Lámparas incandescentes

La luz se produce por el paso de corriente eléctrica a través de un filamento metálico.  Son las de mayor consumo eléctrico, las más baratas y menor duración (1.000 horas).  Las bombillas incandescentes sólo aprovechan en iluminación un 5% de la energía eléctrica que consumen, el 95% restante se transforma en calor, sin aprovechamiento luminoso.

• No necesita equipo auxiliar
• Buen IRC
• Fácil regulación
• Bajo coste
• Encendido instantáneo
• Baja eficiencia
• Generan calor
• Vida útil corta

Lámparas Halógenas

Se añade un compuesto gaseoso con halógenos al sistema de incandescentes, y así se consigue establecer un ciclo de regeneración pasando las partículas del filamento al gas y depositándose nuevamente en el filamento.  Estas lámparas duran más que las incandescentes (1.500 horas) y mantienen su eficiencia. También se caracterizan por la calidad especial de su luz para la iluminación de zonas necesitadas de iluminación intensa.

Esto implica una reducción del tamaño y la envoltura está hecha de cuarzo.

Principio de funcionamiento

En las lámparas halógenas se introduce un componente halógeno (cloro, yodo o bromo). Durante el funcionamiento de la lámpara se desprenden átomos de wolframio del filamento que se combinan con los átomos del halogenuro, formando un compuesto wolframio halógeno. El compuesto se mueve constantemente en el interior y no se deposita en las paredes de la ampolla y cuando se acerca al filamento, debido a la elevada temperatura, el compuesto se disocia por un lado en el átomo del haolgenuro y por otro en wolframio que se vuelve a depositar sobre el filamento. La molécula de halogenuro queda libre para volver a asociarse con otra molécula de wolframio y repetir el proceso.

• Buen IRC
• Fácil regulación
• Haz de luz focalizado
• Encendido instantáneo
• Baja eficiencia
• Generan calor
• Vida útil corta
• En baja tensión necesita transformador

en las paredes de la ampolla y cuando se acerca al filamento, debido a la elevada temperatura, el compuesto se disocia por un lado en el átomo del haolgenuro y por otro en wolframio que se vuelve a depositar sobre el filamento. La molécula de halogenuro queda libre para volver a asociarse con otra molécula de wolframio y repetir el proceso.

• Buen IRC
• Fácil regulación
• Haz de luz focalizado
• Encendido instantáneo
• Baja eficiencia
• Generan calor
• Vida útil corta
• En baja tensión necesita transformador

Lámparas de descarga

Fluorescentes

La eficiencia luminosa es mayor que en caso de la incandescencia, ya que en el proceso se produce menor calentamiento y la electricidad se destina, en mayor proporción, a la obtención de la propia luz.  Son más caros que las bombillas corrientes, pero consumen ha un 80% menos de electricidad para la misma emisión luminosa y tienen una duración entre 8 y 10 veces superior (6.000-9.000 horas de vida útil).

Lámpara fluorescente

Las lámparas fluorescentes son lámparas de descarga en vapor de mercurio a baja presión. Producen radiaciones ultravioletas por el efecto de descarga que activa los polvos fluorescentes que contiene y transforma la radiación ultravioleta en radiación visible.

Partes de la lámpara

Las lámparas fluorescentes están compuestas por:

Ampolla o tubo de descarga: es un tubo de vidrio soplado que contiene en su interior un gas inerte, normalmente argón o argón y neón, a baja presión. Además contiene unas gotas de mercurio que pueden estar en estado líquido cuando la lámpara está apagada o en estado gaseoso cuando está encendida. El interior del tubo está recubierto por una sustancia fluorescente, a base de fósforo en diferentes formas, que es la responsable de transformar las radiaciones ultravioletas en luz visible.
El recubrimiento afectará a la temperatura del color y al rendimiento de las lámparas.
En los extremos del tubo se encuentran dos filamentos, entre los cuales se crea la diferencia de potencial para que funcione la lámpara.

Electrodos: son los encargados de conducir la energía eléctrica de la lámpara y proporcionar los electrones necesarios para mantener la descarga.

Casquillo: tiene dos casquillos, uno en cada extremo. Normalmente son el modelo Bi-pin.

Principio de funcionamiento

Cuando se cierra el interruptor, se aplica una tensión sobre las láminas del cebador. Por medio del gas de relleno, se establece entre las dos láminas un arco de tensión que aumenta la temperatura del interior del cebador y deforma la lámina bimetálica hasta que hace contacto con la fija.
Así el circuito queda cerrado permitiendo el paso de de corriente por los dos electrodos e iniciando el proceso de emisión de electrones.
Unos instantes más tarde, la temperatura de la ampolla del cebador disminuye y la lámina bimetálica deja de hacer contacto con la otra lámina.

