeţei sunt de 3 x 3 m care este luminanţa suprafeţei a (100 x 030)π = 95 cdm2 b (100 x 030)(3 x 3 x π)=11 cdm2 c (100 x 3 x 3)(030 x π)=318 cdm2

15 Care parametru luminos este cel mai apropiat de senzaţia vizuală percepută de ochi a fluxul luminos b iluminarea c luminanţa

16 O lampă cu incandescenţă emite un flux luminos de 900 lm Lampa este introdusă icircntr-un glob sferic de sticlă opală (perfect difuză) care are o transmitanţă de 80 Fluxul iluminos este perfect distribuit icircn spaţiu Care este intensitatea luminoasă radiată icircn orice direcţie a (900 x 08)4π =57 cd b (900 x 08)2π =115 cd c 9004π =72 cd

17 O sursă de lumină cu intensitatea luminoasă de 2000 cd icircn direcţia unei mici suprafeţe aflată la 5 m distanţă cu o reflectanţă de 60 este orientată perpendicular pe direcţia razei de lumină incidente Care este iluminarea punctiformă pe suprafaţă a 2000(5 x 5)=80 lx b (2000 x 06)(5 x 5)=48 lx c (2000 x 06)(π x 5 x 5)=15 lx

223

Emitanţa (exitanţa) unei suprafeţe care emite lumină (sursă primară sau secundară) este

raportul fluxului emis la mărimea ariei suprafeţei

M= ΦemisA lmm2

Relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe ce are o reflexivitate r este

astfel

M=ΦreflectatA=ΦincidentrA=Er

Introducacircnd şi relaţia de legătură icircntre iluminare şi luminanţă L=E(rπ) se obţine

M=Er=Lπ

Icircn mod similar relaţia de legătură icircntre emitanţa şi iluminarea unei suprafeţe care are o

transmisivitate t este

M=ΦtransmisA=ΦincidenttA=Et=Lπ

Exemplu Un glob sferic cu diametrul de 1 m este perfect difuz Icircn centrul său se află o sursă de iluminat punctiformă ce emite 50 cd Luminanţa globului este de 40 cdm2 Care este emitanţa globului Dar transmitanţa sticlei globului

Soluţie (1) Utilizarea fluxului luminos Lampa emite un flux luminos de 504π=200π lm Aria suprafeţei sferei este 4πr2=4π(12)2=π m2 Iluminarea pe suprafaţa interioară sferei este 200ππ=200 lx Luminanţa sferei este de 40 cdm2 Emitanţa este 40π lmm2 Transmisivitatea este t= (40π)200=0628

(2) Utilizarea intensităţii luminoase Aria aparentă a globului sferic este Aaparentă=π(12)2 Astfel intensitatea luminoasă emisă de sferă este I=LAaparentă=40π(12)2=10π cd Raportul icircntre intensitatea luminoasă a globului (din exterior) şi cea a sursei de lumină (din interior) defineşte transmitanţa sticlei globului t=10π 50=0628

Proprietăţi ale suprafeţelor iluminate

Radiaţiile luminoase emise de o sursă de lumină şi propagate prin aer la contactul cu un material

se comportă astfel o parte se reflectă o parte este absorbită iar o parte este transmisă ndash Figura

2119

Figura 2119 Comportarea radiaţiei luminoase la icircntacirclnirea cu un material oarecare plan

224

Pe baza conservării energiei se poate scrie şi conservarea fluxului luminos

Φi=Φr+Φa+Φt

unde Φi reprezintă fluxul incident Φr - fluxul reflectat Φa - fluxul absorbit şi Φt - fluxul

transmis Cele trei componente al fluxului definesc factorii de reflexie r (ρ) de absorbţie a (α) şi

de transmisie t (τ)

r=ΦrΦi a=ΦaΦi t= ΦtΦi care respectă egalitatea r+a+t=1

Cele trei fenomene reflexia absorbţia şi transmisia au loc simultan dar icircn proporţii diferite

icircn funcţie de natura materialului din care este constituit corpul Se defineşte corpul negru alb

respectiv transparent ndash care absoarbe reflectă respectiv transmite radiaţia incidentă corpul colorat ndash

la care fenomenul este selectiv dependent de lungimea de undă a radiaţiei incidente

