Diseño de iluminación arquitectónica

El diseño de iluminación arquitectónica es un campo dentro de la arquitectura, el diseño de interiores y la ingeniería eléctrica que se ocupa del diseño de sistemas de iluminación, incluida la luz natural, la luz eléctrica o ambos, para satisfacer las necesidades humanas.

El proceso de diseño tiene en cuenta:

El tipo de actividad humana para la que se debe proporcionar iluminación
La cantidad de luz requerida
El color de la luz ya que puede afectar las vistas de objetos particulares y el medio ambiente como un todo
La distribución de la luz dentro del espacio a iluminar, ya sea en interiores o al aire libre
El efecto del sistema aligerado en sí mismo en el usuario
El objetivo del diseño de iluminación es la respuesta humana, para ver claramente y sin incomodidad. El objetivo del diseño de iluminación arquitectónica es promover el diseño de la arquitectura o la experiencia de edificios y otras estructuras físicas.

Historia
La iluminación de gas era lo suficientemente económica como para iluminar las calles en las principales ciudades a partir de principios de 1800, y también se utilizó en algunos edificios comerciales y en las casas de personas adineradas. El manto de gas aumentó la luminosidad de la iluminación de las instalaciones y de las lámparas de queroseno. La siguiente gran caída en el precio se produjo con la bombilla incandescente alimentada por electricidad.

Concepto
El diseño de iluminación arquitectónica se centra en tres aspectos fundamentales de la iluminación de edificios o espacios. El primero es el atractivo estético de un edificio, un aspecto particularmente importante en la iluminación de los entornos minoristas. En segundo lugar, el aspecto ergonómico: la medida de la función que desempeña la iluminación. En tercer lugar está el problema de la eficiencia energética para garantizar que la iluminación no se desperdicie con la iluminación excesiva, ya sea al iluminar espacios vacíos innecesariamente o al proporcionar más luz de la necesaria para la estética o la tarea. Los factores culturales también deben ser considerados; por ejemplo, las luces brillantes fueron una marca de riqueza durante gran parte de la historia de China.

Iluminación diurna
Cuando el Sol cruza el cielo, puede parecer rojo, naranja, amarillo o blanco dependiendo de su posición. El color cambiante del Sol en el transcurso del día es principalmente el resultado de la dispersión de la luz y no se debe a cambios en la radiación del cuerpo negro. El color azul del cielo es causado por la dispersión de Rayleigh de la luz solar de la atmósfera, que tiende a dispersar la luz azul más que a la luz roja.

Para los colores basados ​​en la teoría del cuerpo negro, el azul se produce a temperaturas más altas, mientras que el rojo se produce a temperaturas más bajas y más frías. Esto es lo opuesto a las asociaciones culturales atribuidas a los colores, en las que el rojo representa el calor y el frío azul.

Fixtures
Los accesorios de iluminación vienen en una amplia variedad de estilos para diversas funciones. Las funciones más importantes son como un soporte para la fuente de luz, para proporcionar luz dirigida y para evitar el deslumbramiento visual. Algunos son muy simples y funcionales, mientras que otros son piezas de arte en sí mismos. Se puede usar casi cualquier material, siempre que pueda tolerar el exceso de calor y cumpla con los códigos de seguridad.

Una propiedad importante de los artefactos de iluminación es la eficacia luminosa o la eficiencia del tapón de pared, es decir, la cantidad de luz utilizable que emana del accesorio por energía utilizada, generalmente medida en lumen por vatio. Un accesorio que utiliza fuentes de luz reemplazables también puede tener su eficiencia citada como el porcentaje de luz que pasa de la «bombilla» a los alrededores. Cuanto más transparente es el dispositivo de iluminación, mayor es la eficacia. Sombrear la luz normalmente disminuirá la eficiencia, pero aumentará la direccionalidad y la probabilidad de comodidad visual.

Las lámparas PH son una serie de lámparas diseñadas por el diseñador y escritor danés Poul Henningsen desde 1926 en adelante. La lámpara está diseñada con múltiples tonos concéntricos para eliminar el deslumbramiento visual, que solo emite luz reflejada y oscurece la fuente de luz.

