EL PROCESO DE LA VISIÓN

Para poder ver, debe haber luz, un objeto, un receptor (el ojo) y un decodificador (el cerebro). Los rayos de luz reflejados o transmitidos por el objeto cuyo brillo vemos estimulan a los receptores electroquímicos en el ojo que a su vez transmiten señales al cerebro en donde provocan la sensación de visión. El cerebro y el ojo cooperan para transformar la energía radiante en la sensación de ver.

LA LUZ Y EL OJOLa luz es energía electromagnética emitida en la porción visible del espectro. Si bien la luz resulta de la combinación de diferentes longitudes de onda de energía visible, el ojo responde a las longitudes de onda de energía electromagnética que están en el rango entre la radiación ultravioleta e infrarroja. El ojo es más sensible a la porción amarilla-verde del espectro.

MEDICIÓN DE LA LUZLa potencia luminosa de una fuente se mide en lúmenes (lm).La intensidad de la luz (intensidad luminosa) en una dirección determinada se mide en candelas (cd).La incidencia de la luz en una superficie se conoce como iluminancia y se mide en candelas-pie, en donde una candela-pie es la iluminación sobre una superficie a un pie de distancia desde una "candela estándar" (o un lumen por pie cuadrado).

LUMINOSIDADPara poder ver, debe haber luz, un objeto, un receptor (el ojo) y un decodificador (el cerebro). No vemos la iluminancia ni las candelas-pie; más bien vemos la luminosidad que resulta de la luz transmitida o reflejada por una superficie. Esta luminosidad se denomina luminancia y se mide en candelas por metro cuadrado (cd/m2). Siempre

existe una interacción sustractiva entre una superficie y la luz que incide sobre ella; es decir, parte de la luz siempre se pierde debido a la absorción. 

CAMPO VISUALEl campo visual es el área que ve el ojo. Normalmente se extiende 180 grados en el plano horizontal y 130 grados en el plano vertical.

 CAMPO VISUALLos detalles más finos se ven en un área pequeña en la parte posterior del ojo conocida como fóvea. Los detalles se hacen gradualmente menos finos a medida que se aproximan al límite externo del campo visual, aunque el movimiento y los cambios en la luminosidad permanecen fácilmente discernibles incluso en la periferia.

AJUSTEEl ajuste es el proceso mediante el cual el ojo ubica y enfoca un objeto. Entre más cerca esté el objeto, más convexo será el cristalino del ojo. Entre más lejano el objeto, más plano será el cristalino. Los lentes correctivos compensan la incapacidad de cambiar la forma lo suficiente para producir una visión clara

ADAPTACIÁNLa adaptación está relacionada con el tamaño de la apertura de la pupila y la sensibilidad de la retina. La pupila del ojo se dilata más ante niveles bajos de luz y se reduce a medida que los niveles aumentan. Las sustancias fotoquímicas de la retina también experimentan un cambio. La adaptación de la luz a la oscuridad tarda más tiempo, como ocurre cuando entramos en un cine durante el día, que de la oscuridad a la luz.

ALCANCE VISUALEl alcance de la experiencia visual abarca desde la luz de la luna (0.01 candelas-pie) hasta la luz solar de verano (10 000 candelas-pie). La mayor parte de los interiores comerciales están iluminados con 5 a 100 candelas-pie, dependiendo principalmente de las actividades que se realicen en el interior.

EL OJO Y LA EDAD

Una visión veinte/veinte es lo que las personas de 20 años ven a una distancia de 20 pies (6 m). Los ojos sanos de una persona de 20 años se ajustan rápida y fácilmente a los cambios de brillo en el medio ambiente. A medida que se avanza en edad, los ojos pierden elasticidad y se reduce su capacidad de ajustarse fácilmente. La adaptación de un nivel de luz a otro dura más tiempo y el rango de sensibilidad disminuye drásticamente la capacidad para ver en niveles bajos de luz. Una persona de 60 años necesita diez veces más luz que una persona de 20 años con vista normal para realizar la misma actividad a la misma velocidad y con la misma precisión. Además, los ojos de mayor edad son afectados por el resplandor en un grado mucho mayor.

FACTORES DE VISIBILIDADLos cuatro factores que juntos determinan la visibilidad son:

    Tamaño    Contraste    Luminancia    Tiempo

Están interrelacionados y la mejoría de uno puede desencadenar problemas en otro.

Entre más grande o cercano un objeto, más fácil es verlo.

CONTRASTELa diferencia entre la luminancia de un objeto y la de su fondo se llama contraste. Las letras negras en papel blanco son fáciles de leer porque el contraste se aproxima al 100%. Sin embargo, las letras grises con una reflectancia de sólo 40% sobre papel gris de 80% tendrán un contraste de sólo 50% y serán difíciles de ver. La visibilidad de un objeto de bajo contraste puede incrementarse cuando se agrega iluminación o color.

LUMINOSIDADPara poder ver, debe haber luz, un objeto, un receptor (el ojo) y un decodificador (el cerebro). No vemos la iluminancia ni las candelas-pie; más bien vemos la luminosidad que resulta de la luz transmitida o reflejada por una superficie. Esta luminosidad se

denomina luminancia y se mide en candelas por metro cuadrado (cd/m2). Siempre existe una interacción sustractiva entre una superficie y la luz que incide sobre ella; es decir, parte de la luz siempre se pierde debido a la absorción.

TIEMPO

A menor visibilidad, más tiempo se necesita para ver los detalles. El tamaño pequeño, el bajo contraste y la baja iluminación aumentan el tiempo que se necesita. El factor tiempo es especialmente importante cuando hay movimiento involucrado, por ejemplo al conducir. Con bajos niveles de luz, un objeto parece moverse más lentamente que con altos niveles de iluminación.

Lecciones 2: Luz y color

LUZ Y COLOR

El color es uno de los principales factores en el efecto emocional de cualquier espacio. Sin luz, no obstante, no hay color. Hay dos aspectos del reconocimiento del color: Uno es el COLOR DE LA FUENTE DE LUZ que involucra la composición espectral de la luz que incide sobre un OBJETO. El otro es el COLOR DEL OBJETO que involucra las características de reflectancia de un objeto. Básicamente, vemos el "color" porque un objeto refleja de manera selectiva una porción de la luz que incide sobre él.

COLOR DEL OBJETO Y COLOR DE LA FUENTE DE LUZ

Los colores de los objetos, es decir, los pigmentos, tintes o pinturas, funcionan como reflectores selectivos. Reflejan la luz de ese color. Como hemos aprendido, la luz blanca consiste en energía irradiada a través del espectro visible. Los colores complementarios como rojo/verde y azul/anaranjado pueden verse bajo ésta. Sin embargo, si una hoja verde que está sobre una manzana roja se iluminan solamente con longitudes de onda rojas de luz, la hoja parecería no tener color o ser "negra". Si la manzana fuera iluminada solamente con luz verde, parecería ser "negra" pero la hoja se percibiría de color verde. Si un color no está en la fuente de luz, no puede verse en un objeto.

DISTRIBUCIÓN DE LA POTENCIA ESPECTRAL (DPE)La composició:n del color de cualquier fuente de luz puede dibujarse mediante la representació:n gráfica de la cantidad de potencia radiante en cada longitud de onda. Esto se conoce como curva de distribución de la potencia espectral. Cada fuente de luz puede describirse con precisión mediante su curva de DPE. Entre más alta sea la curva en cualquier punto, más potencia existe en la fuente de luz en esa longitud de onda. La curva mostrada para la luz solar del mediod?a está relativamente equilibrada con potencia en todas las longitudes de onda. Compárela con la DPE del amanecer y la de un tragaluz (no directa del sol).

DPE Y CONVERSIÓN DEL COLORLa curva de la DPE indica las propiedades de conversión de color de una fuente de luz. Una fuente con una gran cantidad de potencia radiante en luz roja y anaranjada acentuará esos colores. Una fuente abundante en azules y verdes los enfatizará. De manera similar, una fuente que es débil en un extremo del espectro de colores tenderá a agrisar u opacar esos colores. Como vimos en 2-2, una fuente con un solo color, como rojo puro, revela sólo ese color y no otros.

LUZ CÁLIDA Y FRÍAUsamos los términos CÁLIDA y FRÍA para caracterizar los diversos colores de la luz blanca. Éstos son términos subjetivos que quizás corresponden a experiencias de mucho antes que se inventara la iluminación el?ctrica."Cálida" se refiere a las fuentes de luz abundantes en rojos y anaranjados y quizás evocan la luz del fuego o luz de una vela. "Fría" se refiere a fuentes de luz abundantes en azul; pensemos en el cielo septentrional. Observe que "cálida" o ?fría? no se refiere a la temperatura de la luz. 

CHROMATICITY

Chromaticity is the technicalterm for the color of light.Spectral distribution curves,while they accurately analyzelight, are a little cumbersome indescribing its chromaticity. 

