Después de que se introdujera el gas del alumbrado a principios del siglo XIX este combustible empezó a usarse para la iluminación de las ciudades. Se empleaban tres tipos de lámpara de gas: el quemador de tipo Argand, los quemadores de abanico, en los que el gas salía de una rendija o de un par de agujeros en el extremo del quemador y ardía formando una llama plana, y la lámpara de gas incandescente, en la que la llama de gas calentaba una redecilla muy fina de óxido de torio (llamada camisa) hasta el rojo blanco. En los lugares a los que no llegaba el suministro de gas se seguían empleando quinqués de aceite. Hasta mediados del siglo XIX el principal combustible para esas lámparas era el aceite de ballena. Dicho material fue completamente sustituido por el queroseno, que tenía la ventaja de ser limpio, barato y seguro. En 1852 aparece el mechero Bunsen, inventado por el químico alemán Robert W. Bunsen (1811-1899), que habría de provocar el invento del químico austríaco Karl Auer (1858-181929) y en 1855 construye el estadounidense N. William una lámpara de petróleo que, a causa de la baratura de éste, hizo bajar el precio del alumbrado por gas, que por aquel entonces comenzaba a sufrir la competencia de la luz eléctrica. En 1878 Edison perfeccionaría un sistema que venia de 1813, la luz eléctrica, inventando la lamparita o bombilla incandescente, que llevó la luz, cómoda, limpia y barata, hasta los hogares más modestos.
A finales del siglo XIX, ambas formas de iluminación dieron paso a las lámparas eléctricas incandescentes y fluorescentes. En algunas zonas rurales siguen empleándose de forma limitada lámparas de queroseno o lámparas de gas incandescente.
Lámparas eléctricas
Alrededor del año 600AC Griegos encontraron que frotando un electrón contra un paño de piel, atraía partículas de la paja. Este efecto extraño seguía siendo un misterio por más de 2000 años hasta alrededor del año 1600, el Dr. Guillermo Gilbert investigo las reacciones el ámbar y los imanes y fue el primero que registró la palabra eléctrica en un informe sobre la teoría del magnetismo.
Tales de Mileto (624-543 a. C)
El descubrimiento de Thales Mileto en el ámbar, se manifiesta de diversas formas en la naturaleza, según los materiales tengan exceso, faltante, o circulación de electrones entre dos puntos cualquiera. A todos los efectos producidos por el estado de los electrones se les denomina electricidad.
Por simple relación como el fenómeno del electron, se adopto el término "electrizado" para indicar que un cuerpo cualquiera había adquirido la misma y extraña propiedad de aquel. Uno de los mejores ejemplos que podemos ver el efecto de un cuerpo "electrizado" es al frotar un peine en un trozo de tela o simplemente peinarte, y pasarlo por trozos de papel liviano, el peine quedaría electrizado y atraería estos trozos de papel.
William Gilbert (1544-1603)
Físico y médico inglés. Fue uno de los pioneros en el estudio experimental de los fenómenos magnéticos. Estudió medicina en la Universidad de Cambridge y en 1603 fue nombrado miembro del Real Colegio de Médicos. De 1601 a 1603 sirvió como médico de la reina Isabel I y del rey Jacobo I. En 1600 publicó Sobre el imán, cuerpos magnéticos, y el gran imán de la Tierra, donde se compilan sus investigaciones sobre cuerpos magnéticos y atracciones eléctricas; en él se concluye que la aguja de la brújula apunta al norte-sur y gira hacia abajo debido a que el planeta Tierra actúa como un gigantesco imán. Fue el primero en introducir los términos atracción eléctrica, fuerza eléctrica y polo magnético.
Otto Von Guericke (1602-1686)
Von Guericke estudió leyes, matemáticas y realizó también estudios de carácter técnico. En 1630 fue nombrado alcalde de la ciudad de Magdeburgo. El invento de la bomba de vacío en el año 1654 y el experimento que con ella, realizó, ante el Príncipe Elector le dio una gran fama. En la demostración que realizó con las «esferas de Magdeburgo" (1654), 16 caballos no fueron capaces de separar dos hemisferios metálicos en cuyo interior se había practicado el vacío. A pesar de que Evangelista Torricellí había obtenido ya un buen vacío, la existencia de este fenómeno fue puesta en duda incluso por René Descartes.
Von Guericke demostró la existencia del vacío de una forma muy espectacular. En 1661 construyó un primer modelo de manómetro y un barómetro de columna de agua, con el que pudo registrar las oscilaciones de la presión atmosférica y realizar predicciones atmosféricas.
También incursionó en las investigaciones sobre electrostática. Observó que se producía una repulsión entre cuerpos electrizados luego de haber sido atraídos. Ideó la primera máquina electrostática y sacó chispas de un globo hecho de azufre, lo cual le llevó a especular sobre la naturaleza eléctrica de los relámpagos. En astronomía fue uno de los primeros en afirmar que puede predecirse el retorno de los cometas.
Pudo comprobar que el sonido no puede propagarse en el vacío, y que los cuerpos encendidos se apagan y los animales mueren. Para demostrar los efectos de la presión atmosférica ideó el experimento con los hemisferios de Magdeburgo en 1654 ante la Dieta Imperial de Ratisbona. En 1672 publicó su obra Experimenta nova, ut vocatur Magdeburgica, de vacuo spatio, donde describe su célebre experimento con los hemisferios de Magdeburgo.
En 1650, Otto Von Guerike de Alemania descubrió que la luz podía ser producida por excitación eléctrica. Encontró que cuando un globo de sulfuro era rotado rápidamente y frotado, se producía una emanación luminosa. En 1706, Francis Hawsbee invento la primera lámpara eléctrica al introducir sulfuro dentro de un globo de cristal al vacío. Después de rotarla a gran velocidad y frotarla, pudo reproducir el efecto observado por Von Guerike.
William Robert Grover en 1840, encontró que cuando unas tiras de platino y otros metales se calentaban hasta volverse incandescentes, producían luz por un periodo de tiempo. En 1809, uso una batería de 2000 celdas a través de la cual paso electricidad, para producir una llama de luz brillante, de forma arqueada. De este experimento nació el termino "lámpara de arco".
La primera patente para una lámpara incandescente la obtuvo Frederick de Moleyns en 1841, Inglaterra. Aun cuando esta producía luz por el paso de electricidad entre sus filamentos, era de vida corta. Durante el resto del siglo XIX, muchos científicos trataron de producir lámparas eléctricas.
