Download Las lámparas más usuales.

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Algunas realidades sobre luminarias
Las lámparas
más usuales
Lámparas incandescentes convencionales y convencionales halógenas. Lámparas y tubos
fluorescentes. Lámparas de Vapor de mercurio a alta presión. Lámparas de Luz mezcla.
Lámparas con Halogenuros metálicos. Lámparas de Vapor de Sodio a baja presión y de alta
presión. Conceptos.
Lámparas incandescentes
Se usan principalmente para iluminación interior
(casas, oficinas, negocios) debido a su bajo costo, la
facilidad de su instalación y a que funcionan en cualquier posición. No obstante su rendimiento es bajo
debido a que una gran parte de la energía consumida
se transforma en calor. Su funcionamiento se basa en
el hecho de que un conductor atravesado por una
corriente eléctrica se calienta hasta alcanzar altas
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temperaturas, emitiendo radiaciones luminosas.
Cuanto mayor es la temperatura mayor es la emisión,
por lo que el material se lleva hasta una temperatura cercana a la de fusión. La más común es la lámpara de filamento, compuesta por tres partes: el
bulbo, la base y el filamento. El filamento, que es de
hilos de tungsteno arrollados, permitiendo alcanzar
los 2100° C. está colocado dentro de una ampolla en
la que se ha hecho el vacío (en la ampolla de este
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tipo de lámparas no hay aire, ni ningún otro tipo de
gas). Este tipo de lámparas se especifican por la
potencia eléctrica que consumen (potencia nominal)
y la cantidad de luz que producen, teniendo una vida
útil de alrededor de 1000 horas.
Partes de una lámpara incandescente: Atmósfera
gaseosa - Filamento - Soportes para el filamento Entradas de corriente - Vástago de vidrio - Ampolla Casquillo.
Normalización de las lámparas de incandescencia:
en todos los países se está intentando la normalización de las tensiones de alimentación y de las potencias de las lámparas de incandescencia. En
Argentina, los grandes fabricantes de lámparas
(Philips, Metal, etc.), utilizan la gama de potencias
siguiente: 10, 15, 25, 40, 60, 75, 100, 150, 200, 300,
500, 750, 1000, 1500, 2000 W. Las tensiones que se
recomiendan como normales son las siguientes: 110,
115, 120, 125, 130, 220, 240 voltios. Aunque, en la
práctica, los fabricantes suministran lámparas normales para otras tensiones nominales; en principio,
no se fabrican lámparas de incandescencia para tensiones superiores a 260 voltios.
Lámpara de cuarzo-yodo
La lámpara de cuarzo-yodo representa el avance
técnico más reciente y espectacular en el campo de
las lámparas de incandescencia desde que, en 1930,
se fabricaron las lámparas de filamento doblemente
espiralado. No hace mucho, las grandes firmas fabricantes de lámparas eléctricas (Osram, Philips,
General Electric, etc.) han lanzado al mercado lámparas de este tipo. El principio de funcionamiento de
estas lámparas es el ciclo de regeneración yodotungsteno, que explicamos resumidamente.
ampolla) con el vapor de yodo formando yoduro de
tungsteno. Este se mantiene vaporizado cuando la
temperatura es superior a 250' C y, debido a las
corrientes de convección térmica, entra en las zonas
de altas temperaturas próximas al filamento, donde
se descompone, precipitándose el tungsteno sobre
dicho filamento y, por lo tanto, regenerando el material incandescente, al mismo tiempo que el vapor de
yodo queda liberado y en disposición de reiniciar el
ciclo de regeneración.
