ILUMINACION: Introducción.

Desde el surgimiento de la humanidad, la única fuente de luz y calor que conoció el hombre fue el Sol. Cuando éste descubrió el fuego, lo utilizó igualmente, durante miles de años, como fuente de luz artificial y como una forma de proporcionarse calor. Se supone que fue en Mesopotamia, 7000 años a.C., la época en que nuestros remotos antepasados comenzaron a utilizar lámparas de terracota con aceite como combustible para alumbrarse, en sustitución de las antorchas de leña que habían utilizado hasta entonces. Posteriormente, alrededor del año 400 d.C. los fenicios comenzaron a emplear las conocidas velas de cera, que han perdurado hasta nuestros días con la misma función de proporcionarnos luz o ambientar un sitio. Muchos años después, alrededor de 1798 se comienza a utilizar el gas como combustible en las lámparas para alumbrado y a partir de mediados del siglo XIX se le da el mismo uso al petróleo.

Durante el propio siglo XIX, los físicos se empeñaron en encontrarle aplicación práctica a la corriente eléctrica poniendo todo su empeño en crear un dispositivo que fuera capaz de emitir luz artificial. El primer experimento dirigido a ese objetivo lo realizó en 1840 el químico británico Sir Humpry Davy. Como resultado de sus experimentos logró obtener incandescencia en un fino hilo de platino cuando le hacía atravesar una corriente eléctrica, pero por no encontrarse protegido al vacío, el metal se fundía o volatilizaba debido al contacto directo con el aire. Diez años después, en 1850, se obtuvo iluminación artificial por arco eléctrico, técnica que aún se continúa utilizando fundamentalmente en escenarios de diferentes tipos de espectáculos artísticos. Pero el primer dispositivo eléctrico de iluminación artificial que permitió verdaderamente su comercialización alcanzando inmediata popularidad fue la lámpara de filamento incandescente desarrollada simultáneamente por el británico Sir Joseph Swan y por el inventor norteamericano Thomas Alva Edison, aunque la patente de invención se le otorgó a este último en 1878. Desde su creación la lámpara eléctrica incandescente no ha sufrido prácticamente variación alguna en su concepto original. Posiblemente sea éste el dispositivo eléctrico más sencillo y longevo que existe y el que más aporte ha brindado también al desarrollo de la humanidad pero debido las características físicas y de consumo de este tipo de lámparas, y con el desarrollo de nuevas fuentes de luz más acordes con el criterio de sustentabilidad y ecología para proteger el planeta y los recursos energéticos, esta lámpara tiene su defunción asegurada dejando habiendo dejado ya de producirse en los países industrializados y con fechas acotadas de producción hasta su eliminación total en todos el planeta

Características de las distintas fuentes de luz

Entre los parámetros que sirven para definir una lámpara tenemos las características fotométricas: la intensidad luminosa, el flujo luminoso y el rendimiento o eficiencia. Además de estas, existen otros que nos informan sobre la calidad de la reproducción de los colores y los parámetros de duración de las lámparas.

Características cromáticas

Los colores que vemos con nuestros ojos dependen en gran medida de las características cromáticas de las fuentes de luz. Por poner un ejemplo, no se ve igual una calle de noche a la luz de las farolas iluminadas por lámparas de luz blanca que con lámparas de luz amarilla.

A la hora de describir las cualidades cromáticas de las fuentes de luz hemos de considerar dos aspectos. El primero trata sobre el color que presenta la fuente. Y el segundo describe cómo son reproducidos los colores de los objetos iluminados por esta. Para evaluarlos se utilizan dos parámetros: la temperatura de color y el rendimiento de color que se mide con el IRC.

La temperatura de color hace referencia al color de la fuente luminosa. Su valor coincide con la temperatura a la que un cuerpo negro tiene una apariencia de color similar a la de la fuente considerada. Esto se debe a que sus espectros electromagnéticos respectivos tienen una distribución espectral similar. Conviene aclarar que los conceptos temperatura de color y temperatura de filamento son diferentes y no tienen porque coincidir sus valores.

El rendimiento en color, por contra, hace referencia a cómo se ven los colores de los objetos iluminados. Nuestra experiencia nos indica que los objetos iluminados por un fluorescente no se ven del mismo tono que aquellos iluminados por bombillas. En el primer caso destacan más los tonos azules mientras que en el segundo lo hacen los rojos. Esto se debe a que la luz emitida por cada una de estas lámparas tiene un alto porcentaje de radiaciones monocromáticas de color azul o rojo.

Fuente de luz blanca. Fuente de luz monocromática.