Finalmente, Thomas A. Edison produjo una lámpara incandescente con un filamento carbonizado que se podía comercializar. Aunque esta lámpara producía luz constante durante un periodo de dos días, continúo sus investigaciones con materiales alternos para la construcción de un filamento más duradero. Su primer sistema de iluminación incandescente la exhibió en su laboratorio en 21 de diciembre de 1879.
Edison hizo su primera instalación comercial para el barco Columbia. Esta instalación con 115 lámparas fue operada sin problemas durante 15 años. En 1881, su primer proyecto comercial fue la iluminación de una fábrica de Nueva York. Este proyecto fue un gran éxito comercial y estableció a sus lámparas como viables. Durante los siguientes dos años se colocaron más de 150 instalaciones de alumbrado eléctrico y en 1882 se construyo la primera estación para generar electricidad en Nueva York. En ese mismo año, Inglaterra monto la primera exhibición de alumbrado eléctrico.
Cuando la lámpara incandescente se introdujo como una luminaria pública, la gente expresaba temor de que pudiese ser dañina a la vista, particularmente durante su uso por largos períodos. En respuesta, el parlamento de Londres pasó legislación prohibiendo el uso de lámparas sin pantallas o reflectores. Uno de los primeros reflectores comerciales a base de cristal plateado fue desarrollado por el E. L. Haines e instalado en los escaparates comerciales de Chicago.
Hubo numerosos esfuerzos por desarrollar lámparas más eficientes. Welsbach inventó la primera lámpara comercial con un filamento metálico, pero el osmio utilizado era un metal sumamente raro y caro. Su fabricación se interrumpió en 1907 cuando la aparición de la lámpara de tungsteno.
En 1904, el norteamericano Willis R. Whitney produjo una lámpara con filamento de carbón metalizado, la cual resulto más eficiente que otras lámparas incandescentes previas. La preocupación científica de convertir eficientemente la energía eléctrica en luz, pareció ser satisfecha con el descubrimiento del tungsteno para la fabricación de filamentos. La lámpara con filamento de tungsteno representó un importante avance en la fabricación de lámparas incandescentes y rápidamente reemplazaron al uso de tántalo y carbón en la fabricación de filamentos metálicos.
La primera lámpara con filamento de tungsteno, qué se introdujo a los Estados Unidos en 1907, era hecha con tungsteno prensado. William D. Coolidge, en 1910, descubrió un proceso para producir filamentos de tungsteno "drawn" mejorando enormemente la estabilidad de este tipo de lámparas.
En 1913, Irving Langmuir introdujo gases inertes dentro del cristal de la lámpara logrando retardar la evaporación del filamento y mejorar su eficiencia. Al principio se uso el nitrógeno puro para este uso, posteriormente otros gases tales el argón se mezclaron con el nitrógeno en proporciones variantes. El bajo costo de producción, la facilidad de mantenimiento y su flexibilidad dio a las lámparas incandescentes con gases tal importancia, que las otras lámparas incandescentes prácticamente desaparecieron.
Durante los próximos años se crearon una gran variedad de lámparas con distintos tamaños y formas para usos comerciales, domésticos y otras funciones altamente especializadas
Michael Faraday (1791-1867)
Este físico y químico inglés, que fue discípulo del químico Humphry Davy, es conocido principalmente por su descubrimiento de la inducción electromagnética, que ha permitido la construcción de generadores y motores eléctricos, y de las leyes de la electrólisis; por lo que es considerado como el verdadero fundador del electromagnetismo y de la electroquímica.
Faraday nació en Newington, era hijo de un herrero, por lo cual recibió escasa formación. Mientras trabajaba de aprendiz con un encuadernador de Londres, leyó libros sobre temas científicos y realizo experimentos con la electricidad. En 1812, después de asistir a las conferencias de Humphry Davy, este contrató a Faraday como ayudante en su laboratorio químico de la Royal Institución y al año siguiente le llevó con él a un largo viaje por Europa. En 1824 Faraday entró en la Royal Society, único honor que acepto en su vida, y al año siguiente fue nombrado director del laboratorio de la Royal Institución. Faraday realizó sus primeras investigaciones en el campo de la química bajo la dirección de Davy, descubriendo el benceno.
Sin embargo, las investigaciones que convirtieron a Faraday en el primer científico de su época las realizó, como ya se menciono al principio, en los campos de la electricidad y el magnetismo. En 1831 trazó el campo magnético alrededor de un conductor por el que circula una corriente eléctrica, ya descubierto por Oersted, y ese mismo año descubrió la inducción electromagnética, demostró la inducción de una corriente eléctrica por otra, e introdujo el concepto de líneas de fuerza, para representar los campos magnéticos.
Durante este mismo periodo, investigó sobre la electrólisis y descubrió las dos leyes fundamentales que llevan su nombre: 1ª) La masa de sustancia liberada en una electrólisis es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que ha pasado a través del electrolito [masa = equivalente electroquímico, por la intensidad y por el tiempo (m = c I t)]; 2ª) Las masas de distintas sustancia liberadas por la misma cantidad de electricidad son directamente proporcionales a sus pesos equivalentes.
Faraday escribió muchas obras y artículos para publicaciones especializadas, destacando entre ellos: Manipulación química, 1827; Investigaciones experimentales en electricidad, 1855; Investigaciones experimentales en física y química, 1859; La historia química de una bujía, 1861. La unidad de capacitancia, el faradio, recibe este nombre en su honor.
Thomas Alva Edison (1847-1931)
Este gran investigador norteamericano está considerado como el mayor inventor de todos los tiempos, ya que invento entre otras muchas cosas: la lámpara incandescente, el telégrafo moderno, el fonógrafo, un sistema generador de electricidad, un aparato para grabar sonidos y un proyector de películas; también construyo el primer ferrocarril eléctrico. Fundo su famoso laboratorio de Menlo Park, donde llego a registrar 1093 patentes, de inventos desarrolladas por él y sus ayudantes, inventos cuyo desarrollo y mejora posterior ha marcado profundamente la evolución de la sociedad moderna.
Edison nació en Milan (Ohio), y en su infancia apenas recibió mas enseñanza que los conocimientos elementales que su madre le enseño. Cuando tenía 12 años empezó a trabajar vendiendo periódicos y tabaco en el tren que hacia el recorrido entre el pueblo donde vivía Port Huron y Detroit, dedicando su tiempo libre a la experimentación con imprentas y con aparatos mecánicos y eléctricos. En 1862 en uno de los furgones del tren, que también le servia como laboratorio, instaló una pequeña imprente y publicó un semanario, el Grand Trunk Herald.
