Quais são os tipos de padrões de distribuição de iluminação pública da IESNA e suas aplicações?

A distribuição de luz em luminárias de LED refere-se à distribuição, direção e intensidade da luz emitida pelas luminárias. Ela impacta significativamente a eficiência da iluminação, a eficiência energética e o conforto visual. A distribuição adequada da luz pode proporcionar iluminância e uniformidade adequadas, economizar energia, reduzir o ofuscamento, aumentar a segurança, diminuir a poluição luminosa e criar um ambiente de iluminação confortável. As empresas de iluminação de LED devem projetar distribuições de luz adequadas para garantir as vantagens de suas luminárias, enquanto engenheiros e designers de iluminação devem selecionar padrões de distribuição de luz adequados com base nas necessidades específicas para obter os efeitos de iluminação ideais das luminárias de LED.

Quando uma fonte de luz emite luz, sua direção de propagação pode não estar alinhada com a direção esperada. Nesses casos, estruturas específicas (como lentes e refletores) precisam ser projetadas para alterar a direção de propagação da luz. Isso envolve o ajuste da distribuição espacial da luz para obter o efeito desejado. Esse método de controle da direção de propagação da luz é chamado de curva fotométrica da luminária ou distribuição de luz.

A curva de distribuição de intensidade luminosa, comumente conhecida como curva fotométrica ou curva de distribuição de luz (CDL), ilustra a distribuição espacial da intensidade luminosa do equipamento. A curva de distribuição de intensidade é obtida diretamente por meio de medições do equipamento com um fotômetro. Os formatos comuns para curvas de distribuição de intensidade incluem IES (América do Norte) e LDT (Europa). Como compradores, também podemos obter esses arquivos entrando em contato com os fabricantes dos equipamentos. Existem dois métodos para representar curvas fotométricas: para projetores, geralmente é utilizado um sistema de coordenadas retangulares, enquanto as coordenadas polares são adotadas para iluminação interna e rodoviária.

Curva de Distribuição de Luz (Coordenadas Polares)

Em um plano de medição que passa pelo centro da fonte de luz, os valores de intensidade luminosa do dispositivo são medidos em diferentes ângulos. A partir de uma determinada direção, a intensidade luminosa em cada ângulo é marcada e representada por vetores. A conexão dos pontos finais desses vetores forma a curva de distribuição de luz polar/curva fotométrica do dispositivo, conforme mostrado no lado esquerdo da imagem a seguir.

Curva de Distribuição de Luz (Coordenadas Lineares)

Esta curva de distribuição é normalmente utilizada em dispositivos como holofotes e holofotes de LED. Como os feixes desses equipamentos estão concentrados em um ângulo sólido muito pequeno, é difícil representar sua distribuição espacial de intensidade luminosa usando coordenadas polares. Assim, alguns fabricantes utilizam curvas de distribuição de luz em coordenadas lineares/curvas fotométricas para representar sua distribuição de luz. O eixo vertical representa a intensidade luminosa (I), enquanto o eixo horizontal representa o ângulo do feixe, como mostrado no lado direito da imagem a seguir.

Classificação do tipo de distribuição de iluminação IESNA

Desde a sua fundação em 1906, a Sociedade de Engenharia de Iluminação da América do Norte (IESNA) tem uma história de mais de um século. A classificação de distribuições de iluminação introduzida pela IESNA ainda é amplamente utilizada hoje. O sistema de classificação de distribuição de luminárias é claramente definido na norma ANSI/IESNA RP-8-1983. Os tipos de luminárias definidos pela Sociedade de Engenharia de Iluminação da América do Norte são categorias padronizadas usadas para descrever os padrões de distribuição de luz das luminárias. Esses tipos de distribuição de iluminação ajudam profissionais de iluminação e designers a entender como as luminárias produzem luz e como a luz se propaga dentro de uma determinada área. A IES define vários tipos de distribuição padrão, cada um representado por um código de duas letras. Os tipos comuns de distribuição de luminárias da IES incluem Tipo I, Tipo II, Tipo III, Tipo IV e Tipo V, seguidos por algarismos romanos (IV), onde S, M, L representam Curto, Médio e Longo, respectivamente. A classificação específica é determinada pelos pontos 50% e de intensidade máxima do arquivo IES, que serão detalhados nas seções subsequentes.

