Las lmparas de descarga constituyen una forma alternativa de producir luz de una manera ms eficiente y econmica que las lmparas incandescentes. Por eso, su uso est tan extendido hoy en da. La luz emitida se consigue por excitacin de un gas sometido a descargas elctricas entre dos electrodos. Segn el gas contenido en la lmpara y la presin a la que est sometido tendremos diferentes tipos de lmparas, cada una de ellas con sus propias caractersticas luminosas.

FuncionamientoEn las lmparas de descarga, la luz se consigue estableciendo una corriente elctrica entre dos electrodos situados en un tubo lleno con un gas o vapor ionizado.

En el interior del tubo, se producen descargas elctricas como consecuencia de la diferencia de potencial entre los electrodos. Estas descargas provocan un flujo de electrones que atraviesa el gas. Cuando uno de ellos choca con los electrones de las capas externas de los tomos les transmite energa y pueden suceder dos cosas. La primera posibilidad es que la energa transmitida en el choque sea lo suficientemente elevada para poder arrancar al electrn de su orbital. Este, puede a su vez, chocar con los electrones de otros tomos repitiendo el proceso. Si este proceso no se limita, se puede provocar la destruccin de la lmpara por un exceso de corriente. La otra posibilidad es que el electrn no reciba suficiente energa para ser arrancado. En este caso, el electrn pasa a ocupar otro orbital de mayor energa. Este nuevo estado acostumbra a ser inestable y rpidamente se vuelve a la situacin inicial. Al hacerlo, el electrn libera la energa extra en forma de radiacin electromagntica, principalmente ultravioleta (UV) o visible. Un electrn no puede tener un estado energtico cualquiera, sino que slo puede ocupar unos pocos estados que vienen determinados por la estructura atmica del tomo. Como la longitud de onda de la radiacin emitida es proporcional a la diferencia de energa entre los estados inicial y final del electrn y los estados posibles no son infinitos, es fcil comprender que el espectro de estas lmparas sea discontinuo.

Relacin entre los estados energticos de los electrones y las franjas visibles en el espectro La consecuencia de esto es que la luz emitida por la lmpara no es blanca (por ejemplo en las lmparas de sodio a baja presin es amarillenta). Por lo tanto, la capacidad de reproducir los colores de estas fuentes de luz es, en general, peor que en el caso de las lmparas incandescentes que tienen un espectro continuo. Es posible, recubriendo el tubo con sustancias fluorescentes, mejorar la reproduccin de los colores y aumentar la eficacia de las lmparas convirtiendo las nocivas emisiones ultravioletas en luz visible.

Elementos auxiliaresPara que las lmparas de descarga funcionen correctamente es necesario, en la mayora de los casos, la presencia de unos elementos auxiliares: cebadores y balastos. Los cebadores o ignitores son dispositivos que suministran un breve pico de tensin entre los electrodos del tubo, necesario para iniciar la descarga y vencer as la resistencia inicial del gas a la corriente elctrica. Tras el encendido, continua un periodo transitorio durante el cual el gas se estabiliza y que se caracteriza por un consumo de potencia superior al nominal. Los balastos, por contra, son dispositivos que sirven para limitar la corriente que atraviesa la lmpara y evitar as un exceso de electrones circulando por el gas que aumentara el valor de la corriente hasta producir la destruccin de la lmpara.

EficaciaAl establecer la eficacia de este tipo de lmparas hay que diferenciar entre la eficacia de la fuente de luz y la de los elementos auxiliares necesarios para su funcionamiento que depende del fabricante. En las lmparas, las prdidas se centran en dos aspectos: las prdidas por calor y las prdidas por radiaciones no visibles (ultravioleta e infrarrojo). El porcentaje de cada tipo depender de la clase de lmpara con que trabajemos.

Balance energtico de una lmpara de descarga

La eficacia de las lmparas de descarga oscila entre los 19-28 lm/W de las lmparas de luz de mezcla y los 100-183 lm/W de las de sodio a baja presin.Tipo de lmpara Fluorescentes Luz de mezcla Mercurio a alta presin Halogenuros metlicos Sodio a baja presin Sodio a alta presin Eficacia sin balasto (lm/W) 38-91 19-28 40-63 75-95 100-183 70-130

Caractersticas cromticasDebido a la forma discontinua del espectro de estas lmparas, la luz emitida es una mezcla de unas pocas radiaciones monocromticas; en su mayor parte en la zona ultravioleta (UV) o visible del espectro. Esto hace que la reproduccin del color no sea muy buena y su rendimiento en color tampoco.