Reflexia determină o modificare a direcţiei radiaţiei luminoase incidente Punctul icircn care are

loc această deviere a razei de lumină se numeşte punct de incidenţă iar radiaţia luminoasă cu o

nouă direcţie se numeşte radiaţie luminoasă reflectată

Icircn Figura 2120 este dată o clasificare a reflexiilor pe suprafeţe clasificare valabilă şi pentru

transmisia fluxului luminos prin corpuri transparente

Figura 2120 Clasificarea reflexiei fluxului luminos pe suprafeţe

Reflexia regulată (de oglindă) Suprafeţele foarte netede se comportă ca o oglindă iar conform

legilor opticii unei raze de lumină incidente Ii icirci corespunde o singură rază de lumină reflectată

Ir icircntr-un plan ce cuprinde şi normala la suprafaţă n iar unghiul de incidenţă este egal cu cel de

deflexie (fig 2121 a)

Reflexia difuză Icircn cazul icircn care suprafaţa materialului reflectant nu este netedă ci prezintă

asperităţi lumina este icircmprăştiată după reflexie icircn toate direcţiile icircn funcţie de mărimea şi

orientarea asperităţilor Acest fenomen poartă numele de reflexie difuză Şi icircn acest caz sunt

respectate legile reflexiei dar la nivelul fiecărui microelement al suprafeţei cu denivelări (fig

2121 b)

Reflexia

Regulată Difuză Mixtă

Imperfect difuză Perfect difuză

225

n Irmax Ii

Reflexia imperfect difuză are loc icircn cazul suprafeţelor lucioase intensităţile reflectate fiind

orientate după direcţia principală de reflexie (fig 2121 c)

Reflexia perfect difuză Icircn cazul suprafeţelor perfect difuze reflexia luminii este izotropă

respectacircnd legea lui Lambert γγ cosmax sdot= II unde Imax este intensitatea luminoasă maximă icircn

direcţia normală şi Ir ndash intensitatea luminoasă la un unghi γ (fig 2121 d) Icircn această situaţie

luminanţa suprafeţei este aceeaşi independent de poziţia punctului de observaţie

Reflexia mixtă reprezintă o suprapunere dintre reflexia regulată şi cea difuză După cum se poate

observa icircn figura 2121 e reflexia mixtă se caracterizează printr-o reflexie difuză la care există

o direcţie principală care coincide cu direcţia razei reflectate din cauza reflexiei regulate

(a) (b)

c) (d)

e) Figura 2121 Reflexia regulată (a) difuză (b) imperfect difuză (c) perfect difuză (d) mixtă (e)

n Ir Ii

θi θr

n Irmax Ii

θi

Ii

dS

γ

226

Icircntrebări 1 Care parametru reprezintă cantitatea luminii incidente pe o suprafaţă a iluminarea b luminanţa c strălucirea 2 Care este nivelul de iluminare recomandat pentru săli de icircnvăţămacircnt şi conferinţe a 100 lx b 300 lx c 1000 lx 3 Rolul iluminatul icircn condiţionarea mediului ambiant poate fi descris prin a crearea unei atmosfere plăcute b conformarea la reglementări internaţionale c promovarea unei eficacităţi vizuale 4 Icircn condiţii normale icircn timpul zilei vederea este asigurată de a bastonaşe b conuri c pupilă 5 Radiaţiile ultraviolete ocupă un domeniu de lungimi de undă icircntre a 100-380 nm b 380-760 nm c 500-600 nm 6 Radiaţia cu lungimea de undă de 550 nm este de culoare a albastră b verde c roşie 7 Care unitate de măsură reprezintă cantitatea de lumină incidentă pe suprafaţa unui obiect a lm b lx c cd 8 Radiaţiei cu puterea de 100 W pe lungimea de undă de 510 nm icirci corespunde fluxul luminos de a 100 lm b 100middot683=68300 lm c 100middot05middot683=34150 lm 9 O lampă ce emite un flux luminos de 500 lm este echipată cu un reflector astfel că 40 din

lumina lămpii ajunge pe o pictură cu dimensiunile de 2550 cm Care este iluminarea picturii a 500(025middot050middot04)=10000 lx b (50004)middot(025middot050)=156 lx c (500middot04)(025middot050)=1600 lx 10 Un corp de iluminat public este amplasat la 8 m icircnălţime Intensitatea luminoasă radiată spre un

punct de pe stradă la 8 m distanţă de proiecţia corpului este de 2500 cd Care este iluminarea orizontală icircn acel punct

a 2500(8middot8)=391 lx b [2500(8middot8)]middotcos345deg=137 lx c 2500(82middot8)=49 lx

