Lámparas

Electricidad. Lámparas. Tipos de lámparas. Lámparas incandescentes. Gases halógenos. Flujo luminoso. Luminiscencia. Polvos fluorescentes. Vapor de mercurio. Vapor de sodio

  • Enviado por: Kinki
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  • TIPOS DE LÁMPARAS:

    • Lámparas incandescentes:

Las lámparas incandescentes está constituida por una ampolla cerrada, a la que se le realizado el vacío o se le ha rellenado de gas inerte, en cuyo interior se encuentra el filamento, de wolframio o tungsteno. Cuando pasa la corriente por el filamento, los electrones chocan con los átomos del material, produciéndose la incandescencia por termoradiación. Las radiaciones caloríficas suponen un 95%, mientras que la luminosas representan un 5%. La temperatura que puede llegar a coger el filamento oscila entre los 2200ºC.

La ventaja que poseen este tipo de lámparas es su bajo coste, su sencillo funcionamiento y su amplia gama de potencias. Sus inconvenientes son su baja eficiencia luminosa, su corta duración (aprox. 1000h) y su gran emisión de calor.

Partes de las lámparas incandescentes:

Filamento: suele ser de wolframio o tungsteno, de mediana resistencia, con una temperatura de fusion aproximadamente de 3400ºC.

Los filamentos de diferentes tipos. Según su forma, se denominan: rectos, simples o de doble espiral, festón, corona, etc...

Ampolla: cápsula de vidrio soplado, cerrada herméticamente, que encierra un gas inerte y que tiene por objeto proteger el filamento de medio ambiente, a la vez de sacar el calor del interior de la lámpara.

Soportes de filamento: sujetan el filamento para evitar su desforme, están constituidos por alambres de molibdeno.

Casquillo: soporte de la lámpara. Su misión es conectar la lámpara a la red de alimentación. Los hay de diferentes tipos: rosca, balloneta... y de diferentes tamaños: E27, E14, E40....

Tipos de lámparas incandescentes:

Las hay de tres tipos:

Incandescentes que no utilizan gases halógenos: de las que podemos destacar:

Lámpara estándar: es la de uso más extendido. Su ampolla tiene forma ovalada clásica y se fabrica: clara, mate, coloreada, softone... Su aplicación está destinada a la iluminación doméstica y comercial. Se fabrican con valores de potencia que oscilan entre 25 y 200W, con casquillo E-27 y de 300W en E-40.

Lámpara de vela: su ampolla tiene forma de vela. Pueden ser de diferentes colores y se fabrican en liso y rizado. Su aplicación está destinada a la iluminación decorativa, doméstica y comercial. Se fabrican en casquillo E-14 y su potencia oscila entre 25 y 60W.

Lámpara de globo: su ampolla es redonda y de gran tamaño, en forma de globo. Se fabrican de diferentes diámetros y su aplicación está destinada a la iluminación decorativa, doméstica, comercial o aparatos abiertos de techo.

Se fabrican en casquillo E-27 y su potencia oscila entre 60 y 100W.

Lámpara reflectora: en este tipo de lámparas su ampolla varía de forma y en que incorpora un reflector para controlar la dirección del flujo luminoso.

El reflector suele ser de un baño de aluminio en unas de las partes del interior de la ampolla, y adopta diferentes formas según la utilidad que se requiera.

Se fabrican de diferentes tamaños y colores, su aplicación está destinada a iluminación comercial, si son de colores en bares, salas de baile, jardines, exposiciones...

Se fabrican en casquillos E-14 y E-27 para las potencias entre 25 y 150W y de 300W para el casquillo Gx16d.

Características de estas lámparas:

  • Su flujo luminoso oscila entre 10 y 20Lm/W.

  • Su temperatura de color es de 2700ºK

  • El rendimiento cromático es de 100%.

  • Su duración es de 1000 horas.

  • La posición del filamento es universal.

  • No precisan ningún equipo auxiliar para su encendido.

Incandescentes que utilizan gases halógenos:

Halógenas con reflector metálico: están constituidas por una ampolla de cuarzo con un reflector metálico de alto índice de reflexión, que puede ser liso o feceteado en espiral, dependiendo del tipo de haz luminoso que queramos obtener. Se pueden fabricar con vidrio protector o sin el. Las que no están protegidas no se debe tocar con los dedos la ampolla ya que se funde antes la bombilla.

La vida media de estas lámparas es entre 2000 y 3500 horas.

La gama de fabricación es muy amplia, tanto en potencia como en tipos de casquillos.