The CIE Chromaticity Diagram,below, permits light sources tobe described by theircoordinates on the graph. Thegraph also permits all sources tobe plotted together one a singlegraph. The Chromaticity Diagramhelps, but for everyday use, weneed still simpler tools

COLOR TEMPERATUREImagine a piece of metal heated to a high temperature: it glows. At a high enough temperature, it will give off light (or incandesce) as when heating iron at a forge or when sterilizing a needle by holding it over a flame. As the metal is heated, the higher the temperature, the whiter the light.

We can use this idea to describe the color of a light source; it is called its COLOR TEMPERATURE. Note that lower color temperatures describe “warm” colored light and higher color temperatures describe “cool” colored light. It can be a little confusing! The scale used for Color Temperature is DEGREES KELVIN (K), the absolute version of the Centigrade scale.

CORROLATED COLOR TEMPERATURE

In calculating the color temperature of light sources, we actually use a theoretical model called a BLACK BODY RADIATOR, not a piece of iron. Note that the Black Body is a continuous spectrum source, with radiant power at all wavelengths. The chromaticity of the Black Body Radiator at various color temperatures is plotted on the diagram below. Incandescent sources fall on the Black Body line, between approximately 2750-K and 3200-K. Because fluorescent and high intensity discharge lamps do not generate light by means of incandescing, they are not perfectly modeled by the Black Body and do not fall on its line. Therefore, they have a CORRELATED COLOR TEMPERATURE (CCT) indicating the nearest point on the back line as shown.

COLOR RENDERING INDEX

To understand COLOR RENDERING of a light source, we could look at its SPD. But there is a simpler approach called the COLOR RENDERING INDEX, or CRI. The CRI of a light source compares the color rendering of the source to the Black Body of the same color temperature. 

The Black Body is a full-spectrum source; it has a CRI of 100 (by definition), which is the maximum possible. The higher the CRI of a light source, the more “natural” colors will appear under it. Light sources with a low CRI will distort colors. Note that we say “natural”, meaning as seen in daylight or sunlight. Since an object looks different according to the color in the light illuminating it we do not say “true” color.

Incandescent sources, which are also heated metal, also have a CRI of 100. Fluorescent sources do not fall on the Black Body line and they have CRIs of less than 100 (although some are quite high as we shall see later).

USO DEL ICC Y DE LA TCC

Consideremos dos fuentes de luz con diferentes composiciones espectrales. Éstas pueden tener la misma temperatura del color y ambas pueden llamarse "cálidas", pero convierten los colores en forma diferente. También, las fuentes con el mismo ICC pero diferentes TCC convierten el color de manera diferente. Puesto que el ICC de una fuente de luz depende de su temperatura del color, estas dos medidas del color de la fuente de luz necesitan usarse juntas.

RESUMENSólo vemos el color de un objeto cuando ese color está presente en la fuente de luz.

La distribución de potencia espectral describe la composición del color de una fuente de luz y se expresa en grados Kelvin.

La temperatura del color describe el color aparente de una fuente de luz blanca mediante la escala de Kelvin

"Cálido" y "frío" son términos subjetivos para describir el color de la luz

El índice de conversión de color describe qué tan bien una fuente de luz convierte los colores en forma natural

CARACTERÍSTICAS DE LAS FUENTES DE LUZ

Comercialmente, las tres familias más importantes de fuentes de luz son las LÁMPARAS INCANDESCENTES, las LÁMPARAS FLUORESCENTES y las LÁMPARAS DE DESCARGA DE ALTA INTENSIDAD. Éstas serán descritas en detalle en las lecciones posteriores. Cada una es diferente e ideal para diversas aplicaciones.

Las lámparas incandescentes generan luz por medio de un filamento de tungsteno que funciona a alta temperatura y emite radiación visible a través de resplandor (o incandescencia). Las lámparas de HALÓGENO son lámparas INCANDESCENTES en las que el filamento de tungsteno funciona en una atmósfera de gas halógeno. Son más blancas y brillantes que las lámparas incandescentes normales.

Las lámparas fluorescentes excitan a los átomos de gas con un arco eléctrico, lo cual produce radiación ultravioleta invisible que a su vez excita al fósforo en el interior del tubo que crea radiación visible o luz.CARACTERÍSTICAS DE LAS FUENTES DE LUZLas lámparas de descarga de alta intensidad (HID) generan luz al excitar átomos de gas con un arco eléctrico, y emiten (descargan) radiación visible. El término HID incluye lámparas de HALURO DE METAL, lámparas de MERCURIO y lámparas de SODIO DE ALTA PRESIÓN, cada una de las cuales contiene una mezcla diferente de gas.

Cada familia de fuentes de luz tiene diferentes características en términos de:Potencia luminosa y eficaciaDuración de la lámparaColorControl óptico y reproducción de texturaFuncionamiento (variación en la potencia luminosa, balastras y transformadores, regulación de la intensidad y fijación)

PRODUZCA Y la EFICACIALa potencia luminosa de las lámparas se mide en lúmenes. La capacidad en lúmenes de una lúmpara nueva se llama potencia INICIAL. La potencia luminosa disminuye con el tiempo, lo cual se llama DEPRECIACIÓN DE LUMEN. La depreciaciÓn de lumen es baja en las fuentes incandescentes y es variable en las lámparas fluorescentes y HID.

La eficacia (también llamada eficacia luminosa) es la relación entre la potencia luminosa de las lámparas y la energía requerida para su funcionamiento. La eficacia se mide en LÚMENES POR VATIO. Entre mayor sea la eficacia, mayor es la eficiencia energética de la fuente de luz, y su funcionamiento costará menos en el curso de su duración. Las lámparas incandescentes tiene una eficacia mucho menor que las lámparas fluorescentes o

que las HID. Las fuentes HID ofrecen la más alta potencia luminosa en una lómpara individual.

IncandescenteTungstenoHal?geno

Fluorescente Mercurial Haluro de metalSodio de alta

presiónEficacia en lumen por vatio

15-22 18-33 50-100 50-63 70-110 65-140

Duración nominal promedio (horas)

750-12000 2K-4000 7,500-24000 24000 o m?s 5000-20000 16000-24000

DURACIÓN NOMINAL PROMEDIOLa duración de las lámparas se calcula en el punto en el cual el 50% de una muestra grande de lámparas ha fallado. Esto significa que la mitad de las lámparas fallan antes de la duración nominal promedio. Técnicamente, este promedio de denomina mediana. Las lámparas no fallan de manera proporcional en el curso de su duración. Comúnmente ocurren pocas fallas durante el 40% inicial de la duración, después del cual las fallas se aceleran. Esto se muestra en una CURVA DE MORTALIDAD común. Recuerde que la duración nominal promedio es simplemente eso, un promedio de una muestra grande de lámparas. La duración de una lámpara individual será diferente.

COLORLas lámparas incandescentes tienen un espectro continuo en todas las longitudes de onda visibles de energía, mientras que las fuentes de luz HID producen su energía visible en líneas o bandas. Generalmente las lámparas fluorescentes tienen una combinación de una banda continua de ambas. Los espectros continuos o de líneas completas producen menos distorsión del color de los objetos que los espectros de líneas discontinuas o de bandas.

PROPIEDADES ÓPTICASEntre más cerca se aproxime una fuente de luz a un punto, es decir, entre más pequeña y compacta sea, mejor se puede controlar desde un punto de vista óptico. Entre más grande se convierta el elemento de iluminación, más difícil es controlar o redirigir la luz con reflectores o lentes. Las fuentes más compactas son, por supuesto, las l?mparas incandescentes. De éstas, las lámparas de halógeno tungsteno de bajo voltaje tienen el menor filamento, de aquí que sean las más adecuadas para el control óptico preciso.

Las lámparas fluorescentes son fuentes grandes y difusas que producen luz considerablemente más difícil de controlar que las fuentes incandescentes.

Algunas lámparas HID tienen tubos de arco compactos y protecciones de cristal transparente que permiten una aproximación del control óptico del de muchas lámparas incandescentes. Otras lámparas HID tienen bombillas grandes recubiertas de fósforo que son más difíciles de controlar.CARACTERíSTICAS ÓPTICASEntre más pequeña sea la fuente direccional y entre más estrecho sea el haz luminoso, mayor será el contraste entre la sombra y la luz. Entre más grande sea la fuente de luz, menos direccional es y mayor es el número de ángulos a los que la luz incide sobre el objeto, lo cual atenúa el contraste. La bóveda celeste en un día nublado es la mayor fuente posible de luz ya que la luz del sol se encuentra difusa a una luminosidad relativamente uniforme en toda la extensión, lo cual borra las sombras.

OPERATIONLas lámparas difieren drásticamente en características como voltajes diferentes, variación en la potencia luminosa y duración, y en el uso de equipos auxiliares. Todas éstas afectan la aplicabilidad de una fuente de luz para un uso particular. Usted aprenderá más de esto

en las lecciones posteriores.

