MANUAL BÁSICO DE TECNOLOGÍA AUDIOVISUAL Antonio Cuevas antoniocuevas@gmail.com
Tema 40
FUENTES DE LUZ ARTIFICIAL PARÁMETROS QUE DEFINEN UNA LÁMPARA 40.1
Introducción
40.1
Tipos de emisión lumínica 40.1.1 Incandescencia 40.1.2 Descarga eléctrica 40.1.3 Luminiscencia
40.2
Evolución de las lámparas eléctricas
40.3
Ocho parámetros que definen una lámpara 40.3.1 Intensidad luminosa 40.3.2 Temperatura de color 40.3.3 Distribución espectral de la energía 40.3.4 Índice de reproducción cromática (IRC) 40.3.5 Vida 40.3.6 Depreciación del flujo 40.3.7 Eficiencia 40.3.8 Parpadeo
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INTRODUCCIÓN La luz puede tener origen natural o artificial. La natural procede del sol, bien directa bien indirectamente (el cielo, la luna, la reflejada mediante espejos o reflectores). Luz artificial es la generada por algún tipo de ingenio, desde la simple combustión de un material hasta las más sofisticadas lámparas actuales. Ya sabemos que la luz se genera por la emisión de ondas electromagnéticas. A fin de cuentas, una emisora de radio y una bombilla de filamento incandescente, esencialmente hacen lo mismo: emiten radiación electromagnética. Al igual que nuestro aparato de radio está sintonizado a una cierta emisora, es decir, a una cierta frecuencia, nuestros ojos están sintonizados a otras emisoras (a otras frecuencias, concretamente a la radiación electromagnética comprendida entre 400 y 700 nanómetros). La luz se origina en dispositivos adecuados, debido al movimiento de los electrones en el átomo. La forma de obligar a un átomo a generar una radiación consiste en proporcionarle energía. Hay varias formas de proporcionar esta energía para generar luz; las más utilizadas son el calor y las descargas eléctricas.
TIPOS DE EMISIÓN LUMÍNICA La luz artificial está generada por algún tipo de ingenio, desde la simple combustión de un material inflamable hasta sofisticadas lámparas de descarga. Una lámpara eléctrica no es otra cosa que un convertidor de energía. Aunque pueda realizar funciones secundarias, su principal propósito es la transformación de energía eléctrica en radiación electromagnética visible. Hay otras maneras de crear luz pero el método más utilizado en iluminación es la conversión de energía eléctrica en luz visible.
Incandescencia Los materiales sólidos al calentarse, emiten radiación visible una vez que alcanzan ciertas temperaturas; este fenómeno recibe el nombre de incandescencia. La lava de los volcanes, las estrellas fugaces y la fragua del herrero son tipos de incandescencia. Esta incandescencia se puede obtener de dos maneras. La primera es por combustión <1> de alguna sustancia, bien sea sólida como una antorcha o una Lámpara de incandescencia y filamento de tea, líquida como ocurre en una lámpara de aceite o carbón 100v/50w fabricada por General petróleo, o bien gaseosa como en las lámparas de gas. Electric/Edison en los años 10 del siglo anterior. La segunda es pasando una corriente eléctrica a través de un hilo extremadamente delgado hecho de material conductor como ocurre en las bombillas domésticas. Tanto de una forma como de otra, obtenemos luz y calor. A los efectos de iluminación profesional, podemos definir la incandescencia como el sistema en el que la luz se genera como consecuencia del paso de una corriente eléctrica a través de un hilo conductor (filamento). Las lámparas de incandescencia generan luz pasando una corriente eléctrica a través de un hilo de tungsteno muy fino (filamento) <2>, cuya temperatura se eleva en función del tipo de lámpara y su aplicación. Fuentes de luz artificial – Antonio Cuevas – Pág. 2 de 23
Para que un sólido (como el filamento de la bombilla) emita luz visible, ha de calentarse hasta alcanzar la incandescencia (emisión lumínica). Ahora bien, no existe filamento que pueda proporcionar el espectro luminoso de la luz solar (que corresponde a una temperatura de más de 6000ºC, la temperatura promedio de la fotosfera solar), pues no se conoce material alguno que permanezca sólido cuando es calentado a tan enorme temperatura. Para conseguir luz similar a la solar no sirve la incandescencia, hay que recurrir a las lámparas de descarga. Mineral de tungsteno
El carbono tiene la mayor temperatura de fusión 4096ºC de todos los elementos, pero se evapora (antes de fundirse) demasiado deprisa, por lo que un filamento de carbono se fracturaría muy pronto interrumpiendo el paso de la corriente eléctrica, “fundiéndose” la bombilla. El tungsteno tiene una temperatura de fusión no tan elevada (3422ºC) pero sublima (pasa del estado sólido al de vapor) muy lentamente a temperaturas por debajo de su temperatura de fusión. Por ello, de todos los materiales sólidos que se pueden manufacturar en forma de filamento, se eligió el tungsteno para la fabricación de bombillas incandescentes. Y para evitar que sus átomos se sublimen, la temperatura máxima del filamento está limitada a no más de 3200ºC.