227

11 O bucată de sticlă care primeşte un flux luminos icircn anumite condiţii şi are un factor de transmitere de 07 şi un factor de absorbţie de 01 va reflecta de pe suprafaţa sa un flux incident egal cu

a 0 b 20 c 50

12 O sticlă colorată icircn roşu va transmite icircn principal o rază de lumină de culoare a roşie b albastră c toate culorile cuexcepţia celei roşie

13 Care este luminanţa suprafeţei unui corp de iluminat sferic cu un diametru de 20 cm ce radiază o intensitate luminoasă de 100 cd icircn toate direcţiile a 100(010x010)= 10000 cdm2 b 100(4 x π x 010 x 010)= 796 cdm2 c 100(π x 010 x 010)= 3183 cdm2

14 Un flux luminos de 100 lm este incident pe o suprafaţă reflexivă perfect difuză cu o reflectanţă de 30 Dimensiunile suprafeţei sunt de 3 x 3 m care este luminanţa suprafeţei a (100 x 030)π = 95 cdm2 b (100 x 030)(3 x 3 x π)=11 cdm2 c (100 x 3 x 3)(030 x π)=318 cdm2

15 Care parametru luminos este cel mai apropiat de senzaţia vizuală percepută de ochi a fluxul luminos b iluminarea c luminanţa

16 O lampă cu incandescenţă emite un flux luminos de 900 lm Lampa este introdusă icircntr-un glob sferic de sticlă opală (perfect difuză) care are o transmitanţă de 80 Fluxul iluminos este perfect distribuit icircn spaţiu Care este intensitatea luminoasă radiată icircn orice direcţie a (900 x 08)4π =57 cd b (900 x 08)2π =115 cd c 9004π =72 cd

17 O sursă de lumină cu intensitatea luminoasă de 2000 cd icircn direcţia unei mici suprafeţe aflată la 5 m distanţă cu o reflectanţă de 60 este orientată perpendicular pe direcţia razei de lumină incidente Care este iluminarea punctiformă pe suprafaţă a 2000(5 x 5)=80 lx b (2000 x 06)(5 x 5)=48 lx c (2000 x 06)(π x 5 x 5)=15 lx

224

Pe baza conservării energiei se poate scrie şi conservarea fluxului luminos

Φi=Φr+Φa+Φt

unde Φi reprezintă fluxul incident Φr - fluxul reflectat Φa - fluxul absorbit şi Φt - fluxul

transmis Cele trei componente al fluxului definesc factorii de reflexie r (ρ) de absorbţie a (α) şi

de transmisie t (τ)

r=ΦrΦi a=ΦaΦi t= ΦtΦi care respectă egalitatea r+a+t=1

Cele trei fenomene reflexia absorbţia şi transmisia au loc simultan dar icircn proporţii diferite

icircn funcţie de natura materialului din care este constituit corpul Se defineşte corpul negru alb

respectiv transparent ndash care absoarbe reflectă respectiv transmite radiaţia incidentă corpul colorat ndash

la care fenomenul este selectiv dependent de lungimea de undă a radiaţiei incidente

Reflexia determină o modificare a direcţiei radiaţiei luminoase incidente Punctul icircn care are

loc această deviere a razei de lumină se numeşte punct de incidenţă iar radiaţia luminoasă cu o

nouă direcţie se numeşte radiaţie luminoasă reflectată

Icircn Figura 2120 este dată o clasificare a reflexiilor pe suprafeţe clasificare valabilă şi pentru

transmisia fluxului luminos prin corpuri transparente

Figura 2120 Clasificarea reflexiei fluxului luminos pe suprafeţe

Reflexia regulată (de oglindă) Suprafeţele foarte netede se comportă ca o oglindă iar conform

legilor opticii unei raze de lumină incidente Ii icirci corespunde o singură rază de lumină reflectată

Ir icircntr-un plan ce cuprinde şi normala la suprafaţă n iar unghiul de incidenţă este egal cu cel de

deflexie (fig 2121 a)