Se fabrican de 20 y 50W para 12V con casquillos GX/GU5.3 y BA15d y para 230V de 50 y 100W con casquillo E-27.

Halógenas con reflector metálico: disponen de un reflector de vidrio con un revestimiento espejeado. La lente frontal puede ser transparente o incorporar un baño especial para producir iluminación en calor. Su aplicación está destinada a la iluminación acentuada en locales comerciales, museos... También para objetos, alimentos..., sensibles al calor.

Su vida media es de 4000 horas .

Se fabrican para bajo voltaje, con un diámetro de 35mm y para potencias desde 20 y 35W, con casquillos GZ4/GU4, y con diámetro de 50mm para potencias de 20 a 50W, con casquillos GX/GU5.3.

Para alto volataje se utiliza el E-27.

Halógenas de vela y globo: funcionan con un voltaje normal, diseñadas para sustituir a las lámparas incandescentes tipo vela rizada, vela o globo.

Su aplicación está destinada a iluminaciones domésticas o comerciales , en interiores, y en el caso de las lámparas de globo, en aplicaciones decorativas y en techos.

Se fabrican para potencias que oscilan entre 25 y 100 W, con casquillos E-14 y E-27.

Halógenas de doble casquillo o lineales: tienen una ampolla tubular transparente en cuyo interior se aloja el filamento longitudinalmente, sujeto con unos soportes que se alojan interiormente.

Su posición debe ser prácticamente horizontal y no la debemos de tocar con los dedos para que no acortar su vida.

Su aplicación está destinada a la iluminación extensiva de monumentos, parques y jardines, fachadas...

Se fabrican para una tensión normal y sus potencias oscilan entre 60 y 2000W en casquillos R7s.

Características de estas lámparas:

  • Flujo luminoso de 30 Lm/W.

  • La temperatura de color es de 3000ºK

  • Media de vida 4000 horas.

    • Lámparas de descarga:

Principio: en este tipo de lámparas la corriente eléctrica debe de atravesar un gas o vapor metálico. Las lámparas de descarga se basan en la luminiscencia:

Luminiscencia: cuando un electrón con un velocidad elevada choca contra un átomo es capaz de excitar ese átomo, haciendo pasar alguno de sus electrones a un nivel de energía superior.

Los electrones elevados de nivel en el átomo excitado, retornan rápidamente a su posición inicial, devolviendo la energía que habían adquirido en forma de radiaciones electromagnéticas.

Las radiaciones de los electrones pertenecientes a los átomos de algunos gases son visibles.

    • Lámparas fluorescentes:

Son lámparas de descarga eléctrica en atmósfera de vapor de mercurio a baja presión y un gas inerte cuyo efecto luminoso se basa en el fenómeno de la fluorescencia, que es una propiedad que poseen determinadas sustancias en virtud de la cual transforman las radiaciones no visibles que inciden sobre ellas, generalmente ultravioletas, en radiaciones visibles.

Partes de las lámparas fluorescentes:

Tubo de descarga: es el elemento destinado a aislar los electrodos y el gas de relleno del medio ambiente, suele ser de cristal o cuarzo, recubierto de una capa de polvos fluorescentes en su cara interna.

Es un tubo cilíndrico y puede presentar varias formas: recto, circular o en forma de U.

Los diámetros mas normales son de 16, 26 y 38mm con sus longitudes de 590, 1200 y 1500mm, que corresponden a los tubos estándar de 18, 36 y 58W ó 20, 40 y 65W.

Casquillos de conexión: generalmente disponen de dos casquillos, situados en los extremos del tubo, provistos de sendos pares de patillas unidas eléctricamente por los electrodos. Las patillas de conexión están separados del casquillos mediante un aislante de baquelita.

Electrodos: son un hilo de tungteno, arrollado en doble o triple espiral, y recubiertos por sustancias de una materia altamente emisiva de electrones, bario o cesio, a los que se le aplica una tensión eléctrica. El paso de la corriente a través de ellos provoca su caldeo y, en consecuencia, la emisión de electrones por el efecto termoiónico.

Gas de relleno: suele ser fácilmente ionizable e inerte, como el argón o el neón. A demás, incorporan una pequeña cantidad de mercurio que, cuando el tubo no funciona, está en estado líquido. El argón, al ser muy ionizable, hace que la primera descarga tenga lugar a través de el, con lo que genera una temperatura suficiente para vaporizar el mercurio. Después se produce la descarga como si en el interior del tubo sólo hubiese vapor de mercurio.