Cuando la corriente fluye por un cable en un circuito eléctrico cerrado, genera siempre energía en forma de calor debido a la fricción o choque que se produce entre los electrones en movimiento. Si la temperatura del metal que compone un cable se eleva excesivamente, el forro que lo protege puede derretirse, los alambres de cobre entrar en contacto por la pérdida del aislamiento y producirse un cortocircuito. Para evitar que eso ocurra, los ingenieros y técnicos electricistas calculan tanto el grosor o calibre (área transversal) de los cables como el tipo de forro aislante con que deben envolverlos, de forma tal que la combinación pueda soportar perfectamente la intensidad máxima de corriente en amperios que deba fluir por el circuito. Cuando un cable posee el grosor adecuado, las cargas eléctricas fluyen normalmente y la energía que liberan estos electrones en forma de calor es mínima. Todo lo contrario ocurre cuando las cargas eléctricas o electrones fluyen a través de un alambre extremadamente fino, como es el caso del filamento de las lámparas incandescentes. Al ser este alambre de muy pequeño calibre y ofrecer por tanto más resistencia al paso de la corriente, los electrones encuentran mayor obstáculo para moverse, incrementándose la fricción o rozamiento entre ellos<3>. A. Calibre suficiente (cable eléctrico). Las cargas eléctricas o electrones fluyen normalmente por el conductor desprendiendo poco calor. B. Calibre calculadamente insuficiente (filamento) Cuando un metal ofrece resistencia al flujo de la corriente, la fricción de las cargas eléctricas chocando unas contra otras provocan que su temperatura se eleve. En esas condiciones las moléculas del metal se excitan y sus electrones pueden llegar a emitir fotones de luz y alcanzar el estado de incandescencia. Fuentes de luz artificial – Antonio Cuevas – Pág. 3 de 23
Cuando las cargas eléctricas atraviesan atropelladamente el metal del filamento de una lámpara incandescente, provocan que la temperatura del alambre se eleve. A temperaturas altas, los electrones que fluyen por el metal de tungsteno comienzan a emitir fotones de luz blanca visible, produciéndose el fenómeno físico de la incandescencia. Las primeras lámparas incandescentes utilizaron diversos materiales como filamento. La desarrollada por Edison en En general los rendimientos de las 1878 <4> utilizaba un filamento de carbón con el lámparas de incandescencia son inconveniente de ser éste, además de poco duradero, un muy bajos: la mayor parte de la material poco eficiente <5>. A partir de 1906 se investigó el energía consumida se convierte en uso de alambre de tungsteno, conocido también como calor. Apenas un 10% en luz visible. wolframio o wólfram, para fabricar los filamentos que resultaron mucho más duraderos y resistentes que los de carbón. A partir de 1910 se comenzaron a producir lámparas de filamento estirado de tungsteno de una sola pieza y con vacío interior, lográndose un rendimiento muy superior al de los tipos anteriores. El wolframio o tungsteno, metal escaso en la corteza terrestre (el 75% procede de China), se encuentra en forma de óxido y de sales en ciertos minerales. De color gris acerado, muy duro y denso, tiene un punto de fusión elevado. Además de los filamentos de las lámparas incandescentes, se utiliza también en resistencias eléctricas y, en aleación con el acero, para la fabricación de herramientas. El enrollado del filamento aumenta la eficacia luminosa de la lámpara; un doble enrollado la aumenta aún más. La longitud del filamento define el voltaje de operación del bulbo, a mayor voltaje, más largo es el filamento. El alambre de tungsteno que forma el filamento es extremadamente fino. Por ejemplo, en una lámpara de 60 vatios, el filamento puede llegar a medir alrededor de dos metros de longitud, siendo su grueso solamente 0,003mm (tres milésimas de milímetro). Para que la longitud total del filamento ocupe el menor espacio posible, el alambre se reduce por medio de un doble enrollado. El filamento así enrollado se cuelga entre los extremos de los dos alambres de cobre que le sirven de “postes” de apoyo dentro de la lámpara.
Filamento de tungsteno de doble enrollado (ampliación: 800x)
Existe un límite para el método de obtención de luz por incandescencia: el punto de fusión del tungsteno. En la práctica, el límite de temperatura es de unos 3.200ºC. Por encima del mismo, la evaporación del filamento resulta excesiva.
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En toda lámpara de filamento de tungsteno gran parte de la radiación desprendida no se emite en forma de luz sino en forma de calor en la región de infrarrojos. Por consiguiente, las bombillas de filamentos pueden ser dispositivos de calefacción eficaces y así hay lámparas diseñadas para secar materiales impresos, preparar o mantener calientes los alimentos, así como para la cría de animales. La producción de luz mediante la incandescencia tiene una particular ventaja en iluminación profesional, y es que esa luz emitida contiene todas las longitudes de onda que forman la luz visible o dicho de otra manera, su espectro de emisiones es continuo. Ello garantiza una perfecta reproducción de los colores en los objetos iluminados por incandescencia.
El invento de la lámpara es atribuido a Thomas Alva Edison, quien mostró el 21 de octubre de 1879, una bombilla práctica y viable, que lució durante 48 horas ininterrumpidas. Pero fue Heinrich Goebel quien en el año 1854 construyó lo que muchos consideran la primera bombilla, introduciendo un filamento de bambú carbonatado dentro de una botella al vacío para evitar la oxidación. Continuó con el desarrollo durante los cinco años siguientes, logrando que funcionara hasta 400 horas. No solicitó una patente inmediatamente, pero en 1893 (el mismo año de su fallecimiento) fue admitido su invento como anterior al de Edison.