Efecto del color de la fuente sobre el color de los objetos

Para establecer el rendimiento en color se utiliza el índice de rendimiento de color (IRC o Ra) que compara la reproducción de una muestra de colores normalizada iluminada con nuestra fuente con la reproducción de la misma muestra iluminada con una fuente patrón de referencia.

Características de duración

La duración de una lámpara viene determinada básicamente por la temperatura de trabajo del filamento. Mientras más alta sea esta, mayor será el flujo luminoso pero también menor la duración de la lámpara Para determinar la vida de una lámpara disponemos de diferentes parámetros según las condiciones de uso definidas.

La vida individual es el tiempo transcurrido en horas hasta que una lámpara se estropea, trabajando en unas condiciones determinadas.

La vida promedio es el tiempo transcurrido hasta que se produce el fallo de la mitad de las lámparas de un lote representativo de una instalación, trabajando en unas condiciones determinadas.

La vida útil es el tiempo estimado en horas tras el cual es preferible sustituir un conjunto de lámparas de una instalación a mantenerlas. Esto se hace por motivos económicos y para evitar una disminución excesiva en los niveles de iluminación en la instalación debido a la depreciación que sufre el flujo luminoso con el tiempo. Este valor sirve para establecer los periodos de reposición de las lámparas de una instalación.

La vida media es el tiempo medio que resulta tras el análisis y ensayo de un lote de lámparas trabajando en unas condiciones determinadas.

La duración de las lámparas incandescentes está normalizada; siendo de unas 1000 horas para las normales, para las halógenas es de 2000 horas para aplicaciones generales y de 4000 horas para las especiales, las lámparas de descarga fluorescentes es de 12000 hs, las de descarga de alta o baja presión (mercurio o sodio) de 9000 a 23000 y las lámparas de ultima generación de leds de 50000 hs

Lámparas incandescentes

Las lámparas incandescentes fueron la primera forma de generar luz a partir de la energía eléctrica. Desde que fueran inventadas, la tecnología ha cambiado mucho produciéndose sustanciosos avances en la cantidad de luz producida, el consumo y la duración de las lámparas. Su principio de funcionamiento es simple, se pasa una corriente eléctrica por un filamento hasta que este alcanza una temperatura tan alta que emite radiaciones visibles por el ojo humano.

La incandescencia

Todos los cuerpos calientes emiten energía en forma de radiación electromagnética. Mientras más alta sea su temperatura mayor será la energía emitida y la porción del espectro electromagnético ocupado por las radiaciones emitidas. Si el cuerpo pasa la temperatura de incandescencia una buena parte de estas radiaciones caerán en la zona visible del espectro y obtendremos luz.

La incandescencia se puede obtener de dos maneras. La primera es por combustión de alguna sustancia, ya sea sólida como una antorcha de madera, líquida como en una lámpara de aceite o gaseosa como en las lámparas de gas. La segunda es pasando una corriente eléctrica a través de un hilo conductor muy delgado como ocurre en las bombillas corrientes. Tanto de una forma como de otra, obtenemos luz y calor (ya sea calentando las moléculas de aire o por radiaciones infrarrojas). En general los rendimientos de este tipo de lámparas son bajos debido a que la mayor parte de la energía consumida se convierte en calor.

Rendimiento de una lámpara incandescente

La producción de luz mediante la incandescencia tiene una ventaja adicional, y es que la luz emitida contiene todas las longitudes de onda que forman la luz visible o dicho de otra manera, su espectro de emisiones es continuo. De esta manera se garantiza una buena reproducción de los colores de los objetos iluminados.

Partes de una lámpara

Las lámparas incandescentes están formadas por un hilo de tungsteno que se calienta alcanzando temperaturas tan elevadas que empieza a emitir luz visible. Para evitar que el filamento se queme en contacto con el aire, se rodea con una ampolla de vidrio a la que se le ha hecho el vacío o se ha rellenado con un gas. El conjunto se completa con unos elementos con funciones de soporte y conducción de la corriente eléctrica y un casquillo normalizado que sirve para conectar la lámpara a la luminaria.

En la Argentina y a partir del año 2011 se aplica la prohibición de importar y comercializar lámparas incandescentes con el fin de ahorrar energía, según lo establece una ley que entró en vigor este miércoles 21 de enero del 2010 a partir de su publicación en el Boletín Oficial. La ley aprobada en diciembre de 2008 por el Congreso de la Nación establece que el Gobierno podrá dictar medidas tendentes a facilitar la importación de lámparas de bajo consumo. La norma forma parte del Programa de Uso Racional de la Energía Eléctrica, elaborado por las autoridades para reducir el consumo. A finales de 2007 el Ejecutivo lanzó una convocatoria para que los argentinos reemplacen voluntariamente en sus hogares las lámparas incandescentes por otras de bajo consumo y entregó en forma gratuita 25 millones de unidades.