Estudios fotométricos
Los estudios fotométricos (también denominados a veces «diseños» o «punto por punto») se utilizan a menudo para simular diseños de iluminación para proyectos antes de que se construyan o renueven. Esto permite a los arquitectos, diseñadores de iluminación e ingenieros determinar si una configuración de iluminación propuesta proporcionará la cantidad de luz prevista. También podrán determinar la relación de contraste entre las áreas claras y oscuras. En muchos casos, estos estudios se citan con las prácticas de iluminación recomendadas por IESNA o CIBSE para el tipo de aplicación. Dependiendo del tipo de área, se pueden enfatizar diferentes aspectos de diseño por razones de seguridad o practicidad (es decir, como mantener niveles de luz uniformes, evitar el deslumbramiento o resaltar ciertas áreas). El software especializado a menudo se utiliza para crear estos, que normalmente combinan el uso de dibujos CAD digitales bidimensionales y software de simulación de iluminación.

La temperatura de color para fuentes de luz blanca también afecta su uso para ciertas aplicaciones. La temperatura de color de una fuente de luz blanca es la temperatura en kelvins de un emisor teórico de cuerpo negro que coincide más estrechamente con las características espectrales de la lámpara. Una bombilla incandescente tiene una temperatura de color de alrededor de 2800 a 3000 kelvins; la luz del día es alrededor de 6400 kelvins. Las lámparas con menor temperatura de color tienen relativamente más energía en la parte amarilla y roja del espectro visible, mientras que las altas temperaturas de color corresponden a las lámparas con más de una apariencia azul-blanca. Para inspecciones críticas o tareas de igualación de colores, o para exhibiciones minoristas de alimentos y ropa, la temperatura de color de las lámparas se seleccionará para obtener el mejor efecto de iluminación general. El color también se puede usar por razones funcionales. Por ejemplo, la luz azul hace que sea difícil ver las venas y, por lo tanto, se puede utilizar para desalentar el consumo de drogas.

Temperatura de color correlacionada
La temperatura de color de una fuente de luz es la temperatura de un radiador ideal de cuerpo negro que irradia luz de un tono comparable al de la fuente de luz.La temperatura del color es una característica de la luz visible que tiene aplicaciones importantes en iluminación, fotografía, videografía, publicación, fabricación, astrofísica, horticultura y otros campos. En la práctica, la temperatura de color solo es significativa para las fuentes de luz que de hecho se corresponden de algún modo con la radiación de algún cuerpo negro, es decir, aquellas en una línea de rojo / naranja a través de amarillo y más o menos blanco a blanco azulado; no tiene sentido hablar de la temperatura de color de, por ejemplo, una luz verde o púrpura. La temperatura de color se establece convencionalmente en la unidad de temperatura absoluta, el kelvin, que tiene el símbolo de unidad K.

Para iluminar interiores de edificios, a menudo es importante tener en cuenta la temperatura de color de la iluminación. Por ejemplo, una luz más cálida (es decir, con menor temperatura de color) se usa a menudo en áreas públicas para promover la relajación, mientras que una luz más fría (temperatura de color más alta) se usa para aumentar la concentración en oficinas.

La atenuación CCT para la tecnología LED se considera una tarea difícil, ya que los efectos de dispersión, la edad y la deriva de temperatura de los LED cambian la salida del valor de color real. Aquí los sistemas de bucle de retroalimentación se utilizan, por ejemplo, con sensores de color, para monitorear y controlar activamente la salida de color de múltiples LED de mezcla de colores.

La temperatura de color de la radiación electromagnética emitida por un cuerpo negro ideal se define como su temperatura superficial en kelvins, o alternativamente en mireds (kelvin micro-recíproco). Esto permite la definición de un estándar por el cual se comparan las fuentes de luz.

Categorizar diferentes tipos de iluminación
En la medida en que una superficie caliente emite radiación térmica pero no es un radiador ideal de cuerpo negro, la temperatura de color de la luz no es la temperatura real de la superficie. La luz de una lámpara incandescente es radiación térmica, y el bulbo se aproxima a un radiador ideal de cuerpo negro, por lo que su temperatura de color es esencialmente la temperatura del filamento.