Energía utilizada (luz) 11% Energía desperdiciada (calor) 88%
A su temperatura de trabajo (unos 2600ºC), solamente el 11% de la energía que emite una bombilla incandescente común, es energía visible (luz). El resto (88%) es desperdicio en infrarrojo (calor) y una pequeña proporción (1%) de ultravioleta (UVA). Desde el 1 de enero de 2012 ha quedado prohibida la oferta de bombillas domésticas de filamento en los puntos de venta de la Unión Europea (27 países, casi 500 millones de consumidores)
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Descarga eléctrica Las lámparas de descarga constituyen una forma alternativa de producir luz de 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 (de ahí su nombre) entre dos electrodos. Según el gas contenido en la lámpara y la presión a la que esté sometido tendremos diferentes tipos de lámparas, cada una de ellas con sus propias características luminosas. La descarga eléctrica es la técnica utilizada en las modernas fuentes de luz para el hogar, comercio, industria e iluminación en cine y TV debido a su más eficaz producción lumínica. Algunos tipos de estas lámparas combinan la descarga eléctrica con la fotoluminiscencia. La corriente eléctrica que pasa a través del gas, excita los átomos y moléculas para emitir radiación con un espectro característico de los elementos utilizados. Normalmente se utilizan dos metales, sodio y mercurio, porque sus características dan lugar a radiaciones útiles en el espectro visible. La luz emitida por algunas lámparas de descarga no es blanca (la luz de las lámparas de sodio a baja presión es amarillenta, la de mercurio es verdosa). En general, la capacidad de reproducir los colores de estas fuentes de luz es peor que la de las lámparas incandescentes pues estas tienen un espectro continuo. Sin embargo es posible, recubriendo el tubo con sustancias fluorescentes, mejorar la reproducción de los colores y aumentar la eficacia de las lámparas de descarga, convirtiendo las nocivas emisiones ultravioletas en luz visible. Las lámparas de descarga suelen dividirse en las categorías de baja o alta presión aunque estos términos sólo son relativos y así, una lámpara de sodio de alta presión funciona a menos de una atmósfera. Para que las lámparas de descarga funcionen correctamente es necesario, en la mayoría de los casos, la presencia de unos elementos auxiliares: cebadores y balastros. Los cebadores (o ignitores) son dispositivos que suministran un DESCARGA ELÉCTRICA breve pico de tensión entre los electrodos del tubo, necesario La luz emitida por la lámpara para iniciar la descarga y vencer de descarga no es blanca así la resistencia inicial del gas a (sodio a baja presión es la corriente eléctrica. Tras el amarillenta, mercurio, encendido, continua un periodo verdosa). Espectro discontinuo. transitorio durante el cual el gas Peor reproducción del color se estabiliza y que se caracteriza (IRC) que las lámparas por un consumo de potencia incandescentes (espectro continuo). superior al nominal. Los balastos son dispositivos que sirven para Parpadeo > limitar la corriente de trabajo Es posible, recubriendo el tubo con sustancias que atraviesa la lámpara y evitar fluorescentes, mejorar la reproducción de los colores así un exceso de electrones y aumentar la eficacia de las lámparas convirtiendo las circulando por el gas que nocivas emisiones ultravioletas en luz visible. aumentaría el valor de la corriente hasta producir la destrucción de la lámpara. Fuentes de luz artificial – Antonio Cuevas – Pág. 6 de 23
Luminiscencia La luminiscencia es la emisión de luz consecuencia de la absorción previa de una radiación. La fosforescencia y la fluorescencia son tipos de fotoluminiscencia. Se trata de una emisión de luz no causada por combustión y que, por tanto, tiene lugar a temperaturas menores. La fotoluminiscencia se produce cuando la radiación es absorbida por un sólido y reemitida en una longitud de onda diferente. Cuando la radiación reemitida está dentro del espectro visible, el proceso se llama fluorescencia o fosforescencia. La fluorescencia y la fosforescencia tienen numerosas aplicaciones prácticas. Los tubos de imagen de televisiones y monitores clásicos (tipo CRT) están recubiertos de materiales fosforescentes (fósforo) que brillan al ser excitados por un rayo catódico. El interior de un tubo fluorescente también está recubierto por un material similar, que absorbe la radiación ultravioleta - invisible pero intensa - de la fuente primaria de luz, y la convierte en luz visible. En un láser se produce un tipo especial de fluorescencia denominado emisión estimulada.
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<1> La combustión es una reacción química en la que un elemento combustible se combina con otro comburente (generalmente oxígeno en forma de O2 gaseoso), desprendiendo calor y produciendo un óxido. La combustión es una reacción exotérmica debido a que su descomposición en los elementos libera calor al quemar y luz al arder. Se trata de la combinación rápida de un material con el oxigeno, acompañada de un gran desprendimiento de energía térmica y energía luminosa. Los tipos más frecuentes de combustible son los materiales orgánicos que contienen carbono e hidrógeno. El producto de esas reacciones puede incluir monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), agua (H2O) y cenizas. <2> El tungsteno es el único elemento de la tabla periódica que tiene dos nombres: tungsteno y wolframio. Su segunda peculiaridad es la que más interesa a efectos de iluminación: hacen falta 3.422ºC para que el tungsteno (o wolframio) empiece a fundir (punto de fusión de 3.422ºC) y su punto de ebullición es de 5.555ºC. El 75% del wolframio procede de China (2002), este mineral se encuentra también en Bolivia, Estados Unidos (California y Colorado), China, Portugal, Rusia, Corea del Sur y España. La palabra tungsteno procede del sueco; tung se traduce como “pesado” y sten, “piedra”, por tanto “piedra pesada”. La palabra volframio procede de las alemanas wolf y rahm, pudiendo significar “poco valor”. <3> La fricción que producen las cargas eléctricas al atravesar el filamento es también la responsable del excesivo calentamiento que experimentan las lámparas incandescentes cuando se encuentran encendidas. En general este tipo de lámpara es poco eficiente, pues junto con las radiaciones de luz visible emiten también radiaciones infrarrojas en forma de calor, que incrementan el consumo eléctrico. En el mejor de los casos, apenas el 11% de la energía eléctrica consumida por una lámpara incandescente se convierte en luz visible, el 89% restante se disipa al medio ambiente en forma de calor. En este sentido se puede afirmar que las lámparas domésticas de filamento de tungsteno son extremadamente ineficientes. Resultan incluso más eficientes como calefactores que como generadores de luz.
inventores, incluyendo a Joseph Swan, Henry Woodward, Mathew Evans, James Bowman Lindsay, William Sawyer, Humphrey Davey y Heinrich Goebel.
<4> El invento de la lámpara es atribuido habitualmente a Thomas Alva Edison, quien contribuyó a su desarrollo produciendo, el 21 de octubre de 1879, una bombilla práctica y viable, que lució durante 48 horas ininterrumpidas. Sin embargo varios diseños habían sido ya desarrollados en condiciones de laboratorio por otros
Fue Heinrich Goebel quien en el año 1854 (25 años antes que Edison) construyó lo que muchos consideran la primera bombilla, introduciendo un filamento de bambú carbonatado dentro de una Heinrich Goebel (1818-1893) y botella al vacío para evitar su combustión. Continuó con el desarrollo sus bombillas incandescentes. durante los cinco años siguientes, logrando que funcionara hasta 400 horas. El invento no despertó interés porque Goebel no lo utilizó con fines comerciales y, sobre todo, porque no estaba extendido el uso de la energía eléctrica. Goebel no solicitó una patente inmediatamente, pero en 1893 (el mismo año de su fallecimiento) fue admitido su invento como anterior al de Edison.