Ejemplo de espectro de una lmpara de descarga Para solucionar este problema podemos tratar de completar el espectro con radiaciones de longitudes de onda distintas a las de la lmpara. La primera opcin es combinar en una misma lmpara dos fuentes de luz con espectros que se complementen como ocurre en las lmparas de luz de mezcla (incandescencia y descarga). Tambin podemos aumentar la presin del gas. De esta manera se consigue aumentar la anchura de las lneas del espectro de manera que formen bandas anchas y ms prximas entre s. Otra solucin es aadir sustancias slidas al gas, que al vaporizarse emitan radiaciones monocromticas complementarias. Por ltimo, podemos recubrir la pared interna del tubo con una sustancias fluorescente que conviertan los rayos ultravioletas en radiaciones visibles.

Caractersticas de duracinHay dos aspectos bsicos que afectan a la duracin de las lmparas. El primero es la depreciacin del flujo. Este se produce por ennegrecimiento de la superficie de la superficie del tubo donde se va depositando el material emisor de electrones que recubre los electrodos. En aquellas lmparas que usan sustancias fluorescentes otro factor es la perdida gradual de la eficacia de estas sustancias. El segundo es el deterioro de los componentes de la lmpara que se debe a la degradacin de los electrodos por agotamiento del material emisor que los recubre. Otras causas son un cambio gradual de la composicin del gas de relleno y las fugas de gas en lmparas a alta presin.Tipo de lmpara Fluorescente estndar Vida promedio (h) 12500

Luz de mezcla Mercurio a alta presin Halogenuros metlicos Sodio a baja presin Sodio a alta presin

9000 25000 11000 23000 23000

Factores externos que influyen en el funcionamientoLos factores externos que ms influyen en el funcionamiento de la lmpara son la temperatura ambiente y la influencia del nmero de encendidos. Las lmparas de descarga son, en general, sensibles a las temperaturas exteriores. Dependiendo de sus caractersticas de construccin (tubo desnudo, ampolla exterior...) se vern ms o menos afectadas en diferente medida. Las lmparas a alta presin, por ejemplo, son sensibles a las bajas temperaturas en que tienen problemas de arranque. Por contra, la temperatura de trabajo estar limitada por las caractersticas trmicas de los componentes (200 C para el casquillo y entre 350 y 520 C para la ampolla segn el material y tipo de lmpara). La influencia del nmero de encendidos es muy importante para establecer la duracin de una lmpara de descarga ya que el deterioro de la sustancia emisora de los electrodos depende en gran medida de este factor.

Partes de una lmparaLas formas de las lmparas de descarga varan segn la clase de lmpara con que tratemos. De todas maneras, todas tienen una serie de elementos en comn como el tubo de descarga, los electrodos, la ampolla exterior o el casquillo.

Principales partes de una lmpara de descarga

Las lmparas de descarga se pueden clasificar segn el gas utilizado (vapor de mercurio o sodio) o la presin a la que este se encuentre (alta o baja presin). Las propiedades varan mucho de unas a otras y esto las hace adecuadas para unos usos u otros. Lmparas de vapor de mercurio: Baja presin:

Lmparas fluorescentes Lmparas de vapor de mercurio a alta presin Lmparas de luz de mezcla Lmparas con halogenuros metlicos

Alta presin:

Lmparas de vapor de sodio: Lmparas de vapor de sodio a baja presin Lmparas de vapor de sodio a alta presin

Lmparas de vapor de mercurioLmparas fluorescentes Las lmparas fluorescentes son lmparas de vapor de mercurio a baja presin (0.8 Pa). En estas condiciones, en el espectro de emisin del mercurio predominan las radiaciones ultravioletas en la banda de 253.7 nm. Para que estas radiaciones sean tiles, se recubren las paredes interiores del tubo con polvos fluorescentes que convierten los rayos ultravioletas en radiaciones visibles. De la composicin de estas sustancias dependern la cantidad y calidad de la luz, y las cualidades cromticas de la lmpara. En la actualidad se usan dos tipos de polvos; los que producen un espectro continuo y los trifsforos que emiten un espectro de tres bandas con los colores primarios. De la combinacin estos tres colores se obtiene una luz blanca que ofrece un buen rendimiento de color sin penalizar la eficiencia como ocurre en el caso del espectro continuo.

