Discussão Aberta

:: GRANDEZAS E UNIDADES LUMINOTÉCNICAS

Gostaria de saber sobre equivalências em mcd, o que significa, e como falar sobre o assunto? Gostaria de saber também a razão de potência a luminosidade; se o consumo relativo a potência é real ou proporcional.
Carlos Oliveira
Técnico em eletrotécnica
Rio de Janeiro - RJ

Em luminotécnica a nomenclatura mcd se utiliza para expressar as microcandelas, unidades de muito baixa energia radiante luminosa que foram bastante utilizadas nos LED´s, sobretudo antes da aparição dos LED´s de alta potência. Porém antes de entrar no mérito das equivalências que você solicita, acho importante fixar alguns conceitos.

Grandeza: Fluxo luminoso – Energia radiante luminosa instantânea, emitida entre as freqüências de 380 a 780 nm (nanômetros) por uma fonte primária.A unidade internacional de medida (SI) que se utiliza é o Lúmen (lm), que mede, então, a quantidade de energia luminosa emitida num instante por um corpo luminoso na gama de freqüências que vai dos 380nm (violeta) aos 780nm (vermelho).
A equivalência de uma vela comum acesa colocada no centro de uma esfera oca ilumina a superfície interna da esfera com uma energia de 12,6 lúmens (daí que se toma aproximadamente 1 vela = 12 lúmens. Não interessa neste caso o diâmetro da esfera, uma vez que quanto maior este for, estarão mais dispersos os raios emitidos pela vela e, portanto, menos intensa será a energia radiante por unidade de área. Porém, como a área é maior, a quantidade total de energia radiada é constante).

Grandeza: Intensidade luminosa - É parte do fluxo luminoso de uma fonte monocromática, emitida numa determinada direção definida pelo ângulo espacial (ou sólido) expresso em esteroradianes. A unidade internacional utilizada (SI) é a Candela (cd), ou seja, lumens por unidade de esterroradian.

Grandeza: Iluminância ou iluminamento - É o fluxo que incide numa determinada superfície expressa em m². A unidade internacional de medida (SI) que se utiliza é o Lux (lx), que equivale a 1 lúmen por metro quadrado.
De maneira aproximada, podemos, teoricamente, dividir a esfera utilizada na definição de Lúmen em 12,6 partes iguais (como hipotéticas fatias de uma bola esférica), desta forma as fatias tem o aspecto de cones com suas bases no formato de uma superfície curva hexagonal (como a bola de futebol). Desta forma, quanto maior o diâmetro desta esfera, maior também as superfícies desses hexágonos. Quando esses hexágonos atingem 1 metro quadrado se tem um iluminamento nessa superfície de 1 Lux. Nos países anglo-saxões se usam a unidade Footcandle (fc), que equivale a 10,76 Lux, já que utiliza como unidade de superfície o square foot (1 foot (pé) = 30,48 m, assim 10,76 = 1 / 0,3048 x 0,3048), tomando-se aproximadamente 10 lx = 1 fc

Equivalências: A seguir algumas equivalências e valores característicos:
1 vela (candela) = 12,6 lúmens
1 micro candela = 0,0126 lúmens
1 lux = 1 lúmen por metro quadrado
10,76 lux = 1 FC (footcandle).
1 lâmpada incandescente de 100W, numa superfície de 9 m2 = 100 lux
Luz do luar = 1 lux
Vela a 30cm de distância = 10 lux
Vela a 5cm de distância = 100 lux
Isqueiro a 30cm de distância = 15 lux
Flash comum a 1 metro de distância = 250 lux
Dia claro, uma hora após o pôr do Sol = 1000 lux
Dia nublado, uma hora depois do nascer do Sol = 2000 lux
Refletores de uma sala cirúrgica = 10.000 lux
Dia nublado às 10 horas da manhã = 25.000 lux
Luz do Sol em dia claro = 100.000 lux

Desta forma:
1.000 mcd = 12,6 lúmens
12,6 lúmens por metro quadrado = 12,6 lux

Podemos assim, facilmente verificar que um LED de 4.500 mcd equivale a uma lâmpada incandescente de 56,7w (praticamente 60w), porém, não devemos nos esquecer do ângulo sólido em que essa energia luminosa é irradiada. Então, se colocarmos uma lâmpada de 60 wats dentro de uma caixa e fizermos um pequeno furo nela, a luminosidade emitida é a mesma luminosidade de um LED de 4.500 mcd, pois esse pequeno furo tem um ângulo aproximadamente sólido, igual ao que o LED possui.

Acredito que a segunda parte de seu questionamento se refere ao que, em luminotécnica, denomina-se eficiência luminosa ou rendimento luminoso, que é a relação entre o fluxo luminoso de uma fonte e a potência aplicada (W) para obter tal fluxo. A unidade é lúmen / watt (lm/w).
Nem toda a energia consumida por uma fonte de luz artificial se transforma em luz visível, parte se transforma em outras radiações (invisíveis, calóricas, etc). A seguir alguns valores característicos de eficiência luminosa de algumas fontes:

Lâmpada incandescente = 10 a 15 lm/w
Lâmpada halógena = 15 a 25 lm/w
Lâmpada fluorescente compacta = 60 a 80 lm/w
Lâmpada de mercúrio a alta pressão = 50 a 90 lm/w
Lâmpada fluorescente tubular = 60 a 100 lm/w
LED´s = 85 a 98 lm/w (estes valores estão se majorando permanentemente)
Lâmpada de sódio em baixa pressão NA = 150 a 200 lm/w

Espero que esta informação, característica da área de fotometria, tenha esclarecido seus questionamentos.

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