Faro Is

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Dispositivos de Iluminação e Sinalização: Testes Funcionais e de Durabilidade Rodrigo Cardin1, Claudinei Galligani1, Hélcio Onusic1,2, Stefan Specht1 1 DaimlerChrysler do Brasil Ltda 2 Instituto de Física – Universidade de São Paulo

RESUMO Desde o surgimento dos automóveis, a preocupação com o dirigir foi a principal tarefa dos desenvolvimentos, sendo que em especial tem-se o aprimoramento dos faróis e sistemas de sinalização que, ao longo deste tempo, ganhou grandes investimentos em tecnologia. Os faróis e sistemas de iluminação, foco de nosso trabalho, ganharam especial atenção nos ensaios de durabilidade e de iluminação, conciliando estes com os desejos de Estilo das montadoras, com a evolução das normas de segurança e com o conforto de dirigibilidade. O trabalho apresenta uma abordagem relativa a alguns ensaios funcionais e de durabilidade aplicados em unidades de iluminação e sinalização utilizadas na indústria automotiva. São descritos alguns ensaios de durabilidade, tais quais vibrações, testes de vedações, veiculares, evidenciando-se a pesquisa de variações de pressão interna de faróis em relação a proteção contra condições adversas de meio ambiente. No tocante aos ensaios funcionais, enfatizamos aqueles relacionados à Fotometria e Colorimetria, com a utilização de parâmetros Psicofísicos e do Sistema Internacional XYZ da CIE (Comissão Internacional de Iluminação). INTRODUÇÃO Historicamente os faróis sempre foram os componentes de maior dificuldade na sua elaboração técnica, devido aos mesmos sempre estarem expostos ao meio e sofrerem variações climáticas e funcionais extremas. Diversos estudos foram surgindo no decorrer da evolução tecnológica como as técnicas de testes de durabilidade e estudos da fisiologia humana. Estudos demonstram que as condições físico-psíquicas dos operadores destes veículos são fatores fundamentais para se obter a melhor performance destas máquinas, neste caso, cada vez mais será dado ênfase às condições de conforto, conveniência e segurança destes operadores. Unidades de Iluminação e Sinalização estão fortemente associadas à segurança veicular. O projeto relativo a esses dispositivos tem o objetivo de satisfazer distribuição de intensidade luminosa, níveis de iluminação e cores adequadas a regras e normas específicas relacionadas à discriminação, identificação e decisão. Além disso, a performance desses sistemas deve ser garantida na sua longa vida sob diferentes tipos de excitação e condições de meio ambiente. Isso significa que aspectos funcionais e de durabilidade são complementares no sentido de fornecerem às unidades um comportamento adequado na performance em todo seu ciclo de vida.

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OBJETIVO Ao longo do tempo, centenas de conjuntos óticos foram testados nos laboratórios da DaimlerChrysler do Brasil e nos fornecedores para assegurar a qualidade dos componentes. Com o surgimento de novos materiais e técnicas construtivas incorporadas aos faróis e sistemas de iluminação, levou-se à métodos de ensaio mais aprimorados Com o desafio de se desenvolver novas linhas de sistemas de iluminação, em parceria com fornecedores nacionais, testes funcionais e de durabilidade são realizados, conseguindose desta forma o melhor desempenho construtivo e fotométrico. Abordamos, em seguida, esses ensaios. TESTES DE DURABILIDADE Para que o conjunto ótico seja aprovado é necessária uma enorme gama de testes, sendo os principais: •Teste de vibração randômica •Ensaio de queda livre •Ensaio de choque mecânico •Ensaio de choque térmico •Ensaio de alta e baixa temperatura •Ensaio de névoa salina •Durabilidade em veículo (trecho urbano e de terra) •Ensaio de vedação A penetração de água sempre foi um dos elementos dos testes que empregou a maior parte das horas em análise, devido a grande incidência de penetração de água no interior dos blocos óticos.