Lmpara fluorescente Las lmparas fluorescentes se caracterizan por carecer de ampolla exterior. Estn formadas por un tubo de dimetro normalizado, normalmente cilndrico, cerrado en cada extremo con un casquillo de dos contactos donde se alojan los electrodos. El tubo de descarga est relleno con vapor de mercurio a baja presin y una pequea cantidad de un gas inerte que sirve para facilitar el encendido y controlar la descarga de electrones. La eficacia de estas lmparas depende de muchos factores: potencia de la lmpara, tipo y presin del gas de relleno, propiedades de la sustancia fluorescente que recubre el tubo, temperatura ambiente... Esta ltima es muy importante porque determina la presin del gas y en ltimo trmino el flujo de la lmpara. La eficacia oscila entre los 38 y 91 lm/W dependiendo de las caractersticas de cada lmpara.

Balance energtico de una lmpara fluorescente La duracin de estas lmparas se sita entre 5000 y 7000 horas. Su vida termina cuando el desgaste sufrido por la sustancia emisora que recubre los electrodos, hecho que se incrementa con el nmero de encendidos, impide el encendido al necesitarse una tensin de ruptura superior a la suministrada por la red. Adems de esto, hemos de considerar la depreciacin del flujo provocada por la prdida de eficacia de los polvos fluorescentes y el ennegrecimiento de las paredes del tubo donde se deposita la sustancia emisora. El rendimiento en color de estas lmparas vara de moderado a excelente segn las sustancias fluorescentes empleadas. Para las lmparas destinadas a usos habituales que no requieran de gran precisin su valor est entre 80 y 90. De igual forma la apariencia y la temperatura de color vara segn las caractersticas concretas de cada lmpara.Apariencia de color Blanco clido Blanco Natural Blanco fro Luz da Tcolor (K) 3000 3500 4000 4200 6500

Las lmparas fluorescentes necesitan para su funcionamiento la presencia de elementos auxiliares. Para limitar la corriente que atraviesa el tubo de descarga utilizan el balasto y para el encendido existen varias posibilidades que se pueden resumir en arranque con cebador o sin l. En el primer caso, el cebador se utiliza para calentar los electrodos antes de someterlos a la tensin de arranque. En el segundo caso tenemos las lmparas de arranque rpido en las que se calientan continuamente los electrodos y las de arranque instantneo en que la ignicin se consigue aplicando una tensin elevada. Ms modernamente han aparecido las lmparas fluorescentes compactas que llevan incorporado el balasto y el cebador. Son lmparas pequeas con casquillo de rosca o bayoneta pensadas para sustituir a las lmparas incandescentes con ahorros de hasta el 70% de energa y unas buenas prestaciones. Lmparas de vapor de mercurio a alta presin A medida que aumentamos la presin del vapor de mercurio en el interior del tubo de descarga, la radiacin ultravioleta caracterstica de la lmpara a baja presin pierde importancia respecto a las emisiones en la zona visible (violeta de 404.7 nm, azul 435.8 nm, verde 546.1 nm y amarillo 579 nm).

Espectro de emisin sin corregir En estas condiciones la luz emitida, de color azul verdoso, no contiene radiaciones rojas. Para resolver este problema se acostumbra a aadir sustancias fluorescentes que emitan en esta zona del espectro. De esta manera se mejoran las caractersticas cromticas de la lmpara. La temperatura de color se mueve entre 3500 y 4500 K con ndices de rendimiento en color de 40 a 45 normalmente. La vida til, teniendo en cuenta la depreciacin 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 aadiendo un recubrimiento de polvos fosforescentes que conviertan la luz ultravioleta en visible.

Balance energtico de una lmpara de mercurio a alta presin Los modelo ms habituales de estas lmparas tienen una tensin 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 prximo 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 continuacin 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 vaporizacin del mercurio y un incremento progresivo de la presin del vapor y el flujo luminoso hasta alcanzar los valores normales. Si en estos momentos se apagara la lmpara no sera posible su reencendido hasta que se enfriara, puesto que la alta presin del mercurio hara necesaria una tensin de ruptura muy alta.

