Lámparas y Luminarias Clasificación de las Lámparas y Luminarias Protección de índice IP-IK Tipos de Casquillos y Bulbos Partes constitutivas Aplicaciones
Lámparas y luminarias Las lámparas, lámpadas o luminarias son aparatos que sirven de soporte y conexión a la red eléctrica a los dispositivos generadores de luz (llamados a su vez lámparas, bombillas o focos). Como esto
no basta para que cumplan eficientemente su función, es necesario que cumplan una serie de características ópticas, mecánicas y eléctricas entre otras.
Tipos de lámpara Lámpara incandescente. Se denomina lámpara incandescente, bombilla, lamparita o bombita de luz al dispositivo que produce luz mediante el calentamiento por Efecto Joule de un filamento metálico, hasta ponerlo al rojo blanco, mediante el paso de corriente
eléctrica. Las lámparas incandescentes fueron la primera forma de generar luz a partir de la energía eléctrica. Desde que fueran inventadas, la tecnología ha cambiado mucho produciéndose sustanciosos avances en la cantidad de luz producida, el consumo y la duración de las lámparas.
Factores externos que influyen en el funcionamiento de las lámparas. Tiempo de duración La duración de las lámparas incandescentes está normalizada; siendo de unas 1000 horas para las normales, para las halógenas es de 2000 horas para aplicaciones generales y de 4000 horas para las especiales.
Los factores externos que afectan al funcionamiento de las lámparas son la temperatura del entorno dónde esté situada la lámpara y las desviaciones en la tensión nominal en los bornes.
Lámpara halógena. Es una variante de la lámpara incandescente, en la que el gas inerte se sustituye por un gas halógeno y el vidrio por un compuesto de cuarzo, que soporta mucho mejor el calor (lo que permite lámparas de tamaño mucho menor, para potencias altas) y el filamento y los gases se encuentran en equilibrio químico, mejorando el rendimiento del filamento y aumentando su vida útil.
Estructura de la lámpara halógena La estructura de una lámpara halógena es extremadamente sencilla, pues consta prácticamente de los mismos elementos que las incandescentes comunes. Sus diferentes partes se pueden resumir en: -(A) Un bulbo o, en su defecto, un tubo de cristal de cuarzo, relleno con gas halógeno. -(B) El filamento de tungsteno, con su correspondiente soporte. -(C) las conexiones exteriores. Estas lámparas se pueden encontrar con diferentes formas, tamaños, versiones y potencia en watt. Normalmente se fabrican algunos modelos para trabajar con 110 ó 220 volt de tensión y otros con 12 volt, utilizando un transformador reductor de tensión o voltaje.
Sus formas más comunes son: lineales, de cápsula o estándar y dicroica reflectora. Para su conexión a la corriente eléctrica las lámparas lineales poseen un borne en cada extremo, mientras que las de cápsula y las dicroicas reflectoras se fabrican con dos patillas o pines, aunque también podemos encontrarlas de cápsula con rosca. Lámparas de descarga
Las lámparas de descarga constituyen una forma alternativa de producir luz de una manera más eficiente y económica que las lámparas incandescentes. Por eso, su uso está tan extendido hoy en día. La luz emitida se consigue por excitación de un gas sometido a descargas eléctricas entre dos electrodos. Según el gas contenido en la lámpara y la presión a la que esté sometido tendremos diferentes tipos, cada una de ellas con sus propias características luminosas.