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Fig. 1. Caminhão sob severas condições. Visando evitar a penetração de água e ao mesmo tempo permitindo que o ar contido no interior dos blocos óticos fosse renovado com o ambiente, surgiu uma tecnologia denominada de respiro hidrofóbico, que consiste em uma membrana capaz de impedir a entrada de água e ao mesmo tempo permitir que o ar tenha passagem para a atmosfera. Durante o teste de durabilidade dos novos faróis vários problemas foram solucionados, no entanto, um deles persistia: os faróis não suportavam o teste de vedação e permitiam a entrada de água antes do tempo previsto. Ao término de mais um teste de vedação, enquanto se desmontava o conjunto para avaliar a origem da falha na vedação, notou-se a presença de vácuo no interior do bloco ótico. Isto levanta a teoria de que, no decorrer dos testes estes respiros se obstruíam, pois se estes estivessem funcionando não haveria pressão alguma no interior dos faróis. Mas não se sabia como nem porque exatamente os respiros se obstruíam e qual era a amplitude deste vácuo gerado. A presença de vácuo no interior dos faróis favorecia a penetração de água, uma vez que a própria pressão interna contribuiria negativamente para a vedação do conjunto. Notou-se então, que pouco se sabia realmente sobre o comportamento da pressão interna dos faróis. Faltava na verdade quantificar as variáveis envolvidas no processo, para assim se estabelecer parâmetros seguros para avaliação de respiros, traçando comparativos entre seus diversos tipos. Por esta razão, iniciou-se uma série de testes para se avaliar o comportamento da pressão e da temperatura interna dos faróis submetidos a testes de vedação, e para se descobrir qual a real contribuição do respiro para a vedação do conjunto. INSTRUMENTAÇÃO Para se avaliar a situação, era necessário definir quais varáveis eram realmente significativas para o teste. Decidiu-se supervisionar inicialmente, além da temperatura

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ambiente, a pressão e a temperatura interna do bloco ótico, analisando não os valores absolutos, mas sim a diferença entre a temperatura ambiente e a temperatura do interior do bloco ótico, e a diferença entre a pressão atmosférica e a pressão do interior do bloco ótico. Para tal, foram inseridos um tubo de nylon (tecalon) com diâmetro externo de 6 mm para se medir a pressão interna e um termopar tipo k, posicionado no centro do bloco ótico, de forma a obter a temperatura média do interior do bloco ótico (Fig. 2). Porém, por se tratar de pressões supostamente muito baixas, a instrumentação não poderia influenciar nos resultados. Por isso o bloco ótico foi perfurado de modo que a instrumentação ficasse bem ajustada ao furo, com vedação apropriada, evitando assim que a elasticidade da instrumentação alterasse o volume interno do bloco ótico quando este estivesse submetido à pressões internas, mascarando assim os resultados. Submetemos este conjunto ao teste de vedação supervisionando as grandezas instrumentadas.

Fig. 2. Posicionamento da instrumentação: Um tubo de nylon com diâmetro externo de 6 mm para se medir a pressão interna e um termopar tipo k, posicionado no centro do bloco ótico, de forma a obter a temperatura média do interior do bloco ótico.

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TESTE DE VEDAÇÃO O teste de vedação consiste em expor o componente à uma condição extrema, bombardeando-o intermitentemente com um jato de água vindo de todas as direções, enquanto o farol é ligado e desligado conforme um ciclo de teste. De acordo com a norma DIN EN60529, um banco de provas de vedação consiste de uma mesa giratória e de um tubo perfurado, pelo qual se esguicha a água diretamente sobre o componente testado. (Fig. 3). No entanto estas normas são muito abrangentes e lidam com toda sorte de dispositivos, faltando então instruções detalhadas para cada aplicação. Elas também definem tempos de testes mas estes se mostraram não adequados para a avaliação de vedação de faróis, uma vez que não reproduzem as condições normais de funcionamento dos faróis, tais como variações de temperatura e pressão. Portanto, levando-se em consideração as características de funcionamento dos faróis, um possível ciclo de teste representativo poderia ser composto por três estágios: estágio de resfriamento, estágio de pré-aquecimento e estágio de aquecimento. Durante o ciclo de pré-aquecimento tanto o farol quanto o jato d’água permanecem ligados, provocando um lento aquecimento do componente. Depois se inicia o estágio de aquecimento, no qual o jato de água é desligado e o componente permanece ligado. Sem a presença da água para refrigerá-lo, este atinge sua máxima temperatura. Por último vem o estágio de resfriamento, no qual o farol é desligado mas o jato d’água permanece ligado, o que provoca um resfriamento brusco na peça (Fig. 4).