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De todas formas, aunque el imaginario popular atribuye a Thomas Alva Edison el invento de la lámpara incandescente, en realidad, Edison compró una patente canadiense a dos inventores, Woodward y Evans, quienes no poseían el capital necesario para tamaño emprendimiento. Edison, símbolo del pujante capitalismo norteamericano, dedicó todo su enorme laboratorio a la tarea de obtener una lámpara que utilizara la menor cantidad posible de corriente eléctrica y con una vida útil que la hiciera económicamente factible. Tras cientos de ensayos, en octubre de 1879 colocó un filamento de hilo de coser carbonizado en un bulbo de vidrio al vacío y la lámpara se mantuvo encendida 45 horas. A continuación vino la publicidad y el “management”: en dos años se habían instalado 300 estaciones generadoras de energía eléctrica que alimentaban 70 mil lámparas incandescentes cuya vida útil promediaba las 100 horas. Edison patentó su invención en 1879, transformándola en un éxito comercial extraordinario que inmediatamente se reflejó en sus cuentas bancarias. Hoy, la incandescencia en uso doméstico tiene sus días contados por su bajísima eficiencia. <5> El grave problema que presentaba el carbón como materia prima para filamentos incandescentes era su marcada tendencia a la evaporación, que originaba su adelgazamiento y posterior rotura. Dicha evaporación comienza a temperaturas notablemente inferiores a la de fusión, motivo por el cual había que mantener su temperatura de incandescencia muy por debajo de dicho límite. Como resultado, el rendimiento de las lámparas de filamento de carbón era muy bajo, emitiendo además una luz excesivamente rojiza. Hacia 1902 se investigó la posibilidad de utilizar filamentos metálicos, aprovechando para ello, las características de determinados materiales como el osmio, que funde a 2500°C. No obstante, dicho metal no reunía adecuadas características de robustez mecánica, lo que conducía a la rotura del filamento simplemente por leves choques o vibraciones a que pudiera quedar sometida la lámpara. Más tarde, hacia 1905, aparecieron las primeras lámparas de filamento de tántalo estirado, con una temperatura de fusión de 2800°C cuyas características eran notablemente mejores que las de osmio en cuanto a resistencia mecánica y que las de carbón en cuanto a rendimiento, pero aún así, este metal seguía presentando serios inconvenientes para llegar a ser el material de base con el que confeccionar el filamento “definitivo” que convirtiera la lámpara eléctrica en un manantial luminoso realmente práctico. El tungsteno o wolframio, se presentaba como el material de base con más posibilidades. A partir de 1910 se comenzaron a producir lámparas de filamento estirado de tungsteno de una sola pieza y con Lámpara de filamento de carbón fabricada vacío interior, lográndose un rendimiento muy superior al en España a principios del siglo XX de los tipos anteriores, aunque seguían presentando deficiencias, sobre todo por la fragilidad de los filamentos y el inevitable y paulatino ennegrecimiento de la superficie interna del vidrio constitutivo de la ampolla o bulbo. En 1913 Irving Langmuir descubrió que si el filamento se arrollaba en espiral adoptando la forma de un cilindro corto y grueso, era posible la introducción de un gas inerte que no provocara la oxidación del filamento a altas temperaturas de trabajo, y que además permitía frenar en alto grado la evaporación del tungsteno. Así se llegó a la construcción de lámparas cuyo filamento podía trabajar a temperaturas superiores sin desgaste adicional y rendimiento muy superior, que además emitían luz notablemente más blanca. Los gases utilizados para el relleno suelen ser nitrógeno y argón, en forma de mezcla, a una presión interna de uno a dos tercios de atmósfera aproximadamente. Otros gases utilizados corrientemente son el kriptón y el xenón que permiten al filamento alcanzar temperaturas aún mayores y por tanto, rendimientos más elevados con mejor calidad de luz, si bien el uso de dichos gases resulta más caro.
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EVOLUCIÓN DE LAS LÁMPARAS ELÉCTRICAS Aunque el progreso tecnológico ha permitido producir diferentes tipos de lámparas, los principales factores que han influido en su desarrollo han sido fuerzas externas al mercado. Por ejemplo, la producción de las lámparas de filamentos que se utilizaban a principios de siglo sólo fue posible cuando se dispuso de buenas bombas de vacío y del proceso de trefilado <6> del tungsteno. Sin embargo, fue la generación y distribución de electricidad a gran escala para satisfacer la demanda de iluminación eléctrica la que determinó el crecimiento del mercado. La iluminación eléctrica ofrecía muchas ventajas en comparación con la luz generada por gas o aceite, como la estabilidad de la luz, el escaso mantenimiento, la mayor seguridad que supone no tener una llama desnuda y la ausencia de subproductos locales de combustión. Durante el periodo de recuperación que siguió a la Segunda Guerra Mundial lo importante era la productividad. La lámpara fluorescente tubular se convirtió en la fuente de luz emergente pues con ella era posible iluminar fábricas y oficinas sin sombras duras y comparativamente, sin mucho calor; además aprovechando eficientemente el espacio disponible.