TIPOS DE LAMPARASLAMPARAS HALOGENAS

Desde su invención en el año 1878, la lámpara incandescente común ha sido prácticamente la fuente de luz artificial más masivamente utilizada, aunque desde el año 1939 compite también con los tubos de lámparas fluorescentes, mucho más eficientes y económicos. Sin embargo, en la década de los años 50 del siglo pasado la necesidad de dotar a los aviones supersónicos de una fuente de luz intensa para la navegación nocturna, que se pudiera ubicar en las puntas de las alas, llevó a los ingenieros estadounidenses a desarrollar una lámpara tipo incandescente, pero conceptual y estructuralmente diferente a las conocidas hasta esos momentos. El primer intento para obtener más intensidad de luz con menos consumo de potencia eléctrica fue tratando de incrementar la temperatura del filamento de tungsteno. Debido al proceso de evaporación que sufre normalmente el tungsteno dentro de cualquier tipo de bombilla incandescente mientras se encuentra encendida, su deterioro se aceleraba aún más cuando se incrementaba la temperatura, el cristal de protección se ennegrecía mucho más rápido de lo normal y, finalmente, la lámpara terminaba fundiéndose. El fracaso sufrido llevó a los ingenieros a probar diferentes materiales con los que pudieran construir la lámpara, aunque mantuvieron siempre el filamento de tungsteno como elemento principal de iluminación debido a las magníficas propiedades físicas y químicas que presenta para ese propósito. Entre intentos y fracasos sustituyeron el gas argón utilizado en las lámparas incandescentes comunes, por un elemento halógeno como el iodo (I), que permitió incrementar la temperatura del filamento. Además, en lugar de utilizar el cristal común que emplean las lámparas incandescentes normales, emplearon cristal de cuarzo. De esa forma en 1959, surgió una nueva lámpara incandescente, completamente diferente a la conocida hasta ese momento, que bautizaron con el nombre de “lámpara halógena de tungsteno” o “lámpara de cuarzo iodo”. Era una lámpara más pequeña y eficiente comparada con sus antecesoras incandescentes comunes de igual potencia, pero con la ventaja añadida de brindar una iluminación mucho más brillante y con un tiempo de vida útil más prolongado.

Estructura de las lámparas halógenas

La estructura de una lámpara halógena es extremadamente sencilla, pues consta prácticamente de los mismos elementos que las incandescentes comunes. Sus diferentes partes se pueden resumir en: (A) un bulbo o, en su defecto, un tubo de cristal de cuarzo, relleno con gas halógeno; (B) el filamento de tungsteno, con su correspondiente soporte y (C) las conexiones exteriores. Estas lámparas se pueden encontrar con diferentes formas, tamaños, versiones y potencia en watt. Normalmente se fabrican algunos modelos para trabajar con 110 ó 220 volt de tensión y otros con 12 volt, utilizando un transformador reductor de tensión o voltaje.

En el avance de las técnicas de fabricación y desarrollo de acuerdo a las ecesidades del mercado hoy se hallan en diversas formas y dimensiones. Las más comunes son: lineales, de cápsula o estándar (comúnmente llamadas bipin), dicroicas reflectora y halo spots o AR 70 o 111. Para su conexión a la corriente eléctrica las lámparas lineales poseen un borne en cada extremo, mientras que las de cápsula y las dicroicas reflectoras o AR se fabrican con dos patillas o pines, aunque también podemos encontrarlas de cápsula con rosca o pines especiales para su conexión directa a suministro de 220W.

Tipos más comunes de lámparas halógenas. En superior derecha: lámpara de cápsula o estándar bipin con patillas (pines) de contacto. En el centro: halógenas con proyector metálico tipo AR111 y AR70 y con proyectores dicroicos de vidrio. En inferior izquierdo: lámparas halógenas lineales (cuarzo iodo con extremo de conexión de presión.