Mas adelante, por salvar la vida del hijo de un jefe de estación, fue recompensado con la realización de un curso de telegrafía y mientras trabajaba como operador de telégrafos, realizó su primer invento destacado, un repetidor telegráfico que permitía transmitir mensajes automáticamente a una segunda línea, sin que estuviera presente el operador.
A continuación, Edison consiguió un empleo en Boston y dedicó todo su tiempo libre a la investigación. Inventó una grabadora y una máquina de escribir. También ideó y realizó parcialmente una impresora. Posteriormente, mientras trabajaba en la compañía de telégrafos de Nueva York, Gold and Stock, introdujo grandes mejoras en los aparatos y en los servicios de la empresa.
En 1876 y con la venta de accesorios telegráficos, Edison ganó 40.000 dólares, con los que montó su famoso laboratorio de Menlo Park, que le haría famoso en todo el mundo, por ser el primero dedicado a la investigación industrial. Más tarde concibió un sistema telegráfico automático que hacía posible una mayor rapidez y calidad de transmisión. El logro supremo de Edison en la telegrafía fue el invento de unas máquinas que hacían posible la transmisión simultánea de diversos mensajes por una línea, lo que aumentó enormemente la utilidad de las líneas telegráficas existentes. Su invento del emisor telefónico de carbón fue muy importante para el desarrollo del teléfono, que había sido inventado recientemente por Alexander Graham Bell. En 1877, Edison anunció el invento de un fonógrafo mediante el cual se podía grabar el sonido en un cilindro de papel de estaño.
Dos años más tarde exhibió públicamente su bombilla o lámpara incandescente, su invento más importante. Este invento que tuvo un éxito extraordinario, fue presentado en la Primera Exposición de Electricidad de Paris, en 1881, como una instalación completa de iluminación eléctrica, de corriente continua, que inmediatamente fue adoptado tanto en Europa como en América. En 1882 desarrolló e instaló la primera gran central eléctrica del mundo en Nueva York. Sin embargo, más tarde, su uso de la corriente continua se vio desplazado ante el sistema de corriente alterna desarrollado por los también inventores estadounidenses Nikola Tesla y George Westinghouse.
En 1883, observó el flujo de los electrones en un filamento caliente, descubriendo así el efecto termoiónico, que en la actualidad lleva su nombre (efecto Edison), y que puede considerarse como el punto de partida de la electrónica moderna.
En 1887, Edison trasladó su fábrica de Menlo Park a West Orange (Nueva Jersey) donde construyó un gran laboratorio de experimentación e investigación. En 1888 inventó el kinetoscopio, anticipo del moderno cinematógrafo, y entre sus posteriores inventos dignos de mención se encuentran: la batería de hierro-níquel, un método de telegrafía sin hilos para comunicarse con los trenes en movimiento, un fonógrafo en el que el sonido se registraba en un disco en lugar de un cilindro, y que tenía una aguja de diamante y otras mejoras. Al sincronizar el fonógrafo con el kinetoscopio, produjo en 1913 la primera película sonora.
De Edison hay que destacar su gran capacidad de trabajo y sus extraordinarios dotes como hombre de empresa, lo que le valió infinidad de honores. En 1878 fue nombrado caballero de la Legión de Honor francesa y en 1889 comendador de la misma. En 1892 fue galardonado con la medalla Albert de la Sociedad Real de las Artes de Gran Bretaña y en 1928 recibió la medalla de Oro del Congreso norteamericano "por el desarrollo y la aplicación de inventos que han revolucionado la civilización en el último siglo".
Las Lámparas de Descarga Eléctrica
Jean Picard en 1675 y Johann Bernoulli sobre 1700 descubrieron que la luz puede ser producida por al agitar al mercurio. En 1850 Heinrich Geissler, un físico Alemán, inventó el tubo Geissler, por medio del cual demostró la producción de luz por medio de una descarga eléctrica a través de gases nobles. John T. Way, demostró el primer arco de mercurio en 1860.
Los tubos se usaron inicialmente solo para las experimentos. Utilizando los tubos Geissler, Daniel McFarlan Moore entre 1891 y 1904 introdujeron nitrógeno para producir una luz amarilla y bióxido de carbón para producir luz rosado-blanca, color que aproxima luz del día. Estas lámparas eran ideales para comparar colores. La primera instalación comercial con los tubos Moore, se hizo en un almacén de Newark, N.J., durante 1904. El tubo Moore era difícil de instalar, reparar, y mantener. Peter Moore Hewitt comercializó una lámpara de mercurio 1901, con una eficiencia que dos o tres veces mayor que la de la lámpara incandescente. Su limitación principal era que su luz carecía totalmente de rojo. La introducción de otros gases fracaso en la producción de un mejor balance del color, hasta Hewitt ideó una pantalla fluorescente que convertía parte de la luz verde, azul y amarilla en rojo, mejorando así el color de la luz. Peter Moore Hewitt coloco su primera instalación en las oficinas del New York Post en 1903. Debido a su luz uniforme y sin deslumbramiento, la lámpara fluorescente inmediatamente encontró aceptación en Norteamérica.
La investigación del uso de gases nobles para le iluminación era continua. En 1910 Georges Claude, Francia estudio lámparas de descarga con varios gases tales como el contienen neón, argón, helio, criptón y xenón, resultando en las lámparas de neón. El uso de las lámparas de neón fue rápidamente aceptado para el diseño de anuncios, debido a su flexibilidad, luminosidad y sus brillantes colores. Pero debido a su baja eficiencia y sus colores particulares nunca encontró aplicación en la iluminación general.
En 1931, se desarrollo una lámpara de alta presión de sodio en Europa, 1931. A pesar de su alta eficiencia no resulto satisfactoria para el alumbrado de interiores debido al color amarillo de su luz. Su principal aplicación es el alumbrado público donde su color no se considera crítico. A mediados del siglo XX las lámparas de sodio de alta presión aparecieron en las calles, carreteras, túneles y puentes de todo el mundo.
El fenómeno fluorescente se había conocido durante mucho tiempo, pero las primeras lámparas fluorescentes se desarrollaron en Francia y Alemania en la década de los 30. En 1934 se desarrollo la lámpara fluorescente en los Estados Unidos. Esta ofrecía una fuente de bajo consumo de electricidad con una gran variedad de colores. La luz de las lámparas fluorescentes se debe a la fluorescencia de ciertos químicos que se excitan por la presencia de energía ultravioleta.