Polvos fluorescentes: son los que transforman en luz visible las radiaciones ultravioleta producidas en la descarga. Es, por lo tanto, el elemento más importante de esas fuentes de luz, ya que aproximadamente el 90% de la luz emitida por los tubos es debido a su acción.

Características de estas lámparas:

  • El flujo luminoso es 7 veces superior al de una bombilla incandescente de la misma potencia

  • La eficacia luminosa oscila entre 40 y 100 Lm/W

  • La vida media de estas lámparas es de media unas 7000 horas

  • Necesitan un equipo para su encendido

  • Para encendidos cada 10 horas su vida aumenta un 40% aproximadamente.

    • Lámparas de vapor de mercurio:

A medida que aumentamos la presión del vapor de mercurio en el interior del tubo de descarga, la radiación ultravioleta característica de la lámpara a baja presión pierde importancia respecto a las emisiones en la zona visible. Espectro de emisión sin corregir. En estas condiciones la luz emitida, de color azul verdoso, no contiene radiaciones rojas. Para resolver este problema se acostumbra a añadir sustancias fluorescentes que emitan en esta zona del espectro. De esta manera se mejoran las características cromáticas de la lámpara. La temperatura de color se mueve entre 3500 y 4500 K con índices de rendimiento en color de 40 a 45 normalmente. La vida útil, teniendo en cuenta la depreciación se establece en unas 8000 horas. La eficacia oscila entre 40 y 60 lm/W y aumenta con la potencia, aunque para una misma potencia es posible incrementar la eficacia añadiendo un recubrimiento de polvos fosforescentes que conviertan la luz ultravioleta en visible. Balance energético de una lámpara de mercurio a alta presión. Los modelo más habituales de estas lámparas tienen una tensión de encendido entre 150 y 180 V que permite conectarlas a la red de 220 V sin necesidad de elementos auxiliares. Para encenderlas se recurre a un electrodo auxiliar próximo a uno de los electrodos principales que ioniza el gas inerte contenido en el tubo y facilita el inicio de la descarga entre los electrodos principales. A continuación se inicia un periodo transitorio de unos cuatro minutos, caracterizado porque la luz pasa de un tono violeta a blanco azulado, en el que se produce la vaporización del mercurio y un incremento progresivo de la presión del vapor y el flujo luminoso hasta alcanzar los valores normales. Si en estos momentos se apagara la lámpara no sería posible su reencendido hasta que se enfriara, puesto que la alta presión del mercurio haría necesaria una tensión de ruptura muy alta.

    • Lámparas de luz mezcla:

Las lámparas de luz de mezcla son una combinación de una lámpara de mercurio a alta presión con una lámpara incandescente y , habitualmente, un recubrimiento fosforescente. El resultado de esta mezcla es la superposición, al espectro del mercurio, del espectro continuo característico de la lámpara incandescente y las radiaciones rojas provenientes de la fosforescencia. Espectro de emisión de una lámpara de luz de mezcla. Su eficacia se sitúa entre 20 y 60 lm/W y es el resultado de la combinación de la eficacia de una lámpara incandescente con la de una lámpara de descarga. Estas lámparas ofrecen una buena reproducción del color con un rendimiento en color de 60 y una temperatura de color de 3600 K. La duración viene limitada por el tiempo de vida del filamento que es la principal causa de fallo. Respecto a la depreciación del flujo hay que considerar dos causas. Por un lado tenemos el ennegrecimiento de la ampolla por culpa del wolframio evaporado y por otro la pérdida de eficacia de los polvos fosforescentes. En general, la vida media se sitúa en torno a las 6000 horas. Lámpara de luz de mezcla. Una particularidad de estas lámparas es que no necesitan balasto ya que el propio filamento actúa como estabilizador de la corriente. Esto las hace adecuadas para sustituir las lámparas incandescentes sin necesidad de modificar las instalaciones.

    • Lámparas de halogenuro metálico:

. Si añadimos en el tubo de descarga yoduros metálicos (sodio, talio, indio...) se consigue mejorar considerablemente la capacidad de reproducir el color de la lámpara de vapor de mercurio. Cada una de estas sustancias aporta nuevas líneas al espectro. Espectro de emisión de una lámpara con halogenuros metálicos. Los resultados de estas aportaciones son una temperatura de color de 3000 a 6000 K dependiendo de los yoduros añadidos y un rendimiento del color de entre 65 y 85. La eficiencia de estas lámparas ronda entre los 60 y 96 lm/W y su vida media es de unas 10000 horas. Tienen un periodo de encendido de unos diez minutos, que es el tiempo necesario hasta que se estabiliza la descarga. Para su funcionamiento es necesario un dispositivo especial de encendido, puesto que las tensiones de arranque son muy elevadas (1500-5000 V). Lámpara con halogenuros metálicos. Las excelentes prestaciones cromáticas la hacen adecuada entre otras para la iluminación de instalaciones deportivas, para retransmisiones de TV, estudios de cine, proyectores, etc.