Lmpara de mercurio a alta presin Lmparas de luz de mezcla Las lmparas de luz de mezcla son una combinacin de una lmpara de mercurio a alta presin con una lmpara incandescente y , habitualmente, un recubrimiento fosforescente. El resultado de esta mezcla es la superposicin, al espectro del mercurio, del espectro continuo caracterstico de la lmpara incandescente y las radiaciones rojas provenientes de la fosforescencia.

Espectro de emisin de una lmpara de luz de mezcla Su eficacia se sita entre 20 y 60 lm/W y es el resultado de la combinacin de la eficacia de una lmpara incandescente con la de una lmpara de descarga. Estas lmparas ofrecen una buena reproduccin del color con un rendimiento en color de 60 y una temperatura de color de 3600 K. La duracin viene limitada por el tiempo de vida del filamento que es la principal causa de fallo. Respecto a la depreciacin 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 prdida de eficacia de los polvos fosforescentes. En general, la vida media se sita en torno a las 6000 horas.

Lmpara de luz de mezcla Una particularidad de estas lmparas es que no necesitan balasto ya que el propio filamento acta como estabilizador de la corriente. Esto las hace adecuadas para sustituir las lmparas incandescentes sin necesidad de modificar las instalaciones. Lmparas con halogenuros metlicos Si aadimos en el tubo de descarga yoduros metlicos (sodio, talio, indio...) se consigue mejorar considerablemente la capacidad de reproducir el color de la lmpara de vapor de mercurio. Cada una de estas sustancias aporta nuevas lneas al espectro (por ejemplo amarillo el sodio, verde el talio y rojo y azul el indio).

Espectro de emisin de una lmpara con halogenuros metlicos Los resultados de estas aportaciones son una temperatura de color de 3000 a 6000 K dependiendo de los yoduros aadidos y un rendimiento del color de entre 65 y 85. La eficiencia de estas lmparas 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).

Lmpara con halogenuros metlicos Las excelentes prestaciones cromticas la hacen adecuada entre otras para la iluminacin de instalaciones deportivas, para retransmisiones de TV, estudios de cine, proyectores, etc.

Lmparas de vapor de sodioLmparas de vapor de sodio a baja presin La descarga elctrica en un tubo con vapor de sodio a baja presin produce una radiacin monocromtica caracterstica formada por dos rayas en el espectro (589 nm y 589.6 nm) muy prximas entre s.

Espectro de una lmpara de vapor de sodio a baja presin La radiacin emitida, de color amarillo, est muy prxima al mximo de sensibilidad del ojo humano (555 nm). Por ello, la eficacia de estas lmparas es muy elevada (entre 160 y 180 lm/W). Otras ventajas que ofrece es que permite una gran comodidad y agudeza visual, adems de una buena percepcin de contrastes. Por contra, su monocromatismo hace que la reproduccin de colores y el rendimiento en color sean muy malos haciendo imposible distinguir los colores de los objetos.

Balance energtico de una lmpara de vapor de sodio a baja presin La vida media de estas lmparas es muy elevada, de unas 15000 horas y la depreciacin de flujo luminoso que sufren a lo largo de su vida es muy baja por lo que su vida til 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 pblico, aunque tambin se utiliza con finalidades decorativas. En cuanto al final de su vida til, este se produce por agotamiento de la sustancia emisora de electrones como ocurre en otras lmparas de descarga. Aunque tambin se puede producir por deterioro del tubo de descarga o de la ampolla exterior.

Lmpara de vapor de sodio a baja presin En estas lmparas el tubo de descarga tiene forma de U para disminuir las prdidas por calor y reducir el tamao de la lmpara. Est elaborado de materiales muy resistentes pues el sodio es muy corrosivo y se le practican unas pequeas hendiduras para facilitar la concentracin del sodio y que se vaporice a la temperatura menor posible. El tubo est encerrado en una ampolla en la que se ha practicado el vaco con objeto de aumentar el aislamiento trmico. De esta manera se ayuda a mantener la elevada temperatura de funcionamiento necesaria en la pared del tubo (270 C). El tiempo de arranque de una lmpara 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 (nen y argn) hasta que se vaporiza todo el sodio y comienza a emitir luz. Fsicamente esto se corresponde a pasar de una luz roja (propia del nen) a la amarilla caracterstica del sodio. Se procede as para reducir la tensin de encendido. Lmparas de vapor de sodio a alta presin Las lmparas de vapor de sodio a alta presin tienen una distribucin espectral que abarca casi todo el espectro visible proporcionando una luz blanca dorada mucho ms agradable que la proporcionada por las lmparas de baja presin.