La potencia luminosa de las lámparas incandescentes varía según el voltaje que recibe la lámpara. A mayor voltaje, mayor potencia luminosa y menor duración.

La potencia luminosa de las lámparas fluorescentes depende de la temperatura ambiente: Si la temperatura es muy elevada o muy baja, la potencia luminosa desciende por debajo de la capacidad en lúmenes. Las variaciones extremas en temperatura también afectan el color. El voltaje tiene poco efecto debido a la balastra. La duración de la lámpara depende del número de veces que es encendida.

La potencia luminosa y la duración de las lámparas HID varóan poco con la temperatura o el voltaje. La posición de funcionamiento afecta la potencia luminosa de algunas lámparas.

BALASTRAS Y TRANSFORMADORESLos dispositivos eléctricos auxiliares incluyen transformadores y balastras, los cuales controlan el voltaje y la corriente que recibe una lámpara. Excepto las lámparas fluorescentes con balastra propia, estos dispositivos se instalan en la pieza fija de iluminación o en un lugar distante como parte del circuito. Los dispositivos auxiliares deben ser generalmente compatibles con las lámparas que controlan. Esto es particularmente cierto para las balastras.

Las lámparas incandescentes de bajo voltaje requieren un transformador para reducir el voltaje del circuito eléctrico (ver la lección 5). Otras lámparas incandescentes funcionan sin dispositivos auxiliares. Las lámparas fluorescentes y las HID requieren balastras.

REGULACIÓN DE LA INTENSIDAD E INTERRUPCIÓNTodos los tipos de fuentes de luz permiten la regulación de su intensidad, pero algunos son más sencillos y económicos de regular que otros.

Las lámparas incandescentes pueden regularse fácilmente con reguladores económicos (las lámparas de bajo voltaje requieren reguladores de intensidad especiales). La regulación de la intensidad generalmente prolonga la duración de las lámparas. El apagado y el encendido no afectan la duración de las lámparas incandescentes.

La mayoría de las lámparas fluorescentes también pueden ser reguladas. Éstas requieren balastras y reguladores de intensidad especiales. La regulación de las lámparas fluorescentes es cada vez más popular. Ésta no afecta la duración de las lámparas, pero la interrupción frecuente reduce la duración nominal promedio.

Algunas lámparas HID pueden regularse mediante un equipo costoso especializado. La regulación de la intensidad de las lámparas HID es muy poco frecuente. Las lámparas HID necesitan tiempo para calentarse y enfriarse con cada encendido y apagado, de manera que la interrupciaón es un problema.

Lecciones 4: Lmparas incandescentes

TERMINOLOGÍA

Una lámpara incandescente consiste en un FILAMENTO (un alambre que se calienta y resplandece), un FOCO (una envoltura de cristal) y una BASE. Las DESIGNACIONES DE LA LÁMPARA consisten en el VATAJE, una letra que indica la FORMA y un DIÁMETRO del foco en octavos de pulgadas. Por ejemplo, una lámpara 150A21 es una foco con forma de "A" (arbitraria) estándar de 150 W que mide 21/8" o 2 5/8" en su parte m?s ancha. Los catálogos de lámparas también muestran la longitud general máxima, la longitud del centro de la luz y el diseño del filamento.

ACABADOS DEL FOCO

Los focos pueden ser transparentes, de interior escarchado o blanco suave (para modificar el brillo alto del filamento), o pueden tener un reflector interno para controlar la dirección de la luz. Se puede agregar color mediante el uso de cristal entintado, recubrimiento de esmalte o filtros de color fundido. También existen recubrimientos especiales para evitar que los focos se fragmenten cuando se rompen.

BASES

La base proporciona el medio para montar el foco, colocar el filamento y hacer la conexión eléctrica. La base de tornillo MEDIO es la que se usa más frecuentemente con las lámparas de vataje de rango intermedio, mientras que la base MOGUL es para lámparas grandes de 300 W y mayores, y la base de CANDELABRO se usa principalmente con lámparas pequeñas de 25 W o menos.

EFICIENCIA

Dependiendo de su diseño, las lámparas incandescentes producen aproximadamente de 16 a 22 lúmenes por vatio. Las lámparas de mayor vataje son más eficientes que las de bajo vataje porque el filamento arde a mayor temperatura y por lo tanto con más brillo. Por ejemplo, una lámpara A19 de 100 W produce más luz (1710 lúmenes) que cuatro lámparas de 25 W (840 lúmenes); una lámpara A 21 de 150 W da más luz (2780 lúmenes) que dos lámparas de 75 W (2360 l?menes). 

Puesto que las lámparas reflectantes son direccionales, la potencia luminosa no es tan relevante como los LÚMENES DEL HAZ, los cuales están determinados por la curva de distribución de intensidad lumínica que se trata en lecciones posteriores. 

DEPRECIACIÓN DE LUMEN DE LA LÁMPARA: A medida que el filamento arde, el tungsteno se evapora y se deposita dentro del foco, produciendo oscurecimiento del foco y reduciendo la transmisión de la luz a través de su pared. El oscurecimiento del foco es una indicación de que la lámpara se acerca al final de su vida útil.

VIDA DE LA LÁMPARA Y POTENCIA LUMINOSA

Los fabricantes de lámparas pueden "negociar" potencia luminosa incandescente por vida útil o viceversa. Logran esto al aumentar el grosor del filamento. 

La vida útil nominal de una lámpara común de 25 W es de 2500 horas (una combinación de intensidad muy baja y vida larga para una fuente incandescente). Por el contrario, en la lámpara A, la combinación favorece la potencia luminosa (2850 lúmenes) a expensas de una menor duración (750 horas). El voltaje real al que funciona la lámpara tiene un efecto importante sobre la eficiencia. La siguiente tabla

ilustra la relación entre el vataje, la potencia luminosa y la vida útil.

EFECTO DE LA VARIACIÓN DEL VOLTAJE

La mayoría de las lámparas se fabrican para 120 voltios. Cuando funcionan a bajo voltaje, la potencia luminosa disminuye y la vida útil se prolonga. Por ejemplo, la vida útil de una lámpara de servicio general se duplica cuando funciona a un voltaje 5% menor que el nominal. Sin embargo, la potencia luminosa disminuye aproximadamente 15%. El uso de lámparas de 130 V en circuitos de 120 V prolonga esencialmente la vida útil de las lámparas. El funcionamiento a mayor voltaje resulta en una luz "más blanca" de lo normal mientras que el funcionamiento a menor voltaje cambia el color de la luz más hacia el extremo rojo que resulta en una luz de tono anaranjado. 

El uso de un reductor de iluminación tiene fundamentalmente el objetivo de reducir el voltaje suministrado a la lámpara. Si las lámparas funcionan a mayor voltaje que el nominal, ocurre lo contrario: más luz y menor vida útil. Excepto en circunstancias especiales, el funcionamiento a un voltaje mayor, con su menor vida útil, es indeseable.

LÁMPARAS DE SERVICIO GENERAL

Las lámparas "A" de SERVICIO GENERAL son las lámparas incandescentes más comúnmente usadas. Emiten luz en todas direcciones y se usan en lámparas empotradas dirigidas hacia abajo, y en muchas luminarias protegidas o enclaustradas decorativas o de servicio. Las lámparas de servicio general de base de tornillo medio están disponibles en 15 a 300 W y tienen una vida útil promedio que varía de 750 a 2500 horas. La mayoría de las lámparas de servicio general tienen un acabado interno escarchado. Sin embargo, las lámparas transparentes se usan en algunos sistemas ópticos sofisticados. Las lámparas "blancas suaves" se usan ampliamente en aplicaciones residenciales. El recubrimiento oscurece el filamento y causa difusión de la luz con pérdida mínima de la potencia luminosa. 

Las LÁMPARAS DECORATIVAS se usan sin protección. Para fines est?ticos están disponibles con muchas formas, bases, acabados y vatajes. Los focos transparentes proporcionan destellos festivos. Los focos escarchados crean un brillo suave. 

Las lámparas "A" de servicio general tienen una temperatura del color de 2700 a 2800 °K; la mayoría de los tipos decorativos son ligeramente más cálidos en cuanto a color.

LÁMPARAS REFLECTANTES

Las lámparas incandescentes reflectantes tienen un recubrimiento interno reflector para controlar la luz. Las lámparas BR, ER y PAR tienen una vida útil promedio que varía entre 2000 y 4000 horas.

Las lámparas PAR (reflector aluminizado parabólico) ofrecen excelente control. Se fabrican en una serie de tamaños, vataje y patrones de rayos luminosos. Las lámparas PAR pueden usarse en exteriores sin protección porque están fabricadas con cristal "duro" que puede resistir condiciones ambientales adversas. Las l^aacute;mparas de haz frío son lámparas PAR especiales que usan un recubrimiento dicroico en la porción reflectante del foco, el cual permite que el calor (energía invisible) pase hacia la parte posterior mientras dirige la luz (energía visible) para iluminar la actividad, proporcionando un "haz frío" de luz.