Funcionamiento En las lámparas de descarga, la luz se consigue estableciendo una corriente eléctrica entre dos electrodos situados en un tubo lleno con un gas o vapor ionizado. En el interior del tubo, se producen descargas eléctricas 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 átomos les transmite energía y pueden suceder dos cosas. La primera posibilidad es que la energía transmitida en el choque sea lo suficientemente elevada para poder arrancar al electrón de su orbital. Este, puede a su vez, chocar con los electrones de otros átomos repitiendo el proceso. Si este proceso no se limita, se puede provocar la destrucción de la lámpara por un exceso de corriente. La otra posibilidad es que el electrón no reciba suficiente energía para ser arrancado. En este caso, el electrón pasa a ocupar otro orbital de mayor energía. Este nuevo estado acostumbra a ser inestable y rápidamente se vuelve a la situación inicial. Al hacerlo, el electrón libera la energía extra en forma de radiación electromagnética, principalmente ultravioleta (UV) o visible. Un electrón no puede tener un estado energético cualquiera, sino que sólo puede ocupar unos pocos estados que vienen determinados por la estructura atómica del átomo. Como la longitud de onda de la radiación emitida es proporcional a La diferencia de energía entre el estado inicial y final del electrón y los estados posibles no son infinitos, es fácil comprender que el espectro de estas lámparas sea discontinuo. Lámparas fluorescentes. Denominadas en el comercio tubos fluorescentes. Consisten en unos tubos de vidrio con dos electrodos en sus extremos, en cuyo interior hay pequeñas cantidades de argón y vapor
de mercurio; la superficie interna está revestida de sustancias fluorescentes (fósforos) que transforman las radiaciones ultravioletas en rojas, por lo que la luz que emiten es blanca.
Ventajas y desventajas de las luces fluorescentes Ventajas -
La ventaja primordial es el ahorro. Las fluorescentes necesitan menos potencia para iluminar el mismo espacio. No malgastan energía en calor, son frías al tacto. Duran muchísimo más que las lámparas incandescentes tradicionales (bombillas). Tienen diferentes tonalidades según el fin al que se destinen.
Las más importantes son: -
Un consumo de corriente que puede ser hasta tres veces menor que la de una lámpara incandescente. Mejor respuesta de color. Es fácil observar que los colores son más fieles al verdadero. La emisión de luz es de 4 a 6 veces mayor que la de una lámpara incandescente de la misma potencia. Provee una luz más uniforme y menos deslumbrante, porque el área de iluminación es mayor. Calentamiento reducido. La duración promedio de vida es de 7500 horas en condiciones normales.
Desventajas -
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El parpadeo. La emisión de luz no es continua y con el tiempo se puede observar un parpadeo que puede producir dolor de cabeza. Esto es debido además de al propio desgaste del material a la naturaleza de la corriente eléctrica alterna. Encender y apagar demasiadas veces estas lámparas reduce su vida útil de forma considerable, por eso no son propicias para espacios en los que se deba encender y apagar luces de forma continua.
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Tienen un cierto retardo desde que se encienden hasta que entregan toda la potencia lumínica.
Lámpara de vapor de mercurio. Esta lámpara de alta presión consiste en un tubo de descarga de cuarzo relleno de vapor de mercurio, el cual tiene dos electrodos principales y uno auxiliar para facilitar el arranque. Características de lámpara de vapor de mercurio. La luz que emite es color azul verdoso, no contiene radiaciones rojas. Para resolver este problema se acostumbra añadir sustancias fluorescentes que emitan en esta zona del espectro. De esta manera se mejoran las características cromáticas de la lámpara, aunque también están disponibles las bombillas completamente transparentes las cuales iluminan bien en zonas donde no se requiera estrictamente una exacta reproducción de los colores. Para su operación las lámparas de vapor de mercurio requieren de un balasto, a excepción de las llamadas lámparas mezcladoras. Una de las características de estas lámparas es que tienen una vida útil muy larga, ya que rinde las 25000 horas de vida aunque la depreciación lumínica es considerable. Por contra, su rotura libera vapor de mercurio que incrementa el riesgo de envenenamiento por mercurio. Existen casos en los que en este tipo de lámparas los polvos fluorescentes han desaparecido por el paso de muchos años y sin embargo la lámpara continúa encendida. Estas lámparas han sido usadas principalmente para iluminar avenidas principales, carreteras, autopistas, parques, naves industriales y lugares poco accesibles ya que el periodo de mantenimiento es muy largo. Lámpara de Neón. Una lámpara de neón es una lámpara de descarga de gas que contiene principalmente gas neón a baja presión. Este término se aplica también a dispositivos parecidos rellenos de otros gases nobles, normalmente con el objeto de producir colores diferentes. Se hace pasar por el tubo lleno de Neón, una pequeña corriente eléctrica, que puede ser corriente alterna o continua, provocando que éste emita un brillo rojo anaranjado. La fórmula exacta del gas es típicamente la mezcla Penning (99,5%
neón y 0,5% argón), que tiene un voltaje de ruptura menor que el neón puro. La lámpara de neón es un dispositivo de resistencia negativa, en el que al incrementar el flujo de corriente incrementa el número de iones portadores de carga, reduciéndose así la resistencia de la lámpara y permitiendo que fluyan corrientes mayores. Debido a esto, la circuitería eléctrica externa a la lámpara de neón, debe proporcionar un método de limitar la corriente del circuito o éste se incrementará hasta que la lámpara se
autodestruya. Para lámparas del tamaño de intermitentes, se usa convencionalmente un resistor para limitar la corriente. Para las de tamaño rótulo, el transformador de alto voltaje suele limitar la corriente disponible, a menudo contando con una gran cantidad de inductancia de fuga en la bobina secundaria.