Espectro de una lmpara de vapor de sodio a alta presin Las consecuencias de esto es que tienen un rendimiento en color (Tcolor= 2100 K) y capacidad para reproducir los colores mucho mejores que la de las lmparas a baja presin (IRC = 25, aunque hay modelos de 65 y 80 ). 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 lmparas.

Balance energtico de una lmpara de vapor de sodio a alta presin La vida media de este tipo de lmparas ronda las 20000 horas y su vida til entre 8000 y 12000 horas. Entre las causas que limitan la duracin de la lmpara, adems de mencionar la depreciacin del flujo tenemos que hablar del fallo por fugas en el tubo de descarga y del incremento progresivo de la tensin de encendido necesaria hasta niveles que impiden su correcto funcionamiento. Las condiciones de funcionamiento son muy exigentes debido a las altas temperaturas (1000 C), la presin y las agresiones qumicas producidas por el sodio que debe soportar el tubo de descarga. En su interior hay una mezcla de sodio, vapor de mercurio que acta como amortiguador de la descarga y xenn que sirve para facilitar el arranque y reducir las prdidas trmicas. El tubo est rodeado por una ampolla en la que se ha hecho el vaco. La tensin de encendido de estas lmparas es muy elevada y su tiempo de arranque es muy breve.

Lmpara de vapor de sodio a alta presin Este tipo de lmparas tienen muchos usos posibles tanto en iluminacin de interiores como de exteriores. Algunos ejemplos son en iluminacin de naves industriales, alumbrado pblico o iluminacin decorativa.

Las luminarias son aparatos que sirven de soporte y conexin a la red elctrica a las lmparas. Como esto no basta para que cumplan eficientemente su funcin, es necesario que cumplan una serie de caractersticas pticas, mecnicas y elctricas entre otras. A nivel de ptica, la luminaria es responsable del control y la distribucin de la luz emitida por la lmpara. Es importante, pues, que en el diseo de su sistema ptico se cuide la forma y distribucin de la luz, el rendimiento del conjunto lmpara-luminaria y el deslumbramiento que pueda provocar en los usuarios. Otros requisitos que debe cumplir las luminarias es que sean de fcil instalacin y mantenimiento. Para ello, los materiales empleados en su construccin han de ser los adecuados para resistir el ambiente en que deba trabajar la luminaria y mantener la temperatura de la lmpara dentro de los lmites de funcionamiento. Todo esto sin perder de vista aspectos no menos importantes como la economa o la esttica.

ClasificacinLas luminarias pueden clasificarse de muchas maneras aunque lo ms comn es utilizar criterios pticos, mecnicos o elctricos.

Clasificacin segn las caractersticas pticas de la lmpara Una primera manera de clasificar las luminarias es segn el porcentaje del flujo luminoso emitido por encima y por debajo del plano horizontal que atraviesa la lmpara. Es decir, dependiendo de la cantidad de luz que ilumine hacia el techo o al suelo. Segn esta clasificacin se distinguen seis clases.

Directa

Semi-directa

General difusa

Directaindirecta

Semi-directa

Indirecta

Clasificacin CIE segn la distribucin de la luz Otra clasificacin posible es atendiendo al nmero de planos de simetra que tenga el slido fotomtrico. As, podemos tener luminarias con simetra de revolucin que tienen infinitos planos de simetra y por tanto nos basta con uno de ellos para conocer lo que pasa en el resto de planos (por ejemplo un proyector o una lmpara tipo globo), con dos planos de simetra (transversal y longitudinal) como los fluorescentes y con un plano de simetra (el longitudinal) como ocurre en las luminarias de alumbrado viario.