Tubo perfurado

Câmara de Ensaio Mesa giratória Painel de Comando

Fig. 3. Desenho de típico banco de provas de vedação.

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Ciclo de teste

Jato d’água ligado

Faróis ligados

Resfriamento

Pré-aquecimento

tempo Aquecimento

Fig. 4. Descrição de um típico ciclo de teste: Estágio de Resfriamento (jato d’água ligado), estágio de pré-aquecimento (água e faróis ligados) e ciclo de aquecimento (faróis ligados). Ao término do estágio de aquecimento volta-se a resfriar bruscamente o componente num ciclo que se repete até o término do tempo de teste. O tempo de cada estágio depende da característica do teste e pode variar entre 5 minutos à 30 minutos (por estágio), o que totalizam de 15 à 90 minutos por ciclo. O principal objetivo é acelerar os resultados dos testes de durabilidade, obtendo falhas que ocorreriam em campo somente após muito tempo de uso em condições normais, e, acima de tudo, servindo como parâmetro para se traçar comparativos entre componentes de diferentes topologias. RESULTADOS •

OBSTRUÇÃO DO RESPIRO HIDROFÓBICO

Inicialmente tinha-se uma suspeita de que a falha do respiro estava relacionada ao aumento da umidade relativa do ar no interior do bloco ótico. Esta teoria estava baseada na possibilidade de que à medida que o ar fosse se tornando mais úmido, a resistência à passagem de ar oferecida pelo material hidrofóbico do respiro aumentaria, aumentando o nível da pressão interna remanescente no interior do bloco ótico. No entanto, testes iniciais utilizando-se um umidificador de ar frio para gerar umidade no interior do bloco ótico, mostraram que isto pouco influenciava no comportamento global da pressão interna do farol. Submetendo então o componente instrumentado ao teste de vedação (Fig. 5), com estágios de 5 min, constatou-se que inicialmente o respiro funciona normalmente, registrando picos de pressão menores que 5 mBar positivos e negativos, seguidos de uma exponencial decrescente de comportamento assintótico tendendo à zero, o que evidencia a existência de fluxo de ar. Quando o teste atingiu aproximadamente 34 minutos, a curva de pressão registrou uma descontinuidade (Fig. 6), e, a partir deste ponto, nota-se que durante todo o ciclo de

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resfriamento a curva da pressão diferencial acompanha o comportamento exponencial da curva da temperatura, indicando que o respiro está obstruído. A partir deste ponto nota-se que no ciclo de aquecimento a curva da pressão diferencial não acompanha a curva de temperatura, mantendo seu comportamento assintótico inicial, evidenciando que o ar consegue passar pelo respiro, porem no ciclo de resfriamento o mesmo não ocorre. Como o ar sai mas não entra, o conjunto se comporta como uma pequena bomba de vácuo, atingindo pressões cada vez mais negativas, até chegar ao ponto que o conjunto já expulsou todo o ar que poderia ser expulso, fazendo que o vácuo permaneça durante todo o ciclo, atingindo pressões negativas de cerca de 300mBar muito superior aos 5 mBar iniciais (Fig. 7). Esta condição é muito nociva para a vedação do farol, pois a água começa a ser sugada lentamente pelos selos de vedação, e em pouco tempo ela atinge o interior do bloco ótico (Fig. 8), de onde dificilmente sairá, conforme constatado nos testes. Além de prejudicar a estética do componente, a presença de água no interior do bloco ótico remove o tratamento superficial, responsável por tornar suas paredes internas espelhadas, invalidando sua fotometria. Tal bloqueio ocorre provavelmente durante o estágio de resfriamento, quando a pressão diminui no interior do bloco ótico, provocando a entrada de ar no interior do mesmo, neste instante a água nos arredores do respiro é arrastada para dentro do mesmo. Esta água ocupa toda a superfície do material hidrofóbico, que em determinado momento fica saturado, não permitindo a entrada de água e conseqüentemente o ar não consegue passar pelo respiro, gerando assim uma pressão negativa no interior do bloco ótico. Já no estágio de aquecimento o ar se expande, empurrando a água que recobre a superfície do material hidrofóbico do respiro para fora, conseguindo assim estabelecer um fluxo de ar somente de dentro para fora do bloco ótico.