Lámparas Fluorescentes
Se componen de un tubo de vidrio que contiene una
pequeña cantidad de mercurio y de gas argón. Al circular la corriente eléctrica por dos electrodos situados a ambos lados del tubo, se produce una descarga
eléctrica entre ellos, que al pasar a través del vapor
de mercurio produce radiación ultravioleta. Esta
radiación excita una sustancia fluorescente con la
que se recubre la parte interior del tubo, transformado la radiación ultravioleta en radiación visible,
que en función de la sustancia fluorescente utilizada
puede tener distintos tonos y colores. Tienen un
mayor rendimiento que las lámparas incandescentes,
pero son de mayor costo y requieren un equipo complementario. Este equipo complementario se encarga de limitar la corriente y desencadenar el proceso
El principio de funcionamiento: las lámparas
corrientes de incandescencia, a causa de la evaporación del filamento de tungsteno, tienen una vida útil
muy limitada y, además, el flujo luminoso disminuye
como consecuencia del progresivo ennegrecimiento
de la pared de la ampolla. Claro está que, con objeto de obtener un mayor flujo luminoso, podría
aumentarse la temperatura de funcionamiento del
filamento. Pero, en este caso, la evaporación sería
más rápida, con lo que la vida útil de la lámpara se
acortaría y el ennegrecimiento de la ampolla aún
sería mayor. Además, este ennegrecimiento depende, en muy buena parte, de las dimensiones de la
ampolla: cuanto menor es ésta, mayor es el ennegrecimiento. Una buena solución sería la regeneración, a lo menos parcial, del tungsteno vaporizado;
de esta manera se aumentaría la duración de la lámpara y se disminuiría el ennegrecimiento, y que permitiría menores dimensiones de la ampolla.
Luego, se descubrió que añadiendo al contenido de
la ampolla una pequeña cantidad de yodo vaporizado, se conseguía la regeneración parcial del filamento de tungsteno. Los átomos de tungsteno evaporados en el filamento se combinan a temperaturas inferiores a 1450' C (zona próxima a las paredes de la
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de generación del arco eléctrico entre los dos electrodos que da lugar a la radiación visible. Para limitar la corriente se debe colocar en serie un dispositivo que limite la corriente máxima que lo atraviesa.
Para ello, se usa una impedancia inductiva (bobina)
denominada balasto o reactancia. Esta bobina produce un desfase negativo de la corriente, por lo que se
suele colocar un condensador en paralelo con la línea
para mejorar el factor de potencia del conjunto.
Reactancia electromagnética: debido a que en un
primer momento los electrodos están fríos, se recurre a un dispositivo para iniciar la descarga denominado arrancador o cebador. Consiste en una cápsula
dentro de la cual hay dos electrodos y que permite,
junto con el balasto, generar la alta tensión necesaria para el encendido de la lámpara. Arrancador
Philips S-10 para tubos fluorescentes 220 Voltios y de
entre 4 y 65 Watios. La vida útil de estas lámparas es
del orden de las 7500 horas, dependiendo fundamentalmente del número de veces que se enciende y
apaga. A mayor numero de ciclos de arranque, menor
vida útil. Por lo tanto, no debe utilizarse para servicios intermitentes. El diseño de una instalación de
iluminación con lámparas fluorescentes requiere de
conocer ciertas características de los distintos tipos
disponibles, como el denominado "efecto estroboscopio". El mismo consiste en un parpadeo que hace
molesta la observación de piezas móviles iluminadas
con luz fluorescente y es debido a la sinuosidad de la
corriente alterna. En las lámparas incandescentes
este efecto no se nota debido a la inercia térmica de
los filamentos.
Para objetos fijos el ojo humano no alcanza a percibir el parpadeo, pero si iluminan un objeto en
movimiento se produce una descomposición de la
visión aparente. En el extremo, si la velocidad del
objeto estuviera sincronizada con la variación lumínica el objeto parecería detenido. Se corrige con la
conexión "Two-Lamp", que consiste en colocar dos
lámparas juntas con reactancias de distinto valor
para desfasar la corriente. Si la red fuese trifásica se
conectan 3 lámparas una a cada fase de la red. Los
fabricantes de tubos fluorescentes suelen contar con
alternativas de tonos de luz de acuerdo a la zona que
se debe iluminar. Los tonos más utilizados por los
fabricantes son, Blanco Frío (cool white): para iluminar zonas de trabajos manuales. Blanco de flujo:
usos similares al anterior, pero al contener más rojo
se enfatizan los tonos de la piel y se favorece la apariencia de las personas. También se utilizan para
mejorar la presentación de vegetales verdes, carnes,
etc. Blanco cálido: para ambientes con iluminación
general más agradable. Blanco: para aplicaciones
generales de iluminación en oficinas, escuelas, almacenes y casas donde la atmósfera de trabajo no es
crítica. Enfatizan los colores amarillos, verdes y
naranjas; sin embargo son usadas muy raramente.