Luminaria con infinitos planos de simetra

Luminaria con dos planos de simetra

Luminaria con un plano de simetra

Para las luminarias destinadas al alumbrado pblico se utilizan otras clasificaciones. Clasificacin segn las caractersticas mecnicas de la lmpara Las luminarias se clasifican segn el grado de proteccin contra el polvo, los lquidos y los golpes. En estas clasificaciones, segn las normas nacionales (UNE 20324) e internacionales, las luminarias se designan por las letras IP seguidas de tres dgitos. El primer nmero va de 0 (sin proteccin) a 6 (mxima proteccin) e indica la proteccin contra la entrada de polvo y cuerpos slidos en la luminaria. El segundo va de 0 a 8 e

indica el grado de proteccin contra la penetracin de lquidos. Por ltimo, el tercero da el grado de resistencia a los choques.

Clasificacin segn las caractersticas elctricas de la lmpara Segn el grado de proteccin elctrica que ofrezcan las luminarias se dividen en cuatro clases (0, I, II, III).Clase Proteccin elctrica 0 Aislamiento normal sin toma de tierra I Aislamiento normal y toma de tierra II Doble aislamiento sin toma de tierra. Luminarias para conectar a circuitos de muy baja tensin, III sin otros circuitos internos o externos que operen a otras tensiones distintas a la mencionada.

Otras clasificaciones Otras clasificaciones posibles son segn la aplicacin a la que est destinada la luminaria (alumbrado viario, alumbrado peatonal, proyeccin, industrial, comercial, oficinas, domstico...) o segn el tipo de lmparas empleado (para lmparas incandescentes o fluorescentes). Para Lmparas Las iluminar lmparas incandesce incandesce espacios carentes de ntes ntes fueron luz es la primera necesaria forma de la producir luz presencia a partir de de fuentes la de luz electricidad artificales, y surgieron las a finales lmparas, y del siglo aparatos XIX. En la que sirvan actualidad de soporte siguen y siendo una distribuyan de las adecuadam formas ente la luz, ms las utilizadas luminarias. de producir De esta de luz, forma es sobretodo posible en los

vencer las limitaciones que la naturaleza impone a las actividades humanas.

mbitos domsticos .

Lmpar as de descarg a. Concep tos

Las lmparas incandescentes fueron la primera forma de generar luz a partir de la energa elctrica. Desde que fueran inventadas, la tecnologa ha cambiado mucho producindose sustanciosos avances en la cantidad de luz producida, el consumo y la duracin de las lmparas. Su principio de funcionamiento es simple, se pasa una corriente elctrica por un filamento hasta que este alcanza una temperatura tan alta que emite radiaciones visibles por el ojo humano.

La incandescenciaTodos los cuerpos calientes emiten energa en forma de radiacin electromagntica. Mientras ms alta sea su temperatura mayor ser la energa emitida y la porcin del espectro electromagntico ocupado por las radiaciones emitidas. Si el cuerpo pasa la temperatura de incandescencia una buena parte de estas radiaciones caern en la zona visible del espectro y obtendremos luz.

La incandescencia se puede obtener de dos maneras. La primera es por combustin de alguna sustancia, ya sea slida como una antorcha de madera, lquida como en una lmpara de aceite o gaseosa como en las lmparas de gas. La segunda es pasando una corriente elctrica a travs de un hilo conductor muy delgado como ocurre en las bombillas corrientes. Tanto de una forma como de otra, obtenemos luz y calor (ya sea calentando las molculas de aire o por radiaciones infrarrojas). En general los rendimientos de este tipo de lmparas son bajos debido a que la mayor parte de la energa consumida se convierte en calor.

Rendimiento de una lmpara incandescente La produccin de luz mediante la incandescencia tiene una ventaja adicional, y es que la luz emitida contiene todas las longitudes de onda que forman la luz visible o dicho de otra manera, su espectro de emisiones es continuo. De esta manera se garantiza una buena reproduccin de los colores de los objetos iluminados.