Reflexia difuză Icircn cazul icircn care suprafaţa materialului reflectant nu este netedă ci prezintă

asperităţi lumina este icircmprăştiată după reflexie icircn toate direcţiile icircn funcţie de mărimea şi

orientarea asperităţilor Acest fenomen poartă numele de reflexie difuză Şi icircn acest caz sunt

respectate legile reflexiei dar la nivelul fiecărui microelement al suprafeţei cu denivelări (fig

2121 b)

Reflexia

Regulată Difuză Mixtă

Imperfect difuză Perfect difuză

225

n Irmax Ii

Reflexia imperfect difuză are loc icircn cazul suprafeţelor lucioase intensităţile reflectate fiind

orientate după direcţia principală de reflexie (fig 2121 c)

Reflexia perfect difuză Icircn cazul suprafeţelor perfect difuze reflexia luminii este izotropă

respectacircnd legea lui Lambert γγ cosmax sdot= II unde Imax este intensitatea luminoasă maximă icircn

direcţia normală şi Ir ndash intensitatea luminoasă la un unghi γ (fig 2121 d) Icircn această situaţie

luminanţa suprafeţei este aceeaşi independent de poziţia punctului de observaţie

Reflexia mixtă reprezintă o suprapunere dintre reflexia regulată şi cea difuză După cum se poate

observa icircn figura 2121 e reflexia mixtă se caracterizează printr-o reflexie difuză la care există

o direcţie principală care coincide cu direcţia razei reflectate din cauza reflexiei regulate

(a) (b)

c) (d)

e) Figura 2121 Reflexia regulată (a) difuză (b) imperfect difuză (c) perfect difuză (d) mixtă (e)

n Ir Ii

θi θr

n Irmax Ii

θi

Ii

dS

γ

226

Icircntrebări 1 Care parametru reprezintă cantitatea luminii incidente pe o suprafaţă a iluminarea b luminanţa c strălucirea 2 Care este nivelul de iluminare recomandat pentru săli de icircnvăţămacircnt şi conferinţe a 100 lx b 300 lx c 1000 lx 3 Rolul iluminatul icircn condiţionarea mediului ambiant poate fi descris prin a crearea unei atmosfere plăcute b conformarea la reglementări internaţionale c promovarea unei eficacităţi vizuale 4 Icircn condiţii normale icircn timpul zilei vederea este asigurată de a bastonaşe b conuri c pupilă 5 Radiaţiile ultraviolete ocupă un domeniu de lungimi de undă icircntre a 100-380 nm b 380-760 nm c 500-600 nm 6 Radiaţia cu lungimea de undă de 550 nm este de culoare a albastră b verde c roşie 7 Care unitate de măsură reprezintă cantitatea de lumină incidentă pe suprafaţa unui obiect a lm b lx c cd 8 Radiaţiei cu puterea de 100 W pe lungimea de undă de 510 nm icirci corespunde fluxul luminos de a 100 lm b 100middot683=68300 lm c 100middot05middot683=34150 lm 9 O lampă ce emite un flux luminos de 500 lm este echipată cu un reflector astfel că 40 din

lumina lămpii ajunge pe o pictură cu dimensiunile de 2550 cm Care este iluminarea picturii a 500(025middot050middot04)=10000 lx b (50004)middot(025middot050)=156 lx c (500middot04)(025middot050)=1600 lx 10 Un corp de iluminat public este amplasat la 8 m icircnălţime Intensitatea luminoasă radiată spre un

punct de pe stradă la 8 m distanţă de proiecţia corpului este de 2500 cd Care este iluminarea orizontală icircn acel punct

a 2500(8middot8)=391 lx b [2500(8middot8)]middotcos345deg=137 lx c 2500(82middot8)=49 lx

227

11 O bucată de sticlă care primeşte un flux luminos icircn anumite condiţii şi are un factor de transmitere de 07 şi un factor de absorbţie de 01 va reflecta de pe suprafaţa sa un flux incident egal cu

a 0 b 20 c 50

12 O sticlă colorată icircn roşu va transmite icircn principal o rază de lumină de culoare a roşie b albastră c toate culorile cuexcepţia celei roşie

13 Care este luminanţa suprafeţei unui corp de iluminat sferic cu un diametru de 20 cm ce radiază o intensitate luminoasă de 100 cd icircn toate direcţiile a 100(010x010)= 10000 cdm2 b 100(4 x π x 010 x 010)= 796 cdm2 c 100(π x 010 x 010)= 3183 cdm2