Muchas otras fuentes de luz, como las lámparas fluorescentes o los LED (diodos emisores de luz) emiten luz principalmente por procesos distintos de la radiación térmica. Esto significa que la radiación emitida no sigue la forma de un espectro de cuerpo negro. A estas fuentes se les asigna lo que se conoce como temperatura de color correlacionada (CCT). CCT es la temperatura de color de un radiador de cuerpo negro que a la percepción del color humano se acerca más a la luz de la lámpara. Debido a que tal aproximación no es necesaria para la luz incandescente, el CCT para una luz incandescente es simplemente su temperatura no ajustada, derivada de la comparación con un radiador de cuerpo negro.

Métodos
Para instalaciones simples, se pueden usar cálculos manuales basados ​​en datos tabulares para proporcionar un diseño de iluminación aceptable. Los diseños más críticos u optimizados ahora rutinariamente usan modelos matemáticos en una computadora.

En función de las posiciones y las alturas de montaje de las luminarias, y sus características fotométricas, se puede verificar la uniformidad y la cantidad de iluminación del diseño de iluminación propuesto. Para proyectos más grandes o aquellos con planos de planta irregulares, se puede usar software de diseño de iluminación. Cada accesorio tiene su ubicación ingresada, y se puede ingresar la reflectancia de paredes, techo y pisos. El programa de computadora producirá un conjunto de gráficos de contorno superpuestos en el plano de planta del proyecto, mostrando el nivel de luz esperado a la altura de trabajo. Los programas más avanzados pueden incluir el efecto de la luz proveniente de ventanas o tragaluces, lo que permite una mayor optimización del costo operativo de la instalación de iluminación. La cantidad de luz diurna recibida en un espacio interno normalmente se puede analizar realizando un cálculo de factor de luz diurna.

El método de la cavidad zonal se utiliza como base para los cálculos manuales, tabulados y de la computadora. Este método utiliza los coeficientes de reflectancia de las superficies de las habitaciones para modelar la contribución a la iluminación útil en el nivel de trabajo de la habitación debido a la luz reflejada desde las paredes y el techo. Los fabricantes de accesorios suelen dar valores fotométricos simplificados para usar en este método.

El modelado computarizado de la iluminación de inundación al aire libre generalmente procede directamente de los datos fotométricos. La potencia de iluminación total de una lámpara se divide en pequeñas regiones angulares sólidas. Cada región se extiende a la superficie que se va a encender y el área calculada, dando la potencia de la luz por unidad de área. Cuando se usan lámparas múltiples para iluminar la misma área, se suma la contribución de cada una. De nuevo, los niveles de luz tabulados (en lux o foot-candles) se pueden presentar como líneas de contorno de valor de iluminación constante, superpuestas en el plano del plan del proyecto. Es posible que los cálculos manuales solo se requieran en algunos puntos, pero los cálculos de la computadora permiten una mejor estimación de la uniformidad y el nivel de iluminación.

Organizaciones profesionales internacionales
La Illuminating Engineering Society de Australia y Nueva Zelanda se estableció en 1930 durante la Gran Depresión.

La Asociación Internacional de Diseñadores de Iluminación (IALD) fue fundada en 1969 y su misión actual es «servir a la membresía de IALD en todo el mundo promoviendo el éxito visible de sus miembros en la práctica del diseño de iluminación». La organización creó una nueva actitud hacia la profesión y elevó el perfil de diseño de iluminación arquitectónica, uno de sus principales objetivos.

La Asociación de Diseñadores de Iluminación Profesional (PLDA) se formó en 1993 como la Asociación Europea de Diseñadores de Iluminación (ELDA, luego ELDA +). Hasta que se disolvió en 2014, fue con la IALD una de las principales autoridades con respecto al diseño de iluminación en arquitectura.

La Sociedad de Ingeniería Iluminadora de América del Norte (IESNA) busca mejorar el entorno iluminado reuniendo a aquellos con conocimientos de iluminación y traduciendo ese conocimiento en acciones que beneficien al público.