Caractersticas de una lmpara incandescenteEntre los parmetros que sirven para definir una lmpara tenemos las caractersticas fotomtricas: la intensidad luminosa, el flujo luminoso y el rendimiento o eficiencia. Adems de estas, existen otros que nos informan sobre la calidad de la reproduccin de los colores y los parmetros de duracin de las lmparas. Caractersticas cromticas Los colores que vemos con nuestros ojos dependen en gran medida de las caractersticas cromticas de las fuentes de luz. Por poner un ejemplo, no se ve igual una calle de noche a la luz de las farolas iluminadas por lmparas de luz blanca que con lmparas de luz amarilla. A la hora de describir las cualidades cromticas de las fuentes de luz hemos de considerar dos aspectos. El primero trata sobre el color que presenta la fuente. Y el segundo describe cmo son reproducidos los colores de los objetos iluminados por esta. Para evaluarlos se utilizan dos parmetros: la temperatura de color y el rendimiento de color que se mide con el IRC. La temperatura de color hace referencia al color de la fuente luminosa. Su valor coincide con la temperatura a la que un cuerpo negro tiene una apariencia de color similar a la de la fuente considerada. Esto se debe a que sus espectros electromagnticos respectivos tienen una distribucin espectral similar. Conviene aclarar que los conceptos temperatura de color y temperatura de filamento son diferentes y no tienen porque coincidir sus valores. El rendimiento en color, por contra, hace referencia a cmo se ven los colores de los objetos iluminados. Nuestra experiencia nos indica que los objetos iluminados por un fluorescente no se ven del mismo tono que aquellos iluminados por bombillas. En el primer caso destacan ms los tonos azules mientras que en el segundo lo hacen los rojos. Esto se debe a que la luz emitida por cada una de estas lmparas tiene un alto porcentaje de radiaciones monocromticas de color azul o rojo.

Fuente de luz blanca. Fuente de luz monocromtica. Efecto del color de la fuente sobre el color de los objetos

Para establecer el rendimiento en color se utiliza el ndice de rendimiento de color (IRC o Ra) que compara la reproduccin de una muestra de colores normalizada iluminada con nuestra fuente con la reproduccin de la misma muestra iluminada con una fuente patrn de referencia. Caractersticas de duracin La duracin de una lmpara viene determinada bsicamente por la temperatura de trabajo del filamento. Mientras ms alta sea esta, mayor ser el flujo luminoso pero tambin la velocidad de evaporacin del material que forma el filamento. Las partculas evaporadas, cuando entren en contacto con las paredes se depositarn sobre estas, ennegreciendo la ampolla. De esta manera se ver reducido el flujo luminoso por ensuciamiento de la ampolla. Pero, adems, el filamento se habr vuelto ms delgado por la evaporacin del tungsteno que lo forma y se reducir, en consecuencia, la corriente elctrica que pasa por l, la temperatura de trabajo y el flujo luminoso. Esto seguir ocurriendo hasta que finalmente se rompa el filamento. A este proceso se le conoce como depreciacin luminosa. Para determinar la vida de una lmpara disponemos de diferentes parmetros segn las condiciones de uso definidas.

La vida individual es el tiempo transcurrido en horas hasta que una lmpara se estropea, trabajando en unas condiciones determinadas. La vida promedio es el tiempo transcurrido hasta que se produce el fallo de la mitad de las lmparas de un lote representativo de una instalacin, trabajando en unas condiciones determinadas. La vida til es el tiempo estimado en horas tras el cual es preferible sustituir un conjunto de lmparas de una instalacin a mantenerlas. Esto se hace por motivos econmicos y para evitar una disminucin excesiva en los niveles de iluminacin en la instalacin debido a la depreciacin que sufre el flujo luminoso con el tiempo. Este valor sirve para establecer los periodos de reposicin de las lmparas de una instalacin. La vida media es el tiempo medio que resulta tras el anlisis y ensayo de un lote de lmparas trabajando en unas condiciones determinadas.

La duracin de las lmparas incandescentes est normalizada; siendo de unas 1000 horas para las normales, para las halgenas es de 2000 horas para aplicaciones generales y de 4000 horas para las especiales.