Pressão de limiar

Fluxo de ar

P ⋅V = const T

Fig. 5. O comportamento da pressão interna do bloco ótico com seu respiro funcionando corretamente. Os valores de pico indicam a pressão de limiar da camada hidrofóbica do respiro. Quando a pressão supera este patamar, a curva decresce exponencialmente, mesmo sob a constante elevação da temperatura - evidenciando fluxo de ar. Fluxo de ar somente no estágio de aquecimento

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Fig. 6. Momento da obstrução. No estágio de aquecimento o comportamento permanece inalterado. No entanto durante o estágio de resfriamento a curva de pressão segue o comportamento exponencial da curva de temperatura, evidenciando a obstrução do respiro.

comportamento inicial

vácuo gerado

decrescimento contínuo da pressão

Fig. 7. Visão geral do da pressão no interior do bloco ótico. O conjunto acumula vácuo, se comportando como uma pequena bomba de vácuo.

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Fig. 8. Água no interior do bloco ótico depois de duas horas de teste, fato devido à má equalização das pressões internas do bloco ótico. • COMPORTAMENTO DO SISTEMA COM O RESPIRO TOTALMENTE BLOQUEADO Neste teste, retirou-se o respiro e foi fechada sua cavidade, obstruindo totalmente a passagem de ar. Ao contrário do que se pode imaginar, o comportamento com o respiro totalmente bloqueado é menos nocivo à vedação do que a situação anterior (respiro bloqueado apenas no ciclo de resfriamento), uma vez que nesta condição o ar fica aprisionado no interior do bloco ótico, gerando pressões positivas e negativas da ordem de 150 mBar (Fig. 9). \ Isto faz com que a água seja atraída para o interior do bloco ótico no ciclo de resfriamento, no entanto antes que ela possa passar pelos selos de vedação, ela tende a ser expulsa no ciclo de expansão, anulando o efeito anterior, o que ajuda a retardar a penetração da água. Apesar da aparente melhora inicial esta medida apenas retarda a entrada de água, pois a constante flutuação da pressão interna tende a fadigar o material da vedação dos conectores diminuindo assim a sua eficiência. •

COMPORTAMENTO DO SISTEMA COM O RESPIRO TOTALMENTE LIVRE

Foi retirado o respiro do bloco ótico e montado em seu lugar um tubo de nylon (tecalon) com diâmetro externo de 6mm e 2000mm de comprimento, ligado diretamente à atmosfera, primeiramente em um lugar seco. Nesta condição, a pressão interna do conjunto foi mantida constante e nula durante todo o teste de vedação, e mesmo submetendo este componente ao nosso mais severo teste de vedação, não foi encontrado nenhum sinal de penetração de água. Vale lembrar que este mesmo farol não havia suportado duas horas de teste quando seu respiro hidrofóbico estava obstruído pela água – o que confirma e destaca a grande influência da eficiência da respiração do farol para sua vedação.