LÁMPARAS REFLECTANTES

Las lámparas con reflector con forma BR o R tienen un control del haz menos preciso y están disponibles con distribuciones tipo inundación y focalizada. Están fabricadas con cristal suave para usarse en luminarias que tengan la inscripción "US listed" para éstas. 

La Ley para la Energía de 1992 (EPACT) de los Estados Unidos ordena que la mayoría de las lámparas reflectantes alcancen un nivel mínimo de eficacia. Las lámparas BR de mayor eficiencia óptica se han creado para reemplazar a las lámparas R con el fin de cumplir con los requerimientos de la EPACT.

LÁMPARAS DE HAZ FRÍO

Las lámparas de haz frío son lámparas PAR que usan un recubrimiento dicroico en la porción reflectante del foco, el cual permite que los rayos térmicos (energía invisible) pasen hacia la parte posterior mientras dirige los rayos de luz (energía visible) para iluminar la actividad, proporcionando un "haz frío" de luz. La tecnología dicroica también se usa en lámparas MR16 de bajo voltaje (siguiente lección).

LÁMPARAS DE HALÓGENO TUNGSTENOLas lámparas de halógeno tungsteno son los tipos más eficientes de fuentes de luz incandescente. Sus filamentos funcionan a temperaturas muy altas que requieren en algunos casos cristal de cuarzo y producen una luz blanca muy clara (cerca de 3000 °K). Puesto que algunas lámparas de halógeno tungsteno tienen filamentos más pequeños, son ideales para un control óptico preciso.

Funcionamiento El gas halógeno circunda al filamento y atrapa al tungsteno evaporado, y se deposita a sí mismo nuevamente en el filamento. Este CICLO DE HALÓGENO evita que el tungsteno se acumule en el cristal, lo cual asegura una buena producción de lúmenes y una mayor vida útil de la lámpara.

TIPOS DE LÁMPARAS DE HALÓGENOLas lámparas de halógeno tungsteno están disponibles en varias formas: A, T y PAR. La lámpara A de halógeno puede reemplazar a las lámparas de servicio general en muchas luminarias. La lámpara T se usa frecuentemente en lámparas de pedestal, candelabros y reflectores. Las lámparas PAR son populares por su uso para acentuar. La mayoría de las lámparas de bajo voltaje también usan la tecnología de halógeno tungsteno (ver la lección 5).

Puesto que el encerramiento de las lámparas de cristal de cuarzo no absorbe la RADIACIÓN ULTRAVIOLETA, las lámparas de halógeno tungsteno requieren un segundo encerramiento de cristal duro. En las lámparas de la línea A y PAR, el foco mismo provee la protección necesaria. Las lámparas tubulares requieren un cristal de protección aparte en la luminaria.

LÁMPARAS INFRARROJASLas lámparas infrarrojas redirigen parte de su radiación (de otra manera desperdiciada como calor) hacia el filamento. Esto resulta en mayor eficiencia (30 lúmenes

por vatio en algunas lámparas). La tecnología infrarroja se usa en algunas lámparas de halógeno tungsteno PAR y T.

LÁMPARAS PARA USOS ESPECIALES

Las lámparas para SERVICIO PESADO y VIBRACIÓN están dise&nilde;adas con soportes adicionales para el filamento para resistir saltos, impactos y vibraciones con pérdida parcial de la potencia luminosa. 

Las lámparas de SERVICIO PROLONGADO y DE LARGA VIDA ÚTIL tienen una vida útil promedio de 2500 o más horas y potencia luminosa reducida en comparación con las lámparas de servicio general normales. Use con las lámparas de larga vida útil el vataje inmediato superior para mantener un grado comparable de iluminación. 

Las lámparas de BAJO VOLTAJE funcionan con 6, 12 o algunas veces 24 voltios. Éstas se describen en la lección 5

Lecciones 5: Lmparas de bajo voltaje

INTRODUCCIÓN

La mayor?a de las lámparas de bajo voltaje para uso arquitectónico est?n diseñadas para funcionar a 12 voltios, un voltaje mucho menor que los 120 ó 277 voltios normalmente usados en los circuitos de iluminación. Esto resulta en que el filamento de la lámpara de determinado vataje puede ser mucho menor para un vataje dado. La clave de la eficiencia de la iluminación de bajo voltaje es el tamaño pequeño del filamento en la lámpara, ya que permite controlar mejor la luz en luminarias de menor tamaño. El efecto combinado es realmente impresionante.TIPOS DE LÁMPARAS DE BAJO VOLTAJE

La mayor?a de las lámparas de bajo voltaje están fabricadas con la tecnolog?a de tungsteno para aprovechar las ventajas del filamento compacto, alta eficiencia, vida útil prolongada y mantenimiento de la luminosidad. 

Las lámparas de bajo voltaje requieren un transformador para reducir el alto voltaje del

circuito al voltaje de diseño de la lámpara, comúnmente de 12 voltios. Hay cuatro familias b?sicas de lámparas de bajo voltaje: MR, PAR, de reflector de aluminio y de cápsula.LÁMPARAS MR

Las lámparas MR11 y MR16 son lámparas de halógeno tungsteno reflectantes. Éstas son particularmente eficientes para acentuar la iluminaci?n. 

Las lámparas MR16 son las más populares de todas las lámparas de bajo voltaje. Existe un rango de patrones de haces de 7 a 75 grados, y un rango de vatajes de 20 a 75 W.

LÁMPARAS MR (continuación)

Las lámparas MR están disponibles con bases de dos clavijas y tipo TAL (girar y asegurar). Para la mayor?a de las lámparas MR16 es

necesario usar una cubierta de cristal aparte aunque existen algunos tipos con la cubierta integrada. La mayor?a de las lámparas MR tienen un filtro dicroico para producir un haz fr?o. Algunos filtros dicroicos producen una luz de fondo p?rpura verduzca caracter?stica que puede

ser molesta en una luminaria abierta. La tecnolog?a MR ha avanzado en la última d?cada y ha ofrecido mejoras continuas en la vida útil de las

lámparas, as? como en cuanto a potencia luminosa en una serie de modelos.

LÁMPARAS PAR

Las lámparas PAR36 de bajo voltaje incluyen las populares PAR36 y PAR56 y 64 de mayor voltaje. Las l?ámparas PAR de bajo voltaje están

fabricadas con cristal prensado de haz sellado. El reflector de cristal aluminizado concentra el haz, una tapa para el resplandor obstruye la luz

dispersa proveniente del filamento, y la lente de cristal determina el patrón del haz, desde un punto muy estrecho hasta una inundación

bastante amplia.LÁMPARAS DE REFLECTOR DE ALUMINIO

Las lámparas de reflector de aluminio son lámparas de halógeno tungsteno reflectantes fabricadas con metal. Las dos lámparas de reflector de aluminio más populares son la AR70 y la AR111 y

contienen una protección para el destello sobre el filamento, lo cual produce un haz bien controlado. Las lámparas AR70 de 20 a 75 W

tienen una base tipo TAL. Las lámparas AR111 de 75 a 100 W tienen terminales de tornillo. Ambas lámparas necesitan una cubierta de cristal.

Los tamaños de estas lámparas están expresados en mil?metros, no en octavos de pulgada. La l?mpara AR70 mide 3/4" más que las l?mparas

MR16; la lámpara AR111 es casi del mismo tamaño que la PAR36. Ninguna de estas lámparas es intercambiable.

LÁMPARAS DE CÁPSULA

Las lámparas de cápsula son una fuente de bajo voltaje no reflectante. La mayor?a de las lámparas de cápsula son de halógeno tungsteno, como la T4, con una potencia de hasta 75 W. Todas requieren una

cubierta protectora de cristal. 

Estas lámparas se usan com?nmente en jardiner?a o en sistemas lineales a pequeña escala o para iluminación debajo de gabinetes.

COLOR

Las lámparas de halógeno son especialmente eficientes para la iluminación de aparadores de cristal, joyer?a y alimentos, mientras que las lámparas comunes de bajo voltaje tienen un color más apto para combinarse con las lámparas incandescentes de l?nea en restaurantes y áreas de estancia.

Existen filtros de color para la mayor?a de las luminarias de bajo voltaje y proporcionan una amplia serie de efectos visuales.

Salvo algunas excepciones, las l?mparas de bajo voltaje PAR36 son de filamento ordinario. Estas l?mparas tienen un color de alguna forma más cálido, aproximadamente de 2800 °K.

TRANSFORMADORES

Las lámparas de bajo voltaje generalmente funcionan en luminarias que contienen un transformador. El transformador reduce el voltaje de la l?nea (por lo general de 120 voltios) al voltaje menor que requieren las lámparas (con frecuencia 12 voltios). Los transformadores son magnéticos o electr?nicos. Las ventajas de los transformadores magnéticos son su confiabilidad, su menor costo y su compatibilidad con los reductores de voltaje de carga inductiva. 

