A unidade SI de intensidade luminosa é a candela (símbolo cd), que é uma unidade primária. A unidade SI derivada para fluxo luminoso é o lúmen (símbolo lm). Estes são baseados na sensibilidade do olho humano à luz. As fontes de luz são frequentemente avaliadas com base na sua eficácia luminosa, que é definida como o fluxo luminoso dividido pela energia consumida, e é medida em ( \mathrm{lm} \cdot \mathrm{W}^{-1} ). Em uma loja física ou virtual, encontre as especificações do fabricante para lâmpadas representativas dos tipos incandescente, halogênica, descarga de alta temperatura, LED e fluorescente, para o fluxo luminoso similar e compare suas eficácias luminosas.

Passo 1

O enunciado pede para compararmos a eficácia luminosa de cinco tecnologias de lâmpadas (incandescente, halogênica, descarga de alta temperatura, fluorescente e LED) quando elas produzem fluxo luminoso semelhante. A eficácia luminosa \eta é dada por
\eta = \frac{\Phi}{P}
onde \Phi é o fluxo luminoso (em lúmens, lm) e P é a potência elétrica consumida (em watts, W). Para resolver, vamos: (1) selecionar especificações típicas de fábrica para cada tipo de lâmpada com fluxo em torno de 800,lm; (2) calcular \eta; (3) comparar os resultados.

Passo 2

Selecionamos valores de fabricantes para lâmpadas com fluxo próximo de 800,lm:
– Incandescente padrão (Philips 60 W): \Phi\approx806,lm, P=60,W
– Halogênica (Osram 53 W): \Phi\approx820,lm, P=53,W
– Fluorescente compacta (CFL de 14 W): \Phi\approx800,lm, P=14,W
– LED (Philips 10 W): \Phi\approx800,lm, P=10,W
– Descarga de alta pressão (HID – alta pressão de sódio, 70 W): \Phi\approx6400,lm, mas escalando para 800,lm teríamos P\approx8{,}8,W (equivalente a \sim100,lm/W)

Passo 3

Agora calculamos a eficácia \eta = \Phi/P para cada tecnologia:
\eta_\text{inc} = \frac{806}{60} \approx 13{,}4\\ \text{lm/W}
\eta_\text{hal} = \frac{820}{53} \approx 15{,}5\\ \text{lm/W}
\eta_\text{fluor} = \frac{800}{14} \approx 57{,}1\\ \text{lm/W}
\eta_\text{LED} = \frac{800}{10} = 80\\ \text{lm/W}
\eta_\text{HID} = \frac{800}{8{,}8} \approx 91\\ \text{lm/W}

Passo 4

Comparando as eficácias:
incandescente (13,4) < halogênica (15,5) < fluorescente (57,1) < LED (80) < descarga HID (91).
Isso reflete as diferenças de princípio de funcionamento e do espectro emitido: lâmpadas a descarga e LEDs convertem mais energia elétrica em luz visível, enquanto incandescentes desperdiçam muita energia em calor.

Resposta

Incandescente: \displaystyle 13{,}4\\ \mathrm{lm/W}
Halogênica: \displaystyle 15{,}5\\ \mathrm{lm/W}
Fluorescente (CFL): \displaystyle 57{,}1\\ \mathrm{lm/W}
LED: \displaystyle 80\\ \mathrm{lm/W}
Descarga de alta pressão (HID): \displaystyle 91\\ \mathrm{lm/W}

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