Luz día: Para iluminar actividades que requieran
gran precisión en el manejo de los colores. El tipo de
blanco a utilizar depende de los efectos deseados.
Las versiones "de lujo" emplean una segunda capa de
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fósforo, lo que permite colores más naturales, pero a
costa de una menor eficiencia. También existen lámparas fluorescentes de colores especiales (verdes,
rojos, y otros) que se emplean para espectáculos,
avisos, etcétera.
LEDs, lo más Avanzado en Tecnología de
Iluminación Eficiente
El corazón de un Diodo de Emisión de Luz (LED) es
un "chip" de silicio del tamaño de un grano de sal
construido de una combinación de cristales. Cuando
una pequeña corriente eléctrica pasa a través del
chip genera luz. Los LEDs presentan una serie de ventajas de orden técnico sobre cualquier otro tipo de
iluminación incluyendo:
El color de la luz producida por los LEDs depende de
la combinación de cristales que constituye el chip de
silicio. De esta manera, los LEDs producen un solo
color, según tipo de uso específico. Prácticamente
toda la luz generada por el LED es utilizable para la
generación de color sin necesidad de filtros.
Actualmente existen LEDs disponibles en color blanco, ámbar, rojo, verde y azul. A diferencia de las
lámparas incandescentes, y lámparas fluorescentes
casi toda la energía utilizada por el LED es convertida en luz en lugar de calor. La eficiencia de luminosidad de los LEDs varía entre 5% para el color azul y
más de 20% para el color rojo, y casi no hay desperdicio de energía en la forma de disipación de calor.
● Además, la forma de la luz generada por el LED
concentra la luz de salida sin necesidad de componentes ópticos adicionales, haciéndolos más eficientes y de una mayor relación costo beneficio al utilizar la luz producida en forma más eficiente. La naturaleza isotrópica de la luz proveniente de lámparas
incandescentes o fluorescentes requiere de compo-
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nentes ópticos adicionales para concentrar y direccionar la luz de una manera utilizable.
● La combinación de estos efectos hace que los LEDs
sean mucho más eficientes produciendo luz que las
lámparas incandescentes o fluorescentes. Asimismo
la vida útil de los LEDs es de 100,000 horas (27 años
asumiendo un funcionamiento continuo a razón de 10
horas diarias), esto representa 20 veces más duración
que la mejor lámpara incandescente (5,000 horas) y
dos veces más duración que la mejor lámpara fluorescente (lámparas CFLs de cátodo frío son medidas
en 50,000 horas).
● Los LEDs son extremadamente durables. Vibración
o golpes rompen fácilmente el filamento de una lámpara incandescente y el vidrio del tubo de una lámpara fluorescente. Los LEDs, en el otro extremo
representan tecnología de estado sólido y son virtualmente indestructibles. Además de ser robustas, y
generadores eficientes de luz, los LEDs son luces de
bajo voltaje que se adecuan naturalmente a la energía solar. Es más, con los recientes avances en la tecnología de LEDs incluyendo colores a elección, e
intensidad, posibilitan una energía natural para producir luz de emisión LED solar.
la vaporización del mercurio y un incremento progresivo de la presión del vapor y el flujo luminoso hasta
alcanzar los valores normales. Si en estos momentos
se apagara la lámpara no sería posible su reencendido hasta que se enfriara, puesto que la alta presión
del mercurio haría necesaria una tensión de ruptura
muy alta.
Lámparas de vapor de mercurio a alta presión
A medida que aumentamos la presión del vapor de
mercurio en el interior del tubo de descarga, la
radiación ultravioleta característica de la lámpara a
baja presión pierde importancia respecto a las emisiones en la zona visible (violeta de 404.7 nm, azul
435.8 nm, verde 546.1 nm y amarillo 579 nm).