El Consejo Nacional de Cualificaciones para las Profesiones de la Iluminación (NCQLP) es una organización sin fines de lucro fundada en 1991 para servir y proteger el bienestar del público a través de prácticas de iluminación eficaces y eficientes. A través de un proceso de revisión por pares, el NCQLP establece los requisitos de educación, experiencia y examen para la certificación de referencia en las profesiones de iluminación. El NCQLP ha establecido un proceso de certificación mediante el cual los profesionales en iluminación y campos relacionados, a través de pruebas, demuestran su conocimiento y experiencia en las profesiones relacionadas con la iluminación. Aquellos que completen con éxito el examen de certificación de iluminación NCQLP tienen derecho a utilizar la denominación LC (Lighting Certified) después de su nombre para fines profesionales.

La Comisión Internacional de Iluminación (CIE) es una organización «dedicada a la cooperación internacional y al intercambio de información entre sus países miembros sobre todos los asuntos relacionados con la ciencia y el arte de la iluminación». CIE trabaja a nivel mundial para desarrollar y publicar la estandarización del diseño de iluminación y Practicar documentos.

La Asociación de iluminación y sonido profesional (PLASA) representa los intereses de muchos diseñadores y fabricantes de iluminación, muchos de los cuales participan en el mercado de iluminación arquitectónica. PLASA está orientado al Reino Unido, pero representa empresas a nivel europeo e internacional.

Hay muchas más organizaciones nacionales como Schweizerische Licht Gesellschaft (SLG) en Suiza, Association des Concepteurs Lumière et Éclairagistes (ACE) en Francia, Hellenic Illumination Committee (HIC) en Grecia y Associazione Professionisti dell’Illuminazione ( APIL) en Italia.

Sistema de control de iluminación
Detector de movimiento
Minutero
Toque
Sistemas X10 (estándar de la industria)
0-10 V control de iluminación
Interfaz de iluminación direccionable digital Dali regulable

Publicaciones sobre diseño de iluminación arquitectónica
En Praise of Shadows de Jun’ichirō Tanizaki es un ensayo sobre la estética japonesa en contraste con el cambio. Las comparaciones de luz con oscuridad se usan para contrastar culturas occidentales y asiáticas.
La estructura de la luz por Richard Kelly
La iluminación de la arquitectura moderna por Dietrich Neumann
Hecho de luz | Speirs + Major | Diseñadores que trabajan con luz
Un método de iluminar el escenario de Stanley McCandless
Iluminación arquitectónica: Diseñando con luz y espacio de Hervé Descottes con Cecilia Ramos (Autor)
Fundamentos del diseño de la iluminación (sistema empírico de EE. UU.) Por Mark Karlen (Autor), James R. Benya (Autor),
La arquitectura de la luz: un libro de texto de procedimientos y prácticas para el arquitecto, el diseñador de interiores y el diseñador de iluminación. por Sage Russell
Retrofit y reencendido de iluminación: una guía para la iluminación eficiente de energía por James R. Benya (Autor), Donna J. Leban
Fundamentals of Lighting por Susan M. Winchip
Diseñando con luz: el arte, la ciencia y la práctica del diseño de iluminación arquitectónica por Jason Livingston.
Iluminación: conceptos básicos / Warren G. Julian, editor; escrito por miembros del Departamento de Ciencias Arquitectónicas, Universidad de Sydney
Architectures de lumières (2003) de Louis Clair (publicación bilingüe, en francés e inglés)

Medios de diseño arquitectónico
Con el aumento en el enfoque global en diseño verde y códigos de energía, el diseño de iluminación y su papel en la sostenibilidad se han vuelto más conocidos, dando como resultado una serie de publicaciones comerciales específicas de iluminación y un aumento en la cobertura en publicaciones arquitectónicas.

