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Thèse de Doctorat
DOI
https://doi.org/10.11606/T.86.2002.tde-07062022-114653
Document
Auteur
Nom complet
Elvo Calixto Burini Junior
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2002
Directeur
Jury
Sauer, Ildo Luís (Président)
Andrade, Adnei Melges de
Fernandes Filho, Guilherme Eugênio Filippo
Moreira, Jose Roberto
Negrisoli, Manoel Eduardo Miranda
Titre en portugais
Refletância, visibilidade e luminância como fatores para melhoria da iluminação pública
Mots-clés en portugais
Energia Radiante
Fotometria
Iluminação Viária Pública
Luminância
Luminotécnica
Refletância
Refletômetro
Visão Mesópica
Visibilidade
Resumé en portugais
A iluminação viária em exteriores é projetada a partir de prescrição normativa de iluminância, a qual está estabelecida para sensibilidade visual adaptada à condição diurna. Na iluminação pública, o procedimento indicado pela norma técnica brasileira, NBR 5101, tem base neste conceito e está centrado na instalação. Não considera visibilidade (a partir da luz útil na direção do usuário), nem propicia oportunidades para redução no consumo de energia. Neste trabalho foram investigados três fatores que podem agregar melhorias à iluminação pública: REFLETÂNCIA, VISIBILIDADE e LUMINÂNCIA. Foram realizados experimentos, no Brasil, e estabelecidas correlações para visibilidade (respostas de usuários a objeto alvo, posicionado sobre a via), tendo como parâmetros iluminância e luminância. Houve repetição experimental, posteriormente, na França, a qual possibilitou comparação entre sistemas. O resultado das correlações para resposta sobre visibilidade possui conformidade com a lei de Fechner e indica superioridade para luminância, em relação a iluminância. A comparação dos sistemas, por correlação entre luminância e iluminância, coeficiente de luminância, apresentou valor 0,096 cd.lm-1 para o sistema francês (o melhor) e 0,077 cd.lm-1 para o Brasil. Tanto para a capacidade de produzir luz, por potência elétrica da instalação (Vapor de Sódio a Alta Pressão - VSAP, na França 150 W e no Brasil 250 W, nominais), quanto para luminância média produzida, sob condições nominais, os resultados são semelhantes, e acima de três candelas por metro quadrado. Para sistema com tecnologia VSAP 150 W, funcionando abaixo da condição nominal e eficiência fotópica, foi constatada produção de uma candela por metro quadrado e possibilidade de redução no consumo energético pela utilização de pavimento (mantido) com maior coeficiente de luminância. A segunda etapa da pesquisa realizada, contribuição deste trabalho na área da refletância, consistiu-se na construção e adaptação de refletômetros, incluindo a utilização de câmara digital; na coleta de amostras e na realização de medições. Os fatores de reflexão obtidos para pavimentos indicam existir relação da ordem de 2,2 para o concreto, quando comparado ao asfalto convencional. Para a superfície do pavimento original de rodovia paulista (denominada Anhanguera), consideradas variações angulares de incidência da fonte de luz e observação, 0,2 é o fator de luminância típico determinado (patamar próximo ao dobro do asfalto convencional). Os resultados alcançados, por este trabalho, foram utilizados em metodologia para medir a capacidade dos sistemas em produzir luminância na direção do observador; possibilita investigar a refletância de superfícies, tanto a partir de amostra física extraída, quanto através de imagem capturada em campo; respaldados em referencial internacional, indicam possibilidade de redução no consumo energético factível pelo incremento (e manutenção) da refletância do pavimento e poderão auxiliar na revisão da NBR 5101, 1992. A adoção dos métodos propostos e disseminação desses procedimentos, nas áreas de projetos e avaliação de desempenho permitirá melhorar a qualidade da iluminação pública para o usuário, reduzir o consumo de eletricidade neste uso e com ênfase, a utilização do conceito de luminância pode permitir reduções das emissões de radiação infravermelha pelos pavimentos, ilhas de calor, mitigando provável incremento do efeito estufa.
Titre en anglais
Reflectance, visibility and luminance as factors for the roadway lighting improvement
Mots-clés en anglais
Lighting Technology
Luminance
Mesopic Vision
Photometry
Radiant Energy
Reflectance
Reflectometer
Roadway Lighting
Visibility
Resumé en anglais
The roadway lighting is designed based on the horizontal illuminance level requirement, which is established over the relative spectral sensibility function for photopic vision. In the Brazilian standard for public lighting, the NBR 5101, requirements are based on this illuminance concept centered on lighting installation. It does not make any consideration for the useful light into users direction (visibility) neither propitiates ways for electric energy savings. In this research, investigations are made over three key factors that can aggregate improvements to public illumination: reflectance, target visibility and luminance. The experimentations were carried out under Brazilian conditions. Correlations were established between visibility (as the observers appraisal rating to the visibility of a sphere, set over the road surface) and physical measurements (luminance and illuminance) as parameters. Later, the Brazilians experiment was repeated in France, whereby lighting system comparison was made feasible. The results of the visibility procedure are in agreement with Fechners law and indicate a stronger correlation to luminance, than to illuminance. The correlations made between luminance and illuminance, for the compared systems, presented a luminance factor of 0.096 cd.lm-1 for the French system (the best) and 0.077 cd.lm-1 in the Brazilian systems. The installation capability for light production (High Pressure Sodium - HPS, 150 W in France and 250 W in Brazil, rated values) from electric energy and the mean luminance produced by each system, under rated supply voltage, showed closed results and above three candles per square meter. For a system HPS 150 W technology working below its rated conditions (and under photopic efficacy), one candle per square meter can be produced, and a further energy use reduction can be set with higher (maintained) pavement luminance factor (reflectance). The second part of the research intends to make a contribution to the reflectance area; it dealt with the constructions and use of reflectometers, including digital imaging camera utilization; field data collection and measurements. The reflectors factor result, measured from pavement, indicates a rate of 2.2 to concrete (when it was related with conventional asphalt). For the original pavement of a major road in the State of Sao Paulo (called Anhanguera), 0.2 is the typical luminance factor (value almost two times more than the conventional asphalt) measured when were considered variations of the light source incidence and observation angles. The results achieved throughout this research were used in a methodology that can be applied for the measurement of the public illumination system capability in producing luminance in the users direction. It makes further investigations over surface reflectance possibility, not only physically extracted from the pavement in the field, but from digital imaging made from it and can help the review of the NBR 5101, 1992. The adoption of the methodology proposed and the dissemination of the procedures made available from this research to the lighting design and performance evaluation areas could provide better visibility for its users, lower electricity use by lighting installation, and the luminance requirement, could protect the environment by reducing heat emissions, which contribute to a probable increment of the greenhouse effect.
 
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Date de Publication
2022-06-08
 
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