14 Un flux luminos de 100 lm este incident pe o suprafaţă reflexivă perfect difuză cu o reflectanţă de 30 Dimensiunile suprafeţei sunt de 3 x 3 m care este luminanţa suprafeţei a (100 x 030)π = 95 cdm2 b (100 x 030)(3 x 3 x π)=11 cdm2 c (100 x 3 x 3)(030 x π)=318 cdm2

15 Care parametru luminos este cel mai apropiat de senzaţia vizuală percepută de ochi a fluxul luminos b iluminarea c luminanţa

16 O lampă cu incandescenţă emite un flux luminos de 900 lm Lampa este introdusă icircntr-un glob sferic de sticlă opală (perfect difuză) care are o transmitanţă de 80 Fluxul iluminos este perfect distribuit icircn spaţiu Care este intensitatea luminoasă radiată icircn orice direcţie a (900 x 08)4π =57 cd b (900 x 08)2π =115 cd c 9004π =72 cd

17 O sursă de lumină cu intensitatea luminoasă de 2000 cd icircn direcţia unei mici suprafeţe aflată la 5 m distanţă cu o reflectanţă de 60 este orientată perpendicular pe direcţia razei de lumină incidente Care este iluminarea punctiformă pe suprafaţă a 2000(5 x 5)=80 lx b (2000 x 06)(5 x 5)=48 lx c (2000 x 06)(π x 5 x 5)=15 lx

225

n Irmax Ii

Reflexia imperfect difuză are loc icircn cazul suprafeţelor lucioase intensităţile reflectate fiind

orientate după direcţia principală de reflexie (fig 2121 c)

Reflexia perfect difuză Icircn cazul suprafeţelor perfect difuze reflexia luminii este izotropă

respectacircnd legea lui Lambert γγ cosmax sdot= II unde Imax este intensitatea luminoasă maximă icircn

direcţia normală şi Ir ndash intensitatea luminoasă la un unghi γ (fig 2121 d) Icircn această situaţie

luminanţa suprafeţei este aceeaşi independent de poziţia punctului de observaţie

Reflexia mixtă reprezintă o suprapunere dintre reflexia regulată şi cea difuză După cum se poate

observa icircn figura 2121 e reflexia mixtă se caracterizează printr-o reflexie difuză la care există

o direcţie principală care coincide cu direcţia razei reflectate din cauza reflexiei regulate

(a) (b)

c) (d)

e) Figura 2121 Reflexia regulată (a) difuză (b) imperfect difuză (c) perfect difuză (d) mixtă (e)

n Ir Ii

θi θr

n Irmax Ii

θi

Ii

dS

γ

226

Icircntrebări 1 Care parametru reprezintă cantitatea luminii incidente pe o suprafaţă a iluminarea b luminanţa c strălucirea 2 Care este nivelul de iluminare recomandat pentru săli de icircnvăţămacircnt şi conferinţe a 100 lx b 300 lx c 1000 lx 3 Rolul iluminatul icircn condiţionarea mediului ambiant poate fi descris prin a crearea unei atmosfere plăcute b conformarea la reglementări internaţionale c promovarea unei eficacităţi vizuale 4 Icircn condiţii normale icircn timpul zilei vederea este asigurată de a bastonaşe b conuri c pupilă 5 Radiaţiile ultraviolete ocupă un domeniu de lungimi de undă icircntre a 100-380 nm b 380-760 nm c 500-600 nm 6 Radiaţia cu lungimea de undă de 550 nm este de culoare a albastră b verde c roşie 7 Care unitate de măsură reprezintă cantitatea de lumină incidentă pe suprafaţa unui obiect a lm b lx c cd 8 Radiaţiei cu puterea de 100 W pe lungimea de undă de 510 nm icirci corespunde fluxul luminos de a 100 lm b 100middot683=68300 lm c 100middot05middot683=34150 lm 9 O lampă ce emite un flux luminos de 500 lm este echipată cu un reflector astfel că 40 din

lumina lămpii ajunge pe o pictură cu dimensiunile de 2550 cm Care este iluminarea picturii a 500(025middot050middot04)=10000 lx b (50004)middot(025middot050)=156 lx c (500middot04)(025middot050)=1600 lx 10 Un corp de iluminat public este amplasat la 8 m icircnălţime Intensitatea luminoasă radiată spre un

punct de pe stradă la 8 m distanţă de proiecţia corpului este de 2500 cd Care este iluminarea orizontală icircn acel punct

a 2500(8middot8)=391 lx b [2500(8middot8)]middotcos345deg=137 lx c 2500(82middot8)=49 lx