Terminología
Luz empotrada
La carcasa protectora está oculta detrás de un techo o pared, dejando solo el accesorio expuesto. La versión montada en el techo a menudo se llama downlight.
«Latas» con una variedad de lámparas
Jerga de productos económicos de iluminación descendente que están empotrados en el techo, o a veces para luces ascendentes colocadas en el piso. El nombre proviene de la forma de la vivienda. El término «luces de marihuana» se usa a menudo en Canadá y en partes de los EE. UU.
luz cala
Empotrado en el techo en una larga caja contra una pared.
Lámpara de piso
Troffer
Luminarias empotrables fluorescentes, usualmente de forma rectangular para encajar en una rejilla de techo abatible.
Luz montada en superficie
La carcasa acabada está expuesta, no al ras con la superficie
Candelabro
Colgante de luz
Suspendido del techo con una cadena o tubería
Candelabro de pared
Proporcionar luces hacia arriba o hacia abajo; se puede utilizar para iluminar obras de arte, detalles arquitectónicos; comúnmente utilizado en pasillos o como una alternativa a la iluminación del techo.
Luminaria de riel
Los dispositivos individuales («cabezas de pista») se pueden colocar en cualquier lugar a lo largo de la pista, lo que proporciona energía eléctrica.
Luz debajo del gabinete
Montado debajo de gabinetes de pared de cocina
Alumbrado de emergencia o señal de salida
Conectado a una batería de respaldo o a un circuito eléctrico que tiene energía de emergencia si falla la alimentación de la red
Iluminación de alta y baja bahía
Normalmente se usa para iluminación general para edificios industriales y, a menudo, tiendas de gran tamaño
Luces de tira o iluminación industrial
A menudo, largas líneas de lámparas fluorescentes utilizadas en un almacén o fábrica
Iluminación exterior e iluminación de paisaje
Se utiliza para iluminar pasillos, estacionamientos, carreteras, exteriores de edificios y detalles arquitectónicos, jardines y parques.
Noray
Un tipo de iluminación arquitectónica para exteriores que es una unidad montada en el suelo, corta y erguida, que generalmente se utiliza para proporcionar iluminación de tipo de corte para iluminación de salida, pasillos ligeros, escalones u otras vías.
luz de la calle
Iluminación de inundación
Por lo general, montada sobre poste o poste – para paisajes, carreteras y estacionamientos

Tipos de lámparas
Los tipos de iluminación eléctrica incluyen:

Bombillas incandescentes
Lámparas de arco
Lámparas de descarga de gas (por ejemplo, lámparas fluorescentes compactas y fluorescentes, lámparas de neón, lámparas de halogenuros metálicos, flashes fotográficos modernos)
Láser
Diodos emisores de luz (LED), incluidos los OLED
Lámparas de azufre

* La temperatura de color se define como la temperatura de un cuerpo negro que emite un espectro similar; estos espectros son bastante diferentes a los de los cuerpos negros.
La fuente más eficiente de luz eléctrica es la lámpara de sodio de baja presión. Produce, para todos los propósitos prácticos, una luz naranja / amarilla monocromática, que proporciona una percepción monocromática similar de cualquier escena iluminada. Por esta razón, generalmente se reserva para usos de alumbrado público al aire libre. Los astrónomos prefieren las luces de sodio de baja presión para el alumbrado público, ya que la contaminación lumínica que generan puede filtrarse fácilmente, al contrario que la banda ancha o los espectros continuos.

Bombilla incandescente
La moderna bombilla incandescente, con un filamento enrollado de tungsteno, se comercializó en la década de 1920, desarrollada a partir de la lámpara de filamentos de carbono introducida alrededor de 1880. Además de las bombillas para iluminación normal, hay un rango muy amplio, que incluye baja tensión, baja tipos de energía que a menudo se usan como componentes en el equipo, pero que en la actualidad son desplazados en gran parte por los LED

Actualmente hay interés en prohibir algunos tipos de lámparas de filamento en algunos países, como por ejemplo, en Australia, que prevé prohibir las bombillas incandescentes estándar para 2010, ya que son ineficaces para convertir la electricidad a la luz. Sri Lanka ya ha prohibido la importación de bombillas de filamento debido al alto uso de electricidad y menos luz. Menos del 3% de la energía de entrada se convierte en luz utilizable. Casi toda la energía de entrada termina en forma de calor que, en climas cálidos, debe ser removido del edificio por ventilación o aire acondicionado, a menudo resultando en un mayor consumo de energía.En climas más fríos donde se requiere calefacción e iluminación durante los meses de invierno fríos y oscuros, el subproducto de calor tiene al menos algún valor.