Equipos auxiliares necesitan un cebador y un balasto.

Bajo Consumo: Son lámparas fluorescentes compactas, que se han ido adaptando al tamaño, formas y soportes de las bombillas convencionales.  Son más caras que las convencionales, pero se amortizan debido a que su vida útil es superior (entre 6.000 y 9.000 horas).

Lámparas fluorescentes compactas (CFL Compact Fluorescent Lamps). Son lámparas fluorescentes, con el mismo principio de funcionamiento, pero son de un tamaño mucho más reducido y compacto para poder utilizarlas como sustitutas de las lámparas incandescentes.

Ventajas e inconvenientes

• Alta eficacia
  • Buen IRC
  • Vida media elevada
  • Necesitan equipo auxilar
  • Elevado coste regulación
  • Volumen elevado (menor que en florescentes compactos)
  • Generan poco calor

Aplicaciones

Las lámparas fluorescentes se utilizan principalmente en aplicaciones comerciales e industriales. Se recomienda instalar en lugares donde no sea necesario un elevado número de encendidos. El elevado número de modelos de distintas temperaturas de color y el elevado índice de rendimiento favorece a la utilización de este tipo de lámparas.

Lámparas de vapor de mercurio de alta presión

Tubo de descarga: es un tubo de cuarzo para soportar altas presiones y temperaturas. En su interior hay dos electrodos en los extremos de wolframio o tungsteno con cavidades rellenas de un material que facilita la emisión de electrones. También lleva un electro auxiliar que está conectado a uno de los electrodos principales y conectado al otr por medio de una resistencia de valores entre 10-30kΩ.

El tubo está relleno de un gas inerte (argón o neón) que ayuda a orginar la descarga y una dosis adecuada de mercurio que se vaporiza cuando la lámpara está en pleno funcionamiento.

Ampolla exterior:  Su misión es proteger el tubo de descarga y todos los soportes. Está relleno por un gas inerte, argón o nitrógeno, que ayuda a evitar la oxidación de los elementos metálicos.

Casquillo: tiene la función es sellar la ampolla y conectar la tensión de línea a los electrodos del tubo de cuarzo.Debe llevar un balasto en serie con los electrodos.

Principio de funcionamiento

Cuando se cierra el interruptor, se produce un pequeño arco entre el electrodo principal y auxiliar de arranque que produce la ionización del gas de relleno del tubo de cuarzo iniciando la descarga principal. La descarga en primer lugar se produce a través del gas porque el mercurio aún está a temperatura ambiente y con una presión baja. A medida que el mercurio eleva su temperatura, se vaporiza aumentando la presión en el interior del tubo y la tensión entre los bornes de la lámpara.
Al cabo de unos minutos, el mercurio está completamente volatilizado y la descarga se produce a través de este. En este momento aumenta el flujo luminoso y varia el color de la fuente. Una vez llegado al equilibrio, la intensidad la regula el balasto.

Equipos auxiliares

Las lámparas de vapor de mercurio necesitan una reactancia que consiste en una bobina que limita el paso de intensidad a través del tubo y estabilizar la descarga. No necesitan equipo de arranque. Tienen un condensador conectado en serie para compensar el factor de potencia.

Ventajas e inconvenientes

• IRC normal y constante durante vida útil
• Vida media media-alta
• No necesita arrancador
• Necesita equipo auxiliar
• Tiempo encidido y reencendido
• Residuo sólido

Lámparas de halogenuros metálicos

Las lámparas de halogenuros metálicos es otra variedad de las lámparas de vapor de mercurio. En el interior del tubo de descarga se añaden aditivos metálicos para potenciar determinadas zonas de espectro visible de modo que aumenta su rendimiento, tanto luminoso como de color. La composición espectral de estas lámparas es muy completa y se puede adaptar a las necesidades del usuario porque depende de la composición de los metales añadidos.

Tubo de descarga: es un tubo de cristal de cuarzo o cerámico. En el interior lleva dos electrodos principales de tungsteno, en este caso no necesita electrodo de arranque. Está relleno de una mezcla de gases de relleno como el argón-neón, de la dosis necesaria de mercurio y además se le añade el halogenuro que variará en función del tipo de lámpara, pero los más comunes son ioduros de índio, sodio, talio, escandio y litio.