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P ⋅V = const T

Fig. 9. O comportamento da pressão interna com respiro totalmente bloqueado. Por quase não haver fluxo de ar, a pressão interna assume valores positivos e negativos de semelhante amplitude. Porém ao se encurtar o tubo tecalon em 400 mm, fazendo com que sua saída ficasse exposta ao ambiente úmido da câmara de vedação, em pouco tempo de teste a água já havia atingido um nível elevado no interior do bloco ótico, ressaltando a importância de se conectar o tubo tecalon a um ambiente seco. TESTES FUNCIONAIS: FOTOMÉTRICOS E COLORIMÉTRICOS Dentre os ensaios funcionais, vamos abordar e enfatizar a Fotometria e a Colorimetria. Tais ensaios devem também ser realizados visualmente como complementação aos descritos no presente trabalho, que evidenciará parâmetros físicos e psicofísicos na quantificação da Fotometria e da Colorimetria. Radiometria é a medição da radiação eletromagnética que varre desde a região do ultravioleta até a do infravermelho. Vide Fig. 10. Ela representa a parte Física, ou seja, o estímulo visual.

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Fig. 10. Visão parcial do espectro eletromagnético. Fotometria é a medição da radiação eletromagnética de acordo com a sensibilidade do olho humano. Isso significa uma região estreita de 380 nm até 780 nm, região visível, cuja contrapartida Psicofísica é a luz, que é a resposta visual do ser humano. Colorimetria é a ciência de medição de cores. A parte Física é representada pela distribuição espectral da energia radiante e a cor evidencia as características da luz, em função da sensibilidade do olho humano (Psicofísica), através da cromaticidade. Vide Fig. 11.

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Fig. 11. Nomenclatura: fotometria e colorimetria. •

A VISÃO HUMANA

A retina contém dois tipos de fotoreceptores, bastonetes (rods) e cones. Os bastonetes são mais numerosos, cerca de 120 milhões e mais sensíveis que os cones. Entretanto, eles não são sensíveis a cor, ou sejam, são acromáticos. Os cones, em número de 6 a 7 milhões, representam a sensibilidade do olho humano às cores, ou sejam, são cromáticos e estão bastante concentrados na região central da retina. Vide Figs. 12 e 13. Evidências experimentais sugerem que entre os cones há três diferentes tipos de recepção de cores. Assim, curvas de resposta para três tipos de cones foram determinadas. Os bastonetes são acromáticos e mais sensíveis a luz, com alta amplificação, e responsáveis, por exemplo, pela visão noturna e pela visão periférica.

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Fig. 12. Estrutura de cones e bastonetes

Fig. 13. Distribuição de cones e bastonetes na retina.

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TESTES FOTOMÉTRICOS •

SENSIBILIDADE DO OLHO HUMANO ≡ OBSERVADOR PADRÃO

A faixa de intensidade luminosa que experimentamos todos os dias é enorme. A razão entre a luz de meio-dia e a luz da lua pode ser da ordem de 10 milhões. Bastonetes são extremamente sensíveis à luz e são responsáveis pela visão acromática em níveis de iluminação de 10-6 cd/m2 a 10-3 cd/m2 , chamada Visão Escotópica. Acima de 3.10-1 cd/m2, somente os cones são envolvidos no mecanismo visual e acarretam a Visão Fotóptica. A transição de uma visão para outra não é repentina, mas gradual e é chamada Mesópica e, infelizmente, pouco pesquisada. As Figs. 14 e 15 ilustram as curvas de sensibilidade para a Visão Fotóptica – V(λ) e Escotópica V’(λ). Tais curvas são denominadas “funções de luminosidade” e os detectores utilizados para medições fotométricas possuem essas curvas de resposta, que são normalizadas internacionalmente, através de um observador padrão. •

UNIDADES E QUANTIDADES: FOTOMETRIA Quantidade

Radiometria

Fotometria

Parâmetro

Potência = P

watt (W)

lumen ( lm )

Fluxo luminoso

P/área

W/m2

lm /m2 ≡ lux ( l x)

Iluminamento

P/ângulo sólido

W/sr

lm /sr ≡ candela (cd)

Intensidade luminosa

P/área-ângulo sólido

W/m2-sr

cd/m2

Luminância

Observação: a relação entre quantidades físicas e psicofísicas é conseguida através da utilização de V(λ), como segue: λ2