227

11 O bucată de sticlă care primeşte un flux luminos icircn anumite condiţii şi are un factor de transmitere de 07 şi un factor de absorbţie de 01 va reflecta de pe suprafaţa sa un flux incident egal cu

a 0 b 20 c 50

12 O sticlă colorată icircn roşu va transmite icircn principal o rază de lumină de culoare a roşie b albastră c toate culorile cuexcepţia celei roşie

13 Care este luminanţa suprafeţei unui corp de iluminat sferic cu un diametru de 20 cm ce radiază o intensitate luminoasă de 100 cd icircn toate direcţiile a 100(010x010)= 10000 cdm2 b 100(4 x π x 010 x 010)= 796 cdm2 c 100(π x 010 x 010)= 3183 cdm2

14 Un flux luminos de 100 lm este incident pe o suprafaţă reflexivă perfect difuză cu o reflectanţă de 30 Dimensiunile suprafeţei sunt de 3 x 3 m care este luminanţa suprafeţei a (100 x 030)π = 95 cdm2 b (100 x 030)(3 x 3 x π)=11 cdm2 c (100 x 3 x 3)(030 x π)=318 cdm2

15 Care parametru luminos este cel mai apropiat de senzaţia vizuală percepută de ochi a fluxul luminos b iluminarea c luminanţa

16 O lampă cu incandescenţă emite un flux luminos de 900 lm Lampa este introdusă icircntr-un glob sferic de sticlă opală (perfect difuză) care are o transmitanţă de 80 Fluxul iluminos este perfect distribuit icircn spaţiu Care este intensitatea luminoasă radiată icircn orice direcţie a (900 x 08)4π =57 cd b (900 x 08)2π =115 cd c 9004π =72 cd

17 O sursă de lumină cu intensitatea luminoasă de 2000 cd icircn direcţia unei mici suprafeţe aflată la 5 m distanţă cu o reflectanţă de 60 este orientată perpendicular pe direcţia razei de lumină incidente Care este iluminarea punctiformă pe suprafaţă a 2000(5 x 5)=80 lx b (2000 x 06)(5 x 5)=48 lx c (2000 x 06)(π x 5 x 5)=15 lx

226

Icircntrebări 1 Care parametru reprezintă cantitatea luminii incidente pe o suprafaţă a iluminarea b luminanţa c strălucirea 2 Care este nivelul de iluminare recomandat pentru săli de icircnvăţămacircnt şi conferinţe a 100 lx b 300 lx c 1000 lx 3 Rolul iluminatul icircn condiţionarea mediului ambiant poate fi descris prin a crearea unei atmosfere plăcute b conformarea la reglementări internaţionale c promovarea unei eficacităţi vizuale 4 Icircn condiţii normale icircn timpul zilei vederea este asigurată de a bastonaşe b conuri c pupilă 5 Radiaţiile ultraviolete ocupă un domeniu de lungimi de undă icircntre a 100-380 nm b 380-760 nm c 500-600 nm 6 Radiaţia cu lungimea de undă de 550 nm este de culoare a albastră b verde c roşie 7 Care unitate de măsură reprezintă cantitatea de lumină incidentă pe suprafaţa unui obiect a lm b lx c cd 8 Radiaţiei cu puterea de 100 W pe lungimea de undă de 510 nm icirci corespunde fluxul luminos de a 100 lm b 100middot683=68300 lm c 100middot05middot683=34150 lm 9 O lampă ce emite un flux luminos de 500 lm este echipată cu un reflector astfel că 40 din

lumina lămpii ajunge pe o pictură cu dimensiunile de 2550 cm Care este iluminarea picturii a 500(025middot050middot04)=10000 lx b (50004)middot(025middot050)=156 lx c (500middot04)(025middot050)=1600 lx 10 Un corp de iluminat public este amplasat la 8 m icircnălţime Intensitatea luminoasă radiată spre un

punct de pe stradă la 8 m distanţă de proiecţia corpului este de 2500 cd Care este iluminarea orizontală icircn acel punct

a 2500(8middot8)=391 lx b [2500(8middot8)]middotcos345deg=137 lx c 2500(82middot8)=49 lx

