Luminarias

ILUMINACION Y LUMINARIAS

Se denomina luminaria a la unidad de luz destinada a albergar una o varias lámparas También puede alojar equipos auxiliares para el funcionamiento de la fuente de luz.

Las primeras luminarias fueron desarrolladas para posibilitar un montaje y un transporte seguro. A medida que se dispuso de lámparas más potentes, primero las de gas y luego las lámparas eléctricas, surgió la necesidad de lograr con estas luminarias una distribución luminosa apropiada, aumentando así la eficiencia del sistema. Para esto se utilizaron elementos constructivos convenientes recurriendo a diferentes fenómenos físicos para controlar la emisión de luz, de esta manera fue posible satisfacer las diferentes necesidades de iluminación del medio ambiente y el usuario, en cuanto a eficiencia y confort visual, así como la necesidad de aprovechar lo más posible la energía utilizada.

La definición de luminaria aceptada internacionalmente es: "dispositivo que distribuye, filtra o transforma la luz emitida por una o más lámparas, que incluye todos los componentes necesarios para fijarlas y protegerlas y, donde corresponda, los equipos auxiliares, así como los medios necesarios para la conexión eléctrica de iluminación (CIE. 1986).

Para el logro de estos objetivos, una luminaria debe proveer las siguientes funciones:

1. Distribuir adecuadamente la luz en el espacio.

2. Evitar toda causa de molestia provocada por deslumbramiento o brillo excesivo.

3. Satisfacer las necesidades estéticas y de ambientación del espacio al que están destinadas.

4. Optimizar el rendimiento energético, aprovechando la mayor cantidad de flujo luminoso entregado por las lámparas.

En el diseño de una buena luminaria se consideran también los siguientes aspectos:

• Montaje seguro y sencillo para la instalación eléctrica y el mantenimiento.

• Protección del usuario contra descargas eléctricas.

• Efectos térmicos producidos por el confinamiento de la lámpara y los equipos auxiliares.

• Interferencia electromagnética (EMI) y radiofrecuencia (REI), provocada por las fuentes y los equipos auxiliares.

• Alojamiento de los equipos auxiliares: debe disponer el espacio suficiente para los componentes y poseer los accesorios de fijación necesarios, brindando los medios de seguridad adecuados para un correcto funcionamiento.

Las luminarias, para condiciones especiales de servicio, como por ejemplo entornos húmedos o con peligro de explosión, deben satisfacer exigencias mayores y requieren construcciones especiales.

En la actualidad, la tecnología de las luminarias ha permitido superar ampliamente a aquellas con las cuales se buscaba casi exclusivamente el apantallamiento de la lámpara, que en general tenían una escasa eficiencia. Sin embargo, en el campo de las luminarias decorativas la eficiencia es secundaria frente a los aspectos estéticos.

1. Fenómenos físicos involucrados en el control óptico de la radiación luminosa

Los fenómenos físicos involucrados en los controles ópticos usados en la construcción de luminarias son:

La reflexión de la luz:

Al incidir luz sobre un cuerpo ésta se refleja total o parcialmente, en forma especular o difusa, en general en forma mixta, y con una composición espectral diferente según sea la interacción de la luz con la materia y su dependencia con la longitud de onda.

Este fenómeno es decisivo en la construcción de luminarias pues la forma de la óptica reflectora permite una orientación precisa de la luz siendo un elemento fundamental en el rendimiento del artefacto La mayoría de los elementos reflectores combinan los tres tipos de reflexión - especular, extendida y difusa - dependiendo del tipo de superficie, como se muestra en la figura 1. En la figura 2 se muestran las combinaciones posibles entre los tres tipos de reflexión mostrados en la figura 1.

