Luminarias

Fotometría

La fotometría define la forma y dirección de la distribución de la luz emitida por la lámpara en el espacio.
Esta información, ya sea en forma de tablas o curvas, se utiliza para conocer de antemano como se distribuye la luz y poder hacer una correcta selección de los sistemas de iluminación en la etapa de diseño del proyecto.
Los datos fotométricos estarán proporcionanados por los fabricantes, ya que su cálculo se realiza en laboratorios con aparatos específicos como se verá más adelante.

Curvas Fotométricas

La representación de los valores de la intensidad calculados se pueden representar por:

Matriz de intensidades

Los valores de la intensidad luminosa pueden encontrarse tabulados de forma matricial para distintas direcciones del espacio. Cada fabricante debe proporcionar la matriz calculada previamente.

En la Imagen 1 se muestra un ejemplo de matriz de intensidades del tipo C-γ correspondiente a una luminaria de alumbrado público.

Los ejes de referencia C-γ corresponden al plano vertical (C) y la inclinación respecto al eje vertical (γ). Para cada pareja de valores de C y γ se obtiene un valor de la intensidad normalizado para una lámpara de flujo 1000lm.

Imagen - Matriz Intensidades

Imagen - Matriz Intensidades

Ejemplo

Para un ángulo C=270º y un ángulo γ=10º, la intensidad en esa dirección es de 179 [cd/klm]

Diagramas Cartesianos

Los diagramas cartesianos son típicos para describir las características de los proyectores. Se clasifican en funcion de su apertura del haz.

Están representados en el sistema de coordenadas B-beta, y aparecen 3 líneas:

• Plano horizontal
• Plano vertical
• Mitad de la intensidad máxima

Imagen - Diagrama Cartesianas (Fuente: Manual de iluminación INDAL)

Curvas polares

El volumen formado por las tres coordenadas: intensidad luminosa (I), plano vertical (C) e inclinación respecto al eje vertical (γ), forman el sólido fotométrico, que determina la distribución de la luminaria en todo el espacio.

Imagen - Sólido fotométrico (Fuente: Manual de iluminación INDAL)

Como es complicado trabajar en tres dimensiones, para simplificar el trabajo se realizan cortes al sólido fotométrico de modo que se obtiene una curva en dos dimensiones, conocida como curva polar, mucho más sencilla de comprender.

Normalmente la curva polar representa los dos planos verticales: el transversal (0º) y longitudinal (90º), aunque si la intensidad máxima no está contenida en estos dos planos, se representa también la curva polar del plano que la contiene.

El centro del diagrama polar tiene intensidad 0, no hay luz, por lo que el valor de intensidad máxima será el punto que esté más alejado del centro.

Imagen - Curva polar (Fuente: IGUZINNI)

Nota: para que sea posible comparar diferentes intensidades de fuente de luz, normalmente las curvas están referidas a un flujo de 1000 lúmenes. Para conocer el valor real de la intensidad es necesario realizar el cálculo:

Imagen - Curva polar de luminaria de alumbrado público (Fuente: LAMP)

Cuando la distribución luminosa es la misma en todos los planos verticales, la curva polar es simétrica y se representa solo por una curva, como se observa en la Imagen 7

Imagen - Curva polar de luminaria para iluminación industrial (Fuente: LAMP)

Clasificación de las luminarias según la fotometría

Las características de la distribución luminosa permite clasificar las luminarias en grupos que tienen parecidas propiedades: La CIE establece una clasificación de las luminarias en función de su distribución.

Clasificación de las luminarias de interior

Las luminarias de interior se clasifican en función del porcentaje de flujo luminoso emitido hacia el hemisferio superior y hemisferio inferior .

Las luminarias de interior también se clasifican en función de la apertura del haz:

 

Clasificación de las luminarias de alumbrado público

Para clasificar las luminarias de alumbrado público, la C.I.E. define las luminarias en función de tres características: el alcance, la apertura y el control.

El alcance de la luminaria es la distancia que alcanza la luz en dirección longitudinal. El ángulo γ_(max) es el ángulo máximo que está definido por la vertical dirigida hacia abajo y el eje del haz, que se calcula en el plano de intensidad máxima como la bisectriz del ángulo que forman las direcciones para el 90% de la intensidad máxima.

Con el criterio del alcance, se determina la separación entre postes y luminarias. Un alcance largo permite obtener mayor separación y por el contrario, un alcance corto reduce la interdistancia.

Imagen - Alcance (Fuente: Manual de iluminación INDAL)

En función del ángulo γ_(max), las luminarias se clasifican en luminarias de alcance corto, medio o largo.

Alcance	γ(max)
Alcance corto	γ(max) < 60º
Alcance medio	70º > γ(max) > 60º
Alcance largo	γ(max) > 70º

Tabla - Alcance en función del ángulo γ

 

La apertura es la distribución de fotométrica en sentido transversal de la vía. Está definida por la línea, paralela a la calzada, que es tangente a la curva del 90% de la intensidad máxima proyectada sobre la calzada. De las dos posibles soluciones siempre se elige la que está más alejada de la luminaria.

Con el criterio de la apertura se determina la altura de montaje, el poste para el montaje de la luminaria y la potencia de la fuente de luz.

Imagen - Apertura de la luminaria (Fuente: Manual de iluminación INDAL)

En función del grado de apertura las luminarias se clasifican en:

Apertura	γ(90)
Apertura estrecha	γ(90) < 45º
Apertura media	55>γ(90)> 45º
Apertura ancha	γ(90)> 55º

Tabla - Apertura de la luminaria

Nota: para el cálculo de la apertura del haz se considera que la intensidad disminuye un 10% o un 50% de su valor máximo.