Fluxo Luminoso = K ∫ V (λ ) P(λ ) dλ λ1

Onde K é a chamada “eficiência luminosa” e é obtida aplicando-se a equação acima ao corpo negro à temperatura de solidificação da platina (2042 K) obtendo-se o valor K = 678,8 lumens/watt. •

FOTOMETRIA DE UNIDADES DE ILUMINAÇÃO E SINALIZAÇÃO

As unidades de Iluminação e Sinalização são projetadas no sentido de prover uma distribuição luminosa que satisfaça normas nacionais e internacionais, garantindo segurança de visibilidade bem como preservando a segurança de pedestres e pessoas dos mais diferentes tipos de veículos, especialmente os que transitam em sentido contrário evitando, por exemplo, ofuscamento. A análise visual é importante na inspeção de focos excessivos de iluminação, falta de homogeneidade e manchas, qualidade das linhas de corte etc. A quantificação é feita através de pontos específicos ditados pelas normas, medidos a determinadas distâncias, dependendo da unidade ensaiada. Essas medidas são efetuadas,

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por exemplo, por fotocélulas que têm a curva de resposta da região Fotóptica (máximo em ≈ 555 nm), que é o caso das unidades de iluminação e sinalização em pauta, faróis e lanternas.

Fig. 14. Faixas de visão.

Fig. 15. Curvas de resposta do olho humano.

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Os pontos medidos possuem valores máximos e mínimos especificados pelas normas, por exemplo, ECE e SAE. Além do mais, as lâmpadas utilizadas e respectivas tensões de alimentação possuem valores nominais de fluxo luminoso e tensões elétricas com tolerâncias controladas. A título de ilustração, mostramos as Figs. 16 e 17, onde podemos observar as prescrições fotométricas para faróis (luz alta e baixa) e os respectivos pontos de medição que vigoram na Resolução Contran 692 de 22.02.1988.

Fig. 16. Prescrições fotométricas.

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Fig. 17. Tabela para medições fotométricas. •

SIMULAÇÕES

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Com as ferramentas de cálculo disponíveis hoje em dia os fornecedores, experts no tema conseguem simular uma série de situações que facilitam a visualização do comportamento da unidade de iluminação e sinalização e, em especial, a distribuição luminosa. As Figs. 18 a 20 ilustram a simulação da luz baixa de dois faróis, para se ter uma idéia do potencial dessa ferramenta. Essas simulações foram disponibilizadas pela firma Valeo.

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F1

F2

Fig. 18. Exemplo de distribuição de luz baixa-frontal.

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F1

F2

Fig. 19. Exemplo de distribuição de luz baixa-transversal.

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F1

F2

Fig. 20. Exemplo de visualização estática.

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•

TESTES COLORIMÉTRICOS

Os projetos relativos a unidades de iluminação e sinalização procuram satisfazer a distribuição em intensidade, níveis de iluminação e cor adequados a uma convenção responsável por discriminação, identificação e decisão. Portanto, alia-se à Fotometria os ensaios provenientes da Colorimetria. Após inúmeros experimentos, desde antes do início do século passado, e baseados no fato da existência de três tipos de photoreceptores sensíveis a cor, a CIE (Comissão Internacional de Iluminação) utilizou o sistema básico (R) = 700,0 nm, (G) = 546,1 nm e (B) = 435,8 nm para determinar quantidades de (R), (G) e (B) necessárias para reproduzir cada comprimento de onda no espectro de mesma energia. As quantidades (R), (G) e (B) seriam os estímulos para os três tipos de receptores necessários a sensação da cor. Isso levou a determinação dos coeficientes de distribuição r (λ ), g(λ ) e b(λ ) que em suma representariam as respostas dos detectores de radiação do olho humano para a percepção de cores (primários). Vide essas curvas na Fig. 21. Representam um observador padrão. Utilizando-se esses coeficientes de distribuição podemos calcular os estímulos de uma cor C através de sua composição espectral energética. Assim, podemos escrever: R = ∑ E(λ )r (λ )∆λ λ