Reproducción de la discutida patente de Edison
En el decenio de 1970 aumentó el precio del petróleo y los costes energéticos se convirtieron en una parte importante de los costes de explotación. El mercado demandaba lámparas fluorescentes La lámpara incandescente fue un invento que produjesen extraordinario que dejó atónitos a sus la misma contemporáneos. Este aviso era colocado cantidad de luz en algunos de los primeros hoteles estadounidenses equipados de luz eléctrica con un menor para avisar a sus desprevenidos clientes consumo eléctrico por lo que se perfeccionó el diseño de la lámpara de varias maneras. A medida que se aproximó el fin de siglo, aumentó la conciencia de los problemas ambientales globales. Factores como el mejor aprovechamiento de las materias primas escasas, el reciclaje o la seguridad en el vertido de los productos y los desechos, y la continua preocupación por el consumo de energía – sobre todo la generada a partir de combustibles fósiles – influyen decisivamente en el diseño de las lámparas hoy a nuestra disposición. Fuentes de luz artificial – Antonio Cuevas – Pág. 10 de 23
En términos relativos, muy poco ha avanzado la tecnología de la incandescencia desde los tiempos de Edison. La bombilla, el símbolo de las ideas brillantes, ha dejado de parecer una buena idea. Así, los políticos occidentales conscientes tratan de prohibir esta tecnología centenaria por su importante contribución al calentamiento global. El 20 de febrero de 2007, Australia anunció que eliminaría la venta de bombillas incandescentes ineficaces antes del 2010, substituyéndolas por bombillas fluorescentes compactas altamente eficientes que utilizan una cuarta parte de la electricidad. El 25 de abril de 2007, apenas dos meses después del anuncio de Australia, el gobierno canadiense también anunció que eliminaría la venta de lámparas incandescentes antes del 2012. El 1 de septiembre de 2009 las bombillas incandescentes de más de 100 vatios fueron retiradas del mercado de la Unión Europea (27 países; 498 millones de habitantes). En 2010 desaparecieron las de más de 75 vatios. El 1 de enero de 2012 la bombilla doméstica de filamento de tungsteno desapareció definitivamente y por completo de las tiendas europeas, con independencia de su potencia. El ahorro anual estimado es de 40.000 millones de kilovatios a la hora (KWh) lo que equivale al consumo eléctrico anual de 11 millones de hogares. Si el resto del mundo siguiera estos precedentes, la caída del uso mundial de electricidad permitiría el cierre de más de 270 centrales eléctricas de carbón (de 500 megavatios), altamente contaminantes. Solo en Estados Unidos, este cambio de bombillas permitiría cerrar cerca de 80 estas nocivas centrales de carbón. La buena noticia es que el mundo puede estar acercándose a un punto de inflexión hacia el uso de bombillas eficientes. Una nueva revolución está en progreso: fabricantes de LED (microchips que emiten luz), prometen que las lámparas incandescentes y de descarga pronto acompañarán a las antorchas y las velas en el baúl de los recuerdos. Como siempre ha sucedido, y sucederá, superan a sus predecesoras en su menor consumo de energía, mayor vida útil y brindan a los diseñadores mayores posibilidades creativas.
La energía desaparecida en un sistema es exactamente igual a la cantidad de calor producido. James Joule - 1845
CRÓNICA DE UNA MUERTE ANUNCIADA El 1 de septiembre de 2009 las bombillas incandescentes de más de 100 vatios empezaron a ser retiradas del mercado de la Unión Europea (27 países; 498 millones de habitantes). En 2010 desaparecieron las de más de 75 vatios. Desde el 1 de enero de 2012 ya no se ofrecen lámparas de incandescencia para iluminación doméstica en ningún punto de venta de la EU AHORRO Ahorro anual de 40.000 millones de kilovatios a la hora (KWh) a partir de 2020, lo que equivale al consumo eléctrico de 11 millones de hogares.
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Los LED (Light Emiting Diode o diodos emisores de luz) son vistos diariamente en algunos carteles luminosos, semáforos y luces de freno de algunos vehículos de reciente producción. Los investigadores están concentrando sus esfuerzos en reducir su tamaño a nivel microscópico, aumentar su luminosidad y reducir aún más el consumo de energía (al estado de la tecnología en 2009, consumen un 85% menos que una lámpara incandescente). Lo que desvela a los diseñadores es la, ya verificada, posibilidad de incorporarles un “software” para alterar la intensidad, los patrones lumínicos y la posibilidad de generar hasta 16,7 millones de colores diferentes. Los arquitectos imaginan casas y oficinas cuyos niveles y esquemas de iluminación varíen según la hora, el clima y el estado anímico de sus ocupantes. El “show business” planifica incorporarlos en los cines, teatros y recitales para crear efectos que acompañen a los espectáculos. Sin embargo, por el momento son caros, aunque se esperan importantes contribuciones desde el área de la nanotecnología (manipulación de la materia a nivel atómico). Los más optimistas pronostican que antes del 2012 ingresarán en las casas y oficinas. Mientras tanto seguiremos conviviendo con nuestros rígidos esquemas de iluminación y “sufriendo” cuando nos llegue la factura de la luz.
LED Util idad extraordinaria en luces que deben est ar encendidas todo el tiempo y que resultan inc ómodas de reemplazar. Los semáforos de l as grandes ci udades se están susti tuyendo por LED. >
En las 100.000 horas (casi 12 años) que se mantiene útil un LED rojo, habría que haber cambiado cien veces la lámpara de incandescencia del rojo de un semáforo.
ENORM E VIDA ÚTIL No filamento = no muerte súbita. Muerte por depreciación (50% del flujo). Rojos y amarillos: 100.000 horas (12 años) Azules y verdes: 50.000 horas (6 años)
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<6> Se entiende por trefilar, la operación de conformación en frío consistente en la reducción de la sección (o calibre) de un alambre o varilla metálica, haciéndola pasar a través de un orificio cónico practicado en una herramienta.
Lámparas incandescentes primitivas a base de filamento de carbono.
Para fabricar alambre suele emplearse una plancha de trefilar. Como su nombre indica, esta herramienta consiste una plancha metálica que contiene una serie de aberturas en forma de cono o de campana, con diámetros cada vez menores, llamadas troqueles de trefilado. La pieza de metal se hace pasar por el troquel más grande para fabricar un alambre grosero. A continuación, este alambre se hace pasar por la abertura inmediatamente menor, y así hasta obtener un alambre de la medida deseada.
Los troqueles de trefilado están sometidos a un desgaste muy intenso y suelen fabricarse con materiales muy duros, como carburo de tungsteno o diamante. INCANDESCENCIA El alambre de tungsteno que forma el filamento es largo y extremadamente fino. En una lámpara de 60 vatios, el filamento puede llegar a medir alrededor de 2 metros de longitud, siendo su grueso solamente 0,003mm (tres milésimas de milímetro). > Límite para el método de obtención de luz por incandescencia: el punto de fusión del tungsteno (3422ºC). En la práctica, el límite de temperatura es de unos 3.200ºC. Por encima del mismo, la evaporación del filamento resulta excesiva.