Atualmente, existem muitos formatos padronizados para arquivos fotométricos, sendo os mais comuns o EULUMDAT, o CIE102 e o IESNA LM-63. O IESNA LM-63 é usado na América do Norte, o EULUMDAT na Europa e o CIE102 na Nova Zelândia. O padrão atual, de 2002, foi aprovado e reconhecido pelo Instituto Nacional de Padrões Americano (ANSI). O IESNA LM-63-2002 tornou-se o formato de arquivo fotométrico dedicado à América do Norte, com a extensão "*.ies".

Os tipos de distribuição de iluminação da IESNA definem a distribuição de luz dos equipamentos com mais precisão, com base no formato da área iluminada. Para a distribuição lateral da luz, esse padrão descreve como a luz se espalha a partir do equipamento e é caracterizado pelo ponto em que a intensidade atinge 50%. Esse padrão de distribuição envolve a capacidade do equipamento de projetar luz para frente e para trás. Em termos simples, se você deseja iluminar uma única faixa, o Tipo I pode ser adequado; se você deseja iluminar duas faixas, o Tipo II pode ser mais apropriado. No entanto, essa não é uma regra rígida e é influenciada por fatores como altura de montagem, ângulo de inclinação, comprimento do braço e distância do equipamento da borda da estrada. A IESNA definiu cinco padrões principais de distribuição de luz: Tipo I, Tipo II, Tipo III, Tipo IV e Tipo V. Essas classificações são comumente usadas para determinar espectros adequados para estradas de larguras variadas.

Nas normas publicadas pela IESNA, a via é dividida longitudinalmente em cinco regiões, conforme mostrado na imagem acima. A distribuição lateral da luz é classificada com base na área onde o ponto de intensidade máxima 50% está localizado. Para as curvas de distribuição de luz dos equipamentos acima, se o ponto de intensidade 50% estiver dentro da área Tipo III, então seu tipo de distribuição de luz correspondente é classificado como Tipo III. A partir do diagrama, podemos inferir, de modo geral, que essa distribuição é adequada para vias de três faixas. Diferentes distribuições laterais de luz são adequadas para diversos cenários de aplicação, conforme detalhado abaixo:

• Tipo I: 1-1 MH, quando a trajetória de intensidade luminosa do 50% está localizada entre 1 MH no lado da luminária e o lado da rua, chamamos de distribuição de luz simétrica ou assimétrica estreita Tipo I. Adequado para calçadas, caminhos e vias de mão única.
• Tipo II: 1-1,75 MH, quando a trajetória de intensidade luminosa do 50% está localizada entre 1 MH e 1,75 MH no lado da rua da luminária, chamamos de distribuição de luz assimétrica estreita Tipo II. Adequado para estradas de 1 a 2 faixas, estradas principais e rodovias.
• Tipo III: 1,75-2,75 MH. Quando a trajetória de intensidade luminosa do 50% está localizada entre 1,75 MH e 2,75 MH no lado da rua do equipamento, chamamos de distribuição de luz assimétrica ampla Tipo III. Adequado para vias principais, rodovias e estacionamentos.
• Tipo IV: 2,75-3,75 MH. Quando a trajetória de intensidade luminosa do 50% está localizada entre 2,75 MH e 3,75 MH no lado da rua, chamamos de distribuição de luz frontal assimétrica ampla Tipo IV. Adequado para iluminação de estacionamentos, praças e áreas de parede.
• Tipo V: Padrão circular simétrico, com distribuição circular simétrica ao redor da luminária, proporcionando distribuição uniforme de luz tanto na frente quanto atrás. Adequado para iluminação de estacionamentos e áreas externas.

Distribuição de luz vertical e longitudinal

Distribuição vertical de luz refere-se à distribuição vertical de luz de uma luminária, com base na posição de intensidade luminosa máxima (medida em candelas) na grade paralela ao TRL. A estrada ao longo do TRL é dividida em diferentes regiões de acordo com sua distância do TRL (expressa como múltiplos da altura de instalação). A distribuição longitudinal de luz envolve a capacidade da luminária de projetar luz para os lados esquerdo e direito, definida pelo ponto de intensidade máxima da luminária. De acordo com a definição da IESNA, a categoria "S" se aplica a espaçamentos de postes menores que 2,25 vezes a altura de montagem, "M" se aplica a espaçamentos de postes entre 2,25 e 3,75 vezes e "L" se aplica a espaçamentos de postes entre 3,75 e 6,0 vezes. No entanto, esta não é uma regra estrita e é influenciada por fatores como arranjo de luminárias e condições da estrada. Geralmente, luminárias classificadas como "S" são adequadas para espaçamentos de postes menores, enquanto luminárias classificadas como "L" são adequadas para espaçamentos maiores.