La mayoría de las lámpara de neón pequeñas, como las comunes NE-2, tienen una tensión disruptiva de entre 90 y 110 voltios. Esta característica permite su uso como reguladores de voltaje o dispositivos de protección de sobretensión simples.
LED
Este tipo de iluminación se utiliza comúnmente como iluminación de acento y decorativa ya que nos da una excelente gama de colores. Las nuevas generaciones de LED ya se están utilizando para proyectos de ahorro de energía en todo tipo de aplicaciones como los son: oficinas, vialidades e industriales. Ese tipo de tecnología nos provee un mayor ahorro en energía que las Fluorescentes y HID. Lo que es importante revisar en este tipo de productos es su procedencia ya que hay una gran variedad de producto de poca calidad en el mercado el cuál no cumple con el tiempo de vida esperado para LEDs.
Clasificación
Las luminarias pueden clasificarse de muchas maneras aunque lo más común es utilizar criterios ópticos, mecánicos o eléctricos. Clasificación según las características ópticas de la lámpara Una primera manera de clasificar las luminarias es según el porcentaje del flujo luminoso emitido por encima y por debajo del plano horizontal que atraviesa la lámpara. Es decir, dependiendo de la cantidad de luz que ilumine hacia el techo o al suelo. Según esta clasificación se distinguen seis clases.
Directa
Semi-directa
General difusa
Directaindirecta
Semiindirecta
Indirecta
Clasificación CIE según la distribución de la luz Otra clasificación posible es atendiendo al número de planos de simetría que tenga el sólido fotométrico. Así, podemos tener luminarias con simetría de revolución que tienen infinitos planos de simetría 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 lámpara tipo globo), con dos planos de simetría (transversal y longitudinal) como los fluorescentes y con un plano de simetría (el longitudinal) como ocurre en las luminarias de alumbrado viario.
Luminaria
con
infinitos Luminaria con dos planos de Luminaria con un plano de
planos de simetría
simetría
simetría
Para las luminarias destinadas al alumbrado público se utilizan otras clasificaciones. Clasificación según las características mecánicas de la lámpara Las luminarias se clasifican según el grado de protección contra el polvo, los líquidos y los golpes. En estas clasificaciones, según las normas nacionales (UNE 20324) e internacionales, las luminarias se designan por las letras IP seguidas de tres dígitos. El primer número va de 0 (sin protección) a 6 (máxima protección) e indica la protección contra la entrada de polvo y cuerpos sólidos en la luminaria. El segundo va de 0 a 8 e indica el grado de protección contra la penetración de líquidos. Por último, el tercero da el grado de resistencia a los choques.
Clasificación según las características eléctricas de la lámpara Según el grado de protección eléctrica que ofrezcan las luminarias se dividen en cuatro clases (0, I, II, III). Clase Protección eléctrica Aislamiento normal sin toma de tierra 0 Aislamiento normal y toma de tierra I Doble aislamiento sin toma de tierra. II Luminarias para conectar a circuitos de muy baja III tensión, sin otros circuitos internos o externos que operen a otras tensiones distintas a la mencionada. Otras clasificaciones Otras clasificaciones posibles son según la aplicación a la que esté destinada la luminaria (alumbrado viario, alumbrado peatonal, proyección, industrial, comercial, oficinas, doméstico...) o según el tipo de lámparas empleado (para lámparas incandescentes o fluorescentes).