Lámparas halógenas lineales

Las lámparas halógenas lineales, comúnmente llamadas lámparas de cuarzo iodo y en las mismas para poder someter el filamento a una temperatura mucho más alta que la que normalmente soportan las lámparas comunes (3 000 ºC ó 5 432 ºF aproximadamente), el gas argón que contienen las lámparas incandescentes comunes se sustituye por un gas halógeno, como el iodo (I) o el bromo (Br). Además, en lugar de cristal común, para la cápsula o envoltura de protección se utiliza cristal de cuarzo, que soporta mucho mejor la altísima temperatura a la que se ve sometido el filamento, sin derretirse. Así tenemos son un tipo de lámparas halógenas pero de alto rendimiento lumínico y que para su funcionamiento se requiere de temperaturas muy altas para que pueda realizarse el ciclo del halógeno. Por eso, son más pequeñas y compactas que las lámparas normales y la ampolla se fabrica también con un cristal especial de cuarzo. Tienen una amplia gama de potencias de trabajo (150 a 2000W) según el uso al que estén destinadas. Las lámparas halógenas lineales o lámparas de cuarzo iodo, se utilizan normalmente en alumbrado por proyección pero debido a su alto consumo y al igual que las lámparas incandescentes comunesse están utilizando cada vez menos, siendo reemplazadas comúnmente por las lámparas fluorescentes compactas, cada vez más utilizadas en iluminación doméstica.

Lámparas halógenas bipin, dicroicas y AR.

Este tipo de lámparas incandescentes halógenas compactas de baja tensión se utilizan habitualmente para la iluminación de distintos tipos de ambientes interiores de viviendas, comercios, galerías de arte, vitrinas y en toda aquella aplicación que requiera efectos decorativos, de acentuación o una cuota extra de brillo. Estas lámparas se presentan en diferentes versiones, tamaños, formas y potencias, con o sin reflector incorporado para obtener haces de luz muy concentrados. El reflector puede ser dicroico facetado o metálico parabólico. El dicroico resulta particularmente útil para reducir la carga térmica al iluminar productos sensibles al calor. Este reflector es en realidad un filtro óptico que reflejar la luz visible y absorbe la radiación infrarroja, enviándola hacia atrás. Estas lámparas se fabrican en una gama de potencias comprendidas normalmente entre los 5 y 100 W, con tensiones de 6 V, 12 V ó 24 V, ó de 220 V / 250 V para las que se conectan directamente a la corriente domestica . En los modelos que poseen reflector incorporado, se proveen con apertura del haz luminoso de 4º (para iluminación "puntual"), 8º, 12º, 24º, 38º y 60º (para áreas más extensas).

Para su conexión al circuito externo se dispone de un zócalo tipo Bi-Pin de bronce o de aluminio. Al respecto hay que remarcar que se requiere el uso de portalámparas (generalmente de porcelana). La principal ventaja de estas lámparas es su bajo costo y facilidad de instalación, brindan una reproducción cromática excelente, su luz es más blanca y más brillante que las incandescentes comunes; encienden y reencienden instantáneamente a plena potencia, con poca afectación de su vida útil; que ronda las 2.000 hs. (el doble que las lámparas incandescentes comunes). Además funcionan en cualquier posición y pueden obtenerse fuentes de luz casi puntuales, lo que mejora el rendimiento de la óptica, permite su utilización en luminarias pequeñas y las hace muy aplicables para lograr efectos lumínicos especiales.

En estas lámparas, el cuerpo que se lleva a la incandescencia es un filamento espiralado de tungsteno y al igual que las lámparas halógenas lineales como consecuencia de la circulación de corriente por el mismo, se calienta hasta los 2600 / 3000 K en una ampolla cuya atmósfera no contiene oxígeno, y posee una mezcla de gases inertes que no reaccionan con el filamento, como el argón y el nitrógeno; a la que se agrega una determinada cantidad de elementos halógenos, como iodo o bromo, que se van combinando con el tungsteno que se evapora, para luego restituirlo. Halógeno Como se señaló anteriormente, algunas lámparas, hoy las mas utilizadas, se conectan directamente a la red y otras trabajan a tensión reducida, generalmente de 12 V, por lo que precisan un transformador exterior que reduzca la tensión aplicada para poder funcionar.  Se recomienda especialmente que este transformador sea de buena calidad existiendo hoy los llamados electrónicos, ya que por un lado estas lámparas no soportan sobretensiones y por otro si la tensión baja mucho, se obtiene una luz amarillenta, bajando el rendimiento. Un aspecto que debe tenerse en cuenta en la etapa de proyecto es que el microrreflector dicroico desvía toda la radiación infrarroja hacia la parte interior del artefacto o entretecho de montaje, poer ello y ante los problemas que trae aparejada dicha elevación de temperatura, se recomienda muy especialmente la instalación de luminarias del tipo aeroventiladas que permiten una muy efectiva evacuación del calor generado. También se recomienda prestar atención a las condiciones de montaje de los artefactos de embutir para techos, ya que una inadecuada instalación puede llevar a un excesivo calentamiento de la zona del cielorraso Como se desprende de lo anterior, la instalación de lámparas dicroicas debe realizarse en concordancia con las recomendaciones señaladas, ya que la habitual ligereza con la que lamentablemente se encaran estas.