G = ∑ E(λ )g (λ )∆λ λ

B = ∑ E(λ )b(λ )∆λ λ

E a partir dos estímulos, determinamos as coordenadas de cromaticidade que, na verdade, são porcentagens de cada estímulo em relação ao total. Assim,

r=

R R+G+B

g=

G R+G+B

b=

B R+G+B

de tal modo que r+g+b=1. Esse modelo, embora útil, tem a desvantagem de que uma coordenada de cromaticidade é, em geral, negativa para a radiação monocromática. Esse sistema é conhecido como RGB. A CIE resolveu o problema criando um sistema com primários imaginários, chamado XYZ, onde as coordenadas de cromaticidade são sempre positivas. Esse sistema foi estabelecido através de uma transformação RGB ⇔ XYZ , com a condição que um dos primários tenha a curva de distribuição y(λ ) proporcional à curva Fotóptica. Vide Fig. 22. Podemos escrever:

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Fig. 21. Curvas de resposta no sistema RGB.

Fig. 22. Curvas de resposta no sistema XYZ.

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X = ∑ E(λ ) x (λ )∆λ λ

Y = ∑ E(λ ) y(λ )∆λ λ

Z = ∑ E(λ )z(λ )∆λ λ

com x =

X X+Y+Z

y=

Y X+Y+Z

z=

Z X+Y+Z

Assim, um diagrama de cromaticidade XYZ pode ser graficado, como visto na Fig. 23. A linha envoltória congrega todas as cores monocromáticas, enquanto as demais cores compostas se situam dentro da linha monocromática, em um diagrama plano xy.

•

POLÍGONOS DE TOLERÂNCIA/SEGURANÇA

Através do Diagrama de Cromaticidades XY podemos selecionar regiões que especifiquem cores adequadas a uma determinada função, por exemplo, amarelo, vermelho etc.. São polígonos determinados por inequações. Vide, por exemplo, o especificado na Resolução Contran (Fig. 24). Mais ainda, alguns polígonos provenientes de diferentes legislações na Fig. 25.

Fig. 23. Diagrama de cromaticidades – sistema XYZ.

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Fig. 24. Especificação de cores.

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CÁLCULOS DOS COEFICIENTES DE CROMATICIDADE

Podemos, como visto, calcular os coeficientes (x,y) a partir da curva espectral. Vide, a título de ilustração, o espectro de uma fonte incandescente e de fontes em pauta na Fig. 26. A Fig. 27 mostra dois espectros teoricamente de fontes vermelhas, onde a primeira com x = 0,69 e y = 0,30 para 11V satisfaz o polígono de tolerância, mas a segunda com x = 0,66 e y = 0,33 não satisfaz! A riqueza de energia em torno de 500 nm faz a diferença, levando-a na direção do amarelo, no caso entre os dois polígonos!

•

ELIPSES DE DISCRIMINAÇÃO DE CORES

Adicionalmente, podemos construir elipses de incerteza via propagação de erros nos coeficientes de cromaticidade (x,y). Supomos, conforme critério de MacAdam, que discriminação é proporcional ao desvio padrão. As expressões desenvolvidas são complicadas e não serão colocadas aqui. A título de exemplo vide Fig. 28, onde evidenciamos inclusive uma coordenada fora do polígono ECE.

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Fig. 25. Polígonos de tolerância.

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Fig. 26. Espectro de fontes.

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Fig. 27. Fontes “vermelhas” dentro e fora do polígono.