La primer lámpara fluorescente era a base de un arco de mercurio de aproximadamente 15 watts dentro de un tubo de vidrio revestido con sales minerales fluorescentes (fosforescentes). La eficiencia y el color de la luz eran determinados por la presión de vapor y los químicos fosforescentes utilizados. Las lámparas fluorescentes se introdujeron comercialmente en 1938, y su rápida aceptación marcó un desarrollo importante en el campo de iluminación artificial. No fue hasta 1944 que las primeras instalaciones de alumbrado público con lámparas fluorescentes se hicieron.
A partir de la segunda guerra mundial se han desarrollado nuevas lámparas y numerosas tecnologías que además de mejorar la eficiencia de la lámpara, las ha hecho más adecuadas a las tareas del usuario y su aplicación. Entre los desarrollos a las lámparas fluorescentes, se incluyeren los balastros de alta frecuencia que eliminan el parpadeo de la luz, y la lámpara fluorescente compacta que ha logrado su aceptación en ambientes domésticos.
CAPÌTULO II
Características, tipos y descripción
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 la velocidad de evaporación del material que forma el filamento. Las partículas evaporadas, cuando entren en contacto con las paredes se depositarán sobre estas, ennegreciendo la ampolla. De esta manera se verá reducido el flujo luminoso por ensuciamiento de la ampolla. Pero, además, el filamento se habrá vuelto más delgado por la evaporación del tungsteno que lo forma y se reducirá, en consecuencia, la corriente eléctrica que pasa por él, la temperatura de trabajo y el flujo luminoso. Esto seguirá ocurriendo hasta que finalmente se rompa el filamento. A este proceso se le conoce como depreciación luminosa.
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.
TIPOS Y DESCRIPCIÒN DE LÀMPARAS ELÈCTRICAS
Las lámparas de descargas eléctricas dependen de la ionizacion y de la descarga eléctricas resultares en vapores o gases a bajas presiones en caso de ser atravesados por una corriente eléctrica. Los ejemplos mas representativos de este tipo de diapositivas son las lámparas de arco rellenas con vapor de mercurio, que genera una intensa luz azul verdosa y que se utilizan para fotografía e iluminación de carreteras; y las lámparas de neòn, utilizadas para carteles decorativos y escaparates en las mas modernas lámparas de los tubos o ampollas para mejorar el color y la eficacia. Los tubos de cerámicas translucidos, similares al vidrio, han permitido fabricar lámparas de vapor de sodio de alta presión con una potencia luminosa sin precedentes.
La lámpara fluorescente es otro tipo de dispositivo de descarga eléctrica empleado para aplicaciones generales de iluminación. Se trata de una lámpara de vapor de mercurio de baja presión contenida en un tubo de vidrio, revestido en su interior con un material fluorescente conocido como fósforo. La radiación en el arco de la lámpara de vapor hace que el fósforo se torne fluorescente. La mayor parte de la radiación del arco es luz ultravioleta invisible, pero esta radiación se convierte en luz visible al excitar al fósforo. Las lámparas fluorescentes se destacan por una serie de importantes ventajas.
Foco Incandescente
Es un dispositivo que produce luz mediante el calentamiento por efecto Joule de un filamento metálico, hasta ponerlo al rojo blanco, mediante el paso de corriente eléctrica. En la actualidad, técnicamente son muy ineficientes ya que el 90% de la electricidad que utilizan la transforman en calor. Sus ventajas incluyen bajo costo inicial, excelente calidad de calor, buen control óptimo y versatilidad.
Lámparas Halógenas
Es una variante de la lámpara incandescente, en la que el vidrio se sustituye por un compuesto de cuarzo, que soporta mucho mejor el calor (lo que permite lámparas de tamaño mucho menor, para potencias altas) y el filamento y los gases se encuentran en equilibrio químico, mejorando el rendimiento del filamento y aumentando su vida útil.
La lámpara halógena tiene un rendimiento un poco mejor que la incandescente: 18.22 lm/W y una vida útil más larga: 1.500 horas. La lámpara halógena no es más que un filamento de Wolframio dentro de una cobertura de cristal de cuarzo con gas halógeno en su interior, que permite que el filamento pueda alcanzar altas temperaturas sin deteriorarse, produciendo mayor eficiencia y una luz más blanca que las bombillas comunes, además de poder radiar luz ultravioleta
Lámparas fluorescentes
Las lámparas fluorescentes son lámparas de vapor de mercurio a baja presión (0.8 Pa). En estas condiciones, en el espectro de emisión del mercurio predominan las radiaciones ultravioletas en la banda de 253.7 nm. 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 estos tres colores se obtienen una luz blanca que ofrece un buen rendimiento de color sin penalizar la eficiencia como ocurre en el caso del espectro continuo. (Ver anexo 1).
Lámpara fluorescente
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. El tubo de descarga está relleno con vapor de mercurio a baja presión y una pequeña cantidad de un gas inerte que sirve para facilitar el encendido y controlar la descarga de electrones.
La eficacia de estas lámparas 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… Esta última es muy importante porque determina la presión del gas y en último término el flujo de la lámpara. La eficacia oscila entre los 38 y 91 lm/W dependiendo de las características de cada lámpara. (Ver anexo 2).
La duración de estas lámparas se sitúa entre 5000 y 7000 horas. Su vida termina cuando el desgaste sufrido por la sustancia emisora que recubre los electrodos, hecho que se incrementa con el número de encendidos, impide el encendido al necesitarse una tensión de ruptura superior a la suministrada por la red.
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 donde se deposita la sustancia emisora.
El rendimiento en color de estas lámparas varía de moderado a excelente según las sustancias fluorescentes empleadas. Para las lámparas destinadas a usos habituales que no requieran de gran precisión su valor está entre 80 y 90. De igual forma la apariencia y la temperatura de color varía según las características concretas de cada lámpara. (Ver anexo 3)
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 el primer caso, el cebador se utiliza para calentar los electrodos antes de someterlos a la tensión de arranque. En el segundo caso tenemos las lámparas de arranque rápido en las que se calientan continuamente los electrodos y las de arranque instantáneo en que la ignición se consigue aplicando una tensión elevada.
Más modernamente han aparecido las lámparas fluorescentes compactas que llevan incorporado el balasto y el cebador. Son lámparas pequeñas con casquillo de rosca o bayoneta pensadas para sustituir a las lámparas incandescentes con ahorros de hasta el 70% de energía y unas buenas prestaciones.
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). (Ver anexo 4)
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. (Ver anexo 5)
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 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. (Ver anexo 6)
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. (Ver anexo 7)
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. (Ver anexo 8)
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.
