Conceptos básicos del diseño de iluminación

El diseño de iluminación es muy importante en los proyectos de construcción, y la los mejores resultados se logran usando cálculos detallados de iluminación en lugar de «reglas generales». Comparado con otros componentes como equipos HVAC y accesorios de plomería, el sistema de iluminación es especial: hay un factor subjetivo y artístico involucrado. Los diseños de iluminación deben proporcionar suficiente visibilidad, pero también establecen el ambiente de los entornos construidos.

Los consultores de energía recomiendan con frecuencia la iluminación LED. El período de amortización suele ser inferior a tres años y los principales fabricantes ofrecen una garantía de cinco años. Dado que el costo inicial se recupera durante el período de garantía, la iluminación LED es una inversión muy segura.


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La comunicación efectiva es importante en cualquier diseño, y esto solo es posible si todos están familiarizados con los conceptos técnicos clave. Este artículo proporcionará una descripción general de los principales términos utilizados al especificar un sistema de iluminación.

El Lumen: Unidad Básica de Flujo Luminoso

Conceptos básicos del diseño de iluminación

Al igual que la corriente eléctrica se mide en amperios y el volumen de agua se mide en galones, la salida de luz de una lámpara se mide en lúmenes. Los vatios se usan a menudo para describir el brillo de la lámpara, pero esta es una práctica incorrecta que causa confusión:

  • Hace algunas décadas, cuando la mayoría de las bombillas eran incandescentes, el brillo podía describirse en vatios. Existía una relación directa entre los lúmenes producidos y los vatios consumidos.
  • Sin embargo, esto genera confusión al comparar diferentes tipos de lámparas. La eficacia de conversión de vatios a lúmenes cambia según la tecnología de iluminación.
  • Por ejemplo, la salida de lúmenes es aproximadamente la misma para una bombilla incandescente de 60 W, una luz fluorescente compacta de 15 W y una bombilla LED de 9 W.

Un concepto erróneo común sobre Iluminación LED es que terminas con una habitación más oscura debido a la menor potencia. Sin embargo, esto proviene de la vieja práctica de describir el brillo con vatios, cuando la unidad correcta es el lumen.

El concepto de eficacia luminosa describe qué tan bien una lámpara convierte los vatios en lúmenes, similar al rendimiento de gasolina (MPG) de un automóvil. Si las tres bombillas descritas anteriormente producen 900 lúmenes cada una, sus valores de eficacia luminosa son los siguientes:

TIPO DE ILUMINACIÓN

LÚMENES

VATIOS

EFICACIA

Incandescente

900 lm

60W

900 lm / 60 W = 15 lm/W

Fluorescente

900 lm

15W

900 lm / 15 W = 60 lm/W

DIRIGIÓ

900 lm

9 vatios

900 lm / 9 W = 100 lm/W

Al igual que un automóvil con un alto MPG tiene un menor costo de combustible por milla, una fuente de luz que produce muchos lúmenes por vatio tiene un menor costo de energía. Desde un punto de vista financiero, Actualizaciones LED se encuentran entre las mejores medidas de eficiencia energética para los edificios.

Los lúmenes son útiles para describir la salida de las lámparas. Sin embargo, se utiliza una unidad de medida diferente para describir la iluminación que necesita un área específica. Por ejemplo, 10.000 lúmenes son luz más que suficiente para una pequeña oficina, pero su efecto apenas se nota en un gran almacén. El concepto de iluminancia se utiliza para describir la iluminación necesaria en entornos construidos.

Iluminancia: lúmenes por unidad de área

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Las necesidades de iluminación para una ocupación determinada se describen con un valor de iluminancia, que no se ve afectado por el tamaño. Hay dos unidades de medida comunes para la iluminancia:

  • Lux (lx) – lúmenes por metro cuadrado.
  • Footcandle (fc) – lúmenes por pie cuadrado.
  • 1 fc = 10,7639 lx

Dado que la iluminancia se especifica por unidad de área, el tamaño de la habitación no importa: una iluminancia de 50 fc tiene el mismo significado para oficinas de 500 pies cuadrados y 2500 pies cuadrados. La diferencia es que la oficina más grande necesita más accesorios para alcanzar los 50 fc. los Manual de iluminación IESNA proporciona valores de diseño de iluminancia para cada clasificación de ocupación.

En los diseños de iluminación reales, la iluminancia varía debido al espaciado de las luminarias y las formas de sus haces. Sin embargo, se aceptan ligeras variaciones, a menos que algunas áreas sean demasiado oscuras o demasiado brillantes. La iluminancia está determinada no solo por la distribución de la iluminación, sino también por las características de la habitación, como la altura del techo y los colores de la superficie. Los cálculos manuales de iluminación son complejos, pero el proceso está automatizado con software en diseños modernos.

Fotometría: ¿Cuál es la forma del haz de las lámparas?

Conceptos básicos del diseño de iluminación

La forma del haz de luz es otro aspecto importante considerado por los diseñadores de iluminación. Por ejemplo, los proyectores concentran su salida en un haz estrecho hacia abajo, mientras que los troffers distribuyen su salida sobre el área más grande posible para una iluminación uniforme.

  • No asuma que se pueden usar dos bombillas para la misma aplicación, solo porque sus bases tienen la misma forma.
  • Las lámparas con una forma de haz incorrecta darán como resultado una iluminación desigual, incluso si su flujo total de lúmenes es correcto.

