apuntes v-tipos de lamparas

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

ACADEMIA DE ALUMBRADO Y ALTA TENSIÓN

Departamento de Iluminación y Alta Tensión LIAT-FIME-UANL

1

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





2

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





3

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.





4

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.





5

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.





6

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





7

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





8

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.





9

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.





10

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.





11

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.





12

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





13

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





14

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


Contacto de base

Bulbo

Gota de mercurio

Gas

Soporte

Cátodo

Figura. Partes constructivas la lámpara fluorescente





15

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





16

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





17

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.





18

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.





19

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





20

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.





21

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.





22

Voltaje110-220 VCA

Capacitor

Reactor(Balastro)

LámparaElectrodos

Conductores

Transformador de calentamientoA

utotransformador

SEC I

SEC II


“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





23

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


“Encendido instantáneo” de una lámpara fluorescente.





24

Figura. Forma de la base de la lámpara de arranque instantáneo.

Figura. Pasos del proceso de encendido de la lámpara

fluorescente.

Características





25

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.





26

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).





27

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.


Se citan únicamente aquellos que ofrecen alguna diferencia con

los descritos para los tubos fluorescentes.





28

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.





29

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.





30

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





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”,


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”,


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”,






32

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”,


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”,


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.






33

Figura. Formas comerciales de la lámpara fluorescente compactas,


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.





34

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


[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


Energía) “GLOBOS”, marca Philips, catalogo de lámparas 2012.





35

2U


[W] [W]

14 4,000 810 58 50

15 8,000 850 57 60

Vida Util

Promedio [h]

Flujo Luminoso

Promedio [lm]

Eficiencia

Luminosa


Energía) “2U”, marca Philips, catalogo de lámparas 2012.

3U


[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


Energía) “3U”, marca Philips, catalogo de lámparas 2012.

Genie 2U


[W] [W]

5 8,000 220 44 25

Vida Util

Promedio [h]

Flujo Luminoso

Promedio [lm]

Eficiencia

Luminosa


Energía) “Genie 2U”, marca Philips, catalogo de lámparas 2012.





36

Genie 3U


[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



Genie 4U


[W] [W]

18 8,000 1,040 58 75

Vida Util

Promedio [h]

Flujo Luminoso

Promedio [lm]

Eficiencia

Luminosa







37

Twister


[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


Energía) “Twister”, marca Philips, catalogo de lámparas 2012.

Twister-HL


[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


Energía) “Twister High Lumen”, marca Philips, catalogo de

lámparas 2012.





38

Circulares


[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


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





39


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).





40

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





41

de esta lámpara era su pobre rendimiento de color. Este tipo de

lámparas ya están descontinuadas.

Figura. Lámpara de vapor de mercurio.


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





42

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.





43

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.





44

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





45

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.





46

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.





47

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).





48

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.





49

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.


Su constitución es similar a las lámparas de vapor de mercurio,

solo que contienen halogenuros de tierras raras (aditivos





50

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





51

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





52

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.





53

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.


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.





54

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





55

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.





56

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





57

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.





58

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.


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.





59

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.





60

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.





61

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





62

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





63

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





64

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.


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





65

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





66

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





67

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.





68

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.





69


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.





70

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.





71

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

apuntes v-tipos de lamparas

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