Los transformadores electr?nicos son cada vez más populares. Sus principales beneficios son su peque?o tamaño, su peso ligero y su mayor eficiencia. Requieren reductores de voltaje especiales fabricados espec?ficamente para transformadores electr?nicos. Los transformadores pueden ser integrales, instalados dentro de la luminaria, o remotos, dando servicio a varias luminarias conectadas juntas. Los transformadores integrales generalmente funcionan con una lámpara sencilla de bajo voltaje, mientras que los remotos generalmente manejan muchas lámparas (com?n en jardiner?a y sistemas de iluminación lineales y de cable).

VOLTAJELa vida útil efectiva de las lámparas depende del voltaje real que

alcance el transformador. 

El voltaje de salida, a su vez, var?a con el vataje de la lámpara usada; a mayor vataje, menor la salida de voltaje real del

transformador. Si el voltaje hacia la l?mpara es mayor que el nominal, la vida útil de ?sta ser? menor.

Por lo tanto, los transformadores Lightoliers están fabricados para optimizar el funcionamiento de ciertos rangos de vatajes: de 20 a 50 W o de 42 a 75 W. Los transformadores están "afinados"

de manera que la l?mpara con el voltaje más bajo detecte el voltaje nominal y la de más alto voltaje detecte el voltaje ligeramente reducido, lo cual prolonga la vida ?til de las

lámparas.

El uso de lámparas por debajo del rango recomendado reduce su vida útil. Las lámparas tipo reflector teatral PAR36 (25 W,

PAR36) tienen un voltaje nominal de 5.5 voltios (en lugar de 12 voltios); por lo tanto, la luminaria que utilizan estas lámparas

debe estar provista de un transformador capaz de producir 5.5 voltios.

REDUCCIÓN DEL VOLTAJELa reducción del voltaje puede realzar el efecto de la iluminación

de bajo voltaje, especialmente en los lugares donde se desea lograr una atmósfera especial o diversos escenarios. Igual que

con otras l?mparas incandescentes, la reducción del voltaje produce colores cálidos de la luz y prolonga la vida útil de la

lámpara.

La reducción del voltaje de las luminarias de bajo voltaje se logra mejor con transformadores magn?ticos y reductores de voltaje clasificados para bajo voltaje magnético o cargas inductivas.

El voltaje de los transformadores electr?nicos puede reducirse mediante reductores de bajo voltaje electr?nicos, los cuales son más costosos y manejan menos vataje.

Sin embargo, la reducción del voltaje del equipo de bajo voltaje y de l?nea puede realizarse mediante reductores de bajo voltaje,

pero los transformadores magnéticos y electrónicos no deben ser controlados por el mismo reductor de voltaje. Existen otras limitantes que deben tenerse en cuenta; consulte la lección

acerca de controles.

RUIDOLas lámparas de bajo voltaje producen cierto ruido. Los

transformadores también pueden producir ruido, especialmente cuando se reduce su voltaje. El ruido puede ser perceptible en

algunas situaciones, dependiendo de la combinaci?n de lámpara y transformador. Los filtros de alta inductancia reducen

considerablemente el ruido. La inaceptabilidad del ruido depende en gran medida de qué tan cr?tica es la aplicación.

Por ejemplo, las l?mparas PAR36 múltiples que funcionan con un transformador magnético con su voltaje reducido, y cuando se usan en aplicaciones de unidades múltiples en un ambiente sumamente silencioso (por ejemplo, en una casa de campo) pueden producir un ruido perceptible. Este ruido puede ser una combinación del zumbido del filamento de la lámpara y del zumbido del transformador. Las mismas luminarias, cuando se usan en un ambiente concurrido de tienda departamental, probablemente se consideran totalmente "inaudibles".

 Lecciones 6: Lmparas fluorescentes

FORMAS, TAMA&nTILDE;OS Y VATAJES

Actualmente las lámparas fluorescentes se fabrican en diversas formas, tamaños y vatajes. Las lámparas fluorescentes pueden ser lineales, en forma de "U", circulares o cuadradas, y varían en longitud de 6 a 96 pulgadas. El rango de vataje de las lámparas fluorescentes estándar puede variar de 7 a 215 W.

COMPONENTES DE LAS LÁMPARASUna lámpara fluorescente consiste en un tubo de cristal recubierto con fósforo (material fluorescente) en la parte interna en donde existe una pequeña cantidad de mercurio, gas inerte y un electrodo en cada extremo. La corriente eléctrica que fluye de un electrodo al otro crea un arco que excita al mercurio y produce principalmente radiación ultravioleta (UV) no visible, la cual a su vez excita al fósforo para producir luz visible.

CARACTERÍSTICAS FUNCIONALESEl FÓSFORO es la sustancia química que aparece como polvo blanco dentro del tubo. Cuando es excitado por la radiación ultravioleta, el fósforo produce luz visible. La combinación de fósforo determina la cromaticidad o "blancura" de la luz.

MEJORAS EN LA TECNOLOGÍA DE LAS LÁMPARAS LINEALESLa tecnología actual de las lámparas fluorescentes permite a los fabricantes crear fuentes de luz de bajo vataje, alta eficiencia y vida útil prolongada. El diseño de lámparas de menor diámetro permite que el arco en el interior de la lámpara viaje más cerca al fósforo, ayudando así a producir más luz visible. Estas mejoras se deben en gran parte al uso de fósforo de tierra rara en lugar de los tradicionales halofósforos usados en las lámparas "frías blancas" estándar.

DESIGNACIONES DE LAS LÁMPARASIgual que en las lámparas incandescentes, el vataje nominal de la lámpara (exclusiva de los vatios de la balastra), la forma y el diámetro se indican como sigue:

Ejemplo - F32T8

F = Fluorescente; 32 = Vatios; T = Forma tubular; 8 = Diámetro en octavos de pulgada o 1?;

La información adicional que sigue a la nomenclatura indica la temperatura del color y el ICC (?ndice de conversión del color).

Ejemplo F32T8/830

8 = 80 + ICC; 30 = 3000K (temperatura del color). 

Los fabricantes de lámparas difieren en cuanto a las designaciones estándar de las lámparas. Las lámparas descritas a continuación tienen las mismas características, pero las designaciones son exclusivas para sus respectivos productos 

Por ejemplo:GE = F32T8/SPX30Philips = F32T8/TL830Osram = FO32/830EQUIPO AUXILIARLas lámparas fluorescentes son fuentes de luz de descarga, e igual que todas las lámparas de descarga requieren una balastra. La balastra proporciona el voltaje necesario y estabiliza la corriente durante el funcionamiento. Las balastras también consumen energía que debe tomarse en cuenta al determinar la eficiencia de un sistema de iluminación en particular. Las balastras deben coincidir con las caracter?sticas el?ctricas de las lámparas para que funcionen correctamente (es decir, con el tipo de lámpara, vataje y voltaje de la línea). Para lograr la precisión en el cálculo de la eficiencia de las lámparas, los vatios de la balastra deben sumarse a los de la lámpara.CARACTER?STICAS DE RENDIMIENTODEPRECIACIÓN DE LUMEN DE LA LÁMPARA (DLL): Puesto que las lámparas fluorescentes se deprecian rápidamente durante las primeras 100 horas, la evaluación definitiva de los niveles de candelas-pie debe hacerse solamente despu?s de que las lámparas estén aclimatadas; es decir, que se hayan encendido por lo menos 100 horas. Los valores de lúmenes iniciales se publican después de las primeras 100 horas de servicio.VIDA ÚTIL NOMINAL PROMEDIO: Generalmente la vida útil nominal promedio de una F32T8 es de 20 000 horas, con base en tres horas por encendido. Entre menos encendidos, mayor vida útil.EFECTO DE LA VARIACIÓN DE TEMPERATURA: Las lámparas fluorescentes son sensibles a la temperatura ambiente. La potencia lumínica cambia cuando la temperatura de la pared del foco de una lámpara es superior o inferior a la temperatura óptima de funcionamiento (100 ?F). Cuando la temperatura ambiente es inferior a 50 ?F, se necesitan balastras de baja temperatura para encender la lámpara.LÁMPARAS FLUORESCENTES COMPACTASLas lámparas fluorescentes compactas se fabrican en una amplia serie de temperaturas del color, de 2700 a 5000 °K. Tienen excelentes propiedades de conversión del color y existen en una serie de tamaños, formas y vatajes. Además, la disponibilidad creciente de luminarias diseñadas para las lámparas fluorescentes compactas para construcción y remodelación significa que pueden cumplir con casi cualquier requerimiento de aplicación.

ISTEMAS FLUORESCENTES COMPACTOS

Generalmente se encuentran tres tipos diferentes de sistemas de balastras para lámparas fluorescentes.