VETAJAS E INCONVENIENTES DE LAS LAMPARAS HELOGENAS

Ventajas en comparación con las lámparas incandescentes comunes

Emiten una luz 30 % más blanca y brillante empleando menos potencia en watt. Son más eficientes, por lo que consumen menos energía eléctrica por lumen de

intensidad de luz aportado. Son mucho más pequeñas comparadas con una incandescente normal de la misma

potencia en watt. No pierden intensidad de luz con las horas de trabajo, pues los vapores de tungsteno

no ennegrecen la envoltura del cristal de cuarzo Prestan un mayor número de horas servicio. La mayoría de los modelos se conectan directamente a la red de distribución eléctrica

doméstica de 110 o 220 volt y en otros modelos a un transformador que reduce la tensión a los 12 volt que requieren para funcionar.

Desventajas

Al igual que ocurre con las lámparas incandescentes comunes, las halógenas consumen más energía disipando calor al medio ambiente que emitiendo luz, aunque su rendimiento es más económico.

Debido a que el filamento se encuentra muy cerca de la envoltura el cristal de cuarzo se calienta excesivamente.

Emiten radiaciones ultravioleta junto con la luz blanca visible, por lo que para utilizarla como lámpara de lectura se recomienda colocarle delante un cristal común de protección para qe absorba esas radiaciones.

No se pueden tocar directamente con los dedos, pues el sudor o la grasa de las manos altera la composición química del cristal de cuarzo. Esa reacción, conocida como “desvitrificación”, deteriora la cápsula o el tubo de protección, provocando que el filamento se funda.

Las lámparas halógenas tienen también un amplio y eficiente empleo en la iluminación del hogar, tiendas comerciales, oficinas, faros delanteros de los automóviles o coches, etc. Su eficiencia luminosa alcanza entre 20 y 25 lm/W (lúmenes por watt de consumo) en comparación con los 10 ó 18 lm/W que aporta una lámpara incandescente.

LAMPARAS DE DESCARGA

CLASES DE LAMPARAS DE DESCARGA

Las lámparas de descarga se pueden clasificar según el gas utilizado (vapor de mercurio o sodio) o la presión a la que este se encuentre (alta o baja presión). Las propiedades varían mucho de unas a otras y esto las hace adecuadas para unos usos u otros.

Lámparas de vapor de mercurio: o Baja presión:

Lámparas fluorescentes Lámparas fluorescentes compactas

o Alta presión: Lámparas de vapor de mercurio a alta presión Lámparas de luz de mezcla

Lámparas con halogenuros metálicos Lámparas de vapor de sodio:

o Lámparas de vapor de sodio a baja presión o Lámparas de vapor de sodio a alta presión

Lámparas fluorescentes

Las lámparas fluorescentes son lámparas de vapor de mercurio a baja presión. En estas condiciones predominan las radiaciones ultravioletas, para que estas radiaciones sean útiles, se recubren las paredes interiores del tubo con polvos fluorescentes que convierten los rayos ultravioletas en radiaciones visibles. De la composición de estas sustancias dependerán la cantidad y calidad de la luz, y las cualidades cromáticas de la lámpara. En la actualidad se usan dos tipos de polvos; los que producen un espectro continuo y los trifósforos que emiten un espectro de tres bandas con los colores primarios. De la combinación de estos tres colores se obtiene una luz blanca que ofrece un buen rendimiento de color sin perjudicar la eficiencia de la lámpara. Las lámparas fluorescentes se caracterizan por carecer de ampolla exterior. Están formadas por un tubo de diámetro normalizado, normalmente cilíndrico, cerrado en cada extremo con un casquillo de dos contactos donde se alojan los electrodos.. La eficacia de estas lámparas o mejor dicho tubos depende de muchos factores: potencia de la lámpara, tipo y presión del gas de relleno, propiedades de la sustancia fluorescente que recubre el tubo, temperatura ambiente.