Ampolla exterior: puede ser de cuarzo o de vidrio duro. Está rellena de un gas inerte, normalmente neón o nitrógeno.Su función consiste en aislar el tubo del exterior para que la distribución de temperaturas sea homogénea.

Casquillo: varían en funión del tipo de lámpara (ver apartado de casquillos).

Equipos auxiliares

Para el arranque de las lámparas de halogenuros metálicos es necesaria una tensión de arranque muy elevada debido a los halogenuros. Por este motivo, se debe conectar un arrancador, que tiene como elemento fundamental un tiristor, responsable de suministrar un pico de tensión.
Además es necesario un balasto en serie con el tubo de descarga para estabilizar la descarga y un condensador para compensar el factor de potencia.

Funcionamiento

El principio de funcionamiento es muy parecido al de la lámpara de vapor de mercurio. La luz se obtiene por la descarga eléctrica que se genera por la diferencia de potencial entre los electrodos. Esta diferencia provoca que un flujo de electrones atraviese el gas, y así excite los átomos contenidos en el tubo de descarga. Dependiendo del ioduro con el que se rellene el tubo la excitación de los átomos producirá distintos colores.

La diferencia está en el arranque. Las lámparas de halogenuros metálicos, requieren una tensión de encendido muy elevada. Para conseguirla, es necesario conectar un arrancador, condensador y balasto en serie con el tubo para su funcionamiento.
El tiempo necesario para alcanzar las condiciones de régimen está entre los 3-5 minutos.

Ventajas e inconvenientes

• Eficacia elevada
• Buen IRC
• Vida media media
• Tamaño medio
• Necesitan equipo auxiliar
• Coste elevado
• Necesita tiempo encendido y reencendido
• Estabilización del color

Lámparas de vapor de sodio a baja presión

Las lámparas de vapor de sodio se pueden asimiliar en cuanto funcionamiento y forma a las lámparas de vapor de mercurio. Las diferencias se encuentran en los componentes del tubo de descarga como se verá más adelante.
Este tipo de lámparas produce un rendimiento lumínico muy elevado gracias a que las radiaciones producidas se concentran en la zona del espectro visible donde la percepción visual es máxima. Como se vió, esta zona pertenence al color amarillo, color característico de las lámparas de sodio. Por lo tanto son lámparas que se utilizan para aprovechar la agudeza visual, pero por contra la reproducción cromática es muy baja.

La lámpara de vapor de sodio a baja presión fue la primera lámpara de este tipo.

Funcionamiento

Cuando se cierra el interruptor empieza la descarga entre los electrodos del tubo de descarga, a través del gas de neón. A medida que va aumentando la temperatura, el sodio empieza a vaporizarse hasta que se incia la descarga a través del vapor de sodio. La lámpara empieza a ponerse de color amarillo, color característico del sodio, hasta que llega a su punto más intenso cuando se estabiliza la descarga. En este momento la lámpara proporciona el máximo flujo luminoso.

Equipos auxiliaresun balasto o un tranformador con ignitor separado.
El balasto se conecta en serie con la lámpara y un arrancador en paralelo. Un condensador en paralelo también es necesario para corregir el factor de potencia.
El transformador son ignitor separado consiste en un balasto, un ignitor electrónico y un condensadore en serie para corregir el factor de potencia.

Ventajas e inconvenientes

• Eficacia muy elevada
• No necesita arrancador
• Vida media elevada
• Necesita equipo auxiliar
• IRC bajo
• Tiempo encendido y reencendido
• Volumen elevado

n

Ventajas e inconvenientes

• Eficacia muy elevada
• No necesita arrancador
• Vida media elevada
• Necesita equipo auxiliar
• IRC bajo
• Tiempo encendido y reencendido
• Volumen elevado

Lámpara de vapor de sodio de alta presión

Las lámparas de vapor de sodio de alta presión son las mas avanzadas. Las radiaciones emitidas por estas lámparas represetan un espectro de emisión con bandas más anchas. Se mejoran las características de las lámparas, pero la eficacia luminosa y la reproducción cromática siguen siendo el punto débil de estas lámparas. El tubo de descarga llega a alcanzar temperaturas de 1000ºC

Funcionamiento

La luz se obtiene por la emisión generada en el choque de los electrones libres con los átomos del gas del tubo de descarga. Los choques excitan a los electrones que pasan a órbitas de más energia. Cuando regresan a su órbita se produce la emisión de los fotones, es decir la radiación de luz.