Factores externos que influyen en el funcionamiento de las lmparasLos factores externos que afectan al funcionamiento de las lmparas son la temperatura del entorno dnde est situada la lmpara y las desviaciones en la tensin nominal en los bornes. La temperatura ambiente no es un factor que influya demasiado en el funcionamiento de las lmparas incandescentes, pero s se ha de tener en cuenta para evitar deterioros en los materiales empleados en su fabricacin. En las lmparas normales hay que tener cuidado de que la temperatura de funcionamiento no exceda de los 200 C para el casquillo y los 370 C para el bulbo en el alumbrado general. Esto ser de especial atencin si la lmpara est alojada en luminarias con mala ventilacin. En el caso de las lmparas halgenas es necesario una temperatura de funcionamiento mnima en el bulbo de 260 C para garantizar el ciclo regenerador del wolframio. En este caso la mxima temperatura admisible en la ampolla es de 520 C para ampollas de vidrio duro y 900 C para el cuarzo. Las variaciones de la tensin se producen cuando aplicamos a la lmpara una tensin diferente de la tensin nominal para la que ha sido diseada. Cuando

aumentamos la tensin aplicada se produce un incremento de la potencia consumida y del flujo emitido por la lmpara pero se reduce la duracin de la lmpara. Anlogamente, al reducir la tensin se produce el efecto contrario.

Efecto de las variaciones de tensin (%) sobre las caractersticas de funcionamiento de las lmparas incandescentes

Partes de una lmparaLas lmparas incandescentes estn formadas por un hilo de wolframio que se calienta por efecto Joule alcanzando temperaturas tan elevadas que empieza a emitir luz visible. Para evitar que el filamento se queme en contacto con el aire, se rodea con una ampolla de vidrio a la que se le ha hecho el vaco o se ha rellenado con un gas. El conjunto se completa con unos elementos con funciones de soporte y conduccin de la corriente elctrica y un casquillo normalizado que sirve para conectar la lmpara a la luminaria.

Ampolla | Filamento | Soporte | Gas de relleno Vstago | Hilos conductores | Casquillo

Tipos de lmparasExisten dos tipos de lmparas incandescentes: las que contienen un gas halgeno en su interior y las que no lo contienen: Lmparas no halgenas Entre las lmparas incandescentes no halgenas podemos distinguir las que se han rellenado con un gas inerte de aquellas en que se ha hecho el vaco en su interior. La presencia del gas supone un notable incremento de la eficacia luminosa de la lmpara

dificultando la evaporacin del material del filamento y permitiendo el aumento de la temperatura de trabajo del filamento. Las lmparas incandescentes tienen una duracin normalizada de 1000 horas, una potencia entre 25 y 2000 W y unas eficacias entre 7.5 y 11 lm/W para las lmparas de vaco y entre 10 y 20 para las rellenas de gas inerte. En la actualidad predomina el uso de las lmparas con gas, reducindose el uso de las de vaco a aplicaciones ocasionales en alumbrado general con potencias de hasta 40 W.Lmparas con gas Temperatura del filamento Eficacia luminosa de la lmpara Duracin Prdidas de calor 2500 C 10-20 lm/W 1000 horas Conveccin y radiacin Lmparas de vaco 2100 C 7.5-11 lm/W 1000 horas Radiacin

Lmparas halgenas de alta y baja tensin En las lmparas incandescentes normales, con el paso del tiempo, se produce una disminucin significativa del flujo luminoso. Esto se debe, en parte, al ennegrecimiento de la ampolla por culpa de la evaporacin de partculas de wolframio del filamento y su posterior condensacin sobre la ampolla. Agregando una pequea cantidad de un compuesto gaseoso con halgenos (cloro, bromo o yodo), normalmente se usa el CH2Br2, al gas de relleno se consigue establecer un ciclo de regeneracin del halgeno que evita el ennegrecimiento. Cuando el tungsteno (W) se evapora se une al bromo formando el bromuro de wolframio (WBr2). Como las paredes de la ampolla estn muy calientes (ms de 260 C) no se deposita sobre estas y permanece en estado gaseoso. Cuando el bromuro de wolframio entra en contacto con el filamento, que est muy caliente, se descompone en W que se deposita sobre el filamento y Br que pasa al gas de relleno. Y as, el ciclo vuelve a empezar.

Ciclo del halgeno

El funcionamiento de este tipo de lmparas requiere de temperaturas muy altas para que pueda realizarse el ciclo del halgeno. Por eso, son ms pequeas y compactas que las lmparas normales y la ampolla se fabrica con un cristal especial de cuarzo que impide manipularla con los dedos para evitar su deterioro. Tienen una eficacia luminosa de 22 lm/W con una amplia gama de potencias de trabajo (150 a 2000W) segn el uso al que estn destinadas. Las lmparas halgenas se utilizan normalmente en alumbrado por proyeccin y cada vez ms en iluminacin domstica.