    • Lámparas de vapor de sodio a baja presión:

La descarga eléctrica en un tubo con vapor de sodio a baja presión produce una radiación monocromática característica formada por dos rayas en el espectro (589 nm y 589.6 nm) muy próximas entre sí. Espectro de una lámpara de vapor de sodio a baja presión. La radiación emitida, de color amarillo, está muy próxima al máximo de sensibilidad del ojo humano (555 nm). Por ello, la eficacia de estas lámparas es muy elevada (entre 160 y 180 lm/W). Otras ventajas que ofrece es que permite una gran comodidad y agudeza visual, además de una buena percepción de contrastes. Por contra, su monocromatismo hace que la reproducción de colores y el rendimiento en color sean muy malos haciendo imposible distinguir los colores de los objetos. Balance energético de una lámpara de vapor de sodio a baja presión. La vida media de estas lámparas es muy elevada, de unas 15000 horas y la depreciación de flujo luminoso que sufren a lo largo de su vida es muy baja por lo que su vida útil es de entre 6000 y 8000 horas. Esto junto a su alta eficiencia y las ventajas visuales que ofrece la hacen muy adecuada para usos de alumbrado público, aunque también se utiliza con finalidades decorativas. En cuanto al final de su vida útil, este se produce por agotamiento de la sustancia emisora de electrones como ocurre en otras lámparas de descarga. Aunque también se puede producir por deterioro del tubo de descarga o de la ampolla exterior. Lámpara de vapor de sodio a baja presión. En estas lámparas el tubo de descarga tiene forma de U para disminuir las pérdidas por calor y reducir el tamaño de la lámpara. Está elaborado de materiales muy resistentes pues el sodio es muy corrosivo y se le practican unas pequeñas hendiduras para facilitar la concentración del sodio y que se vaporice a la temperatura menor posible. El tubo está encerrado en una ampolla en la que se ha practicado el vacío con objeto de aumentar el aislamiento térmico. De esta manera se ayuda a mantener la elevada temperatura de funcionamiento necesaria en la pared del tubo (270 ºC). El tiempo de arranque de una lámpara de este tipo es de unos diez minutos. Es el tiempo necesario desde que se inicia la descarga en el tubo en una mezcla de gases inertes (neón y argón) hasta que se vaporiza todo el sodio y comienza a emitir luz. Físicamente esto se corresponde a pasar de una luz roja a la amarilla característica del sodio. Se procede así para reducir la tensión de encendido.

    • Lámparas de vapor de sodio a alta presión:

Las lámparas de vapor de sodio a alta presión tienen una distribución espectral que abarca casi todo el espectro visible proporcionando una luz blanca dorada mucho más agradable que la proporcionada por las lámparas de baja presión.
Espectro de una lámpara de vapor de sodio a alta presión. Las consecuencias de esto es que tienen un rendimiento en color (Temperatura de color = 2100 K) y capacidad para reproducir los colores mucho mejores que la de las lámparas a baja presión. No obstante, esto se consigue a base de sacrificar eficacia; aunque su valor que ronda los 130 lm/W sigue siendo un valor alto comparado con los de otros tipos de lámparas. Balance energético de una lámpara de vapor de sodio a alta presión. La vida media de este tipo de lámparas ronda las 20000 horas y su vida útil entre 8000 y 12000 horas. Entre las causas que limitan la duración de la lámpara, además de mencionar la depreciación del flujo tenemos que hablar del fallo por fugas en el tubo de descarga y del incremento progresivo de la tensión de encendido necesaria hasta niveles que impiden su correcto funcionamiento. Las condiciones de funcionamiento son muy exigentes debido a las altas temperaturas (1000 ºC), la presión y las agresiones químicas producidas por el sodio que debe soportar el tubo de descarga. En su interior hay una mezcla de sodio, vapor de mercurio que actúa como amortiguador de la descarga y xenón que sirve para facilitar el arranque y reducir las pérdidas térmicas. El tubo está rodeado por una ampolla en la que se ha hecho el vacío. La tensión de encendido de estas lámparas es muy elevada y su tiempo de arranque es muy breve.