Equipos auxiliaresLas lámparas de vapor de sodio a alta presión necesitan una tensión muy elevada para su arranque. El equipo auxiliar lo forman un balasto y un arrancador que puede ser externo o incorporado y conectado en serie o semiparalelo.
Para corregir el factor de potencia se conecta un condensador en paralelo.

Ventajas e inconvenientesEficacia elevada.IRC elevado en muy alta presión.Vida media elevada.Necesita equipo auxiliar.Necesita tiempo encendido y reencendido

LED’s: El LED (Light-Emitting Diode) es un dispositivo semiconductor (diodo) que emite luz cuando se polariza de forma directa y es atravesado por una corriente eléctrica.  El LED es más eficiente energéticamente que las lámparas incandescentes, siendo su rendimiento de hasta un 90 %. El equivalente a una bombilla se puede construir con aproximadamente una decena de LEDs y actualmente se están siendo muy utilizados en los semáforos.

Los LEDs se diseñan para trabajar con corrientes concretas a diferencia de las lámparas que están construidas para trabajar con una tensión determinada.
Los diodos se alimentan con una fuente de corriente continua a través de una resistencia en serie que sirve para limitar y controlar la corriente para conseguir un correcto funcionamiento. Su conexión se muestra en la Imagen 3:

Los LEDs se alimentan con fuentes de alimentación, que dependen de la configuración de la lámpara, de corriente contínua para proporcionar y controlar la corriente que los atraviesa. El motivo fundamental es que las variaciones de la tensión pueden provocar la destrucción del LED cuando existe un aumento de potencia elevado. Por el contrario, una disminución de la potencia se aprovecha como método de regulación.

• Buen IRC
• Vida media alta
• Tamaño muy compacto
• Bajo consumo
• Regulación y control del haz de luz
• Necesita equipo auxiliar
• Coste elevado
• Baja eficacia
• Tecnología en desarrollo

Lámpara de inducción

La lámpara de inducción es una mezcla entre lámpara de mercurio y fluorescente. Su principal característica es que no necesita electrodos para 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.

Imagen 1 - Lámpara de inducción (Fuente: PHILIPS)

Las lámparas de inducción están compuestas por un circuito primario, formado por una bobina inductora con núcleo de ferrita que se alimenta por una corriente de alta frecuencia proporcionada por un generador electrónico externo de alta frecuencia y un transmisor de potencia. La corriente genera un campo electromagnético que inlfuye sobre el secundario, que en estas lámparas, es la atmósfera de vapor de mercurio del interior de la ampolla.
La inducción en el secundario crea una descarga que produce la ionización de los electrones del gas de relleno que se encargan de excitar los átomos de vapor de mercurio. Como consecuencia se crea una radiación ultravioleta que se transforma en luz visible gracias a la sustancia fluorescentes que recubre la ampolla por el interior.

Las características de las lámparas de inducción son las siguientes:

• Eficacia luminosa: 80 lm/W
• Vida útil: 60.000 horas
• Temperatura de color: 3.000 - 4.000 ºK
• Rendimiento de color: 80
• Reencendido inmediato

Ventajas e inconvenientes

• Eficacia elevada
• Buen IRC
• Vida media muy elevada
• Necesita un equipo auxiliar
• Coste elevado
• No se puede regular
• Se vende en conjunto con la luminaria
• Puede crear radiointerferencias

Aplicaciones

Las lámparas de inducción son perfectas para cuando sea necesario una elevada vida útil. Duran hasta 20 años teniendolas 8 horas diarias. espacios donde sea necesario un elevado IRC y bajos niveles de iluminación.

La lámpara de inducción es una mezcla entre lámpara de mercurio y fluorescente. Su principal característica es que no necesita electrodos para 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.

Las lámparas de inducción están compuestas por un circuito primario, formado por una bobina inductora con núcleo de ferrita que se alimenta por una corriente de alta frecuencia proporcionada por un generador electrónico externo de alta frecuencia y un transmisor de potencia. La corriente genera un campo electromagnético que inlfuye sobre el secundario, que en estas lámparas, es la atmósfera de vapor de mercurio del interior de la ampolla.
La inducción en el secundario crea una descarga que produce la ionización de los electrones del gas de relleno que se encargan de excitar los átomos de vapor de mercurio. Como consecuencia se crea una radiación ultravioleta que se transforma en luz visible gracias a la sustancia fluorescentes que recubre la ampolla por el interior.

Ventajas e inconvenientes

• Eficacia elevada
• Buen IRC
• Vida media muy elevada
• Necesita un equipo auxiliar
• Coste elevado
• No se puede regular
• Se vende en conjunto con la luminaria
• Puede crear radiointerferencias