Figura 1. El tipo de la reflexión depende de la superficie: a) Superficie pulida, reflexión espectacular, b) superficie rugosa, reflexión extendida y c) Superficie mate, reflexión difusa

La absorción y la transmisión de la luz:

Cuando la radiación luminosa incide sobre un cuerpo es absorbida total o parcialmente según las características del mismo. En la construcción de luminarias la absorción plantea el compromiso entre dos aspectos, por un lado se aprovecha el apantallamiento de fuentes de luz lo que es imprescindible para lograr un adecuado nivel de confort visual, por el otro, reduce el rendimiento de la luminaria. Si la intensidad de la radiación de todas las longitudes de onda que llega a un cuerpo se reduce en aproximadamente la misma proporción, el material muestra una absorción general, caso contrario, presenta una absorción selectiva espectralmente. Algunos materiales como el vidrio, el plástico, los textiles, los cristales, etc. son buenos transmisores de la luz; el porcentaje de luz transmitida depende del factor de transmitancia del material y del espesor atravesado. Los medios transparentes no modifican la dirección de la radiación transmitida, mientras que los materiales translúcidos son aquellos que desvían la luz de su dirección original, en particular, los materiales difusores son aquellos que transmiten la luz en todas direcciones. Los materiales transparentes en luminarias se pueden utilizar solamente a los efectos de proveer el cierre de la luminaria o corno filtro, ya sea neutro, disminuyendo la luminancia de la lámpara pero sin modificar la componente espectral o. como filtro espectral que absorbe selectivamente obteniéndose una luz coloreada o con menor componente UV o IR según sea el rango de longitudes de onda filtrado.

También se utilizan materiales difusores, por ejemplo vidrio, para evitar efectos de deslumbramiento mediante la reducción de la luminancia.

La refracción:

Cuando los rayos de luz pasan de un medio transmisor a otros de diferente densidad óptica, corno por ejemplo del aire al vidrio, se produce el fenómeno de la refracción, es decir, se modifica la velocidad de propagación y su dirección, excepto cuando la luz entra en dirección perpendicular a la superficie del nuevo medio. La relación de la velocidad de propagación en un medio a la velocidad de la luz en el vacío se llama índice de refracción y depende de la frecuencia de la radiación electromagnética. El cambio en la dirección original de propagación depende del índice de refracción de los dos medios, para la particular longitud de onda involucrada, y del ángulo de incidencia (Figura 3). En la figura 4 se presentan varios casos que se explican por refracción: a) cuando un haz de luz atraviesa un cuerpo de caras paralelas el efecto final es sólo de un desplazamiento paralelo de la dirección de propagación de la radiación, b) en el caso de un prisma, el haz de luz se dispersa, es decir, se observa la descomposición de la luz en su espectro, y en c) y d) se observa la formación de imágenes por una lente. En la construcción de luminarias se utilizan elementos refractores corno prismas o lentes, a menudo en combinación con reflectores, para una conducción precisa de la luz.

Reflexión total:

Cuando la radiación luminosa pasa de un medio de índice de refracción mayor al otro , existe un ángulo de incidencia limite tal que para ángulos mayores se produce el fenómeno de reflexión total, es decir la componente que pasa al otro medio es nula (Figura 5). Este fenómeno es la base del principio de conducción de la luz en las fibras ópticas (figura 6). Se clasifican en libras coherentes, utilizadas para transmitir imágenes: e incoherentes, para transmitir luz.

Otro fenómeno como el de interferencia, no tan importante en la construcción de luminarias, se utiliza en la construcción de filtros. Cuando la luz incide sobre capas muy delgadas ciertas frecuencias son trasmitidas y otras reflejadas. Mediante una sucesión de capas, de elementos y espesor adecuados, se puede producir una capacidad de reflexión selectiva para determinados rangos de frecuencia. La importancia de los filtros de interferencia es que permiten obtener altos valores de transmitancia y muy buena selectividad, de marera que es posible construir filtros de color de calidad.

2. Sistemas ópticos utilizados en luminarias

Los sistemas de control óptico actúan con uno o más de los siguientes elementos de control: reflectores, refractores, difusores, dispositivos de apantallamiento y filtros.

2.1. Elementos Reflectores

En la construcción de luminarias se utilizan los reflectores con superficies de reflexión difusa, casi siempre blanco mate, y los que tienen superficies especulares, que originalmente se fabricaban en cristal espejado. En la actualidad se utilizan sobre todo aluminio anodizado y materiales sintéticos, como plástico, que llevan un recubrimiento de cromo o aluminio, respectivamente. Los reflectores de material sintético resultan más económicos, pero la carga térmica es limitada y no son tan robustos como los reflectores de aluminio, que debido a su resistente capa anodizada, están mecánicamente protegidos, pudiendo soportar altas temperaturas.

Las posibilidades de control del haz son muy variadas ya que las superficies de reflector pueden tener distinto tipo de terminaciones, en su forma, en el grado de especularidad

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