Balance energético de una lámpara fluorescente

La duración de estas lámparas se sitúa entre 5000 y 7000 horas. Su vida termina cuando el desgaste sufrido, hecho que se incrementa con el número de encendidos, impide el encendido. Además de esto, hemos de considerar la depreciación del flujo provocada por la pérdida de eficacia de los polvos fluorescentes y el ennegrecimiento de las paredes del tubo. El rendimiento en color de estas lámparas varía de moderado a excelente según las sustancias fluorescentes empleadas. Las cualidades de color de estas lámparas esta medida en grados kelvin (K) a mayor cantidad de grados K, más fría la calidad de color de la lámpara. De igual forma la apariencia y la temperatura de color varía según las características concretas de cada lámpara.

Apariencia de color Tcolor (K)

Blanco cálido 3000

Blanco 3500

Natural 4000

Blanco frío 4200

Luz día 6500

Las lámparas fluorescentes necesitan para su funcionamiento la presencia de elementos auxiliares. Para limitar la corriente que atraviesa el tubo de descarga utilizan el balasto y para el encendido existen varias posibilidades que se pueden resumir en arranque con cebador o sin él. En la actualidad han aparecido las lámparas fluorescentes compactas que llevan incorporado el balasto y el cebador. Son lámparas pequeñas con casquillo de rosca o pines pensadas para sustituir a las lámparas incandescentes con ahorros de hasta el 70% de energía y unas buenas prestaciones.

Lámparas fluorescentes Compactas

Diversidad de modelos de lámparas fluorescentes compactas adaptables a cualquier tipo de artefacto o situación de iluminación a resolver.

Generalmente las lámparas o tubos rectos fluorescentes son voluminosos y pesados, por lo que en 1976 en EE UU se creó una lámpara fluorescente compuesta por un tubo de vidrio alargado y de reducido diámetro, que dobló en forma de espiral para reducir sus dimensiones. Así construyó una lámpara fluorescente del tamaño aproximado de una bombilla común, cuyas propiedades de iluminación eran muy similares a la de una lámpara incandescente, pero con un consumo mucho menor y prácticamente sin disipación de calor al medio ambiente. Aunque esta lámpara fluorescente de bajo consumo prometía buenas perspectivas de explotación, el proyecto de producirla masivamente se vio demorado pues la tecnología existente en aquel momento no permitía la producción en serie de una espiral de vidrio tan frágil como la que requería en aquel momento ese tipo de lámpara. Sin embargo, con el avance de las tecnologías de producción, hoy en día, además de las lámparas CFL con tubos rectos, las podemos encontrar también con el tubo en forma de espiral, tal como fueron concebidas en sus orígenes y que podemos ver en la foto de la derecha. La posterior aceptación obtenida por las nuevas lámparas ahorradoras de energía dentro de los amplios círculos económicos y de la población, estimuló a los fabricantes para emprender la producción masiva y bajar mucho más el precio de venta al público. Hoy en día una lámpara CFL estándar, entre 9 y 42 watt, se puede adquirir normalmente en diferentes establecimientos comerciales, a un precio mas accesible convirtiéndola en la opción mas apta para el cuidado del medio ambiente en cuanto a su rendimiento lumínico, durabilidad y posibilidad de reciclaje de sus componentes. Se producen en dos opciones de temperatura de color frio o cálido

Lámpara LFC de forma de espiralde 9 a 24 W

Lámparas halógenas de alta y baja tensión

Las lámparas de descarga de alta y baja tensión constituyen una forma alternativa de producir luz de una manera más eficiente y económica que las lámparas incandescentes o las halógenas estándar. Por eso, su uso está tan extendido hoy en día. La luz emitida se consigue por excitación de un gas sometido a descargas como se define anteriormente en el concepto de las lámparas halógenas. Según el gas contenido en la lámpara y la presión a la que esté sometido tendremos diferentes tipos de lámparas, cada una de ellas con sus propias características luminosas.

Funcionamiento

En las lámparas de descarga, la luz se consigue estableciendo una corriente eléctrica entre dos electrodos situados en un tubo lleno con un gas o vapor ionizado.

En el interior del tubo, se producen descargas eléctricas.. Estas descargas provocan un flujo de electrones que atraviesa el gas. La consecuencia de esto es que la luz emitida por la lámpara no es blanca (por ejemplo en las lámparas de mercurio a alta presión la luz puede tener un leve tinte azul y en las de sodio a baja presión es amarillenta).