Los sistemas integrales son paquetes con balastra incluida fabricados con una balastra con adaptador de socket reemplazable de una pieza y combinación de l?mpara.Los sistemas modulares también son paquetes con balastra integrada formados por una balastra con adaptador para socket incandescente para base de tornillo y lámpara reemplazable.Los sistemas especializados existen cuando la balastra y el socket de la lámpara fluorescente se han cableado directamente como parte de la luminaria. Mientras que los sistemas integrales y modulares están diseñados para enroscarse en los sockets de base media para lámparas incandescentes, los sistemas especializados son por lo general componentes OEM (fabricantes de equipos originales) suministrados con las luminarias.BASES DE LÁMPARAS FLUORESCENTES COMPACTASLas lámparas de doble clavija y tubo doble de diámetro T- 4 tienen un apagador integrado en la base del enchufe de la lámpara. Funcionan con balastras de reactor de bajo costo, están disponibles con vatajes de 5 a 13 W y pueden usarse en sistemas modulares y especializados.Las lámparas de doble clavija y tubo cuádruple de diámetro T- 4 y T-5 tienen un apagador integrado en la base del enchufe de la lámpara. Funcionan con balastras de reactor de bajo costo, están disponibles con vatajes de 5 a 13 W y pueden usarse en sistemas modulares y especializados.Las lámparas de tubo doble y tubo cuádruple de diámetro T- 4 y T- 5 se fabrican en versiones de cuatro clavijas que no contienen un apagador en la base de la lámpara. Estas lámparas est?n diseñadas principalmente para usarse con balastras electrónicas. El voltaje de las lámparas de cuatro clavijas puede reducirse cuando se usan con balastras de reducción de voltaje.

CONDICIONES QUE AFECTAN EL RENDIMIENTO DE LAS LÁMPARAS FLUORESCENTES COMPACTAEs importante saber que el ambiente de laboratorio en el que se mide la potencia luminosa es muy diferente al de las condiciones reales. Dos condiciones que afectan significativamente el desempeño de las lámparas fluorescentes compactas son la temperatura y la posición de funcionamiento de la lámpara.Si bien las lámparas fluorescentes producen lúmenes nominales a 25 °C (77 °F) con la base de la lámpara hacia arriba, su potencia luminosa desciende a un 80% de la potencia nominal a 50 °C (122 °F). En las aplicaciones donde se instalan lámparas fluorescentes compactas en luminarias de poco volumen con escasa circulación de aire (como las lámparas dirigidas hacia abajo con lentes), el usuario debe prever que la temperatura ambiente estará entre 40 y 50 °C (104 a 122 °F). Esto reducirá la potencia luminosa de la lámpara. Algunas lámparas fluorescentes compactas usan una amalgama de mercurio que actúa como "esponja" para suministrar o absorber la cantidad de mercurio en la lámpara cuando ocurre un cambio en la temperatura ambiente.

Lecciones 7: Tecnologa de balastras

BALASTRAS FLUORESCENTES

Todas las lámparas de descarga de gas, incluyendo las lámparas fluorescentes, necesitan una balastra para funcionar. La balastra proporciona un alto voltaje inicial para comenzar la descarga, y luego limita rápidamente la corriente de la lámpara para soportar en forma segura esta descarga.

Las balastras están dise?adas para funcionar en forma óptima con tipos específicos de lámparas; sin embargo, algunas pueden funcionar adecuadamente con más de un tipo. En estos casos, el funcionamiento óptimo de las balastras no se logra generalmente en todas las condiciones. Las condiciones no óptimas pueden afectar las caracter?sticas de encendido, la potencia luminosa y la vida útil de las lámparas.

TIPO DE CIRCUITO Y MODO DE FUNCIONAMIENTOLas balastras fluorescentes se fabrican para los tres tipos principales de lámparas fluorescentes: de encendido con precalentamiento, de encendido rápido y de encendido instantáneo.

En el encendido con precalentamiento, los electrodos de la lámpara se calientan antes de iniciar la descarga. Un "interruptor de arranque" se cierra y permite que la corriente fluya a través de cada electrodo. El interruptor de arranque se enfría rápidamente, abre el interruptor y activa el voltaje de alimentación a través del tubo del arco, iniciando así la descarga. Durante el funcionamiento no se aplica ninguna energía auxiliar a través de los electrodos.

En el encendido rápido, los electrodos de la lámpara se calientan antes y durante el funcionamiento. El transformador de la balastra tiene dos devanados secundarios especiales para proporcionar el voltaje adecuado a los electrodos.

En el encendido instant?neo, los electrodos de la lámpara no se calientan antes del funcionamiento; en lugar de ello, la balastra suministra un voltaje m?s alto en relación al voltaje del encendido con precalentamiento y del encendido rápido para iniciar la descarga a través de los electrodos sin calentar.EFICIENCIA ENERGÉTICAHay tres métodos principales para mejorar la eficiencia de los sistemas lámpara-balastra: Reducir las pérdidas de la balastra, operar la lámpara o lámparas a alta frecuencia, y reducir las pérdidas atribuibles a los electrodos de la lámpara.

Las balastras nuevas de mayor eficiencia energética (tanto magn?ticas como electrónicas) involucran uno o más de estos métodos para mejorar la eficiencia del sistema lámpara-balastra. La sustitución de conductores de cobre por aluminio y el uso de componentes magnéticos de más alto grado han reducido las pérdidas en las balastras magnéticas.

Las pérdidas en las balastras también pueden reducirse al usar una sola balastra para el servicio de tres o cuatro l?mparas en lugar de sólo una o dos. El diseño cuidadoso

de circuitos aumenta la eficiencia de las balastras electrónicas. Tambi?n, las balastras electr?nicas, que convierten la frecuencia normal de 60 Hz en una frecuencia más alta de 20 kHz, hacen funcionar con más eficiencia a las lámparas fluorescentes.

FACTOR DE BALASTRAEl factor de balastra es la medida de la potencia luminosa real para una lámpara espec?fica en una balastra comercial en relaci?n con la producción de lúmenes nominal para la misma lámpara medida en una balastra de referencia en condiciones de prueba bajo la norma ANSI (al aire libre a 25 °C [77 °F]). Esta información está disponible en toda la literatura de los fabricantes de balastras.

EFICIENCIA DEL SISTEMA LÁMPARA-BALASTRALa eficiencia de los sistemas fluorescentes depende de la combinación lámpara-balastra. De igual forma, la tecnología de las balastras afecta la eficiencia de la lámpara; la misma lámpara funcionará de manera diferente con una balastra magnética que con una electrónica. La eficiencia de un sistema lámpara-balastra puede calcularse con la siguiente fórmula:

FACTOR DE POTENCIAPEl factor de potencia indica la eficiencia con la que se utiliza la generación y la distribuci?n de potencia. Por definición, es la relación de la potencia real a la potencia aparente suministrada a cualquier sistema eléctrico en donde la "potencia real" son los vatios de entrada (medidos con un vatímetro) y la "potencia aparente" es el producto del número de voltios multiplicado por el número de amperios suministrados por la l?nea eléctrica.

Las balastras pueden ser de factor de potencia bajo o de factor de potencia alto. Las balastras de factor de potencia bajo (40 a 50%) requieren más corriente y consecuentemente cables de mayor calibre o menos luminarias por circuito. Las balastras de factor de potencia alto (90 a 95%) permiten usar cables de menor calibre o más luminarias por circuito.

Las balastras de factor de potencia alto se especifican normalmente para instalaciones comerciales debido a su bajo consumo de corriente. Las balastras de factor de potencia bajo se usan com?nmente en residencias debido a su bajo costo inicial.BALASTRAS ELECTRÓNICASLas balastras electrónicas de alta frecuencia aumentan la eficiencia de los sistemas, lo cual produce mayor eficiencia energética y menores costos de servicio. Las balastras electrónicas reciben una potencia de alimentación de 60 Hz (120 ó 277 voltios) y la convierten en alta frecuencia (20 a 40 kHz). Las lámparas fluorescentes funcionan con mayor eficiencia con balastras electr?nicas que con magnéticas. El funcionamiento a altas frecuencias de las balastras electrónicas reduce las pérdidas finales, lo cual resulta en un aumento de la eficiencia del sistema del 15 al 20%.