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. Cada una de estas sustancias aporta nuevas líneas al espectro (por ejemplo amarillo el sodio, verde el talio y rojo y azul el indio). (Ver anexo 9)
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, 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 (1500-5000 V). (Ver anexo 10)
Las excelentes prestaciones cromáticas la hacen adecuada entre otras para la iluminación de instalaciones deportivas, para retransmisiones de TV, estudios de cine, proyectores, etc.
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 formada por dos rayas en el espectro (589 nm y 589.6 nm) muy próximas entre sí. (Ver anexo 11)
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. (Ver anexo 12)
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. (Ver anexo 13)
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. (Ver anexo 14)
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 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. (Ver anexo 15)
La vida media de este tipo de lámparas ronda las 20000 horas y su vida útil entre 8000 y 12000 horas. 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. (Ver anexo 16)
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.
CAPÍTULO III
Aplicaciones de lámparas eléctricas
Las lámparas fluorescentes
Las lámparas fluorescentes necesitan de unos momentos de calentamiento antes de alcanzar su flujo luminoso normal, por lo que es aconsejable utilizarlas en lugares donde no se están encendiendo y apagando continuamente (como pasillos y escaleras). Por otro lado, los encendidos y apagados constantes acortan notablemente su vida útil.
De hecho, casi se considera que su vida útil se puede medir en número de encendidos. Por ejemplo, una lámpara que tenga una vida útil de 3000 h en un uso de 8 h diarias ininterrumpidas, puede tener una vida útil de 6000 h con un uso de 16 h diarias ininterrumpidas.
Con el balasto o reactancia electrónica antes nombrado, sustituyendo a la reactancia tradicional y al cebador, el encendido del tubo es instantáneo alargando de esta manera la vida útil. De todos modos, siempre tarda un tiempo en llegar a su luminosidad normal. (Ver anexo 17)
Proyectores halógenos
Los proyectores halógenos de luz deben colocarse de diferente forma dependiendo de la zona que se va a iluminar y el uso que se le va a dar a dicha zona.
Los proyectores halógenos de luz deben colocarse de diferente forma dependiendo de la zona que se va a iluminar y el uso que se le va a dar a dicha zona.
Los principales campos de aplicación de la iluminación con proyectores halógenos son:
Iluminación de áreas de trabajo o industriales (Ver anexo 18, 19)
Las áreas de trabajo o industriales son grandes zonas situadas al aire libre, como zonas en construcción, aparcamientos, muelles de carga, puertos, parking, etc… Los proyectores de trabajo halógenos se suelen instalar agrupados en postes altos separados entre sí de 1' 5 a 3 metros, facilitando así los movimientos en la zona de trabajo.
De esta manera, también se consigue disminuir el problema del deslumbramiento al quedar las luminarias fuera del ángulo de visión. En estas instalaciones se suelen usar lámparas de sodio a alta presión y las de halogenuros metálicos.
ILUMINACIÒN DE EDIFICIOS Y MONUMENTOS
Aunque los edificios han sido diseñados para verse de día con la luz solar, se pueden conseguir de noche y con una iluminación adecuada interesantes efectos que atraigan la atención de los transeúntes sobre los mismos. Es cuestión de aplicar imaginación, creatividad, estética y técnica a cada caso particular.
A la hora de iluminar edificios con focos halógenos hay que distinguir dos casos:
En primer lugar los edificios funcionales:
Con fachadas simples sin elementos decorativos destacables, como los típicos edificios de fachadas de cristal, donde se aplica una iluminación uniforme, de aspecto plano y sin relieve. Tienen la ventaja de que se necesitan pocos puntos de luz aunque la situación de los proyectores halógenos, lejos del edificio, puede ser un inconveniente. (Ver anexo 20)
En segundo lugar tenemos los edificios con elementos arquitectónicos:
Destacables como cornisas, frisos, relieves, etc… Que necesitan un tratamiento especial, una iluminación no uniforme, que realce estos elementos y cree una impresión de relieve mediante juegos de luces y sombras, contrastes de color y/o brillo, etc. Para ello, se usan proyectores de trabajo colocados estratégicamente en la fachada procurando minimizar los daños en la misma.
Unos consejos útiles antes de empezar son estudiar las direcciones y distancia de observación que servirán para determinar dónde colocar los proyectores halógenos. Analizar la luminancia ambiental teniendo en cuenta que mientras mayor sea esta, mayor será la luminancia necesaria para que el edificio destaque. Ver qué obstáculos hay presentes en la dirección de observación como árboles, vallas, setos, etc.; en estos casos es recomendable poner los focos de luz entre el edificio y los obstáculos para que sólo se vean sus siluetas. Aumentar la luminancia de la parte alta del edificio para aumentar su altura aparente, eliminar sombras no deseadas con proyectores situados sobre la fachada o aumentando la distancia de estos a la fachada, aprovechar el efecto de espejo sobre el agua, etc. (Ver anexo 21)
Los niveles de luminancia dependen de las características de los materiales empleados (reflectancia, textura y color) y de la luminancia de los alrededores. A modo de ejemplo podemos citar que la iluminación que necesita la piedra calcárea es de 40-320 lux, el granito de 50-500 lux o el ladrillo de 30-500 lux. Como podemos ver, son intervalos muy amplios cuyos valores dependen de cada caso particular.
Las lámparas a utilizar son muy variadas y dependen de los efectos que queramos conseguir. Lo más normal es emplear lámparas de mercurio a alta presión, halogenuros metálicos (cuando se requiera una buena reproducción del color) o vapor de sodio (materiales pétreos de tonos cálidos). (Ver anexo 22)
Aplicaciones en alumbrado viario
En este campo los proyectores halógenos se reservan para la iluminación de nudos de comunicaciones, plazas, parking y en general de cualquier otra situación donde la instalación de luminarias tradicionales suponga complicaciones para la orientación, dificultades técnicas, etc. Presentan la ventaja de que simplifican la instalación al haber menos puntos de luz y producen una iluminación más uniforme y agradable. (Ver anexo 23)
Iluminación de instalaciones deportivas
El objetivo de iluminar con proyectores halógenos las instalaciones deportivas ya sean interiores o exteriores es ofrecer un ambiente adecuado para la práctica y disfrute de actividades deportivas por parte de jugadores y público. Lógicamente, las exigencias variarán según el tipo de instalación (recreo, entrenamiento o competición) y el nivel de actividad (amateur, profesional o retransmisión por televisión).