227

11 O bucată de sticlă care primeşte un flux luminos icircn anumite condiţii şi are un factor de transmitere de 07 şi un factor de absorbţie de 01 va reflecta de pe suprafaţa sa un flux incident egal cu

a 0 b 20 c 50

12 O sticlă colorată icircn roşu va transmite icircn principal o rază de lumină de culoare a roşie b albastră c toate culorile cuexcepţia celei roşie

13 Care este luminanţa suprafeţei unui corp de iluminat sferic cu un diametru de 20 cm ce radiază o intensitate luminoasă de 100 cd icircn toate direcţiile a 100(010x010)= 10000 cdm2 b 100(4 x π x 010 x 010)= 796 cdm2 c 100(π x 010 x 010)= 3183 cdm2

14 Un flux luminos de 100 lm este incident pe o suprafaţă reflexivă perfect difuză cu o reflectanţă de 30 Dimensiunile suprafeţei sunt de 3 x 3 m care este luminanţa suprafeţei a (100 x 030)π = 95 cdm2 b (100 x 030)(3 x 3 x π)=11 cdm2 c (100 x 3 x 3)(030 x π)=318 cdm2

15 Care parametru luminos este cel mai apropiat de senzaţia vizuală percepută de ochi a fluxul luminos b iluminarea c luminanţa

16 O lampă cu incandescenţă emite un flux luminos de 900 lm Lampa este introdusă icircntr-un glob sferic de sticlă opală (perfect difuză) care are o transmitanţă de 80 Fluxul iluminos este perfect distribuit icircn spaţiu Care este intensitatea luminoasă radiată icircn orice direcţie a (900 x 08)4π =57 cd b (900 x 08)2π =115 cd c 9004π =72 cd

17 O sursă de lumină cu intensitatea luminoasă de 2000 cd icircn direcţia unei mici suprafeţe aflată la 5 m distanţă cu o reflectanţă de 60 este orientată perpendicular pe direcţia razei de lumină incidente Care este iluminarea punctiformă pe suprafaţă a 2000(5 x 5)=80 lx b (2000 x 06)(5 x 5)=48 lx c (2000 x 06)(π x 5 x 5)=15 lx

227

11 O bucată de sticlă care primeşte un flux luminos icircn anumite condiţii şi are un factor de transmitere de 07 şi un factor de absorbţie de 01 va reflecta de pe suprafaţa sa un flux incident egal cu

a 0 b 20 c 50

12 O sticlă colorată icircn roşu va transmite icircn principal o rază de lumină de culoare a roşie b albastră c toate culorile cuexcepţia celei roşie

13 Care este luminanţa suprafeţei unui corp de iluminat sferic cu un diametru de 20 cm ce radiază o intensitate luminoasă de 100 cd icircn toate direcţiile a 100(010x010)= 10000 cdm2 b 100(4 x π x 010 x 010)= 796 cdm2 c 100(π x 010 x 010)= 3183 cdm2

14 Un flux luminos de 100 lm este incident pe o suprafaţă reflexivă perfect difuză cu o reflectanţă de 30 Dimensiunile suprafeţei sunt de 3 x 3 m care este luminanţa suprafeţei a (100 x 030)π = 95 cdm2 b (100 x 030)(3 x 3 x π)=11 cdm2 c (100 x 3 x 3)(030 x π)=318 cdm2

15 Care parametru luminos este cel mai apropiat de senzaţia vizuală percepută de ochi a fluxul luminos b iluminarea c luminanţa

16 O lampă cu incandescenţă emite un flux luminos de 900 lm Lampa este introdusă icircntr-un glob sferic de sticlă opală (perfect difuză) care are o transmitanţă de 80 Fluxul iluminos este perfect distribuit icircn spaţiu Care este intensitatea luminoasă radiată icircn orice direcţie a (900 x 08)4π =57 cd b (900 x 08)2π =115 cd c 9004π =72 cd

17 O sursă de lumină cu intensitatea luminoasă de 2000 cd icircn direcţia unei mici suprafeţe aflată la 5 m distanţă cu o reflectanţă de 60 este orientată perpendicular pe direcţia razei de lumină incidente Care este iluminarea punctiformă pe suprafaţă a 2000(5 x 5)=80 lx b (2000 x 06)(5 x 5)=48 lx c (2000 x 06)(π x 5 x 5)=15 lx