Conceptos Básicos de Iluminación: Tipos de Lámparas y Luminarias

Luminotecnia: Conceptos Básicos y Aplicaciones

La luminotecnia es la ciencia que estudia las principales formas de producción de la luz, así como su control y aplicaciones.

La Luz

La luz es una de las múltiples formas de manifestarse la energía y la podemos definir como la energía producida por una gama de radiaciones electromagnéticas que la hacen perceptible al ojo humano.

Conceptos Relacionados con la Luz

• Radiaciones: Es el fenómeno por el cual se transmite la energía a través del espacio. Las radiaciones forman un espectro muy amplio de diferentes tipos de ondas del que solamente son visibles una pequeñísima parte comprendida dentro de una franja de longitud de onda muy pequeña.
• Longitud de onda: Se define como la distancia recorrida por la onda en un periodo. Por similitud con la corriente alterna, diremos que un periodo es la distancia comprendida entre dos máximos consecutivos.
• Frecuencia: La frecuencia de una onda electromagnética es el número de periodos que se producen en un segundo.

Naturaleza, Producción y Transmisión de la Luz

Naturaleza de la Luz

A simple vista, parece que la luz que recibimos durante el día es blanca y que está compuesta por una única radiación electromagnética. Nada más erróneo y lejos de la realidad, pues un rayo de luz blanca está formada por un conjunto de radiaciones de frecuencia que abarcan toda la franja de colores del arco iris.

Producción de la Luz

La luz se puede producir de formas diferentes, las más usuales son por piroluminiscencia, incandescencia, luminiscencia y tecnología LED:

• Piroluminiscencia: Recibe esta denominación la producción de luz mediante la combustión de determinadas sustancias.
• Incandescencia: La luz se produce por calentamiento de cuerpos sólidos al alcanzar su incandescencia. Estos cuerpos tienen la propiedad de emitir energía en forma de radiaciones electromagnéticas al elevarse la temperatura.
• Luminiscencia: La luz se produce a causa de la descarga eléctrica entre dos placas o electrodos situados en el seno de un gas o vapor metálico. Es posible gracias a la propiedad que poseen algunas sustancias de emitir radiaciones luminosas cuando se las somete a la acción de un campo eléctrico.
• Tecnología LED: Se basa en la luz emitida por un diodo semiconductor al ser recorrido por una corriente eléctrica en lugar de un gas.

Transmisión de la Luz

Se entiende por transmisión de la luz al paso de un haz luminoso a través de un medio sin que cambie la frecuencia de las radiaciones monocromáticas que la componen. Existen tres tipos de transmisión según la naturaleza del medio:

• Regular: Cuando el haz luminoso incide sobre un medio, lo atraviesa y sale del mismo como tal haz. Los medios que cumplen esta propiedad son los cuerpos transparentes.
• Difusa: Transmisión en la que el haz incidente se difunde por el medio, saliendo del mismo en múltiples direcciones.
• Mixta: Es una forma de transmisión intermedia entre la regular y la difusa. Se presenta en cristales de superficies labradas y vidrios geográficos.

Magnitudes Luminosas

• Flujo luminoso: Es la magnitud que mide la potencia o caudal de energía de la radiación luminosa. Se define como la cantidad de luz perceptible al ojo humano emitida por una fuente luminosa en todas direcciones durante un segundo.
• Eficacia o rendimiento luminoso: Se define como la relación entre el flujo luminoso emitido por una fuente de luz y la potencia eléctrica necesaria para producirlo.
• Energía luminosa: Se define como la cantidad de flujo luminoso emitido por una fuente de luz en un determinado espacio-tiempo.
• Intensidad luminosa: Podemos definir la intensidad luminosa de una fuente de luz como la cantidad de flujo luminoso emitido en una dirección por unidad de ángulo sólido en esa dirección concreta. Da una idea de concentración de luz en una determinada dirección.
• Iluminancia: La iluminancia o nivel de iluminación de una superficie es la relación que existe entre el flujo luminoso que recibe y su superficie.
• Luminancia: Es el efecto de luminosidad que produce una superficie en la retina del ojo, tanto si procede de una fuente primaria que produce luz como si procede de una fuente secundaria o superficie que refleja luz.