Electronic vs Magnetic

BALASTRAS DE INTERRUPTOR DE CÁTODO (HÍBRIDAS)Las balastras magnéticas de eficiencia energética de interruptor de electrodo o cátodo tienen un circuito electrónico que interrumpe el voltaje hacia los calentadores de los electrodos en las lámparas fluorescentes de encendido rápido una vez que las lámparas se han encendido y están funcionando. Éstas se llaman algunas veces balastras "híbridas" debido al circuito electr?nico de interrupción. No deben confundirse con las balastras electrónicas que funcionan con lámparas a alta frecuencia. Las balastras de interruptor de calentadores son económicamente eficientes y de eficiencia energética. S?lo deben usarse con lámparas de encendido rápido. Además, se debe evitar usarlas en aplicaciones de reducción del voltaje.BALASTRAS ELECTRÓNICAS DE REDUCCIÓN DEL VOLTAJE Y DE POTENCIA AJUSTABLELas balastras electrónicas de reducción del voltaje permiten controlar de manera continua la potencia luminosa de una lámpara en un rango de aproximadamente 10 a 100% de la potencia luminosa total. Una señal de bajo voltaje (generalmente entre 0 y 10 voltios) hacia el circuito de salida de la balastra modifica la corriente hacia la l?mpara. Las balastras electr?nicas de reducción de voltaje tienen circuitos de retroalimentación que mantienen el voltaje de los electrodos cuando se reduce la corriente de la lámpara. Esto permite reducir el voltaje de la lámpara en un amplio rango sin reducir su vida útil.RUIDO AUDIBLEUna característica de las balastras electromagnéticas de núcleo de hierro que funcionan a 60 Hz es la producción de ruido audible. Esto se debe a la vibración de las laminaciones de acero. Las mejores balastras se fabrican con materiales de alta calidad y mano de obra para reducir el ruido. El ruido se clasifica como A, B, C o D en orden decreciente de preferencia. Las balastras clasificadas con ruido "A" son las menos ruidosas. Las balastras clasificadas como "D" son las que producen más ruido. Todas las balastras electrónicas est?n clasificadas como "A".

DISTORSIÓN ARMÓNICA TOTAL (THD)La distorsión armónica está presente en la mayoría de los equipos eléctricos y electrónicos. La THD es la medida de la distorsión creada cuando un sistema toma corriente de la l?nea eléctrica. La corriente debe tomarse a la frecuencia fundamental (60 Hz en Norteamérica) o también combinada con corrientes armónicas que son múltiplos de la fundamental, es decir, 180 Hz, 300 Hz y 420 Hz (tercera, quinta y séptima armónica, y así sucesivamente). El n?mero de la THD representa el valor efectivo de todas las corrientes armónicas acumuladas, comparado con el valor de la corriente fundamental. Por ejemplo, una TDH del 20% significa que la corriente armónica es igual al 20% de la corriente fundamental total. La norma ANSI C82.11 requiere que la THD máxima de las balastras electrónicas no sea mayor de 32%.BALASTRAS DE DESCARGA DE ALTA INTENSIDAD (HID)Las lámparas HID requieren balastras para regular la corriente y suministrar el voltaje adecuado al arco. Las lámparas grandes de haluro metálico tienen un electrodo de encendido integrado dentro de la lámpara para iniciar el arco. Las lámparas pequeñas de haluro metálico y las lámparas de sodio de alta presión no contienen electrodos de encendido sino un impulso de alto voltaje que asociado con la balastra proporciona estas condiciones de inicio. Éste algunas veces se denomina "impulso de encendido".

Las balastras para las lámparas HID pueden estar integradas en el cuerpo de las luminarias como núcleo y bobina o encerrados en su propio compartimiento metálico. Esto resulta útil cuando se prefiere que la balastra esté separada de la caja.

Actualmente hay algunas balastras electrónicas disponibles para lámparas HID. Su principal beneficio es el manejo más preciso del vataje del tubo del arco de la lámpara durante la vida útil; esto resulta en un color más consistente y vida útil prolongada de la lámpara. Salvo algunas excepciones, el funcionamiento a alta frecuencia no incrementa la eficiencia de las lámparas HID.

Lecciones 8: Control de la luz

CONTROL DE LA LUZ

La luz viaja en línea recta hasta que choca con una superficie; entonces es modificada mediante reflexión, transmisión, refracción o absorción. Otras posibles modificaciones como polarización, difracción o interferencia, que pueden ocurrir, son de menor importancia para el diseño de las luminarias. Lo que es importante en una luminaria es que dirija la luz de la lámpara hacia un lugar donde se desea y la mantenga fuera de un lugar donde no se desee.

REFLEXIÓNLa luz puede ser controlada o redirigida según desee el diseñador de la luminaria mediante el uso de uno de los siguientes principios o de una combinación de ellos.

Reflexión especular: La reflexión especular resulta de una superficie brillante y altamente pulida o de espejo. Un haz de luz se refleja a un ángulo igual al ángulo de incidencia; es decir, el ángulo de incidencia equivale al ángulo de reflexión. Entre más pequeña es una fuente, más se aproxima a la fuente puntual teórica, y más preciso es el control del haz reflejado.

REFLEXIÓN DISPERSALa reflexión dispersa descompone un haz de luz en la dirección general del ángulo de reflexión, dispersándola en parte debido a las pequeñas variaciones de la superficie reflectora. Algunas veces los reflectores especulares se ?hacen ásperos? para proporcionar un grado ligero de difusión a fin de lograr un efecto luminoso más tenue o para ocultar estriaciones del filamento.

REFLEXIÓN DIFUSALa reflexión difusa se caracteriza porque la luz sale de la superficie en todas

direcciones como ocurre en el yeso o en la pintura blanca plana.

CONTROL DEL HAZLos reflectores controlan con frecuencia la dirección de la luz desde una luminaria; sin embargo, la forma del reflector es la que determina el patrón del haz. A continuación se ilustra una serie de patrones de distribución.

TRANSMISIÓN DE LA LUZLos materiales transparentes como el cristal, el vidrio y el plástico permiten la transmisión de la luz sin cambio apreciable en su dirección. Sin embargo, esto no significa que se transmite el 100% de la luz. En realidad, si la luz incidente es normal para una superficie de vidrio transparente, el 80 al 90% cruzará. El resto será reflejada (generalmente del 8 al 10%) y la demás absorbida. La cantidad de luz reflejada depende del ángulo de incidencia y puede llegar a ser en un alto porcentaje a ángulos rasantes.TRANSMISIÓN DIRECTALa transmisión directa ocurre con materiales transparentes como el vidrio claro que absorbe una cantidad mínima de luz.TRANSMISIÓN DISPERSALa transmisión dispersa ocurre con materiales traslúcidos en los que la luz emerge a un ángulo más amplio que el ángulo de incidencia. La dirección general del haz permanece igual y la fuente de luz es perceptible.

TRANSMISIÓN DIFUSALa transmisión difusa a través de materiales como el vidrio opalino o el plástico dispersa en todas las direcciones la luz que cruza y oscurece la imagen de la fuente de luz. Los difusores generalmente transmiten del 40 al 60% de la luz incidente, pero el sistema óptico es generalmente mayor que esto debido a las reflexiones internas.

REFRACCI?NCuando un bejuco que crece en una laguna se observa a un ángulo, el tallo parece doblarse a la altura de la superficie del agua. Esto se debe a que la velocidad de la luz en el agua es diferente a su velocidad en el aire. Este fenómeno se llamaRefracción.

TIPOS DE REFRACTORES (PRISMAS)Los prismas son figuras transparentes con lados no paralelos. Se usan para reducir la luminosidad de las luminarias o para redirigir la luz hacia áreas útiles.

TIPOS DE REFRACTORES:Las lentes tienen una o más superficies curvas que hacen converger o divergir a los rayos paralelos, consecuentemente enfocando o dispersando la luz. Los sistemas ópticos complejos pueden estar compuestos de varias lentes usadas en conjunto.

La lente Fresnel es un tipo de lente convexa cuya superficie curva está cortada en forma escalonada para reducir el grosor general. Generalmente se usa para flexionar la luz hacia un haz más enfocado para mejorar su utilización.

ABSORPTIONThere is always a subtractive interaction when light hits a surface; some light is lost by ABSORPTION. On the other hand, absorption, as with baffles or louvers, is never complete either. Matte black paint offers nearly complete absorption and when combined with the shadows cast by parallel baffles as in Multi-Groove baffle, can create

a very low surface brightness.

CONTROL OF LUMINAIRE BRIGHTNESSDirect viewing of either the lamp or the interior of a luminaire can be a source of glare. Devices for reducing luminaire brightness to a comfortable range in normal viewing angles (45 degrees and above) include reflectors, lenses, baffles and parabolic louvers.SPECULAR REFLECTORSA specular cone reflector (shiny black, gold, or natural Alzak) is a section of a parabolic reflector that redirects the incident light straight down, thereby eliminating uncomfortable brightness at angles higher than 45 degrees.

LENSESA lens made of either plastic or glass intercepts as much light as possible and redirects it into the most useful zones. Luminaire brightness is reduced because all light rays pass through the lens, blocking the direct view of the lamps.

BAFFLESA baffle is an opaque element of wood, metal or plastic that prevents direct viewing of a lamp. It also reduces the brightness of a lens or diffuser. Horizontal baffles mounted one above the other reduce brightness even more than vertical baffles because each

one throws a shadow on the one below.

LOUVERSA louver is an assembly of vertical baffles arranged parallel in a grid or in a concentric pattern to block the view of high luminaire brightness above 45 degrees. Specular Parabolic Louvers combine reflective principles with a grid baffle to redirect light downward, producing very low surface brightness.

Lecciones 9: Desempeo del sistema de luminaria

¿QUÉ ES UNA LUMINARIA?

La lección nueve se enfoca en la definición de la luminaria, en sus clasificaciones básicas, y en los métodos usados para determinar y medir su desempeño.