Ve ntajas La luz emitida contiene todas las longitudes de onda que forman la luz visible. Además, su espectro de emisiones es continuo. En iluminación para cine y TV garantiza una buena reproducción de los colores de los objetos iluminados (IRC~100).
En general, los rendimientos de las lámparas de incandescencia son muy bajos: la mayor parte de la energía consumida se convierte en calor. Apenas un 10% en luz visi ble.
No parpadeo. Fuentes de luz artificial – Antonio Cuevas – Pág. 13 de 23
OCHO PARÁMETROS QUE DEFINEN UNA LÁMPARA Los criterios de rendimiento varían según la aplicación. En general, no existe una jerarquía concreta respecto a la importancia de estos criterios. Son ocho: -
Intensidad luminosa Temperatura de color Índice de reproducción cromática Distribución espectral de la energía Vida Eficiencia Depreciación del flujo Parpadeo
Intensidad luminosa La emisión lumínica de una lámpara determinará su idoneidad en relación con la escala de la instalación y la cantidad de iluminación necesaria. La intensidad (lúmenes) depende directamente de su potencia en vatios y se puede representar en las curvas proporcionadas por los fabricantes, que expresan cómo se distribuye en función de la distancia. Cuando aplicamos a la lámpara de incandescencia una tensión mayor de la tensión nominal para la que ha sido diseñada, se produce un incremento de la potencia consumida y del flujo emitido por la lámpara pero se reduce la duración de la lámpara como se aprecia en la ilustración inferior. Efecto de las variaciones de tensión (%) Análogamente, al reducir la tensión se produce el efecto sobre las características de funcionamiento contrario. Todo lo anterior solo para incandescencia, de las lámparas incandescentes nada de ello aplica para las lámparas de descarga.
INTENSIDAD LUMINOSA Si aplicamos a la lámpara incandescente una tensión superior en un 5% a la nominal (de 100 a 105 voltios) los efectos son: 1. Aumento de la potencia en vatios (~ 8%)
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2. Aumento de la emisión en lúmenes (~ 20%) 3.- Aumento de la eficiencia en lúmenes/vatio (~ 10%) 4. Disminución drástica de la duración de la lámpara (~ 40% de pérdida) >
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Solo incandescencia. No aplica para lámparas de descarga Fuentes de luz artificial – Antonio Cuevas – Pág. 14 de 23
Temperatura de color Sabemos que la temperatura de color de una luz cualquiera equivale a la temperatura a la que hay que elevar el cuerpo negro para que la radiación emitida por este sea similar a la de la luz considerada. Esa temperatura de calentamiento del cuerpo negro medida en grados Kelvin será la temperatura de color de la fuente luminosa analizada.
Si se eleva la temperatura, aumenta en la curva espectral el componente azul de la luz emitida y disminuye el componente rojo.
El color que percibimos depende, entre otras cosas, de las características cromáticas de las fuentes luminosas que iluminan la escena observada, es decir, de la temperatura de color de dichas fuentes luminosas. El efecto cromático que emite la luz a través de la fuente luminosa depende de su temperatura.
Si la temperatura es baja, se intensifica la cantidad de amarillo y rojo contenida en la luz; si la temperatura se mantiene alta habrá mayor número de radiaciones azules. Cuanto más elevada sea la temperatura de color de una luz, mayor porcentaje de radiaciones azules contendrá.
TEMPERATURAS DE COLOR TÍPICAS Luz de combustión (llama, fuego, velas) Lámparas domésticas de tungsteno (15-250 vatios) Lámparas de tungsteno de estudio 500-1000 vatios (potencia media) Lámparas de tungsteno de estudio 2000 vatios (potencia alta) Lámparas de tungsteno de estudio 5kw – 10 kw (potencia muy alta) Lámparas de tungsteno-halógeno (luces de cuarzo) Lámparas para la proyección doméstica (diapositivas, cine) Lámparas de tungsteno sobrevoltadas (Photoflood) Lámparas y tubos fluorescentes Arcos voltaicos (electrodos de carbón, llama blanca) Salida del sol, puesta del sol Luz de día sin sol, temprano por la mañana o por la tarde Mediodía soleado Sol de mediodía + cielo Cielo nublado Lámpara de xenón Lámparas de haluros metálicos (HMI) Bóveda celeste (cielo azul despejado, norte) Fuentes de luz artificial – Antonio Cuevas – Pág. 15 de 23
1930K 1600-1900K 3000K 3275K 3380K 3200K 3200K 3400-3500K 3200-7500K 6000K 2000-3000K 4500-4800K 5000-5400K 6500K 6800-7500K 6000K 5600-5800K 10.000-20.000K
Índice de reproducción cromática (IRC) Ya sabemos que la eficiencia de una fuente luminosa a efectos de la reproducción de los colores se valora mediante el parámetro denominado
índice de reproducción cromática (IRC) (en inglés CRI o Color Rendering Index; a veces simplificado en Ra).
Este factor determina la calidad de la reproducción del color comparando el aspecto cromático que presentan los objetos iluminados por la fuente en cuestión, con el que presentarían iluminados por una luz de referencia de la misma temperatura de color. El IRC de una luminaria se establece a través de una serie de rigurosos parámetros establecidos por la CIE. Para determinar la reproducción cromática de una fuente de luz, se calculan los efectos cromáticos de una escala de ocho colores de muestra establecidos por la norma DIN 6169, bajo el tipo de iluminación que debe ser calificado, así como bajo la iluminación de referencia, y se establece su relación mutua. La calidad así averiguada de la reproducción cromática es expresada en índices de reproducción cromática, que se pueden referir tanto a la reproducción cromática general, como al valor medio, o a la reproducción de ciertos colores individuales.