Características de las Fuentes de Luz

• Duración o vida de una lámpara: Se pueden utilizar dos criterios:
  • Vida promedio: Es el tiempo transcurrido hasta que falla el 50% de las lámparas de un lote.
  • Vida útil: Es el más utilizado. Se trata del número de horas estimadas tras el cual resulta más rentable cambiar la lámpara.
• Depreciación de flujo: Se refiere a la disminución del flujo luminoso con el tiempo emitido por una lámpara.
• Temperatura de color: Se utiliza para indicar el color de la luz que emite una fuente luminosa.

Lámparas de Incandescencia

Funcionamiento

Está basado en la emisión de radiaciones visibles al ojo humano debido al aumento de la temperatura que experimenta un hilo conductor muy fino y de resistencia elevada cuando es atravesado por una corriente eléctrica.

Componentes

• Ampolla: Cubierta de vidrio que da forma a la lámpara y protege el filamento de la atmósfera exterior, evitando su destrucción y permitiendo la evacuación del calor emitido.
• Filamento: Lo constituye un conductor de pequeño diámetro de wolframio que posee un valor alto de resistividad eléctrica y muy alta temperatura de fusión.
• Sujeción del filamento: El filamento se fija en el interior de la lámpara mediante un vástago de vidrio hueco, dos hilos conductores y varilla de soporte.
• Gas de relleno: La ampolla se rellena con un gas inerte, especialmente argón y nitrógeno, pues con ello se consigue reducir la evaporación del metal.
• Casquillo: Cumple dos funciones básicamente: sujeción de la lámpara y la conexión del filamento a la corriente eléctrica.

Lámparas Halógenas

Las lámparas halógenas son lámparas incandescentes con filamento, generalmente de wolframio, que en su interior contiene una atmósfera gaseosa formada, además del gas inerte, por un halógeno o un halogenuro metálico como el yodo, el cloro o el bromo. El halógeno permite reparar automáticamente la pérdida de partículas del wolframio y consigue minimizar los efectos de un desprendimiento. De esta manera se consigue:

• Alcanzar temperaturas más elevadas con dimensiones más pequeñas.
• Aumentar la eficacia luminosa.
• Prolongar la vida media de la lámpara.

Lámparas de Descarga

Funcionamiento

La diferencia de potencial entre los dos electrodos provoca un flujo de electrones en el interior del tubo, que al chocar con los átomos del gas que contiene el tubo o la ampolla, desplazan de sus órbitas a los electrones del gas ionizándolos y absorbiendo energía. Pasados unos instantes, los electrones desplazados vuelven a su posición inicial liberando la energía tomada con anterioridad en forma de radiaciones, principalmente ultravioleta.

Clasificación de las Lámparas de Descarga

Lámparas de Vapor de Mercurio

• Baja presión: Lámparas fluorescentes.
• Alta presión: Lámparas de vapor de mercurio, lámparas de luz mezcla, lámparas con halogenuros metálicos.

Lámparas de Vapor de Sodio

• Lámparas de vapor de sodio a baja presión.
• Lámparas de vapor de sodio a alta presión.

Fuentes de Luz LED

Se basan en la luz emitida por un objeto sólido, en lugar de un gas, como ocurre con las lámparas de descarga. Cuando la corriente atraviesa el diodo, se libera energía en forma de fotón y la luz emitida puede ser visible, infrarroja o casi ultravioleta. El color que se desea se obtiene añadiendo al diodo diferentes tipos de fósforos.

Luminarias

Se define como un conjunto de elementos destinados a repartir, filtrar o transformar la luz emitida por una o varias lámparas y que comprende todos los dispositivos necesarios para el soporte, la fijación y la protección de las mismas.

Clasificación de las Luminarias

Grado de Protección Eléctrica

El circuito eléctrico de las luminarias debe disponer del aislamiento adecuado, de forma que asegure la protección de las personas contra contactos eléctricos. Según este criterio, pueden ser:

• Clase 0: Con aislamiento funcional y sin conexión a tierra.
• Clase I: Con aislamiento funcional y con el terminal para su conexión a tierra.
• Clase II: Con aislamiento doble o reforzado en su totalidad y sin conexión a tierra.
• Clase III: Luminarias diseñadas para trabajar a muy baja tensión.

Grado de Inflamación de la Superficie de Montaje

Según la inflamabilidad de la superficie de montaje, las luminarias se clasifican en:

• Adecuadas para montaje directo solo sobre superficies no combustibles.
• Adecuadas para montaje directo sobre superficies normalmente inflamables.