Una luminaria es un sistema completo de iluminación. Consiste en una caja, un portalámparas, lámparas (posiblemente una balastra o transformador), un sistema óptico, un reflector, y una lente, rejilla o difusor para controlar la luminosidad. En ocasiones también puede incluir algún tipo de control eléctrico como un reductor de voltaje, un interruptor, sensores de luz de día, etc.

CLASIFICACIÓN DE LAS LUMINARIAS 

Las luminarias se clasifican en seis tipos:

1. La luminaria directa en la que toda la luz se dirige hacia abajo.2. La luminaria semi-directa en la que la mayor parte de la luz se dirige hacia abajo. 3. La luminaria difusa general en la que la luz se distribuye en todas direcciones. 4. La luminaria directa-indirecta en la que la luz se distribuye igualmente hacia arriba y abajo.5. La luminaria semi-indirecta en la que la mayor parte de la luz se dirige hacia arriba. 6. La luminaria indirecta en la que toda la luz se dirige hacia arriba.

MEDICIÓN DEL DESEMPEÑO DE LAS LUMINARIAS

La Ley para la Energía de 1992 (EPACT) en los Estados Unidos estableció un requerimiento para un programa de clasificación voluntaria y denominación de luminarias. El objetivo del programa fue difundir información acerca de la eficiencia energética y proporcionar una indicación consistente para evaluar y comparar luminarias. Esta indicación se llama clasificación de la eficiencia de las luminarias (LER, por sus siglas en inglés).

Clasificación de la eficiencia de las luminarias: El valor LER expresa la producción total de lúmenes de la luminaria comparada con los vatios consumidos para que funcione. El valor LER se calcula como sigue:

Illustration:

COEFICIENTE DE UTILIZACIÓN (CU)El CU es la relación de los lúmenes de una luminaria incidente sobre un plano de trabajo a los lúmenes emitidos por las lámparas dentro de la luminaria.

http://www.lightolier.com/LOL_Lessons/jsp/9/6.jpgPROBABILIDAD DE COMODIDAD VISUAL (VCP)La VCP representa el porcentaje de personas sentadas en un lugar específico de una habitación y en una dirección específica que considerarían aceptable una luminaria en lo que se refiere a su resplandor incómodo.

Lecciones 10: Lmparas de descarga de alta densidad

LÁMPARAS DE DESCARGA DE ALTA DENSIDAD

Las lámparas de descarga de alta densidad (HID) (mercurio, haluro metálico y sodio de alta presión) consisten en un tubo del arco interno que contiene vapores de gas y electrodos, y una envoltura externa o foco fabricada con cristal resistente al calor.

El foco externo protege al tubo del arco, absorbe radiación ultravioleta del arco y mantiene una temperatura casi constante dentro de la lámpara para que ésta funcione correctamente. La envoltura externa puede ser transparente o estar recubierta con fósforo. La luz se produce cuando ocurre una descarga eléctrica de alta intensidad en el vapor de gas (las lámparas fluorescentes utilizan un arco de baja intensidad). Todas las lámparas HID requieren algún tipo de balastra. (Consulte la lección 7: Balastras.)

TIPOS DE LÁMPARAS DE ALTA INTENSIDAD (HID)MERCURIALES Estas lámparas producen una luz azul-verde. Cuando el interior de la envoltura externa de cristal está revestido de fósforo, las lámparas mercuriales mejoran en cuanto a calidad de color y eficiencia. Algunas lámparas mercuriales tienen una balastra integrada en la base, con lo cual se elimina el uso de equipo auxiliar. Sin embargo, estas lámparas con balastra propia tienen menor vida útil y eficiencias más bajas que las lámparas mercuriales normales.

TIPOS DE LÁMPARAS DE ALTA INTENSIDAD (HID)HALURO METÁLICOEstas lámparas usan varias sales metálicas, así como mercurio en el arco, produciendo más luz por vatio y mejor color que el mercurio. Puesto que la fuente de luz, el arco, es relativamente pequeña, el haluro metálico permite obtener un buen control óptico. Por lo general existe alguna variación de color de una lámpara a otra al principio y con el transcurso del tiempo; sin embargo, con los nuevos diseños de tubo de arco, el uso de fósforo y de otras sales metálicas, pueden obtenerse mejoras en el color y en la eficiencia de la lámpara. Las lámparas de haluro metálico generalmente tienen clasificaciones de vida útil más corta en comparación con las lámparas mercuriales y las de sodio de alta presión.

TIPOS DE LÁMPARAS DE ALTA INTENSIDAD (HID)SODIO DE ALTA PRESIÓN (HPS) De todas las lámparas de la familia HID de fuentes de luz, las lámparas HPS son las más eficientes. Además, tienen un tubo del arco de cerámica delgado que, gracias a su tamaño, permite lograr un buen control óptico. El sodio es el principal componente químico y la causa de la luz de color amarillento producida por la lámpara.

Hay tres tipos de fuentes de luz HPS: estándar, de lujo y de sodio de alta presión. Las lámparas HPS de lujo y HPS blancas tienen mejores ICC pero menor producción de lúmenes por vatio en comparación con las lámparas estándar. (Consulte las clasificaciones en los catálogos de los fabricantes.)BALASTRAS Y ELECTRODOS DE ENCENDIDO

Todas las lámparas HID requieren balastras para suministrar el voltaje adecuado y regular el flujo de corriente dentro del tubo del arco. Algunas lámparas de haluro metálico tienen un electrodo de encendido integrado dentro de la lámpara para iniciar el arco. Las lámparas pequeñas de haluro metálico y HPS, por otra parte, no contienen electrodos de encendido; en lugar de eso se envía un impulso de alto voltaje a los electrodos funcionando. Con frecuencia llamadas de ?arranque por impulso?, las balastras para estas lámparas contienen un circuito de encendido electrónico que genera este impulso.

ENCENDIDO Y CALENTAMIENTONo es posible encender al instante una lámpara HID fría hasta su resplandor total. Todas las lámparas HID emplean una mezcla de gases y metales en el tubo del arco. Cuando se aplica corriente, la temperatura y la presión aumentan gradualmente y hacen que los vapores entren en el arco y liberen energía luminosa. La ignición del arco algunas veces tarda varios segundos y la duración del periodo de calentamiento varía según el tipo de lámpara, fluctuando entre 2 y 10 minutos. Durante este periodo, la lámpara muestra diferentes colores a medida que se vaporizan los diversos metales.

REDUCCIÓN DEL VOLTAJE

Es posible reducir el voltaje de algunas lámparas HID; sin embargo, se requiere una balastra especial y dispositivos electrónicos para reducir su intensidad. La reducción del voltaje en las lámparas HID también causa que éstas pierdan eficiencia y cambien de color. Por ejemplo, se puede reducir el voltaje de una lámpara de haluro metálico aproximadamente a 40% de su potencia pero en este nivel genera sólo cerca del 25% de sus lúmenes nominales. Además, su color cambia a medida que se reduce su voltaje.

REENCENDIDO DE LAS LÁMPARASSi se interrumpe la corriente, incluso brevemente, el arco se extingue. Cuando se apaga la lámpara, o cuando es interrumpida, el tubo del arco debe enfriarse antes de volver a encenderse. Aunque el reencendido varía según el tipo de lámpara, puede tardar de uno a quince minutos. En los lugares donde la luz se necesita inmediatamente durante el encendido, hay algunas luminarias HID que contienen una lámpara de halógeno de cuarzo de emergencia. En caso de interrupción de la corriente, las lámparas de emergencia se encienden cuando la corriente se restablece y se extinguen cuando las lámparas HID se reencienden.

VIDA ÚTIL DE LAS LÁMPARASLa vida útil de las lámparas HID varía considerablemente dependiendo del tipo de lámpara, posición de funcionamiento, tamaño y configuración. Generalmente, en aplicaciones similares, la vida útil de la mayor parte de las lámparas HID es comparable con la de la mayoría de las lámparas fluorescentes y mucho mayor que la de cualquier lámpara incandescente. Consulte los valores de vida útil promedio en los catálogos de los fabricantes.

GUÍA DE APLICACIÓNLas lámparas HID son fuentes puntuales que se prestan para una serie de aplicaciones tanto en interiores como en exteriores. Ofrecen al diseñador de iluminación una alternativa para las lámparas incandescentes cuando el diseño exige alta eficiencia y vida útil prolongada en una fuente puntual.

PRINCIPALES TENDENCIASDentro de la familia HID de fuentes de luz, las lámparas de haluro metálico y las de sodio de alta presión son los tipos preferidos. A medida que se implementan mejoras en las lámparas de haluro metálico y de sodio de alta presión, éstas serán las lámparas preferidas cuando se requiera alta eficiencia, vida útil prolongada y buen control óptico. El uso de balastras electrónicas con las lámparas HID permite que éstas funcionen con mayor eficiencia en cuanto a vida útil y estabilidad del color.