El Índice de Protección IP
La comisión Electrotécnica Internacional IEC por sus siglas en ingles (International Electrotechnical Commission) define el índice de protección o IP (por sus siglas en ingles Ingress Protection). Este índice es utilizado para determinar el grado de protección que tiene un envolvente de equipos eléctricos (como los luminarios) contra el acceso de agentes externos tales como penetración de cuerpos sólidos y/o penetración de agua, este grado de protección se verifica con pruebas estandarizadas y reconocidas.
El casquillo Es la zona de la bombilla que encaja dentro del portalรกmparas donde va alojada. Habitualmente es de metal, entre otros materiales, para permitir el paso de electricidad a la bombilla y poder encenderla una vez estรก colocada. La nomenclatura usada en los casquillos es la siguiente:
Tipo de Portalámparas: Rosca tipo Edison Casquillo tipo Swan o de bayoneta Contacto de presión de tubo circular Contacto por clemas de presión simples Contacto por clemas de presión reforzadas Contacto por clemas para bombillas con protección de emisión calorífica GU trasera GZ Contacto por clemas para bombillas de alta emisión calorífica trasera Casquillos para lámparas rectilíneas con terminales simples R RX Casquillos para lámparas rectilíneas con terminales reforzados Fa Casquillos para lámparas rectilíneas con terminal macho Diámetro del portalámparas: E B o BA C G GX
10 mm Lámparas miniatura 11 mm Lámparas de bajo consumo 12 mm Lámparas tipo bi-pin 13 mm Tubos fluorescentes 14 mm Rosca Edison pequeña, vela 15 mm Lámparas rectilíneas 27 mm Rosca Edison estándar 40 mm Rosca Edison gigante Número de contactos: s d q
Contacto sencillo Contacto doble Contacto cuádruple
Casquillos más usados: E14 Utilizada en bombillas de pequeño tamaño, sobre todo incandescentes, como las lámparas vela o de gota. E27 El casquillo más extendido en Europa. Lo llevan las bombillas incandescentes, fluorescentes compactas, de halogenuros metálicos...
E40 Igual que las E14 y E27 pero creada para soportar potencias más elevadas.
B22d Usado comúnmente en bombillas incandescentes GU10 Halógenas dicroicas, LEDS, etc...
GZ10 Halógenas dicroicas, LEDS, etc...
R7s Usada en bombillas halógenas rectas
Fa4 Usada en bombillas halógenas rectas GU4 Mayormente de uso en bombillas halógenas y halógenas dicroicas GU5.3 Mayormente de uso en bombillas halógenas y halógenas dicroicas G53 Halógenas de parábola de reflexión ancha G9 Bombillas halógenas G4 Bombillas halógenas GY6.35 Bombillas halógenas G5 Bombillas halógenas
G13 Usada en tubos fluorescentes 2GX13 Usada en tubos fluorescentes circulares 2G13 Para tubos fluorescentes dobles Fa6 Muy poco habitual, para l谩mparas de descarga de mercurio a baja presi贸n G23 Mayormente usada en bombillas de bajo consumo
2G11 Mayormente usada en bombillas de bajo consumo dobles
G10q Usada en tubos fluorescentes circulares
2G7 Usada en bombillas de bajo consumo G24q Usada en bombillas de bajo consumo
G24d Usada en bombillas de bajo consumo
GX24d Usada en bombillas de bajo consumo
GX24q Usada en bombillas de bajo consumo
Formas de Bulbo Incandescente
Lámparas Miniaturas
Partes Constitutivas Las luminarias están constituidas por los siguientes componentes principales:
Cuerpo de la luminaria El cuerpo de la luminaria puede ser hecho de plancha de acero, acero inoxidable, aleación de aluminio, aluminio eyectado y plástico.
Grupo óptico Los sistemas ópticos del control de la luz se encargan de distribuir la luz hacia todas las direcciones más o menos uniformemente.
Portalámparas Debe estar constituido de tal forma que evite contactos directos con las partes de la lámpara que se hallan bajo tensión
Filtro de carbono Permite mantener en el interior las partículas contaminantes facilitando al mismo tiempo el intercambio del aire entre el interior y el exterior del grupo óptico.
Aplicaciones