Iluminar este tipo de instalaciones no es fácil, pues hay que asegurarse de que los jugadores y demás objetos en movimiento sean perfectamente visibles independientemente de su tamaño, posición en el campo, velocidad y trayectoria. Por ello es importante tanto el valor de la iluminancia horizontal como la vertical, aunque en la práctica esta última sólo se tiene en cuenta en las retransmisiones televisivas donde es necesario un buen modelado que destaque las formas de los cuerpos. (Ver anexo 24)
Para evitar problemas de deslumbramiento que dificulten el normal desarrollo del juego, especialmente en deportes donde hay que mirar hacia arriba, conviene tomar medidas como instalar luminarias apantalladas, reducir el número de puntos de luz agrupando los proyectores halógenos o evitar colocarlos perpendicularmente a la línea de visión principal. Es conveniente montar las fuentes de luz a una altura adecuada; para el caso de instalaciones exteriores y visto desde el centro del campo, el ángulo formado por el plano horizontal y el eje de cualquier proyector halógeno de la batería debe ser superior a 25º.
Las lámparas a utilizar dependerán de la finalidad de la instalación. En instalaciones de competición, se usan lámparas de halogenuros metálicos por sus altas prestaciones. Pero en otros casos puede bastar con lámparas halógenas o de mercurio y sodio a alta presión; más baratas. (Ver anexo 25)
Las luminarias, en instalaciones exteriores, se disponen normalmente en torres colocadas en los laterales, en las esquinas del campo o en una combinación de ambas. En el primer caso se emplean proyectores rectangulares cuya proyección sobre el terreno tiene forma trapezoidal obteniendo como valor añadido un buen modelado de los cuerpos. En el segundo caso se emplean los circulares que dan una proyección en forma elíptica.
Lámparas modernas de la nueva era
Blanco celestial: Lumilux skywhite Tono de luz 880
Osram, el especialista en Iluminación, pone ahora en Juego nuevos colores como:
La innovadora lámpara fluorescente T8 produce luz blanca a cualquier hora del día, gracias a su tono de luz 880, es decir, a su temperatura de color de 8.000 K y su buen rendimiento de color Ra = 80. Las lámparas fluorescentes Lumilux skywhite emiten un alto componente lumínico "azul" en el intervalo de longitud de onda: 410 460 nm, consiguiendo un tono de luz similar a la luz natural.
Para conseguir el efecto Lumilux skywhite, las lámparas fluorescentes deben combinarse con luminarias diseñadas específicamente para ellas, con un óptimo direccionamiento del flujo luminoso, sin deslumbramiento y libre de parpadeos. ¿Cuál es la luz adecuada? Aquella iluminación que se ajuste a nuestras necesidades. Para satisfacer éstas, ofrece fuentes de luz de diferentes tonos de luz, desde Blanco Cálido (2.700 K), Tono Luz Día (6.000 K), y Lumilux skywhite (8.000 K).
Nuevos "activos" para la iluminación más exigente
La lámpara Lumilux skywhite mejora el contraste y reduce la fatiga visual, lo que ayuda a mejorar el rendimiento tanto físico como mental. Además, osram presenta la nueva tecnología de "alto flujo", consiguiendo un flujo luminoso de hasta 4.900 lm.
Luz "efectiva" para una gran variedad de aplicaciones
Todas estas ventajas hacen de Lumilux skywhite a primera opción para aplicaciones comerciales y privadas, en todas aquellas situaciones que requieran altos niveles de concentración en combinación con altos requerimientos visuales.
Lumilux skywhite crea una atmósfera agradable y productiva en empresas, escaleras, pasillos, oficinas colectivas, salones de conferencias y presentaciones… la lista es interminable.
Lumilux skywhite proporciona una luz excelente para los modernos complejos de producción- durante el día y la noche.
Lumilux skywhite presenta un nuevo concepto luminoso en gimnasios, aulas, bibliotecas, auditorios y salas de lectura, proporcionando la sensación de respirar aire fresco – que es precisamente lo que recomiendan los doctores para los centros médicos y salas de espera.
La luz, el regulador de nuestro reloj biológico.
Nuestros cuerpos se han adaptado a ciclos de 24 horas, con actividad durante el día y descanso durante la noche.
Los biólogos denominan a este efecto el "ritmo circadiano". La luz es el regulador de nuestro reloj biológico. Cuando nuestros ojos perciben luz, los nervios ópticos mandan señales a nuestro cerebro. La luz tiene diferentes efectos en nosotros dependiendo del tipo y color. La luz puede relajarnos o activarnos. Aquí entra en juego el factor circadiano, afectado por la cantidad de luz en el tercer receptor del ojo junto a los conos y bastones. Este receptor es sensible a la Radiación azul (sensibilidad Máxima entre 460 y 465 nm).
Factor circadiano Lámparas apropiadas para
Ratos tranquilos, relajación, aplicaciones no profesionales en el sector privado. Oficinas, industria, alumbrado público, tiendas, mercados con necesidades especiales. Para una óptima concentración en el trabajo y confort combinado con altas exigencias de visibilidad para leer. (Ver anexo 26)
Osram color proof
Osram color proof es la elección idónea para aplicaciones donde se requiera distinguir de forma muy precisa apreciando los matices de los colores.
Esta lámpara tiene un índice de reproducción cromática Ra= 98 y una temperatura de color de 5300 K.
Entre sus aplicaciones destacan: museos y galerías de arte, clínicas dentales, estudios de artes gráficas, imprentas, laboratorios fotográficos, facilita pruebas de color en aplicaciones industriales… El tono de luz 950 ofrece características de color óptimas pero con un flujo luminoso algo menor que las lámparas de la gama lumilux 800 y lumilux de luxe por lo que se necesita un número mayor de luminarias.
En clínicas dentales, por ejemplo, los empastes, fundas… pueden prepararse para coincidir perfectamente con el color natural de los dientes del paciente. En estudios de artes gráficas, las impresiones pueden chequearse bajo condiciones óptimas de luz día. (Ver anexo 27)
Osran Biolux
La lámpara fluorescente osran biolux emite luz blanca con tono Luz Día, que proporciona a tus animales la sensación de estar bajo luz natural. Reptiles, tortugas y otros animales que necesitan en particular luz cuyo espectro sea como el de la luz natural, se encontrarán sanos bajo la luz de estas lámparas incluso en aquellos sitios donde hay poca luz natural.
Por su distribución espectral, esta lámpara también es adecuada para el crecimiento de pequeños animales (pájaros, peces, reptiles, etc.)
Las lámparas osran biolux con tono de luz 965 son el complemento excepcional para la luz día natural y son apropiadas para el crecimiento de pequeños animales. Curva distribución espectral Tono de luz 965 biolux. (Ver anexo 28)
Lámparas incandescentes
Lámparas Globo (Ver anexo 29)
Lámparas incandescentes redondas de gran tamaño, con ampolla en forma de globo opal.
Aplicaciones:
Iluminación decorativa doméstica o Comercial.
En luminarias abiertas.
Lámparas Reflectoras. (Ver anexo 30)
Lámparas reflectoras incandescentes. Parte de la ampolla tiene un recubrimiento de aluminio que actúa como reflector integrado.Aplicaciones:
Iluminación acentuada en aplicaciones domésticas o comerciales.
Vitrinas, puntos de venta, exposiciones, hogares.
Sustitución de incandescentes en luminarias embutidas logrando mayor eficiencia.
Lámparas para semáforos 8000hs. (Ver anexo 31)
Lámparas incandescentes especiales con filamento reforzado para soportar vibraciones
Aplicaciones
Señalización de tráfico, semáforos.
Lámparas esféricas Brillant Satin. (Ver anexo 32)
Aplicaciones:
Iluminación decorativa doméstica o comercial.
Sustituyen a las lámparas esféricas mates tradicionales, en aplicaciones dónde la calidad de la luz y la apariencia de la lámpara son importantes.
Lámparas reflectoras PAR 38. (Ver anexo 33)
Colores Lámparas incandescentes con reflector parabólico integrado y lente frontal en color
Aplicaciones:
Utilizadas generalmente para realzar iluminación comercial.
Para crear efectos de color en bares, escaparates, etc.
Iluminación de exteriores, jardines
Lámparas reflectoras PAR 38. (Ver anexo 34)
Lámparas incandescentes con reflector parabólico integrado.
Aplicaciones:
Iluminación de realce en aplicaciones domésticas y comerciales.
Escaparates, vitrinas, etc…
Iluminación de exteriores, jardines.
CAPÍTULO IV
Uso de las lámparas eléctricas y sus beneficios
Lámparas Incandescentes
Se usan principalmente para alumbrado 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 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 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.
La lámpara de cuarzo – yodo.
La lámpara de cuarzo-yodo representa el avance técnico más reciente y más espectacular en el campo de las lámparas de incandescencia desde que, en 1930, se fabricaron las lámparas de filamento doblemente espiralado. Modernamente, 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 yodo-tungsteno, que vamos a explicar resumidamente.
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, lo que permitiría, por otro lado, menores dimensiones de la ampolla.
Después de varios años de investigaciones, se descubrió que añadiendo al contenido de la ampolla una pequeña cantidad de yodo vaporizado, podía conseguirse la regeneración parcial del filamento de tungsteno. En efecto, los átomos de tungsteno evaporados en el filamento se combinan a temperaturas inferiores a 1450' C (zona próxima a las paredes de la 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 más caras y requieren un equipo complementario.
Este equipo complementario se encarga de limitar la corriente y desencadenar el proceso 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.
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 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.
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 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 rupturamuyalta.
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 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 de una lámpara de luz de mezcla. 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.
Lámpara de luz de mezcla. Una particularidad de estas es que no necesitan balastro ya que el propio filamento actúa como estabilizador de la corriente. Esto las hace adecuadas para sustituir las de incandescentes sin necesidad de modificar las instalaciones.
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. 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 de una lámpara con halogenuros metálicos.
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, 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 (1500-5000 V). Lámpara con halogenuros metálicos.
Las excelentes prestaciones cromáticas la hacen adecuada entre otras para la iluminación de instalaciones deportivas, para retransmisiones de TV, estudios de cine, proyectores, etc.
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 formada por dos rayas en el espectro (589 nm y 589.6 nm) muy próximas entre sí. Espectro de una lámpara de vapor de sodio a baja presión. 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 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 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.
Beneficios
Podemos decir que los focos incandescentes tradicionales , aparte de tener un mayor gasto en el recibo de la luz, desperdicias más energía, obligas a las plantas generadoras a trabajar más, con las consecuencias de tener más contaminación (emisiones de CO2), mismas que contribuyen al calentamiento global.
En algunos países, se analiza la posibilidad de reemplazar obligatoriamente todos los focos incandescentes, por lámparas fluorescentes compactas.
En Venezuela hay centros comerciales como lo es el sambil Caracas que ya han iniciado campañas de promoción en el uso de las lámparas fluorescentes compactas, tratando de convencer a sus clientes de pagar un poco más en la sustitución de un foco, para ahorrar en el futuro.
¿Cuáles son los beneficios de usar lámparas fluorescentes compactas vs. Un foco o lámpara incandescente?
Son "frías": la mayor parte de la energía que consumen la convierten en luz que es lo que se espera de una bombilla. En cambio prácticamente la mitad de la energía que consume una bombilla incandescente se transforma en calor y no en luz.
Utilizan entre un 50 y un 80% menos de energía que una bombilla normal incandescente para producir la misma cantidad de luz. Una lámpara de bajo consumo de 22 vatios equivale a una bombilla incandescente que consume 100 vatios.
Una bombilla de bajo consumo de 18 vatios utilizada en lugar de una bombilla incandescente de 75 vatios supone un ahorro de 570 Kwh. o Kilovatio hora a lo largo de toda la vida de la bombilla, También significa reducir en más de media tonelada el CO2 arrojado a la atmósfera.
Las bombillas de bajo consumo duran hasta 10 veces más y solo cuestan siete veces más. "10 veces más" significa hasta 10 o 12.000 horas, que equivale a entre 5 y 10 años para un uso medio de tres horas al día a lo largo de todo un año. Las versiones de algunos fabricantes pueden llegar a duplicar esta duración.
Una bombilla incandescente cuesta entre 5 y 10 veces su precio en electricidad para hacerla funcionar a lo largo de su vida —que es de entre 750 y 1.000 horas.
Si cambias cinco bombillas incandescentes (de las "normales") por cinco bombillas de bajo consumo equivalentes (28 vatios) puedes ahorrarte unos 263.384,4 bolívares al año en electricidad. Y lo que es más importante, reducirás la emisión de gases al ambiente.
Conclusión
El trabajo ya presentado sobre las lámparas eléctricas nos dio a conocer los diversos aparatos para obtener la luz artificial, existen las lámparas de pie, de mesa, de techo estas son importantes ya que ellas son indispensables para el desarrollo de ciertas actividades.
Las características de duración de una lámpara vienen determinadas básicamente por la temperatura de trabajo del filamento, para determinar la vida de una lámpara disponemos de diferentes parámetros, existen diferentes tipos como lo son los focos incandescentes, estos dispositivos producen la luz mediante el efecto joule.