Elementos auxiliares

Para que las lámparas de descarga funcionen correctamente es necesario, en la mayoría de los casos, la presencia de unos elementos auxiliares: cebadores y balastos. Los cebadores o ignitores son dispositivos que suministran un breve pico de tensión entre los electrodos del tubo, necesario para iniciar la descarga y vencer así la resistencia inicial del gas a la corriente eléctrica. Tras el encendido, continua un periodo transitorio durante el cual el gas se estabiliza y que se caracteriza por un consumo de potencia superior al nominal. Los ignitores son elementos auxiliares para las lámparas de mercurio a alta presión y para las de sodio a baja presion

Los balastos, por contra, son dispositivos que sirven para limitar la corriente que atraviesa la lámpara y evitar así un exceso de electrones circulando por el gas que aumentaría el valor de la corriente hasta producir la destrucción de la lámpara. Los balastos son elementos auxiliares para las lámparas fluorescentes

Eficacia

Al establecer la eficacia de este tipo de lámparas hay que diferenciar entre la eficacia de la fuente de luz y la de los elementos auxiliares necesarios para su funcionamiento que depende del fabricante. En las lámparas, las pérdidas se centran en dos aspectos: las pérdidas por calor y las pérdidas por radiaciones no visibles (ultravioleta e infrarrojo). El porcentaje de cada tipo dependerá de la clase de lámpara con que trabajemos.

Balance energético de una lámpara de descarga

Características cromáticas

Por lo descripto anteriormente la reproducción del color no es muy buena en las lámparas de descarga y su rendimiento en color tampoco. Para solucionar este problema es necesario estudiar según cada caso la combinación de este tipo de lámparas con otras en donde se mejore la reproducción cromática combinando por ejemplo lámparas halógenas y de descarga

Características de duración

Hay dos aspectos básicos que afectan a la duración de las lámparas. El primero es por ennegrecimiento de la superficie del tubo. El segundo es el deterioro de los componentes de la lámpara, y otras causas son un cambio gradual de la composición del gas de relleno y las fugas de gas en lámparas a alta presión. Por todo esto es que se determina aproximadamente la vida útil de cada lámpara según la sig tabla.

Tipo de lámpara Vida promedio (h)

Fluorescente estándar 12500

Luz de mezcla 9000

Mercurio a alta presión 25000

Halogenuros metálicos 11000

Sodio a baja presión 23000

Sodio a alta presión 23000

Factores externos que influyen en el funcionamiento

Los factores externos que más influyen en el funcionamiento de la lámpara son la temperatura ambiente y la influencia del número de encendidos. Las lámparas de descarga son, en general, sensibles a las temperaturas exteriores. Dependiendo de sus características de construcción se verán más o menos afectadas en diferente medida. Las lámparas a alta presión, por ejemplo, son sensibles a las bajas temperaturas en que tienen problemas de arranque. La influencia del número de encendidos es muy importante para establecer la duración de una lámpara.

Partes de una lámpara

Las formas de las lámparas de descarga varían según la clase de lámpara con que tratemos. De todas maneras, todas tienen una serie de elementos en común como el tubo de descarga, los electrodos, la ampolla exterior o el casquillo.

Principales partes de una lámpara de descarga

Lámparas de vapor de mercurio a alta presión

Las lámparas de vapor de mercurio están entre las primeras lámparas de descarga desarrolladas al igual que las fluorescentes. En estas lámparas de vapor de mercurio la luz emitida, de color azul verdoso, no contiene radiaciones rojas. Para resolver este problema se

acostumbra a añadir sustancias fluorescentes que mejoran la calidad de color. De esta manera se mejoran las características cromáticas de la lámpara con una temperatura de color se mueve entre 3500 y 4500 K. La vida útil, teniendo en cuenta la depreciación se establece en unas 8000 horas.

Balance energético de una lámpara de mercurio a alta presión

Los modelo más habituales de estas lámparas tienen una tensión de encendido entre 150 y 180 V que permite conectarlas a la red de 220 V sin necesidad de elementos auxiliares. Son lámparas que una vez apagada no es posible su reencendido hasta que se enfrié.

Lámpara de mercurio a alta presión

Lámparas de luz de mezcla

Las lámparas de luz de mezcla son una combinación de una lámpara de mercurio a alta presión con una lámpara incandescente. Estas lámparas ofrecen una buena reproducción del color con un rendimiento en color con una temperatura de color de 3600 K. La duración viene limitada por el tiempo de vida del filamento que es la principal causa de fallo. En general, la vida media se sitúa en torno a las 6000 horas. Una particularidad de estas lámparas es que no necesitan balasto ya que el propio filamento actúa como estabilizador de la corriente. Esto las hace adecuadas para sustituir las lámparas incandescentes sin necesidad de modificar las instalaciones.