Lámpara halógena
Las lámparas halógenas suelen ser mucho más pequeñas que las incandescentes estándar, porque para una operación exitosa generalmente es necesaria una temperatura de bulbo por encima de 200 ° C. Por esta razón, la mayoría tiene una bombilla de sílice fundida (cuarzo), pero a veces vidrio de aluminosilicato. Esto a menudo se sella dentro de una capa adicional de vidrio. El vidrio exterior es una medida de seguridad que reduce la emisión de rayos UV y porque las bombillas halógenas pueden explotar ocasionalmente durante la operación. Una razón es si la bombilla de cuarzo tiene residuos aceitosos de huellas dactilares. El riesgo de quemaduras o incendios también es mayor con las bombillas desnudas, lo que lleva a su prohibición en algunos lugares a menos que esté cercado por la luminaria.

Lámpara fluorescente
Las lámparas fluorescentes consisten en un tubo de vidrio que contiene vapor de mercurio o argón a baja presión. La electricidad que fluye a través del tubo hace que los gases emitan energía ultravioleta. El interior de los tubos está cubierto con fósforos que emiten luz visible cuando son golpeados por energía ultravioleta.tienen una eficiencia mucho mayor que las lámparas incandescentes. Por la misma cantidad de luz generada, normalmente usan entre un cuarto y un tercio de la potencia de una lámpara incandescente.

Lámpara led
Los diodos emisores de luz (LED) de estado sólido se han popularizado como luces indicadoras desde la década de 1970. En los últimos años, la eficacia y la producción han aumentado hasta el punto en que los LED ahora se utilizan en aplicaciones de iluminación de nicho.

Los LED indicadores son conocidos por su vida extremadamente larga, de hasta 100.000 horas, pero los LED de iluminación funcionan de manera mucho menos conservadora (debido al alto costo del LED por vatio) y, en consecuencia, tienen vidas mucho más cortas.

Debido al costo relativamente alto por vatio, la iluminación LED es más útil con potencias muy bajas, típicamente para ensambles de lámparas de menos de 10 W. Los LED son actualmente más útiles y rentables en aplicaciones de baja potencia, como luces nocturnas y linternas. Los LED de colores también se pueden usar para iluminación de acento, como para objetos de vidrio, e incluso en cubitos de hielo falsos para bebidas en fiestas. También se utilizan cada vez más como iluminación de vacaciones.

Las eficiencias del LED varían en un rango muy amplio. Algunos tienen una eficiencia menor que las lámparas de filamentos, y algunos tienen una eficiencia significativamente mayor. El rendimiento del LED a este respecto es propenso a ser malinterpretado, ya que la direccionalidad inherente de los LED les da una intensidad de luz mucho más alta en una dirección por cada salida de luz total dada.

Los LED de un solo color son una tecnología bien desarrollada, pero los LED blancos en el momento de la escritura todavía tienen algunos problemas sin resolver:

CRI no es particularmente bueno, lo que resulta en una reproducción de color menos que precisa.
La distribución de la luz del fósforo no coincide por completo con la distribución de la luz del LED, por lo que la temperatura del color varía en diferentes ángulos.
El rendimiento de fósforo se degrada con el tiempo, lo que provoca un cambio en la temperatura de color y una caída de la producción. Con algunos LED, la degradación puede ser bastante rápida.
La tolerancia al calor limitada significa que la cantidad de energía que se puede empacar en un conjunto de lámpara es una fracción de la potencia utilizable en una lámpara incandescente de tamaño similar.
La tecnología LED es útil para los diseñadores de iluminación debido a su bajo consumo de energía, baja generación de calor, control instantáneo de encendido y apagado, y en el caso de LED de un solo color, continuidad de color durante toda la vida del diodo y costo relativamente bajo de fabricación .

En los últimos años, el software se ha desarrollado para combinar iluminación y video al permitir a los diseñadores de iluminación transmitir contenido de video a sus dispositivos LED, creando paredes de video de baja resolución.