La forma del haz de una lámpara es tridimensional y se puede simular mediante un software de diseño de iluminación. Las hojas de corte de iluminación describen el haz con formas 2D, paralelas y perpendiculares a la lámpara, ya que un haz 3D no se puede representar completamente. Sin embargo, los modelos de productos utilizados para el software tienen el haz completo simulado en 3D.

Temperatura de color e índice de reproducción cromática

Se utilizan dos métricas para describir el rendimiento del color de la iluminación: una para la fuente de luz y otra para los objetos que ilumina.

  • los temperatura de color correlacionada (CCT) describe el color de la fuente de luz en sí. Cada CCT tiene diferentes aplicaciones, y no hay color que pueda considerarse «el mejor».
  • los índice de reproducción cromática (CRI) describe la fidelidad con la que la fuente de luz reproduce los colores de los objetos y las superficies. El CRI máximo es 100, que describe una fuente de luz que iguala la calidad de la luz solar: un CRI más alto siempre es mejor, independientemente de la aplicación.

Uso de valores de temperatura para describir los colores de iluminación

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Los objetos brillan con un color característico según su temperatura, y por eso la lava de un volcán se ve roja. El mismo principio se aplica a las estrellas, donde una estrella amarilla como el Sol es más caliente que una estrella roja y una estrella azul es más caliente que una amarilla. En física, este comportamiento se describe con un concepto abstracto llamado “cuerpo negro”, que es un objeto que solo emite luz cuando se calienta, y cada temperatura corresponde a un color específico.

Las lámparas en realidad no se calientan a la temperatura de color correlacionada, pero es una forma conveniente de asignar un número a su color. Si una lámpara tiene un CCT de 4000K, brilla con el mismo color que un “cuerpo negro” a 4000K, pero la fuente de luz en sí no alcanza esa temperatura. En la mayoría de los edificios residenciales y comerciales, el CCT varía de 2700 K (blanco amarillento) a 6500 K (blanco azulado).

El color de iluminación óptimo depende de las preferencias personales, pero los siguientes principios se aplican a la mayoría de los diseños de iluminación:

  • Las temperaturas de color bajas, como 2700K, se consideran «cálidas» y tienden a tener un efecto relajante. Son los preferidos en áreas como dormitorios domésticos, habitaciones de hotel y restaurantes de alta gama. Los colores cálidos no son adecuados para ambientes comerciales e industriales, donde el efecto relajante puede ser contraproducente.
  • Las temperaturas de color altas como 6500K se consideran «frías» y tienden a tener un efecto energizante, aumentando la conciencia. Se prefieren en aplicaciones donde se requiere la máxima visibilidad, como la fabricación de alta precisión. Los colores fríos pueden retrasar el sueño cuando se usan en casas y apartamentos, y algunas personas pueden sentirse estresadas por estos colores después de una exposición prolongada.
  • Los valores de CCT alrededor de 4000K se perciben como «neutrales» y se consideran equilibrados. El blanco neutro es el color de iluminación ideal para oficinas, aulas, cocinas y otras áreas donde las personas se concentran durante períodos prolongados.

Efecto de la fuente de luz en objetos y superficies

Incluso si dos lámparas tienen el mismo CCT, su calidad de iluminación puede diferir según su índice de reproducción cromática. Un CRI de 100 significa que la fuente de luz es tan buena como la luz del sol.

  • A pesar de su baja eficiencia energética, las bombillas incandescentes y halógenas tienen un CRI de 100.
  • Las bombillas fluorescentes tienden a tener los valores CRI más bajos y las lámparas de baja calidad tienen menos de 70.
  • Los valores de CRI para las bombillas LED pueden variar mucho según la calidad del producto. Los productos de gama baja bajan de 70, mientras que los LED de alto rendimiento alcanzan valores cercanos a 100.

El CRI mínimo para un ESTRELLA DE ENERGÍA lámpara es 80, lo que significa debe buscar lámparas etiquetadas para obtener una iluminación de alta calidad. La etiqueta también significa que un producto de iluminación es confiable, ya que ha superado rigurosas pruebas de laboratorio.

Cuando se trata de bombillas LED, un CRI más alto normalmente tiene un precio más alto. Sin embargo, hay lugares donde la métrica CRI es muy importante, como galerías de arte y tiendas de centros comerciales.

Conclusión

Las actualizaciones de LED pueden reducir los costos de iluminación entre un 30 y un 90 % en la mayoría de los casos, según el tipo de lámpara que se reemplace. En espacios con aire acondicionado, la salida de calor reducida de los LED también genera ahorros menores en refrigeración.

Puede ser tentador simplemente reemplazar las lámparas existentes con los LED más eficientes disponibles, pero no se debe pasar por alto el diseño de iluminación. Los ahorros de electricidad son bienvenidos, pero no deben lograrse a expensas de la calidad.

Si tiene una propiedad en NYC que está cubierta por Ley Local 88debe actualizar los sistemas de iluminación de acuerdo con el Código de conservación de energía para 2025. Sin embargo, puede lograr un ROI más alto al superar el nivel de eficiencia requerido por el código, mientras aprovecha la oportunidad para mejorar la calidad de la iluminación.