Iluminação Ep. 4: Como medir a luz?

Olá leitores. Todos nós na escola aprendemos (ou, pelo menos, deveríamos) várias unidades de medida. Para medir velocidade podemos usar o Km/h. Para medir energia, podemos usar o Joule (J). Para medir corrente elétrica, usamos o Ampère (A). Mas, para medir luz? Como podemos fazer isso?

Muitas pessoas, então, para comprar uma lâmpada, se guiam pela sua potência. E podemos dizer que, enquanto havia somente as lâmpadas incandescentes, isso funcionou bem. Uma incandescente de 100W realmente brilha mais que uma incandescente de 25W. O problema foi quando as lâmpadas fluorescentes entraram em cena. Então começamos a ver coisas como: fluorescente de 15W, brilha tanto quanto uma incandescente de 60W, por exemplo. Acredito que agora seja a hora de estudarmos como medir luz, e não potência. E é isso que faremos no post de hoje da nossa série sobre iluminação.

Uma unidade usada em luminotécnica é o lúmen. Essa unidade mede o fluxo luminoso, ou seja, toda a energia radiante luminosa dentro da faixa de frequência visível (380nm a 780nm) emitida por uma fonte primária, que é aquela que irradia sua própria luz. Para se ter uma ideia, uma vela emite 12,6 lm (lúmens). Resumindo, essa unidade mede o quanto de luz está sendo emitida pela fonte.

Quanto à compra de lâmpada, deve ser observado tanto a potência quanto o fluxo luminoso. Assim define-se a unidade de eficiência luminosa, que é o lúmen por watt (lm/W). Tomando um exemplo real, tenho uma lâmpada incandescente de 100W que produz 1350 lúmens. Isso me dá uma eficiência luminosa de 13,5 lm/W. Enquanto isso, uma lâmpada fluorescente compacta (segundo o catálogo do fabricante) de 18W produz um fluxo luminoso de 1080 lm, o que equivale a uma eficiência luminosa de 60 lm/W. Ou seja, aproximadamente 4,5 vezes mais eficiente que a lâmpada incandescente inicialmente considerada (apesar de brilhar menos). Um LED, por sua vez, possui eficiência luminosa (atualmente) que chega até 90 lm/W, valores que estão se aperfeiçoando constantemente. Podemos dizer então que a eficiência energética da lâmpada é uma das características mais importante, pois é ela que determina quanto da energia que você paga vai para trabalho útil, que é a produção de luz, e quanto você desperdiça na forma de calor. Para efeito de comparação, disponibilizo uma tabela abaixo que mostra alguns dados de três tipos de lâmpadas.

Porém esta tabela não apresenta todas as informações que agora sabemos serem importantes. Por isso abaixo vai outra tabela, retirado do site drsolek.wordpress.com, que nos mostra o resultado de uma pesquisa interessante.

Gostaria de fazer minha interpretação nessa tabela, quanto a comparação LED x Fluorescente. Primeiro começo fazendo a ressalva de que sou defensor da tecnologia de iluminação LED, então minha opinião é, no mínimo, suspeita. Percebemos que na questão do gasto total, foi bastante parelho. Porém a tecnologia de iluminação com LED é bastante recente, há ainda poucas empresas que estão investido e muitas pessoas ainda tem "o pé atrás" para comprar tais lâmpadas, devido talvez ao seu custo inicial. Uma vez que as pessoas começarem a comprar, mais empresas começarão a investir nessas lâmpadas, haverá mais concorrência e isso deve fazer o preço da lâmpada de LED baixar significativamente, tornando essa tecnologia ainda mais econômica, superando de longe as tecnologias de iluminação fluorescente.

Há também outras unidades relevantes na luminotécnica. Uma lâmpada incandescente de 100W produz luz suficiente para iluminar meu quarto. Mas essa mesma quantidade de luz não seria suficiente para iluminar um pavilhão. Isso pois, obviamente, meu quarto é muito menor que um pavilhão. Para isso foi determinada uma unidade chamada lux (lx), que mede a "densidade" de luz que incide sobre uma superfície. Um lux equivale a 1 lm/m². Dessa forma, um quarto 4x6 com 3 m de altura possui uma área de superfície de 108 m². Uma lâmpada incandescente típica de 100W, produzindo 1350 lm, equivaleria a um fluxo luminoso de 12,5 lm/m² neste ambiente. Para medir o fluxo luminoso em determinado ambiente usa-se um equipamento chamado luxímetro, cuja imagem abre o post de hoje.

A norma NBR 5413 concede uma tabela de iluminância necessária dependendo do local e das tarefas executadas no local. Uma biblioteca, na área de leitura, deveria ter um fluxo luminoso de, no mínimo, 300 lx, enquanto na parte das estantes o valor mínimo é de 200 lx. Na escola o fluxo da sala pode ser de no mínimo 200 lx, porém deve haver 300 lx no quadro negro. Para informações mais detalhadas, consulte a NBR 5413 sobre iluminância de interiores. Lá eles falam da iluminação em (quase) todos os lugares imagináveis. Se duvidar, falam até da casinha do cachorro!

Por fim há outra unidade relevante em algumas aplicações, que é a temperatura de cor da luz. Imagine uma peça de ferro sendo aquecida. Quando a temperatura chegar em 800 K a luz vermelha começa a ser emitida pela peça. Conforme a temperatura aumenta, mais clara se torna a luz emitida. Nos 3000 K a luz é amarela e nos 5000 K a luz é branca azulada. Então foi estabelecida a unidade de temperatura de cor, que mede o quanto a luz está próxima do branco. Aqui começa a grande etapa do projeto luminotécnico.

Se o projetista pretende criar um ambiente mais íntimo e sociável, usam-se cores quentes, abaixo dos 3300 K. Para tornar a atmosfera mais formal, utilizam-se cores frias, acima de 5300 K. As cores chamadas neutras se situam entre 3300 K e 5300 K. Assim as cores quentes irão realçar o vermelho e seus derivados enquanto as frias realçam o azul e seus derivados. As cores neutras, idealmente, não realçam a percepção das cores.

Vamos tomar exemplos práticos. As lâmpadas utilizadas em iluminação pública (vulgo: postes) são de vapor de sódio. Elas são econômicas e eficientes, mas possuem uma temperatura de cor entre 1900 K e 2500 K. Ou seja, são lâmpadas de cor quente, que não privilegiam a percepção de cores. Mas, como o objetivo é iluminar a um preço econômico, a lâmpada atende as necessidades da cidade. Já uma pessoa que trabalha com desenhos necessita de uma boa percepção de cores, onde nenhuma tonalidade seja privilegiada. Isso evita "distorções" no trabalho entre as cores tais como são percebidas na hora da concepção e na hora do trabalho já concluído. Uma boa temperatura de cores é útil para a leitura, já que sabemos que certas lâmpadas "cansam" mais a vista que outras.

Bem, além de mostrar as unidades usadas na área de iluminação também falei um pouco sobre a área da iluminação em si. Então acho que já posso me despedir com aquela sensação de dever cumprido. Então se cuidem e nos vemos no próximo capítulo dessa série iluminada. Até mais...