 

El control de la luminaria indica la capacidad para controlar el deslumbramiento. Se define mediante el SLI (índice especifico de la luminaria)

El SLI se calcula como:

Donde:

I80: Intensidad luminosa emitida a un ángulo de elevación gamma=80º en el plano de la calzada.

I88:Intensidad luminosa emituda a un ángulo de gamma=88º

F: Superficie de la luminaria vista bajo un ángulo de 76º

C: Factor de corrección de color que tenga la lámpara

En función del grado de control las luminarias se clasifican en:

 

Las definiciones anteriores se resumen en la Tabla 6

La Imagen 10 muestra los diferentes grados de alcance y apertura, donde h es la altura de montaje.

Por ejemplo, si se desea iluminar una calle estrecha con una buena uniformidad, la apertura deberá tener un ángulo γ₍₉₀₎ < 45º y el alcance corto con un número elevado de luminarias. Otra posibilidad es aumentar el alcance para reducir el número de luminarias.

Imagen - Apertura de la luminaria (Fuente: Manual de iluminación INDAL)

 

Clasificación de proyectores

Los proyectores se clasifican en tres grupos en función de la distribución de la luz: con simetría, de rotación simétricos y asimétricos, como ya se comento en el apartado de luminarias.
También se clasifican en función de la apertura del haz en: estrecho, medio o ancho. El ángulo de haz de un proyector es el ángulo entre las dos direcciones en que la intensidad luminosa disminuye hasta un porcentaje, generalemente 50% o 10% de su valor de pico.

Imagen - Apertura del Haz (Fuente: Manual de iluminación INDAL)

Imagen - Tipos de proyector (Fuente: LYTE)

La nomenclatura de los proyectores es la siguiente, cuando el proyector es simétrico, basta con dar un ángulo de apertura, por ejemplo 20º, esto implica 10º a cada lado del eje del haz.
Cuando el proyector es asimétrico, se necesitan dos cifras para definir la apertura del haz; por ejemplo 15º/30º, que indican la apertura del haz en dos planos de simetría perpendiculares entre sí. El primero corresponde al plano vertical y el segundo corresponde al plano horizontal.

Según la C.I.E. el modo de clasificar los proyectores en función de haz viene dada por la nomenclatura siguiente:

Por ejemplo, una luminaria H4V2 significa que tiene un ancho de haz en el plano horizontal entre 47º-70º y en el plano vertical de 19º-29º.

 

Sistemas de montaje del fotogoniómetro

Las medidas de las magnitudes se calculan con un gonifotómetro o fotogoniómetro como por ejemplo el que se muestra en la Imagen 14. Es un montaje de laboratorio en el que se realizan pruebas normalizadas a las luminarias.

Imagen - Goniofotómetro (Fuente: Gigahertz-Optik)

Existen varios tipos de sistemas de montaje del fotogoniómetro que aportaran las medidas que se detallan a continuación.

Fotogoniómetro tipo A (mediciones X-Y)

Este sistema de eje horizontal fijo, como se observa en la Imagen 15 tiene una rotación de la luminaria alrederor del eje horizontal fijo Y. La luminaria también tiene la posibilidad de girar alrededor del eje vertical X de modo que se completa la esfera sobre la cual se obtienen los datos de la intensidad.

Imagen - Gonifotómetro A (Fuente: INGENIERÍA Y COMPETITIVIDAD)

En este sistema de coordenadas, los ángulos entre los planos son los llamados X y los ángulos medios en un plano se denominan Y.

Imagen - Gonifotómetro B (Fuente: INGENIERÍA Y COMPETITIVIDAD)

Fotogoniómetro tipo B (mediciones V-H)

Este sistema calcula los valores del mismo modo que el anterior pero este caso el sistema fijo es el vertical. En el sistema de coordenadas, los ángulos entre planos se denominan V y los ángulos intermedios H. (ver Imagen 17)

Este tipo de fotometría es el utilizado principalmente en el cálculo de las medidas de los proyectores.

Imagen - Gonifotómetro B (Fuente: INGENIERÍA Y COMPETITIVIDAD)

Imagen - Gonifotómetro B (Fuente: INGENIERÍA Y COMPETITIVIDAD)

Fotogoniómetro tipo C (mediciones C-γ)

Este sistema de coordenadas es el más utilizado y recomendado por la CIE. La coordenada C repesenta el ángulo que presentan los planos de rotación y γ representa los planos de elevación de la luminaria.

Existe una variante de este tipo de goniómetro, consta de un fotosensor responsable de la toma de datos o un espejo móvil alrededor del eje horizontal. La luminaria está suspendida y solo puede moverse alrededro de un eje vertical.

Este tipo de medidas se realizan oara luminarias de alumbrado público y de interior.

Imagen - Gonifotómetro C (Fuente: INGENIERÍA Y COMPETITIVIDAD)

Imagen - Gonifotómetro C (Fuente: INGENIERÍA Y COMPETITIVIDAD)

 

Archivo informático

Para el cálculo informático de las instalaciones de alumbrado así como para la realización de los gráficos precedentes, son necesarios los datos de cada una de las luminarias: fabricante, modelo, código, lámpara, reglaje, tipo de ensayo y la matriz de intensidades.

En la actualidad, existen varios formatos de archivo que se diferencian en la forma en la que se almacena la información. Para interpretarlos será necesario el correspondiente software.

Los formatos más extendidos son: