APUNTES v-Tipos de Lamparas
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Apuntes de la materia de Alumbrado e Instalaciones Eléctricas
Tubo de descarga
Electrodos principales
Electrodos auxiliares
ApoyoAlambre conductor
soporte
Gas de relleno inerte a baja presión
Sustancia fluorescente
Casquillo
Ampolla ovoide de vidrio
Resistencia Óhmica en serie con cada
electrodo auxiliar
TEMA V Tipos de lámparas
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Tipos de lámparas Objetivo
Específico: El alumno reconoce y comprende el funcionamiento y los tipos de lámparas disponibles en el mercado de la iluminación.
CONTENIDO
V.-Lámparas ............................................................................................................................................ 3
i. Definición .......................................................................................................................... 3
ii. Parámetros de una lámpara ...................................................................................... 3
iii. Clasificación de lámparas ...................................................................................... 7
A. Lámpara incandescente ................................................................................................ 8
B. Lámpara Fluorescente Lineal ................................................................................ 14
C. Lámpara Fluorescente Compacta no integrada tipo PL ......................... 27
D. Lámpara Fluorescente Compacta integrada o ahorradora .................... 32
E. Luz negra ........................................................................................................................... 38
F. Lámpara HID. Vapor de mercurio ......................................................................... 40
G. Lámpara HID. Aditivos metálicos ...................................................................... 49
H. Lámpara HID. Vapor de Sodio de baja presión .......................................... 53
I. Lámpara HID. Vapor de Sodio de alta presión .......................................... 58
J. Lámpara LED ...................................................................................................................... 64
K. Lámpara de Inducción magnética ......................................................................... 67
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V.-Lámparas
i. Definición
Una lámpara es un convertidor de energía, cuya función principal
es transformar la energía eléctrica en luz, por tanto, se
considera como un sistema de conversión de energía eléctrica.
Figura. Sistema de conversión de energía eléctrica
Figura. Ejemplo de lámpara de aditivos metálicos, 400 Watts.
ii. Parámetros de una lámpara
Los parámetros de una lámpara nos ayudan a identificar las
características específicas de construcción y operación de la
lámpara.
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Potencia Eléctrica: Es Potencia nominal en Watts que la lámpara
toma de la red eléctrica para lograr desarrollar su trabajo.
Ejemplos
Lámpara incandescente de 100 watts
Lámpara fluorescente de 32 watts
Lámpara de aditivos metálicos de 250 watts
Lámpara led de 0.5 watts
Flujo luminoso inicial: Se refiere al flujo luminoso emitido por
la lámpara durante las primeras horas de su utilización.
Flujo luminoso promedio: Se refiere al flujo luminoso promedio
por la lámpara durante su vida útil.
Vida media: Se considera que la fuente de luz es inútil cuando
deja de funcionar. La vida media se determina mediante ensayos
de duración, por lotes de lámparas, asignando el valor de vida
media al número de horas de funcionamiento hasta que se ha
producido el 50% de fallos en el lote.
Vida útil: Es el tiempo estimado en horas después del cual es
preferible sustituir las lámparas de una instalación para evitar
una disminución excesiva de los niveles de iluminación. En la
práctica, los fabricantes de lámparas suelen ofrecer datos de
vida útil referidas al número de horas de funcionamiento, hasta
que el flujo luminoso emitido por la lámpara se reduce al 80% de
su valor inicial.
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Figura. Ejemplo de datos de lámparas. Catálogo Philips 2012.
Posición de funcionamiento: Influye sobre la cantidad de luz
entregada así como sobre su vida. Los catálogos especifican el
flujo luminoso para una posición de funcionamiento vertical y
horizontal, pudiéndose calcular para posiciones intermedias.
Cuando esta posición no está especificada significa que no es de
importancia. El sector angular de color claro indican el valor
del ángulo que puede inclinarse la lámpara como máximo.
450
300
Cualquierposición
Horizontal,
inclinada haciaarriba o abajohasta 45º
Vertical,inclinada hasta30º hacia derecha
o izquierda.
Figura. Posicionamiento o montaje de una lámpara.
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Eficiencia o rendimiento luminoso
Cantidad de flujo luminoso emitido en lúmenes por unidad de
potencia eléctrica consumida o watts.
Figura. Concepto de eficiencia o rendimiento luminoso
Lm
W
emitida luz de Cantidad
entrada de electrica PotenciaηLampara ==
La eficacia luminosa es un aspecto clave a considerar cuando se
evalúa una fuente de luz. Esto es debido a la alta participación
que tiene el consumo de energía en los costos totales de una
instalación.
Ejemplos
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Tipo de fuentePotenica
[W]
Flujo
luminoso [lm]
Eficiencia
luminosa [lm/W]
Vela de cera 10
40 430 10.75
100 1,300 13.00
300 5,000 16.67
7 400 57.14
9 600 66.67
20 1,030 51.50
40 2,600 65.00
65 4,100 63.08
250 13,500 54.00
400 23,000 57.50
700 42,000 60.00
250 18,000 72.00
400 24,000 60.00
100 80,000 800.00
250 25,000 100.00
400 47,000 117.50
1 120,000 120,000.00
55 8,000 145.45
135 22,500 166.67
180 33,000 183.33
Lámpara vapor de Sodio alta
presión
Lámpara vapor de Sodio baja
presión
Lámpara incandescente
Lámpara Fluorescente compacta
Lámpara Fluorescente tubular
Lámpara vapor de Mercurio
Lámpara Mercurio Halogenado
Tabla. Valores típicos de eficiencias luminosas
iii. Clasificación de lámparas
A pesar de que hay cientos de lámparas en el mercado hoy en día,
estas pueden ser clasificadas por construcción y
características operativas, en cinco grupos:
1. Incandescente
2. Fluorescente
A. Lineal
B. Compacta tipo no integrada o PL
C. Compacta tipo integrada o ahorradora de energía
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D. Luz negra
3. Alta intensidad de descarga (HID)
A. Vapor de Mercurio
B. Vapor de Sodio de alta presión
C. Vapor de Sodio de baja presión
D. Aditivos metálicos (Metal Halide)
4. LED
5. Inducción magnética
A. Lámpara incandescente
Lámparas que funcionan por efecto de incandescencia, es decir,
una corriente eléctrica pasa a través de un filamento de
tungsteno calentándolo hasta hacerlo brillar por efecto Joule o
I2R.
Figura. Lámpara incandescente estándar de 100 watts
Con este método de generación de la luz solamente el 5% de la
energía se convierte en luz. El resto de la energía se pierde
convertida en calor, por tanto, es la lámpara menos eficiente.
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Perdidas por calor,
otras radiaciones…
Filamento de Tungsteno
Con resistencia “R” Ohm
“I” Amperes
I R 2
Voltaje de línea
127 volts
Figura. Lámpara incandescente
Partes constructivas
Bulbo
Casquillo
Tubo de vaciado
Prensado del tapón
Tapón
Varilla
Soporte
Filamento
Figura. Partes constructivas de la lámpara incandescente
Bulbo: Es una cubierta de vidrio que da forma a la lámpara y
protege el filamento del aire exterior evitando que se queme.
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Pueden ser de vidrio transparente, de vidrio blanco translúcido
o de colores.
Figura. Formas comerciales de la lámpara incandescente
Filamento: Hechos de tungsteno o wolframio. El factor que
condiciona la vida del filamento es la evaporación que se
produce (creciente con la temperatura) degradando sus
condiciones iniciales; además, el tungsteno volatizado se
deposita sobre la pared interna de la ampolla ennegreciéndola,
lo que reduce el flujo luminoso emitido. Las ejecuciones
habituales de filamento son en hilo, en espiral y doble espiral,
con objeto de incrementar la superficie de radiación.
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Figura. Construcción de filamentos.
Figura. Filamento de tungsteno arrollado, permitiendo alcanzar
los 2100°C, vida útil: 1000 horas, temperatura de color: 2600 ºK
Prensado del tapón o Soporte: Es de vidrio con plomo, un
material con excelentes propiedades de aislante eléctrico, que
mantiene separada la corriente de los dos conductores que lo
atraviesan.
Hilos conductores: Transportan la electricidad desde el
casquillo a los hilos de soporte. Para evitar el deterioro de
las varillas de soporte es necesario un material, normalmente se
usa el molibdeno, que aguante las altas temperaturas y no
reaccione químicamente con el tungsteno del filamento.
Gas de relleno: Permite reducir la evaporación del filamento e
incrementar la temperatura de trabajo de la lámpara y el flujo
luminoso emitido. Los gases más utilizados son el nitrógeno en
pequeñas proporciones y el argón.
Casquillo: Sirve para conectar el filamento a la corriente
eléctrica proveniente del portalámparas, y permite la sujeción
de la lámpara a la luminaria evitando su deterioro. En su
fabricación se usan habitualmente el latón, el aluminio o el
níquel.
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A B C
Figura. Tipos de casquillos o bases A) Mediana E27, B)
Intermedia E14 y C) Candelabro E12.
Operación
Se conectan directamente a la red eléctrica, sin necesidad de
equipos auxiliares de conexión o encendido. La tensión de
alimentación de una lámpara de incandescencia es un factor que
afecta a todas sus variables, resistencia eléctrica del
filamento, corriente, potencia, flujo luminoso, eficacia
luminosa y vida media. Un aumento de la tensión de un 30% deja a
la lámpara prácticamente sin vida, mientras que una disminución
del 10% aumenta la vida en un 400%. Las diminuciones de la
tensión por debajo del valor nominal producen el efecto
contrario
Figura. Características de una lámpara incandescente
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Características
Temperatura de color: 29000 ºK
Reproducción de color: 100
Vida útil: 2000 - 5000 h
Son las más antiguas fuentes de luz conocidas con las que se
obtiene la mejor reproducción de los colores, con una luz muy
cercana a la luz natural del sol.
Figura. Espectro generado por una lámpara incandescente con
filamento de tungsteno
Potencia
[W]
25 250 10
40 430 11
60 730 12
75 960 13
100 1,380 14
150 2,200 15
200 2,950 15
Flujo Luminoso
Promedio [lm]
Eficiencia
Luminosa [lm/W]
Tabla. Potencias, flujos luminosos y eficiencias de algunas
lámparas incandescentes.
Aplicaciones
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Tienen un costo de adquisición bajo y su instalación resulta
simple, al no necesitar de equipos auxiliares. Se usan
principalmente para alumbrado interior (casas, oficinas,
negocios).
B. Lámpara Fluorescente Lineal
Es una lámpara con vapor de mercurio a baja presión, la luz se
produce predominantemente mediante polvos fluorescentes
activados por la energía ultravioleta de la descarga. Por las
características de un arco gaseoso, se necesita un balastro para
iniciar y operar lámparas fluorescentes.
Figura. Lámpara incandescente lineal de 32 watts
Partes constructivas
Contacto de base
Bulbo
Gota de mercurio
Gas
Soporte
Cátodo
Figura. Partes constructivas la lámpara fluorescente
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Bulbo: Una lámpara fluorescente normal está hecha de vidrio cal-
soda suavizado con óxido de hierro para controlar la transmisión
ultravioleta de onda corta.
T5
T8 G13
T8 R17d
T8 Slim Line
T12 Slim Line
T12 Rapid Start
T12 TLX
Longitud del tubo
Figura. Formas comerciales de la lámpara fluorescente lineal
Figura. Formas comerciales de la lámpara fluorescente circular
TLE
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T8 UBENT 5/8”
T8 UBENT G13”
T12 UBENT G13”
Figura. Formas comerciales de la lámpara fluorescente en “U”
Electrodos: Poseen una capa de material emisor adecuado, sirven
para conducir la energía eléctrica a la lámpara y proporciona
los electrones necesarios para mantener la descarga. La mayoría
de los tubos fluorescentes poseen electrodos que se precalientan
mediante una corriente eléctrica justo antes del encendido,
siendo iniciado este precalentado por un arrancador
independiente.
Gas: El gas de relleno de una lámpara fluorescente consiste en
una mezcla de vapor de mercurio saturado y un gas inerte
amortiguador (argón y kriptón).
Revestimientos fluorescentes: El factor más importante para
determinar las características de la luz de una lámpara
fluorescente es el tipo y composición del polvo fluorescente (o
fósforo) utilizado. Éste fija la temperatura de color (y como
consecuencia la apariencia de color), el índice de reproducción
del color (IRC) y, en gran parte, la eficiencia lumínica de la
lámpara. Tres grupos de fósforos se utilizan para producir las
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diferentes series de lámparas con diferentes calidades de color
(fósforos standard, trifósforos y multifósforos).
Casquillos: Tipo G (espigas), en los tubos convencionales,
trifósforo, alta frecuencia y arranque rápido. Tipo F (un
contacto), en los tubos de arranque instantáneo.
G5/GX5 G13 Fa6 R17d Fa8 G10q54
Figura. Formas y tipos de casquillos de las lámparas
fluorescentes
Operación
La lámpara, generalmente con ampolla de forma tubular larga con
un electrodo sellado en cada terminal, contiene vapor de
mercurio a baja presión con una pequeña cantidad de gas inerte
para el arranque y la regulación del arco. La superficie interna
de la ampolla está cubierta por una sustancia luminiscente
(polvo fluorescente o fósforo) cuya composición determina la
cantidad de luz emitida y la temperatura de color de la lámpara.
Las lámparas de descarga tienen una característica de
resistencia negativa, es decir, que disminuye a medida que
aumente la corriente que por ellas circula. Debido a esto, es
necesario utilizar un elemento limitador de dicha corriente de
arco, para su conexión a la red. Así mismo, algunas lámparas de
descarga necesitan para su encendido tensiones superiores a la
red, por lo que necesitan equipos arrancadores que suministran
picos de tensión para el encendido.
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Casquillo
Luz visible Capa fluorescente
Átomo de mercurio
Longitud del tubo
Electrón libre Radiación UV Atmosfera de
argón y vapor de
mercurio
Electrodos de Wolframio con materia emisora de
electrones
Figura. Operación de la lámpara fluorescente convencional
De manera general, este tipo de lámparas operan de la manera
siguiente:
1. Los filamentos o electrodos se precalientan y brillan al
rojo vivo.
2. El cátodo comienza a ionizar el gas argón que lo rodea en
el interior del tubo.
3. La lámpara utiliza corriente alterna, por lo tanto, el
ánodo y el cátodo se calientan y ionizan ambos extremos del
tubo.
4. Ambos lados (ánodo y cátodo) ya en estado de ionización.
5. El balastro o reactor provee un alto voltaje el cual
termina por ionizar completamente el interior del tubo,
provocando una descarga eléctrica controlada haciendo
brillar el tubo.
6. La lámpara regresa a su voltaje operativo normal, en este
punto todo el mercurio se ha evaporizado y por tanto la
lámpara funciona normalmente.
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Camino de conducción del electrón
Punto de impacto
Electrón de valencia
Trayectoria posterior al impacto
Electrón del átomo de mercurio
Radiación UV
Cristales de fosforo
Luz visiblePared del bulbo de
la lámpara
Figura. Proceso de conversión de energía en una lámpara
fluorescente
Una lámpara fluorescente presenta tres tipos de arranque con
dispositivos auxiliares:
1. Precalentamiento por cebador
2. Precalentamiento continuo de arranque rápido
3. Arranque instantáneo (slimline)
Encendido con arrancador o precalentamiento por cebador (Pre
Heat)
Se coloca un capacitor en paralelo con el tubo fluorescente
ocasionando el precalentamiento de los electrodos, serie con el
reactor de línea, después de unos segundos el cebador se
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desconecta automáticamente y en combinación con el balastro
generan una sobretensión lo suficientemente elevada para iniciar
la descarga eléctrica o arco entre los electrodos. El capacitor
tiene la finalidad de corregir el factor de potencia del
conjunto y en este caso su colocación es opcional.
Voltaje110-220 VCA Capacitor
Reactor(Balastro)
Cebador
Lámpara
Electrodos
Conductores
Figura. Circuito eléctrico para el conexionado del arranque
“Precalentamiento por cebador” de una lámpara fluorescente.
Figura. Partes constructivas de un cebador.
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Figura. Forma de la base de la lámpara de arranque con
precalentamiento.
Figura. Configuración de la lámpara de arranque con
precalentamiento.
Encendido rápido (Sin arrancador o Rapid Start)
El sistema no necesita arrancador y las lámparas encienden tan
rápidamente como las de arranque instantáneo. El
precalentamiento de cátodos s obtiene a través una pequeña
tensión que proporciona el balasto SEC I y SEC II según la
figura. El calentamiento de los electrodos proviene de un
devanado especial de calentamiento desde el propio balastro.
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Voltaje110-220 VCA
Capacitor
Reactor(Balastro)
LámparaElectrodos
Conductores
Transformador de calentamientoA
utotransformador
SEC I
SEC II
Figura. Circuito eléctrico para el conexionado del arranque
“Encendido rápido” de una lámpara fluorescente.
Figura. Forma de la base de la lámpara de encendido rápido.
Encendido instantáneo (Sin arrancador o Instant Start)
La lámpara de arranque instantáneo fue desarrollada para
eliminar la necesidad del dispositivo de arranque y lograr un
encendido más rápido. No necesita precalentamiento de cátodos,
produciéndose el arranque por la elevada tensión de encendido
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que proporciona un balasto con características particulares. Al
no requerir precalentamiento, este tipo de lámparas, sólo se
necesita un contacto en cada extremo. Se las conoce con el
nombre de “Slimline”.
Cuando el usuario acciona el interruptor, el balasto electrónico
recibe alimentación y envía alta tensión a la lámpara para
ionizar el gas y producir el encendido. El problema radica en
que los filamentos del tubo están fríos hasta entonces y esto
produce desprendimiento de material que se va acumulando en los
extremos de la lámpara, provocando el típico ennegrecimiento de
las puntas
Figura. Ennegrecimiento de la lámpara fluorescente de arranque
instantáneo.
Voltaje110-220 VCA
Capacitor
Reactor(Balastro)
Lámpara
Electrodos
Conductores
Figura. Circuito eléctrico para el conexionado del arranque
“Encendido instantáneo” de una lámpara fluorescente.
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Figura. Forma de la base de la lámpara de arranque instantáneo.
Figura. Pasos del proceso de encendido de la lámpara
fluorescente.
Características
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Figura. Lámparas de descarga de mercurio a baja presión con
envoltura tubular de 38 mm de diámetro tipo TL-S, marca
Philips.
Variaciones de tensión: En general, un incremento de la tensión
de alimentación ocasiona mayor intensidad de corriente (I),
disminución en la tensión en bornes de la lámpara (I), mayor
flujo luminoso (F), mayor potencia absorbida (P) pero con un
incremento relativo superior al del flujo luminoso, es decir,
una disminución de la eficiencia luminosa.
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Voltaje
Figura. Características de una lámpara fluorescente
Influencia de la temperatura: Las variaciones de la temperatura
modifican la presión del vapor de mercurio e influyen sobre las
prestaciones de la lámpara. Para compensar los efectos derivados
de la elevación de temperatura, se emplea amalgama (indio-
mercurio), que tiene el efecto de liberar o absorber el mercurio
en función de la temperatura, dando lugar a unas condiciones
estables de emisión del flujo luminoso en un margen de
temperaturas más amplio.
Aplicaciones
Es utilizada normalmente para la iluminación doméstica e
industrial. Su vida media es relativamente corta (10,000 horas).
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En función de la temperatura de color se agrupan en tres
tonalidades básicas:
Blanco cálido 2.700 K - 3.000 K
Blanco 4.000 K - 5.000 K
Luz 5.300 K - 6.500 K
El valor del IRC caria entre 50-95%.
C. Lámpara Fluorescente Compacta no integrada tipo PL
Son lámparas fluorescentes de tubo estrecho (10-15 mm), curvado
en doble U o multitubo conectado por un puente de unión, para
conseguir unas dimensiones reducidas. Basan su funcionamiento en
la utilización de sustancias fluorescentes ante la densidad
superficial de potencia, 0,1 w/cm2 del tubo) impuestas por las
dimensiones de la lámpara.
Figura. Lámpara fluorescente compacta.
Partes constructivas
Se citan únicamente aquellos que ofrecen alguna diferencia con
los descritos para los tubos fluorescentes.
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Ampolla: Se trata de una ampolla exterior que envuelve al tubo
de descarga y que solamente existe en las lámparas compactas.
Esta construida en vidrio y puede presentar forma cilíndrica
(prismática clara y opalizada) o globo (opalizada)
PLS PLC PLL PLT
Figura. Formas comerciales de la lámpara fluorescente PL
Casquillos: - Edison (E), para las compactas. - Espigas (G),
para las miniaturizadas con y sin cebador incorporado.
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Figura. Formas comerciales de la lámpara fluorescente compactas,
marca Philips, catalogo de lámparas 2012.
Base tipo Pin
Capacitor de supresión
Arrancador
Electrodos
Capa fosfatada
Trayectoria de la descarga
Tubo de vidrio para la descarga
Clip del tubo de retención
Base de montaje
Tapa de policarbonato
Base Mogul
Figura. Componentes de una lámpara compacta.
Operación
Están basadas en el principio de descarga en vapor de mercurio a
baja presión, similar al de las lámparas fluorescentes
convencionales. En todos los casos son de encendido por
arrancador (electrodos precalentados).
Mediante balastro inductivo (reactancia), colocado en serie con
el tubo de descarga, como el convencional de los tubos
fluorescentes, va incorporado en las compactas y separado en las
miniaturizadas, mediante balastro electrónico.
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Figura. Balastro de una lámpara compacta.
Aplicaciones
El principal inconveniente es que el nivel de iluminación
nominal no se alcanza hasta después de transcurridos unos tres
minutos.
Blanco cálido 2,700 K
Blanco 3,000- 4,000 K
El valor del IRC caria entre 85%. La vida media usual es de
5.000-6.000 horas.
Ejemplos comerciales
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31
PLT-4 Pines
Potencia
[W]
27 16,000 1,875 1,725 69
33 16,000 2,615 2,400 79
26 13,000 1,800 1,548 69
32 13,000 2,400 2,064 75
42 13,000 3,200 2,752 76
57 13,000 4,300 3,698 75
Vida Util
Promedio [h]
Flujo Luminoso
Inicial [lm]
Flujo
Luminoso
Eficiencia
Luminosa [lm/W]
Tabla. Fluorescentes Compactas No Integradas (PLT) “T-TRIPLE”,
marca Philips, catalogo de lámparas 2012.
PLS-2 Pines
Potencia
[W]
7 10,000 400 364 57
9 10,000 600 546 67
13 10,000 825 740 63
Vida Util
Promedio [h]
Flujo Luminoso
Inicial [lm]
Flujo
Luminoso
Eficiencia
Luminosa [lm/W]
Tabla. Fluorescentes Compactas No Integradas (PLS) “S-SHORT”,
marca Philips, catalogo de lámparas 2012.
PLC-2 Pines
Potencia
[W]
13 10,000 860 735 66
26 10,000 1,800 1,545 69
Vida Util
Promedio [h]
Flujo Luminoso
Inicial [lm]
Flujo
Luminoso
Eficiencia
Luminosa [lm/W]
Tabla. Fluorescentes Compactas No Integradas (PLC) “C-CLUESTER”,
marca Philips, catalogo de lámparas 2012.
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PLC-4 Pines
Potencia
[W]
13 13,000 900 775 69
14 12,000 1,100 1,010 79
26 13,000 1,800 1,550 69
Flujo
Luminoso
Eficiencia
Luminosa [lm/W]
Vida Util
Promedio [h]
Flujo Luminoso
Inicial [lm]
Tabla. Fluorescentes Compactas No Integradas (PLC) “C-CLUESTER”,
marca Philips, catalogo de lámparas 2012.
PLL-4 Pines
Potencia
[W]
25 24,000 2,600 2,470 104
36 15,000 2,900 2,610 81
40 20,000 3,300 2,970 83
Vida Util
Promedio [h]
Flujo Luminoso
Inicial [lm]
Flujo
Luminoso
Eficiencia
Luminosa [lm/W]
Tabla. Fluorescentes Compactas No Integradas (PLL) “L-LONG”,
marca Philips, catalogo de lámparas 2012.
D. Lámpara Fluorescente Compacta integrada o ahorradora
La primera lámpara fluorescente compacta integrada a una base y a
un balastro fue inventada por Philips en 1980.
Partes constructivas
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Figura. Formas comerciales de la lámpara fluorescente compactas,
marca Philips, catalogo de lámparas 2012.
Operación
Similar a cualquier lámpara fluorescente. Contiene incorporado
balastro y arrancador.
Características
Aplicaciones
En comparación con las lámparas incandescentes, para cuya
sustitución han sido concebidas. Una amplia gama de luminarias
especificas para lámparas miniaturizadas, incluso con
posibilidad de sistemas de proyección.
Una duración de 5 a 8 veces superior
La apariencia de color equivalente de 2,700 K.
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Refectores PAR38
Potencia Equivalencia
[W] [W]
23 8,000 1,200 52 80
Vida Util
Promedio [h]
Flujo Luminoso
Promedio [lm]
Eficiencia
Luminosa
Tabla. Fluorescentes Compactas Integradas (Ahorradoras de
Energía) “PAR-38”, marca Philips, catalogo de lámparas 2012.
Globos
Potencia Equivalencia
[W] [W]
14 8,000 780 56 50
18 8,000 1,000 56 70
Vida Util
Promedio [h]
Flujo Luminoso
Promedio [lm]
Eficiencia
Luminosa
Tabla. Fluorescentes Compactas Integradas (Ahorradoras de
Energía) “GLOBOS”, marca Philips, catalogo de lámparas 2012.
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2U
Potencia Equivalencia
[W] [W]
14 4,000 810 58 50
15 8,000 850 57 60
Vida Util
Promedio [h]
Flujo Luminoso
Promedio [lm]
Eficiencia
Luminosa
Tabla. Fluorescentes Compactas Integradas (Ahorradoras de
Energía) “2U”, marca Philips, catalogo de lámparas 2012.
3U
Potencia Equivalencia
[W] [W]
18 4,000 1,100 61 70
20 8,000 1,170 59 80
Vida Util
Promedio [h]
Flujo Luminoso
Promedio [lm]
Eficiencia
Luminosa
Tabla. Fluorescentes Compactas Integradas (Ahorradoras de
Energía) “3U”, marca Philips, catalogo de lámparas 2012.
Genie 2U
Potencia Equivalencia
[W] [W]
5 8,000 220 44 25
Vida Util
Promedio [h]
Flujo Luminoso
Promedio [lm]
Eficiencia
Luminosa
Tabla. Fluorescentes Compactas Integradas (Ahorradoras de
Energía) “Genie 2U”, marca Philips, catalogo de lámparas 2012.
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Genie 3U
Potencia Equivalencia
[W] [W]
8 8,000 420 53 30
11 8,000 600 55 40
14 8,000 810 58 60
Vida Util
Promedio [h]
Flujo Luminoso
Promedio [lm]
Eficiencia
Luminosa
Tabla. Fluorescentes Compactas Integradas (Ahorradoras de
Energía) “Genie 3U”, marca Philips, catalogo de lámparas 2012.
Genie 4U
Potencia Equivalencia
[W] [W]
18 8,000 1,040 58 75
Vida Util
Promedio [h]
Flujo Luminoso
Promedio [lm]
Eficiencia
Luminosa
Tabla. Fluorescentes Compactas Integradas (Ahorradoras de
Energía) “Genie 4U”, marca Philips, catalogo de lámparas 2012.
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Twister
Potencia Equivalencia
[W] [W]
13 10,000 900 69 60
15 8,000 950 63 70
18 10,000 1,200 67 75
20 8,000 1,350 68 90
23 10,000 1,600 70 100
27 8,000 1,550 57 120
42 8,000 2,800 67 160
Vida Util
Promedio [h]
Flujo Luminoso
Promedio [lm]
Eficiencia
Luminosa
Tabla. Fluorescentes Compactas Integradas (Ahorradoras de
Energía) “Twister”, marca Philips, catalogo de lámparas 2012.
Twister-HL
Potencia Equivalencia
[W] [W]
45 10,000 2,850 63 170
65 10,000 4,000 62 250
80 10,000 5,300 66 330
Vida Util
Promedio [h]
Flujo Luminoso
Promedio [lm]
Eficiencia
Luminosa
Tabla. Fluorescentes Compactas Integradas (Ahorradoras de
Energía) “Twister High Lumen”, marca Philips, catalogo de
lámparas 2012.
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Circulares
Potencia Equivalencia
[W] [W]
22 8,000 1,360 62 90
28 8,000 1,850 66 120
Vida Util
Promedio [h]
Flujo Luminoso
Promedio [lm]
Eficiencia
Luminosa
Tabla. Fluorescentes Compactas Integradas (Ahorradoras de
Energía) “Circulares”, marca Philips, catalogo de lámparas 2012.
E. Luz negra
La "luz negra" que los seres humanos pueden percibir es en
realidad la luz violeta en el borde cercano del espectro
ultravioleta (UV). Las lámparas de luz negra fueron
desarrolladas en 1935 por William H. Byler, usando un vidrio
inventado por Robert Williams Wood en 1903. Emiten radiación
ultravioleta (UV-A) dentro de la banda de 300-400nm, llevan un
vidrio especial (Wood) que prácticamente solo transmite la
radiación UV-A.
Figura. Lámpara fluorescente de luz negra
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Partes constructivas
Igual que cualquier tubo fluorescente.
Operación
Igual que cualquier tubo fluorescente.
Características
Tabla. Espectro de la lámpara fluorescente luz negra.
Aplicaciones
Existen en potencias de 6, 18 y 36 W y sus aplicaciones
características son en medicina (dermatosis, cataratas, etc.),
filatelia y numismática (detección de falsificaciones),
arqueología (fósiles), industria (con troles de fabricación de
la industria textil y metalúrgica, efectos decorativos y
alimentación (detección de productos en mal estado).
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Figura. Aplicación de la lámpara fluorescente de luz negra
LUZ NEGRA
Potencia Tipo
[W]
9 PL-S 3,000 6,000 667
4 TL 5,000 8,000 2,000
6 TL 5,000 8,000 1,333
8 TL 5,000 10,000 1,250
15 TL-D 5,000 8,000 533
18 TL-D 5,000 13,000 722
30 TL-D 7,000 13,000 433
36 TL-D 12,000 15,000 417
Vida
Util[h]
Flujo
Luminoso
Eficiencia
Luminosa
Tabla. Fluorescentes luz negra, marca Philips.
F. Lámpara HID. Vapor de mercurio
La fuente de mercurio fue la primera lámpara HID diseñada que
llenó la necesidad de una lámpara de alta salida, más eficiente
pero compacta. Cuando recién se diseñó, la principal desventaja
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de esta lámpara era su pobre rendimiento de color. Este tipo de
lámparas ya están descontinuadas.
Figura. Lámpara de vapor de mercurio.
Partes constructivas
Las lámparas de vapor de mercurio están constituidas por tubo de
descarga de cuarzo, provista de dos electrodos principales y uno
o dos auxiliares, en cuyo interior se encuentra una cierta
cantidad de argón y unas gotas de mercurio.
Ampolla exterior: Para lámparas de hasta 125 W de potencia, la
ampolla exterior puede ser de vidrio de cal-soda. Sin embargo,
las lámparas de potencias mayores se fabrican, generalmente, con
vidrio duro de borosilicato, ya que puede soportar temperaturas
de trabajo mayores y golpes térmicos. La ampolla exterior, que
normalmente contiene un gas inerte (argón o una mezcla de argón
y nitrógeno), protege al tubo de descarga de cambios en la
temperatura ambiente y protege de corrosión a los componentes de
la lámpara.
Revestimiento de la ampolla: En la mayoría de las lámparas de
mercurio de alta presión, la superficie interna de la ampolla
exterior está cubierta por fósforo blanco para mejorar la
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reproducción de color de la lámpara y para aumentar su flujo
luminoso. El fósforo convierte una gran parte de la energía
ultravioleta radiada por la descarga en radiación visible,
predominantemente en el extremo rojo del espectro.
Figura. Lámpara de vapor de mercurio con revestimiento en la
ampolla.
Tubo de descarga: Está hecho de cuarzo. Presenta una baja
absorción a la radiación ultravioleta y a la visible, y posee la
capacidad de soportar las altas temperaturas de trabajo
involucradas.
Resistencia limitadora
Tubo de descarga de cuarzo
Electrodo principal
Electrodo auxiliar
Figura. Ampolla de cuarzo de la lámpara de vapor de mercurio.
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Electrodos: Cada electrodo principal se compone de una varilla
de wolframio, cuyo extremo se encuentra revestido por una
serpentina de wolframio impregnado con un material que favorece
la emisión de electrones. El electrodo auxiliar es simplemente
un trozo de alambre de molibdeno o wolframio colocado cerca de
uno de los electrodos principales y conectado al otro mediante
una resistencia de 25 kΩ. Los electrodos auxiliares llevan una
resistencia en serie que limita la intensidad que por ellos
puede circular.
Gas de relleno: El tubo de descarga está relleno de un gas
inerte (argón) y de una dosis precisa de mercurio destilado. El
primero es necesario para ayudar a originar la descarga y para
asegurar una vida razonable para los electrodos de emisión
recubiertos. La ampolla exterior está rellena de argón o una
mezcla de argón y nitrógeno a presión atmosférica. El agregado
de nitrógeno sirve para prevenir un arco eléctrico entre los
soportes de alambre de la ampolla.
Tubo de descarga
Electrodos principales
Electrodos auxiliares
ApoyoAlambre conductor
soporte
Gas de relleno inerte a baja presión
Sustancia fluorescente
Casquillo
Ampolla ovoide de vidrio
Resistencia Óhmica en serie con cada
electrodo auxiliar
Figura. Partes constructivas de la lámpara de vapor de mercurio.
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Sustancia fluorescente: Solo existen en las lámparas corregidas. Actualmente se emplea el vanadato de itrio, activado con europio, por su mejor resistencia a la alta temperatura que los antiguos compuestos de magnesia, y porque ofrece una eficacia luminosa más elevada
Operación
Las lámparas HID, el arranque de una lámpara de mercurio no es
inmediato; sin embargo el tiempo de arranque es corto, 47
minutos para lograr la máxima salida, dependiendo de la
temperatura ambiente
La producción de luz de estas lámparas está basada en el
fenómeno de luminiscencia que se obtiene por la descarga
eléctrica que se produce en el seno de un gas. El arco inicial,
producido entre electrodo principal y auxiliar, ioniza el
argón, lo que hace que se establezca una descarga eléctrica
entre los electrodos principales. La intensidad aumenta dos
veces la nominal y en el interior del tubo de descarga se
alcanza una temperatura de 750ºC y una presión de cinco
atmósferas, vaporizándose el mercurio. Esta presión obtenida
hace que las radiaciones que se producen se encuentren dentro
del espectro visible, emitiendo una luz.
Tres fases de operación:
1) Ignición
2) Encendido
3) estabilización.
Fase de ignición: La ignición se logra por medio de un electrodo
auxiliar o de arranque, ubicado muy cerca del electrodo
principal y conectado al otro a través de una resistencia de
alto valor (25 kΩ). Cuando se enciende la lámpara, un gradiente
de alto voltaje ocurre entre los electrodos principales y de
arranque, e ioniza el gas de relleno de esta zona en forma de
descarga luminiscente, siendo la corriente limitada por una
resistencia. La descarga luminiscente luego se expande por todo
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el tubo de descarga bajo la influencia del campo eléctrico entre
los dos electrodos principales.
Cuando la descarga luminiscente alcanza el electrodo más
distante, la corriente aumenta en forma considerable. Como
resultado, los electrodos principales son caldeados hasta que la
emisión aumenta lo suficiente como para permitir que la descarga
luminiscente cambie completamente a una descarga de arco, sin
que el electrodo auxiliar desempeñe otra función en el proceso a
causa de la alta resistencia conectada en serie con él. En esta
etapa, la lámpara funciona como una descarga de baja presión
(semejante a la de una lámpara fluorescente). La descarga llena
el tubo y posee una apariencia azulada.
Fase de encendido: Habiendo sido ejecutada la ionización del gas
inerte, la lámpara aún no quema en la forma deseada y no ofrece
su máxima producción de luz, hasta que el mercurio presente en
el tubo de descarga esté completamente vaporizado. Esto no
ocurre hasta que haya transcurrido un tiempo determinado,
denominado tiempo de encendido. Como resultado de la descarga de
arco en el gas inerte se genera el caldeado resultando un rápido
aumento de temperatura dentro del tubo de descarga. Esto causa
la vaporización gradual del mercurio, aumentando la presión del
vapor y concentrando la descarga hacia una banda angosta a lo
largo del eje del tubo. El tiempo de encendido, que se define
como el tiempo necesario de la lámpara desde el momento de
ignición para alcanzar un 80% de su producción máxima de luz, es
de aproximadamente cuatro minutos.
Fase de estabilización: La lámpara de mercurio de alta presión,
como la gran mayoría de las lámparas de descarga, posee una
característica de resistencia negativa y, por lo tanto, no puede
operar por su cuenta en un circuito sin un balasto adecuado para
estabilizar el flujo de la corriente a través de ella.
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Como todas las lámparas de descarga, la lámpara de vapor de
mercurio debe llevar un elemento limitador de corriente o
balasto.
Voltaje110-220 VCA
Capacitor
Reactor(Balastro)
Lámpara
Electrodos
Conductores
Figura. Diagrama eléctrico de la lámpara de vapor de mercurio.
A medida que aumenta la temperatura en el tubo de descarga, aumenta la presión del vapor de mercurio y con ella la potencia activa consumida y el flujo luminoso emitido, hasta alcanzar, al cabo de 3 o 4 minutos, los valores normales de régimen. La intensidad absorbida por el circuito se inicia con un valor del orden del 40 al 50% mayor que el nominal, y va reduciéndose progresivamente tal y como hemos indicado.
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I(A)
P(W)
F(Lm)
100%
140%
0 1 2 3 4 5 6 min
Figura. Características eléctricas durante el proceso de
estabilización de la lámpara de vapor de mercurio.
Si por algún motivo se apaga la lámpara, y seguidamente queremos volver a encenderla, ello no resulta posible debido a que el vapor de mercurio no se habrá enfriado y estará con una presión elevada. Transcurridos tres o cuatro minutos, la lámpara se habrá enfriado y reanudará el periodo de encendido; esto supone un serio inconveniente para este tipo de lámparas.
Características
Esencialmente existen dos tipos característicos de lámparas de
vapor de mercurio: de ampolla clara y de color corregido.
De ampolla clara, cuyo espectro (figura anterior) corresponde a la propia emisión del tubo de descarga carente de rayas rojas (por lo que el IRC es bajo, del orden de 25).
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Figura. Espectro de emisión lámpara mercurio de ampolla clara
De color corregido, que incorpora sustancias fluorescentes en la pared interna de la ampolla, capaces de utilizar la radiación ultravioleta emitida.
Figura. Espectro de emisión lámpara mercurio de color corregido
Aplicaciones
Alumbrado público y de aéreas abiertas como parques y jardines.
Estas Lámparas ya están descontinuadas.
Temperatura de color: 3500 a 4500 K (intermedia)
Rendimiento de color Normalmente de 40 a 45
Duración del orden de 24000 horas.
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G. Lámpara HID. Aditivos metálicos
Lámparas derivadas de las de vapor de mercurio alta presión, en
las que el tubo de descarga contiene diversos aditivos
metálicos, generalmente en forma de Yoduros. El tubo de descarga
donde se forma el arco contiene una mezcla de argón, mercurio y
una variedad de haluros metálicos. Las mezclas de haluros
metálicos afecta la naturaleza de la luz producida, variando
correlacionadamente la temperatura del color y su intensidad.
Los elementos utilizados son tales como disprosio, galio, indio,
litio, escandio, sodio, talio, torio y otros, combinados con el
halógeno (yodo), dado que la mayoría de estos metales en estado
libres atacan el cuarzo del tubo de descarga.
Figura. Lámpara de vapor de aditivos metálicos.
Partes constructivas
Su constitución es similar a las lámparas de vapor de mercurio,
solo que contienen halogenuros de tierras raras (aditivos
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metálicos) tales como disprosio, talio, indio, tulio, logrando
mayor rendimiento luminoso y una mejor reproducción cromática.
Electrodos: Son similares a los que lleva la lámpara de vapor de
mercurio.
Tubo de descarga: Es de cuarzo puro. A veces, se aplica una capa
blanca de óxido de circonio en la parte externa de las cavidades
del electrodo.
Ampolla externa: El vidrio externo está hecho de vidrio duro o
de cuarzo. La superficie interna de las ampollas con forma oval
posee una capa de fósforo para convertir la radiación
ultravioleta de la descarga en radiación visible.
Gas de relleno en el tubo de descarga: Relleno de una mezcla de
gases inertes (neón y argón o criptón-argón), una dosis de
mercurio y los haluros apropiados, de acuerdo con el tipo de
lámpara.
Casquillo
Ampolla exterior clara
Electrodos
Tubo de descarga de cuarzo
Figura. Partes constructivas de la lámpara de aditivos
metálicos.
Operación
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Requieren un equipo auxiliar para proporcionar el voltaje
apropiado para comenzar el encendido y regular el flujo de
electricidad a través de ella. Aunque las condiciones de
funcionamiento son similares a las de las lámparas de vapor de
mercurio, la adición de halogenuros hace necesaria una tensión
de encendido muy superior a la de una red de alimentación, por
lo que necesita un arrancador que proporcione tensiones de pico
del orden de 1,5 a 5 kV.
Cuando se establece el arco eléctrico, el vapor de haluros se
disocia después, dentro de la zona central caliente del arco, en
halógeno y en metal consiguiendo así aumentar considerablemente
la eficacia luminosa y aproximar el color al de la luz diurna
solar. El gas argón se ioniza fácilmente, facilitando el paso
del arco voltaico pulsante a través de los electrodos, cuando se
le aplica un cierto voltaje a la lámpara. El calor generado por
el arco eléctrico vaporiza el mercurio y los haluros metálicos,
produciendo luz a medida que la temperatura y la presión
aumentan.
El período de arranque es de 3 a 5 minutos, hasta que la lámpara
da el flujo luminoso previsto y el reencendido de 10 a 20
minutos, dependiendo del tipo de luminaria y de la potencia de
la lámpara. La tensión entre sus extremos, necesaria para
mantener la descarga, es del orden de 100 a 200 V., depende de
la potencia. El reinicio de la lámpara, después de que una
reducción del voltaje ha extinguido la lámpara, puede tomar
bastante más tiempo, de cuatro hasta doce minutos dependiendo
del tiempo que la lámpara requiera para enfriarse.
Características
No generan prácticamente radiación ultravioleta por lo cual sus
ampollas exteriores no están recubiertas de sustancias
fluorescentes. Una desventaja de la lámpara de aditivos
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metálicos es una vida más corta (7,500 a 20,000 horas) comparada
con las lámparas de mercurio y de sodio de alta presión.
Figura. Distribución espectral lámpara de aditivos metálicos.
Aplicaciones
La principal cualidad es la reproducción cromática, por lo que
la hacen especialmente indicada en aquellos casos en los que la
reproducción cromática sea fundamental.
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H. Lámpara HID. Vapor de Sodio de baja presión
La descarga en vapor de sodio es muy similar a la del mercurio
baja presión, con la diferencia de que la temperatura en el tubo
de descarga es más elevada (260 C) para asegurar la vaporización
del sodio.
Figura. Lámpara de vapor de sodio de baja presión.
Partes constructivas
Tubo de descarga: De vidrio duro, recubierto en su cara interior
por una capa de vidrio tratado con boratos resistentes al sodio
(que es agresivo con el vidrio normal). Su sección es circular,
salvo en algunos modelos con un tubo de descarga rectilíneo,
cuya sección es en forma de cruz o creciente, para reducir la
anchura del arco. Presenta una forma doblada en U, con una serie
de salientes perimetrales, cuya menor temperatura que el resto
del tubo los convierte en receptores del sodio condensado. Estos
pequeños depósitos de sodio tienen por objeto impedir la
migración del sodio hacia lugares indeseados del tubo de
descarga.
Electrodos: De hilo grueso de tungsteno en doble espiral,
recubierto por sustancias emisivas. La construcción de los
electrodos está pensada para aumentar su duración a pesar del
elevado valor de la corriente del arco.
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Gas de llenado: Habitualmente neón, en ocasiones con un ligero
contenido y en argón para reducir la tensión de encendido.
Casquillos: Normalmente bayoneta.
Electrodos
Tubo de descarga
Ampolla exterior clara
Puntos de condensación del vapor de sodio
Figura. Partes constructivas de una lámpara de vapor de sodio de
baja presión.
Operación
Los electrodos no son precalentados, por lo que la tensión de
encendido es bastante elevada, lo que requiere la ayuda de un
balastro autotransformador o un arrancador electrónico. El
balastro autotransformador proporciona el impulso de tensión,
suficiente para el inicio de la descarga, pero tiene el
inconveniente de ser muy voluminoso y proporcionar unas pérdidas
no despreciables
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Lámpara
Voltaje110-220 VCA
Capacitor
Conductores
Reactor(Balastro)
Electrodos
Figura. Circuito eléctrico del conexionado de la lámpara de
vapor de sodio a baja presión y balastro electromagnético.
El arrancador electrónico se basta en un tiristor que
desencadena un impulso de alta tensión por la acción de un
pequeño condensador en serie con una inductancia.
Voltaje110-220 VCA
Capacitor
Reactor(Balastro)
Electrónica de potencia
Lámpara
Electrodos
V(t)
Figura. Circuito eléctrico del conexionado de la lámpara de
vapor de sodio a baja presión y balastro electrónico.
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El inicio de la descarga, con el sodio en estado sólido a
temperatura ambiente, se verifica únicamente en la atmosfera de
neón. Lo que proporciona el color rojo característico del
encendido de estas lámparas, a medida que el sodio vaporiza el
color evoluciona hacia el amarillo.
Exige un corto periodo de enfriamiento, aproximado minutos,
aunque existen dispositivos de reencendido instantáneo (con
arrancadores electrónico)
Características
Su característica fundamental es que alrededor del 90% de la
radiación emitida se verifica en la banda de 589.589.6 nm,
correspondiendo el resto, casi en su totalidad, al infrarrojo
corto. Este pico de radiación monocromática amarilla está muy
próximo al máximo de la curva de sensibilidad espectral del ojo,
lo que convierte a esta lámpara en la más eficaz de las fuentes
de luz existentes.
Figura. Distribución espectral lámpara de sodio de baja presión.
Temperatura de color: 1800 ºK
Reproducción de color: no aplicable
Vida útil: 14000 h
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Aplicaciones
El sodio de baja presión ofrece la eficacia inicial más alta de
todas las lámparas en el mercado hoy en día, desde 100 hasta 180
lúmenes por watt. Sin embargo, el que la salida de las LPS está
en la porción amarilla del espectro visible, esto produce un
rendimiento de color en extremo pobre y desagradable.
Figura. Aplicaciones de la lámpara de sodio de baja presión.
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I. Lámpara HID. Vapor de Sodio de alta presión
Físicamente, la lámpara de sodio alta presión es bastante
diferente de la lámpara de sodio baja presión, debido a que la
presión de vapor es más alta en la primera. Este factor de
presión también es causa de muchas otras diferencias entre las
dos lámparas, incluyendo las propiedades de la luz emitida.
Figura. Lámpara de vapor de sodio.
Partes constructivas
Tubo de descarga: De oxido de aluminio translucido, con un
pequeño aditivo de oxido de magnesio, que tiene como misión
impedir el aumento de tamaño de los cristales de aluminio que
perjudicaría la transmisión. Presenta una forma cilíndrica, de
reducido tamaño, cerrada en sus extremos por discos de aluminio
o niobio.
Electrodos: Constituidos por unas varillas de tungsteno sobre la
que se arrollan hilos de tungsteno espiralado, recubiertos de
sustancias emisivas de electrones.
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Gas de llenado: Xenón junto con el vapor de mercurio y el del
propio sodio. El xenón facilita el arranque, incluso a baja
temperatura y, por su baja conductividad térmica, reduce las
pérdidas de calor del tubo de descarga: el vapor de mercurio
ejerce un efecto amortiguador sobre la movilidad de los
electrones protegiendo los electrodos.
Ampolla exterior: Generalmente de vidrio con dos ejecuciones
típicas: tubo, ampolla clara Y ovoide, recubierta interiormente
por una capa difusora. Entre esta ampolla exterior y el tubo de
descarga se hace el vacio, para incrementar el aislamiento
térmico del tubo y proteger sus elementos contra la oxidación.
Casquillos: En la mayoría de los casos, rosca Edison.
CasquilloAmpolla exterior
Electrodos
Tubo de descarga
Figura. Partes constructivas de la lámpara de vapor de sodio.
Operación
El tubo de descarga en una lámpara de sodio de alta presión
contiene un exceso de sodio para dar condiciones de vapor
saturado cuando la lámpara está en funcionamiento. Además posee
un exceso de mercurio para proporcionar un gas amortiguador, y
se incluye xenón, para facilitar el encendido y limitar la
conducción de calor del arco de descarga a la pared del tubo.
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El tubo de descarga se aloja en una envoltura de vidrio
protector vacía.
El mecanismo de encendido, se basa en la utilización de un
ignitor electrónico, capaz de proporcionar impulsos de tensiones
de 2-5 kV, según la potencia de la lámpara, necesarios para
asegurar la descarga. Se utiliza generalmente un tiristor que
descarga la energía almacenada en un condensador sobre el
balastro o bien directamente sobre la lámpara.
Definimos al ignitor como un dispositivo electrónico que provee
un pulso de alta tensión para iniciar la descarga eléctrica en
una lámpara HID.
Figura. Ignitor típico para arranque de lámparas HID
Se fabrican tres tipos de ignitores, en paralelo, semiparalelo y
serie, según la forma de conexión con los restantes equipos del
sistema.
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Voltaje110-220 VCA
Capacitor
Reactor(Balastro)
Lámpara
Electrodos
ConductoresIgnitor
Figura. Lámpara de vapor de sodio arrancador en paralelo
Voltaje110-220 VCA
Capacitor
Reactor(Balastro)
Lámpara
Electrodos
Conductores
Ignitor
Figura. Lámpara de vapor de sodio Arrancador semiparalelo
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Voltaje110-220 VCA
Capacitor
Reactor(Balastro)
Lámpara
Electrodos
Conductores
Ignitor
Figura. Lámpara de vapor de sodio arrancador serie
La descarga se produce, una vez iniciado el arco a través del
xenón, sobre todo en la atmosfera del vapor de mercurio, con
tensión de arco reducida e intensidad elevada (1,2 – 1,5 veces
la corriente de régimen). Evolucionando rápidamente hacia las
características de la descarga e sodio. En el periodo de
encendido requiere un tiempo total que puede alcanzar unos 5-10
minutos, si bien hacia los 4 minutos, emite ya el 80% del flujo
nominal.
Exige un tiempo de espera muy breve, alrededor de 1 minuto, para
lograr reducir las condiciones de presión, que permitan
reiniciar la descarga. La posibilidad de reencendido inmediato
en caliente se consigue mediante arrancadores especiales, con
picos de tensión de 30 a 60kV.
Características
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Figura. Distribución espectral lámpara de sodio de alta presión.
Aplicaciones
Apariencia de color: blanco amarillo Temperatura de color: 2000 - 2500 ºK Reproducción de color: Ra 25 - Ra 80 Vida útil: 16000 h
Figura. Aplicaciones de la lámpara de sodio de alta presión.
Estas lámparas se fabrican con potencias que van desde los 250 hasta los 1.000 W
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J. Lámpara LED
Es un componente electrónico de estado sólido que comenzó a ser
producido en la década del 60. El LED Light-Emitting Diode o
Diodo Emisor de Luz, es un dispositivo semiconductor que emite
luz de espectro reducido cuando se polariza de forma directa la
unión PN en la cual circula por él una corriente eléctrica. Este
fenómeno es una forma de electroluminiscencia, el LED es un tipo
especial de diodo que trabaja como un diodo común, pero que al
ser atravesado por la corriente eléctrica, emite luz. En estos
diodos, la emisión de luz se provoca por la recombinación de
electrones y de iones positivos en la reparación de una unión p-
n, bajo la influencia del campo eléctrico continuo
Figura. Lámpara LED.
Partes constructivas
Un LED difiere tanto de una lámpara incandescente como de una de
descarga. No incluye ningún filamento como las incandescentes,
que pueden romperse o quemarse, ni electrodos como la mayoría de
las lámparas de descarga. Una lente clara o difusa, hecha con
una resina epoxi, cubre el chip semiconductor y sella al LED en
forma de cápsula. La misma provee también un control óptico a la
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luz emitida, ya que incrementa el flujo luminoso y reduce las
reflexiones en la superficie del semiconductor, logrando de este
modo una variedad de distribuciones angulares. Los componentes
que conforman un LED
Chip
Cátodo
Ánodo
Puente de unión
Capsula de resina expóxica
Placa base
Terminal positiva
Terminal negativa
Postes o terminales
Figura. Partes constructivas de un LED
Operación
Se trata de un dispositivo semiconductor que emite luz cuando se
polariza y es atravesado por la corriente eléctrica.
Rápido encendido - su encendido ocurre de forma muy rápida
Características
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El color de la luz emitida depende de la composición química del
material del semiconductor usado y puede ser cercano al
ultravioleta, visible o infrarrojo. Los LED son hoy en día de
uso más frecuente que antes, substituyen lámparas tradicionales
y tubos fluorescentes en muchas aplicaciones.
A diferencia de las lámparas incandescentes ordinarias, los LED
no tienen un filamento que se acaba fundiendo y tienden a
funcionar a menos temperatura. Las lámparas incandescentes
gastan un 95 por ciento de la energía que consumen en calor. Los
tubos fluorescentes son más eficientes, pero su color
desagradable ha hecho que no penetrasen completamente en el
mercado de la iluminación.
Los LED utilizan solo el 10% de la electricidad requerida para
alimentar las lámparas incandescentes tradicionales y despiden
menos calor para producir una cantidad de luz similar y su
eficiencia se aproxima a la de los tubos fluorescentes.
Su vida útil es típicamente diez años, dos veces más que los
mejores tubos fluorescentes y veinte veces más que las mejores
lámparas incandescentes. Si falla, se produce por la reducción
progresiva de la luminosidad a lo largo del tiempo, en lugar del
fundido repentino de las lámparas incandescentes
Aplicaciones
Desde hace muchos años se emplean los LED como lámparas
indicadoras, debido a su robustez mecánica, larga vida, pequeño
tamaño y bajo consumo. Como fuente luminosa, su uso es
relativamente reciente y es particularmente útil cuando se
requieren luces de colores. Se puede decir que el mercado de
señalización está siendo transformado con la aparición de estas
fuentes de luz, por ejemplo en los semáforos: rojo, amarillo y
verde; como luces de autos: pueden reemplazar a las
incandescentes tanto para luces de freno o de posición; en
iluminación infrarroja: su larga vida y robustez permite usarlas
para situaciones de seguridad, en conjunción con cámaras
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infrarrojas o detectores donde la visión nocturna es necesaria.
El desarrollo de LED de color blanco de características
adecuadas (mayor eficacia) puede aumentar las posibles
aplicaciones de este tipo de fuente luminosa.
Figura. Aplicación de una lámpara LED
K. Lámpara de Inducción magnética
La lámpara de inducción, introduce un concepto nuevo en la
generación de la luz. Basada en el principio de descarga de gas
a baja presión, la principal característica del sistema de la
lámpara nuevo, es que prescinde de la necesidad de los
electrodos de originar la ionización. En cambio utiliza una
antena interna, cuya potencia proviene de un generador externo
de alta frecuencia para crear un campo electromagnético dentro
del recipiente de descarga, y esto es lo que induce la corriente
eléctrica en el gas a originar su ionización. La ventaja
principal que ofrece este avance es el enorme aumento en la vida
útil de la lámpara.
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Generador de alta frecuencia
Lámpara de inducción
Bobina primaria
Seno de gas
Núcleo de ferrita
Luz visibleCapa fluorescente
Átomo de mercurio
*
Figura. Arreglo típico de una lámpara de inducción
Figura. Lámpara de inducción magnética.
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Partes constructivas
La lámpara de inducción consta de tres componentes principales
Ampolla o cámara de descarga: Es un recinto de vidrio que
contiene un gas inerte a baja presión y una pequeña cantidad de
vapor de mercurio. Las paredes están recubiertas de polvos
fluorescentes del mismo tipo empleado en las lámparas
fluorescentes lineales, lo que posibilita la obtención de
diferentes temperaturas de color. La cámara de descarga está
fijada al equipo que provee la energía mediante un casquillo de
plástico con cierre de seguridad.
Equipo que provee energía: Transfiere energía desde el generador
de alta frecuencia a la ampolla utilizando una antena formada
por una bobina primaria de inducción y un núcleo de ferrita.
Este equipo, además, consta de un soporte para la antena, un
cable coaxial y una varilla termoconductora.
Generador de alta frecuencia: Produce una corriente alterna de
2,65 MHz o 13,65 MHz, que se suministra a la antena. Contiene un
oscilador ajustado a las características de la bobina primaria.
Debido a que estas lámparas son diseños electrónicos, generan
ondas electromagnéticas y por tanto producen interferencia no
deseada. El valor de esta frecuencia está regulado por los
países, de aquí que en Estados Unidos estas lámparas deben
operar a 13, 65 MHz y están aprobadas para su uso comercial y
domestico mientras, en la Comunidad Europea operan a
2,65 MHz.
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Corriente primaria
de línea
Campo magnético producido por la
corriente de línea
Corriente secundaria
inducida
Átomo de mercurio
*
Figura. Partes constructivas de una lámpara de inducción
Operación
Las lámparas sin electrodos usan un campo electromagnético
desde afuera del tubo en lugar de la aplicación de una tensión
adentro para iniciar la descarga. Se clasifican de acuerdo al
método usado para generar este campo electromagnético en
lámparas con descarga inductiva y descarga de microondas, aunque
sólo se describirán las primeras.
Las lámparas de descarga inductiva, conocidas como lámparas de
inducción, se las asocia a lámparas fluorescentes sin electrodos
ya que producen luz excitando los mismos fósforos convencionales
de las fluorescentes.
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Un equipo de radio frecuencia envía una corriente eléctrica a la
bobina de inducción, la cual es un alambre enrollado sobre un
núcleo metálico o plástico. La corriente que pasa a través de la
bobina de inducción genera un campo electromagnético. El campo
electromagnético excita al gas mercurio contenido dentro de una
ampolla, el cual emite radiación UV. Esta energía UV excita la
capa de fósforos que cubre la ampolla del bulbo, produciendo
radiación visible.
Características
En general se puede decir que estas lámparas tienen una eficacia
entre 48 a 70 lm/W, una vida nominal de 10,000 hasta 100,000
horas. Su apariencia de color es blanco cálido y temperaturas de
color correlacionada entre 2,700 a 4,000K con un índice de
reproducción de color de 80.
Aplicaciones
El costo de las lámparas a inducción es todavía alto con
relación a cualquier otra lámpara. Por ello, su aplicación está
limitada a situaciones en lugares de difícil acceso, por ejemplo
en ambientes con un cielorraso muy alto requiriendo la
colocación de andamios para el reemplazo de las lámparas, con un
costo de reemplazo alto.
Apariencia de color: diferentes blancos
Temperatura de color: 2700 - 4000 ºK
Reproducción de color: Ra 80
Vida útil: 60000 h