Nas normas publicadas pela IESNA, a via é dividida transversalmente em três regiões, conforme mostrado na imagem acima. A distribuição longitudinal da luz é classificada com base na área onde o ponto de máxima intensidade 100% está localizado. Para as curvas de distribuição de luz das luminárias mostradas, se o ponto de máxima intensidade luminosa do poste estiver dentro da área "média", então seu tipo de distribuição de iluminação correspondente é classificado como "Tipo II Médio". A partir do diagrama, podemos inferir que esse padrão de distribuição de iluminação tem um espaçamento entre postes de cerca de 3,0 a 3,5 vezes a altura do poste. Diferentes distribuições longitudinais de luz são adequadas para diferentes cenários de espaçamento entre postes, conforme detalhado abaixo:

• VS, 0-1,0 MH: Quando a trajetória de intensidade de luz 100% está localizada entre 0 e 1,0 MH nas linhas transversais da estrada, ela é chamada de distribuição de luz longitudinal VS (Muito Curta).
• S, 1,0-2,25 MH: Quando a trajetória de intensidade de luz 100% está localizada entre 1,0 a 2,25 MH nas linhas transversais da estrada, ela é chamada de distribuição de luz longitudinal S (curta).
• M, 2,25-3,75 MH: Quando a trajetória de intensidade de luz 100% está localizada entre 2,25 e 3,75 MH nas linhas transversais da estrada, ela é chamada de distribuição de luz longitudinal M (Média).
• eu, 3,75-6,0 MH: Quando a trajetória de intensidade de luz 100% está localizada entre 3,75 e 6,0 MH nas linhas transversais da estrada, ela é chamada de distribuição de luz longitudinal L (Longa).
• VL, >6,0 MH: Quando a trajetória de intensidade de luz 100% está localizada além de 6,0 MH nas linhas transversais da estrada, ela é chamada de distribuição de luz longitudinal VL (Muito Longa).

Características de aplicação da distribuição longitudinal de luz

Usamos o DIALux evo para analisar as aplicações dos postes de iluminação pública Tipo II S e Tipo II M.

As condições da estrada são as seguintes: largura de 7 metros, três faixas, balanço de 0,8 metros, altura dos postes de 8 metros, espaçamento entre luminárias de 36 metros, de acordo com o nível de iluminação EN13201 M4.

Após importar os dados fotométricos do Tipo II S e Tipo II M para o DIALux evo para análise, os resultados são muito claros. Para os dados fotométricos do Tipo II S, verificou-se que sua distribuição longitudinal de luz é relativamente curta e não distribui a luz efetivamente para as laterais das luminárias. Portanto, o espaçamento entre as duas luminárias precisa ser reduzido para 33 metros para garantir que a posição intermediária entre as duas luminárias receba iluminação adequada. Esse ajuste é necessário para atender à uniformidade necessária. Em contraste, a distribuição do Tipo II M tem melhor desempenho nesse aspecto com espaçamento de luminárias de 36 metros, e todos os parâmetros de simulação atendem aos padrões M4. O espaçamento de 36 metros é 4,5 vezes a altura de montagem, excedendo ligeiramente as 3,75 vezes recomendadas pela IESNA. Portanto, é aconselhável usar os resultados da simulação de iluminação como base para a seleção final das luminárias.

O texto acima apresenta principalmente o conceito de distribuição de luz IESNA, abrangendo as distribuições Tipo I, Tipo II e Tipo III, bem como os conceitos de distribuição de luz curta, média e longa, e descreve brevemente suas aplicações práticas. A compreensão desses conceitos pode determinar rapidamente o tipo fotométrico apropriado necessário para um projeto. Por exemplo, a distribuição Tipo II é adequada para estradas de 1 a 2 faixas, enquanto o tipo de distribuição curta é adequado para cenários em que o espaçamento entre postes é três vezes a altura de montagem. O tipo de distribuição média é adequado para espaçamentos entre postes de quatro a cinco vezes a altura de montagem. Obviamente, esses conceitos não são absolutos e a validação deve ser realizada usando o DIALux ou outro software de simulação de iluminação pública.