Las lámparas halógenas tienen un rendimiento mejor que la incandescentes, las otras que siempre están presentes son las lámparas fluorescentes estas son de vapor a baja presión.
Las lámparas de vapor de mercurio a alta presión tienen una tensión de encendido entre 150 y 180v las lámparas de luz de mezcla son combinaciones de una lámpara de mercurio, las lámparas con halogenuros metálicos su eficiencia ronda entre los 60 y 96 1m/n. las lámparas de vapor de sodio la vida media de estas son muy elevadas pueden llegar hasta 15000 horas.
Referencias
Mónico, González (2004). Historia de la lámpara de incandescencia. [Base de datos en línea]. Disponible: http://www.mis-bombillas.com/Mis-Bombi-Web/Historia_incand.htm [consulta: 2008, diciembre 17]
Fernando, M. (2001). Historia de la electricidad [base de datos en línea], Disponible: http://www.geocities.com/SiliconValley/Program/7735/historia.html [consulta: 2008, diciembre 17]
Mónico, González (2004). Galería de lámparas de incandescencia. [Base de datos en línea]. Disponible. http://www.mis-bombillas.com/Mis-Bombi-Web/Gale-Incand.htm [consulta: 2008, diciembre 17]
Javier, García F. (2002). Lámparas y luminarias. [Base de datos en línea]. Disponible: http://edison.upc.es/curs/llum/lamparas/lamp0.html [consulta: 2008, diciembre 17]
Joan Güell (1999). Proyectores halógenos [Base de datos en línea]. Disponible:
http://www.tecnocem.com/focos-halogenos.htm [Consulta: 2008, diciembre 17]
Joan, Güell. (1999). Lámparas fluorescentes [Base de datos en línea]. Disponible: http://www.tecnocem.com/lamparas-fluorescentes.htm [Consulta: 2008, diciembre 17]
Josh Fisher. (2007). Descubra la nueva gama de lámparas especiales t8 de la línea osram [Base de datos en línea], Disponible: http://www.voltimum.es/news/1772/s/Descubra-de-nuevo-la-luz-Osram-presenta-su-gama-de-l-mparas-T8-especiales.html [consulta: 2008, diciembre 17]
Arrieta, Giovanni. (2002). Lámparas incandescentes [Base de datos en línea]. Disponible: http://www.sylvania.com.ar/docs/sylvania%20incandescentes.pdf [Consulta: 2008, diciembre 17]
Anexos
ANEXO 1
Partes del tubo fluorescente
Fuente: (Javier, García F.)
ANEXO 2
Balance energético de una lámpara fluorescente.
Fuente: (Javier, García F.)
ANEXO 3
Apariencia de color | Tcolor (K) | ||
Blanco cálido | 3000 | ||
Blanco | 3500 | ||
Natural | 4000 | ||
Blanco frío | 4200 | ||
Luz día | 6500 | ||
Cuadro lumínico
Fuente: (Javier, García F.)
ANEXO 4
Espectro de emisión sin corregir
Fuente: (Javier, García F.)
ANEXO 5
Balance energético de una lámpara de mercurio a alta presión
Fuente: (Javier, García F.)
ANEXO 6
Lámpara de mercurio a alta presión
Fuente: (Javier, García F.)
ANEXO 7
Espectro de emisión de una lámpara de luz de mezcla
Fuente: (Javier, García F.)
ANEXO 8
Lámpara de luz de mezcla
Fuente: (Javier, García F.)
ANEXO 9
Espectro de emisión de una lámpara con halogenuros metálicos
Fuente: (Javier, García F.)
ANEXO 10
Lámpara con halogenuros metálicos
Fuente: (Javier, García F.)
ANEXO 11
Espectro de una lámpara de vapor de sodio a baja presión
Fuente: (Javier, García F.)
ANEXO 12
Balance energético de una lámpara de vapor de sodio a baja presión
Fuente: (Javier, García F.)
ANEXO 13
Partes de una lámpara de vapor de sodio
Fuente: (Javier, García F.)
ANEXO 14
Espectro de una lámpara de vapor de sodio a alta presión
Fuente: (Javier, García F.)
ANEXO 15
Balance energético de una lámpara de vapor de sodio a alta presión
Fuente: (Javier, García F.)
ANEXO 16
Lámpara de vapor de sodio a alta presión
Fuente: (Javier, García F.)
ANEXO 17
Lámparas fluorescentes
Fuente: (Joan, Güell.)
ANEXO 18
Los proyectores halógenos TECNOCEM están fabricados cumpliendo la normativa vigente de la CEE.
Fuente: (Joan, Güell.)
ANEXO 19
Focos halógenos iluminando correctamente una zona de construcción.
Fuente: (Joan, Güell.)
ANEXO 20
Iluminación con proyectores halógenos de un edificio funcional.
Fuente: (Joan, Güell.)
ANEXO 21
Proyectores halógenos iluminando un edificio con elementos arquitectónicos destacables.
Fuente: (Joan, Güell.)
ANEXO 22
Otra forma de iluminar un edificio con proyectores halógenos colocados en diferentes lugares.
Fuente: (Joan, Güell.)
ANEXO 23
Focos halógenos alumbrando una calle con una iluminación uniforme y agradable.
Fuente: (Joan, Güell.)
ANEXO 24
Lámparas halógenas alumbrando el pabellón polideportivo de acuerdo a sus necesidades deportivas.
Fuente: (Joan, Güell.)
ANEXO 25
Iluminación halógena correcta para no molestar a los clientes de un gimnasio.
Fuente: (Joan, Güell.)
ANEXO 26
Osram color proof – Luz día con el mejor rendimiento de color
Fuente: (Josh Fisher.)
ANEXO 27
Osran biolux La luz que proporciona a tus animales bienestar.
Fuente: (Josh Fisher.)
ANEXO 28
Conservación de animales en cautiverio
Fuente: (Josh Fisher.)
ANEXO 29
Lámpara globo
Fuente: (Arrieta, Giovanni.)
ANEXO 30
Lámparas reflectoras
Fuente: (Arrieta, Giovanni.)
ANEXO 31
Lámparas para semáforos 8000hs
Fuente: (Arrieta, Giovanni.)
ANEXO 32
Lámparas esféricas Brillant Satin.
Fuente: (Arrieta, Giovanni.)
ANEXO 33
Lámparas reflectoras PAR 38
Fuente: (Arrieta, Giovanni.)
ANEXO 34
Lámparas reflectoras PAR 38
Fuente: (Arrieta, Giovanni.)
Autor:
Gustavo Santana
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