Espectro de emisión sin corregir: en estas condiciones la luz emitida, de color azul verdoso, no contiene radiaciones rojas. Para resolver este problema se
acostumbra a añadir sustancias fluorescentes que
emitan en esta zona del espectro. De esta manera se
mejoran las características cromáticas de la lámpara. La temperatura de color se mueve entre 3500 y
4500 K con índices de rendimiento en color de 40 a
45 normalmente. La vida útil, teniendo en cuenta la
depreciación se establece en unas 8000 horas. La eficacia oscila entre 40 y 60 lm/W y aumenta con la
potencia, aunque para una misma potencia es posible incrementar la eficacia añadiendo un recubrimiento de polvos fosforescentes que conviertan la
luz ultravioleta en visible.
Balance energético: 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. Para
encenderlas se recurre a un electrodo auxiliar próximo a uno de los electrodos principales que ioniza el
gas inerte contenido en el tubo y facilita el inicio de
la descarga entre los electrodos principales. A continuación se inicia un periodo transitorio de unos cuatro minutos, caracterizado porque la luz pasa de un
tono violeta a blanco azulado, en el que se produce
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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 y, habitualmente, un recubrimiento fosforescente. El resultado de esta mezcla es
la superposición, al espectro del mercurio, del
espectro continuo característico de la lámpara incandescente y las radiaciones rojas provenientes de la
fosforescencia.
Espectro de emisión: su eficacia se sitúa entre 20 y
60 lm/W y es el resultado de la combinación de la
eficacia de una lámpara incandescente con la de una
lámpara de descarga. Estas lámparas ofrecen una
buena reproducción del color con un rendimiento en
color de 60 y 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. Respecto
a la depreciación del flujo hay que considerar dos
causas. Por un lado tenemos el ennegrecimiento de
la ampolla por culpa del wolframio evaporado y por
otro la pérdida de eficacia de los polvos fosforescentes. En general, la vida media se sitúa en torno a las
6000 horas.
Particularidad: 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.
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Lámparas con halogenuros metálicos
Si se añade 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. Cada una de estas
sustancias aporta nuevas líneas al espectro (por
ejemplo amarillo el sodio, verde el talio y rojo y azul
el indio).
Espectro de emisión: los resultados de estas aportaciones son una temperatura de color de 3000 a 6000
K dependiendo de los yoduros añadidos y un rendimiento del color de entre 65 y 85. La eficiencia de
estas lámparas ronda entre los 60 y 96 lm/W y su vida
media es de unas 10000 horas. Tienen un periodo de
encendido de unos diez minutos; tiempo necesario
hasta que se estabiliza la descarga. Para su funcionamiento se requiere de un dispositivo especial de
encendido, ya que las tensiones de arranque son muy
elevadas (1500-5000 V).
Prestaciones: las excelentes prestaciones cromáticas la hacen adecuada para la iluminación de instalaciones deportivas, retransmisiones de TV, estudios
de cine, proyectores, etcétera.
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
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característica formada por dos rayas en el espectro
(589 nm y 589.6 nm) muy próximas entre sí.
Espectro: la radiación emitida, de color amarillo,
está muy próxima al máximo de sensibilidad del ojo
humano (555 nm). Por ello, la eficacia de estas lámparas es muy elevada (entre 160 y 180 lm/W). 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: 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 la sustancia emisora de electrones como
ocurre en otras lámparas de descarga. Aunque también se puede producir por deterioro del tubo de descarga o de la ampolla exterior.
base de sacrificar eficacia; aunque su valor que
ronda los 130 lm/W sigue siendo un valor alto comparado con los de otros tipos de lámparas.
Balance energético: la vida media de este tipo de
lámparas ronda las 20000 hs. y su vida útil entre 8000
y 12000 hs. Entre las causas que limitan la duración
de la lámpara, además de mencionar la depreciación
del flujo tenemos 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 muy elevada y su tiempo de arranque es
muy breve. ■
Fuente de información: Grupo ArqHys®
Particularidades: 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 que 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 (reduce 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.
Espectro: las consecuencias de esto es que tienen un
rendimiento en color (Tcolor=2100 K) y capacidad
para reproducir los colores mucho mejores que la de
las lámparas a baja presión (IRC = 25, aunque hay
modelos de 65 y 80). No obstante, esto se consigue a
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