Lámpara de luz de mezcla

Lámparas con halogenuros metálicos

Si añadimos en el tubo de descarga yoduros metálicos (sodio, talio, indio...) se consigue mejorar considerablemente la capacidad de reproducir el color de la lámpara de vapor de mercurio. Estas lámparas poseen una temperatura de color de 3000 a 6000 K dependiendo de los yoduros añadidos y un buen rendimiento del color. La vida media es de unas 10000 horas. Tienen un periodo de encendido de unos diez minutos, que es el tiempo necesario hasta que se estabiliza la descarga. Para su funcionamiento es necesario un dispositivo especial de encendido, puesto que las tensiones de arranque son muy elevadas. Las excelentes prestaciones cromáticas la hacen adecuada entre otras para la iluminación de instalaciones deportivas, para retransmisiones de TV, estudios de cine, proyectores, etc.

Lámpara con halogenuros metálicos

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Lámparas de vapor de sodio

Lámparas de vapor de sodio a baja presión

La descarga eléctrica en un tubo con vapor de sodio a baja presión produce una radiación monocromática característica. La radiación emitida, de color amarillo, está muy próxima al máximo de sensibilidad del ojo humano. Por ello, la eficacia de estas lámparas es muy elevada. Otras ventajas que ofrece es que permite una gran comodidad y agudeza visual, además de una buena percepción de contrastes. Por contra, su monocromatismo hace que la

reproducción de colores y el rendimiento en color sean muy malos haciendo imposible distinguir los colores de los objetos.

Balance energético de una lámpara de vapor de sodio a baja presión

La vida media de estas lámparas es muy elevada, de unas 15000 horas y la depreciación de flujo luminoso que sufren a lo largo de su vida es muy baja por lo que su vida útil es de entre 6000 y 8000 horas. Esto junto a su alta eficiencia y las ventajas visuales que ofrece la hacen muy adecuada para usos de alumbrado público, aunque también se utiliza con finalidades decorativas. En cuanto al final de su vida útil, este se produce por agotamiento de los componentes de la lampara como ocurre en otras lámparas de descarga. Aunque también se puede producir por deterioro del tubo de descarga o de la ampolla exterior.

Lámpara de vapor de sodio a baja presión

En estas lámparas el tubo de descarga tiene forma de U para disminuir las pérdidas por calor y reducir el tamaño de la lámpara. Está elaborado de materiales muy resistentes pues el sodio es muy corrosivo y se le practican unas pequeñas hendiduras para facilitar la concentración del sodio y que se vaporice a la temperatura menor posible. El tubo está encerrado en una ampolla en la que se ha practicado el vacío con objeto de aumentar el aislamiento térmico. De esta manera se ayuda a mantener la elevada temperatura de funcionamiento necesaria en la pared del tubo (270 ºC). El tiempo de arranque de una lámpara de este tipo es de unos diez minutos. Es el tiempo necesario desde que se inicia la descarga en el tubo en una mezcla de gases inertes (neón y argón) hasta que se vaporiza todo el sodio y comienza a emitir luz. Físicamente esto se corresponde a pasar de una luz roja (propia del neón) a la amarilla característica del sodio. Se procede así para reducir la tensión de encendido.

Lámparas de vapor de sodio a alta presión

Las lámparas de vapor de sodio a alta presión tienen una distribución espectral que abarca casi todo el espectro visible proporcionando una luz blanca dorada mucho más agradable que la proporcionada por las lámparas de baja presión. Las consecuencias de esto es que tienen un rendimiento en color de 2100 K y capacidad para reproducir los colores mucho mejores que la de las lámparas a baja presión. No obstante, esto se consigue a base de sacrificar eficacia. La vida media de este tipo de lámparas ronda las 20000 horas y su vida útil entre 8000 y 12000 horas

Balance energético de una lámpara de vapor de sodio a alta presión.

Entre las causas que limitan la duración de las lámparas hay que hablar del fallo por fugas en el tubo de descarga y del incremento progresivo de la tensión de encendido necesaria hasta niveles que impiden su correcto funcionamiento. Las condiciones de funcionamiento son muy exigentes debido a las altas temperaturas (1000 ºC), la presión y las agresiones químicas producidas por el sodio que debe soportar el tubo de descarga. En su interior hay una mezcla de sodio, vapor de mercurio que actúa como amortiguador de la descarga y xenón que sirve para facilitar el arranque y reducir las pérdidas térmicas. El tubo está rodeado por una ampolla en la que se ha hecho el vacío. La tensión de encendido de estas lámparas es elevada y su arranque es muy breve. Este tipo de lámparas tienen muchos usos posibles tanto en iluminación de interiores como de exteriores. Algunos ejemplos son en iluminación de naves industriales, alumbrado público o iluminación decorativa.

Lámpara de vapor de sodio a alta presión