FUENTES DE LUZ Vapor de sodio de baja presión Vapor de mercurio estándar Vapor de sodio de alta presión Vapor de mercurio mejorado (white deluxe) Fluorescente tipo warm white Fluorescente tipo cool white Fluorescente tipo deluxe warm white Fluorescente tipo daylight Fluorescente tipo deluxe cool white Haluros metálicos (HMI) 5600K Lámpara doméstica incandescente 100 vatios Iluminación profesional cuarzo/tungsteno Luz día
IRC 5 17 20 45 55 65 73 79 86 93 100 100 100
El índice máximo de 100 significa una reproducción cromática ideal, como la que existe bajo luz de lámpara incandescente y en la luz diurna. Unos valores más bajos indican una reproducción cromática menos buena. Los espectros luminosos continuos resultan en una buena reproducción cromática. Los espectros discontinuos generalmente en una menos buena. Para lograr resultados cromáticos aceptables en cine, vídeo y televisión, es preciso que las fuentes de luz alcancen un CRI mínimo de 80 aunque la televisión (retransmisiones de eventos deportivos bajo alumbrado industrial) suele conformarse (con frecuencia no le queda otra posibilidad) con un CRI de 70.
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A la derecha, carta de prueba iluminada con una fuente de luz de IRC=85. La cromaticidad de la muestra es aceptable. A la izquierda, la obtenida por una fuente de luz de IRC=70. El resultado es cromáticamente inaceptable. El problema fundamental observado es la contaminación cromática que se observa, sobre todo, en tonos que deberían ser acromáticos: blancos y grises (cuadrículas en la esquina inferior izquierda).
Las lámparas de vapor de sodio (muy bajo IRC) habituales en la iluminación urbana, no permiten una buena discriminación cromática.
52 IRC
75 IRC
82 IRC
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Distribución espectral de la energía Si una fuente de luz cubre una parte limitada del espectro, solamente los colores que reflejan esos determinados matices aparecerán brillantes; los demás aparecerán oscuros (reflexión selectiva). El concepto de temperatura de color sólo es aplicable en sentido estricto a aquellas fuentes de luz de espectro continuo, como puede ser la luz solar o la luz por incandescencia. Ya sabemos que para las fuentes de espectro discontinuo se aplica lo que se llama temperatura de color correlacionada. La representación gráfica de la generación de esas varias longitudes de onda por parte de un iluminante se llama distribución espectral de la energía y se define como la forma en que la intensidad, el flujo luminoso u otra magnitud fotométrica varían con la longitud de onda.
Arriba, distribución espectral de la luz emitida por la luz diurna (5.600K). Debajo, la
de una bombilla incandescente doméstica (41.800K). Ambas de espectro continuo. Las fuentes de luz incandescente son de espectro continuo, es decir, la luz emitida por este filamento de tungsteno pasa suavemente por todas las longitudes de onda aunque en algunas con más intensidad que en otras. En otras palabras, el filamento de tungsteno emite luz en todas las longitudes de onda del espectro visible pasando de unas a otras sin saltos ni brusquedades. Es justamente esta transición progresiva de unas a otras longitudes de onda lo que caracteriza a una fuente luminosa de espectro continuo.
El espectro de la luz de sodio de baja presión se caracteriza por una línea amarilla intensa. Este tipo de lámpara se basa en la descarga eléctrica generada en el interior de un vapor de sodio y es utilizada en la iluminación pública, debido a su alta eficiencia lumínica. Se trata de una muy eficiente fuente de espectro discontinuo, aunque de pésimo IRC. La lámpara fluorescente utiliza una descarga eléctrica en un gas y una mezcla química (fósforo), adherida a las paredes del tubo, que reemite la luz. El espectro del mercurio tiene líneas verdes, azules y violetas. El conjunto de estas líneas da origen a una luz blanca con un leve tono azul. El espectro es también discontinuo. Vida
Arriba, curva de distribución espectral de la lámpara de vapor de sodio de baja presión. Debajo, vapor de sodio de alta presión, ya con correcciones perceptibles en azul y verde y, sobre todo en rojo. En ambos casos se trata de fuentes de espectro discontinuo.
La inmensa mayoría de las lámparas deben ser reemplazadas repetidas veces durante la pervivencia del equipo de iluminación que la aloja. La previsión de vida útil media suele ser un compromiso entre coste y rendimiento. Por ejemplo, la lámpara de un proyector de diapositivas no durará más allá de unos cuantos cientos de horas porque resulta importante que alcance el Fuentes de luz artificial – Antonio Cuevas – Pág. 18 de 23
máximo rendimiento lumínico en aras de obtener una imagen de buena calidad, alta luminosidad y adecuada temperatura de color (3200K). Por el contrario, muchas lámparas de alumbrado de vías públicas pueden durar años, lo que representa miles de horas de encendido. En ellas lo importante es la cantidad de luz, no tanto su calidad. Dado que la vida útil de toda lámpara se ve obviamente afectada por sus condiciones de trabajo, no existe una cifra válida para todas las situaciones. De igual manera, la duración efectiva de la lámpara puede venir determinada por las diferentes formas de deterioro que la pueden afectar. El fallo físico, como es la rotura del filamento o de la propia lámpara, puede venir precedido de una reducción ostensible del rendimiento lumínico o de cambios en la coloración de la luz generada. La duración de la lámpara resulta afectada por condiciones ambientales externas como pueden ser la temperatura ambiente, humedad, vibración, frecuencia de encendido, fluctuaciones en la tensión de alimentación e incluso su orientación respecto al sol. De todos los factores posibles, la duración de una lámpara incandescente viene determinada sobre todo por la temperatura de trabajo del filamento. Mientras más alta sea esta, mayor será el flujo luminoso generado pero también mayor la velocidad de evaporación del material que forma el filamento. Las partículas evaporadas, cuando entran en contacto con las paredes, se depositarán sobre estas ennegreciendo la ampolla. De esta manera se verá reducido el flujo luminoso por ensuciamiento del bulbo. Pero, además, el filamento se habrá vuelto más delgado por la evaporación del tungsteno que lo forma y se reducirá, en consecuencia, la corriente eléctrica que pasa por él, la temperatura de trabajo y la intensidad lumínica. Esto seguirá ocurriendo hasta que finalmente se rompa el filamento. A este proceso se le conoce como depreciación luminosa. Para determinar la vida de una lámpara existen diferentes parámetros según las condiciones de uso definidas. ·
La vida individual es el tiempo transcurrido en horas hasta que una lámpara en particular se inutiliza, trabajando bajo condiciones determinadas. Carece de relevancia a nuestros efectos.