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Fig. 28. Elipses de discriminação de MacAdam. CONCLUSÕES ƒ A influência do respiro na vedação dos faróis: Como ficou evidenciado no tópico anterior, o respiro é um dos maiores responsáveis, não só pela equalização das pressões internas, mas também pela vedação do bloco ótico do farol. Constatou-se que o fator que mais contribui para a penetração de água nos faróis é a presença de pressão interna negativa (vácuo) no interior do bloco ótico. Portanto, se o respiro estiver funcionando eficientemente, tais pressões são anuladas através da respiração e os selos dos conectores do farol tendem a bloquear totalmente a penetração de água no bloco ótico. ƒConsiderações sobre as tecnologias de respiro ensaiadas e suas aplicações: Baseando-se nos resultados obtidos neste teste, podemos concluir que do ponto de vista técnico da vedação, a melhor tecnologia de respiro ainda é um tubo ligado à atmosfera. Porém este método apresenta diversos outros problemas, pois deve se assegurar que a saída do mesmo esteja exposta a um ambiente seco e isento de partículas sólidas (poeira, por exemplo) - o que exige muitas vezes que este tubo seja longo e que sua saída seja posicionada no interior do veículo, gerando grandes dificuldades em sua aplicação (processo de montagem na linha de produção). ƒ Apesar do risco de saturação, os respiros hidrofóbicos são mais simples de se implementar, e desde que estejam posicionados de modo a evitar o contato direto com a água, seja na chuva, seja durante a lavagem, apresentam uma boa eficiência e durabilidade. ƒ Sem vislumbre de dúvida, os ensaios fotométricos garantem quantitativamente o equilíbrio e distribuição luminosa de unidades de iluminação e sinalização em relação às normas existentes. ƒ Simulações e avaliações visuais em lab dão o toque qualitativo da performance das unidades e são importantes na interação homem/máquina/meio-ambiente. ƒ Avaliações em veículos, muito embora não tivessem sido abordadas, são mandatórias nas mais diferentes condições de operação. ƒ A garantia da colocação da coordenada (x,y) no polígono de tolerância é fundamental para a segurança veicular. Vimos exemplo da pior condição quando a mesma se situa em uma região de transição. ƒ Muito embora, essas coordenadas possam ser obtidas através de processos automáticos, o método utilizado, espectroradiométrico, possibilita o conhecimento do espectro da fonte e, conseqüentemente, possíveis desvios de comportamento. REFERÊNCIAS:-

• Fundamentos da Termodinâmica – R.E. Sonntag & C. Borgnakkee – Edgar Blucher – 1979. • Mecânica dos Fluídos – F.M. While – 4.a Edição – McGraw Hill – 1996. • Mecânica dos Fluídos – R.F. Fox e A.T. McDonald – 5.a Edição – LTC – 1990.

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• Standard Handbook for Electrical Engineers – NY – McGraw Hill – 1999. • Handbook of Chemistry and Physics – D.R. Like e H.P.R. Frederkse – Boca Raton CRC – 1998. • Der Einfluβ Spektroradiometrischer Meβfeheler auf die Farbraitkoordinaten (x,y) einer Lichtquelle – H. Onusic und R.A. Douglas – Optik, 58, N2 (1981) 93/102. • Colorimetria de Unidades de Iluminação e Sinalização – H. Onusic e D. Mandic – Ciência e Cultura – vol. 36, N 11 (1984) 1917/21. • Polígonos de Tolerância: Coordenadas de Cromaticidade de Unidade de Iluminação e Sinalização – H. Onusic – Revista ABCQ, vol. III, N1 (1986) 65/74. • Propagation of errors in chromaticity coefficients (x,y) obtained from Spectroradiometric Curves: Tristimulus Covariances Included – H. Onusic and D. Mandic – Int’l Journal of Vehicle Design, V10, N1 (1989) 88/98. • Polígonos de Segurança e Discriminação de Cores em Unidades de Iluminação e Sinalização – H. Onusic – Anais do I Seminário de Segurança Veicular – AEA – Instituto de Engenharia – junho/91 – 67/81. • Human Color Perception – J.J. Sheppard – American Elsevier – N. York – 1968. • Color in Business, Science and Industry – D.B. Judd and G. Wyszecki – John Wiley – N. York – 1963. • International Light Guide: Light Measurement Handbook – 2000. • The Chemical Educator – vol. 3 – N4 – Springer Verlag N. York – 1998. • Color Science – G. Wyszecki and W. Stiles – John Wiley – NY – 1968.