·
La vida media o nominal, es el tiempo transcurrido hasta que se produce el fallo de la mitad de las lámparas de un lote, trabajando continuamente (sin apagados), y siempre bajo condiciones determinadas.
·
La vida útil es el tiempo estimado en horas tras el cual es preferible sustituir un conjunto de lámparas de una instalación a mantenerlas. Esto se hace por motivos económicos y para evitar una disminución excesiva en los niveles de iluminación en la instalación debido a la depreciación que sufre el flujo luminoso con el tiempo. Este valor sirve para establecer los periodos de reposición de las lámparas de una instalación.
·
La vida máxima es el tiempo máximo de funcionamiento que resulta tras el análisis y ensayo de un lote de lámparas trabajando en unas condiciones determinadas. El valor mayor obtenido en una de las lámparas de ese lote será la vida máxima.
La duración media de las lámparas incandescentes está normalizada; siendo de unas 1000 horas para las destinadas a uso doméstico, 2000 horas para las halógenas de aplicaciones generales y 4000 horas para las especiales <7>. Estas duraciones no son aplicables a las de iluminación en cine y TV. No hay que olvidar que la vida media establecida para un tipo de lámpara es el tiempo que tardan en fallar el 50% de las lámparas de una partida de pruebas. Por consiguiente, no es probable que esta definición de vida sea aplicable en la mayoría de los casos reales debido a que en ellos, las condiciones particulares de uso no coinciden con las de ensayo. En conclusión, la duración de una lámpara suele ser inferior en la práctica a los valores publicados por el fabricante Fuentes de luz artificial – Antonio Cuevas – Pág. 19 de 23
que sólo deberán utilizarse a efectos de comparación. En los estudios de TV donde los equipos están encendidos en períodos largos, suele aplicarse a toda la instalación eléctrica de iluminación un voltaje levemente menor al de la red (entre un 5% y un 10%). Con ello se logra una mucha mayor duración de las lámparas de incandescencia: hasta un 300% si además son encendidas gradualmente a través del atenuador (dimmer). La pequeña caída en los niveles de luz y temperatura de color de las lámparas subvoltadas puede ser fácilmente corregida en el control de cámaras y, a cambio, la factura anual de repuestos de iluminación reflejará un recorte sustancial. Los equipos de iluminación por tubos fluorescentes que pudiera haber en el estudio, no acusan esta pequeña variación en el voltaje. Y en los HMI, si los hubiera (algo improbable en estudios de TV), cada balasto corregiría el voltaje de su lámpara.
Eficiencia
Nº de lúmenes obtenidos Eficiencia = ----------------------------------- = lúmenes/vatio Nº de vatios consumidos
Como ya sabemos, la eficiencia se mide por el número de lúmenes emitidos por una lámpara en relación a cada vatio de corriente eléctrica consumida. Así, si una lámpara incandescente doméstica de 100 vatios produce un flujo de 1.200 lúmenes, su eficacia luminosa será de 1200/100 = 12 lúmenes/vatio.
No toda la energía eléctrica consumida por una lámpara se convierte en luz útil y, por tanto, no existen fuentes de luz 100% eficaces. Como norma general, la eficiencia de un tipo determinado de lámpara aumenta cuanto mayor es su potencia porque la mayoría de las lámparas tienen cierta pérdida fija. Ahora bien, comparando diferentes tipos de lámparas se observan marcadas variaciones en su eficiencia. Es conveniente utilizar las lámparas de mayor eficiencia, siempre que se cumplan al mismo tiempo el resto de los criterios que estamos considerando en estas líneas. Las eficiencias más altas obtenidas en iluminación profesional para cine y TV corresponden a los tubos fluorescentes (hasta 80 lúmenes/vatio) y los HMI (hasta 110 lúmenes/vatio). Las lámparas incandescentes obtienen los peores resultados. Si definimos la eficacia luminosa como un indicador del rendimiento con que una fuente de luz convierte la energía eléctrica en energía luminosa, la tabla de rendimiento nos indica que todas las fuentes de luz sufren importantes pérdidas.
TIPO DE EMISOR Bombilla eléctrica de Edison Bombilla doméstica 100w Bombilla incandescente 200w Bombilla incandescente 500w Bombilla incandescente 1000w Lámparas halógenas domésticas Fluorescentes ordinarios Vapor de mercurio Fluorescentes cine y TV Vapor de mercurio halogenado Halogenuros metálicos (HMI) Vapor de sodio baja presión
Lúmenes/vatio Rendimiento 2 0.9% 13 5.9% 15 6.9% 18 8.1% 20 9% 25 11.3% 45-60 20.4 – 29% 55 25% 60-80 27.2 – 36.3% 70-90 31.8 – 40.9% 85-110 38,6 – 50% 180 81.8%
La tabla también concreta la correlación entre el aumento de potencia y el aumento consecuente de eficacia. Una bombilla de 100 vatios tiene un rendimiento del 5,9%, una de 200 eleva dicho rendimiento en un punto porcentual (6,9%) y otra de 1000w alcanza el 9%.
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Distribución de la energía emitida por diferentes fuentes luminosas Fuente: CIE, 1996 % radiación % radiación % radiación Fuente visible ultravioleta infrarroja Incandescente 5,75 0,25 75 Fluorescente 28 0,5 -Mercurio halogenado 24 1,5 24,5 Mercurio de alta presión 16,5 4 15 Sodio de baja presión 31 -25 Sodio de alta presión 40,5 -3,5
% calor 19 71,5 50 64,5 44 56
Depreciación del flujo El flujo luminoso medio de una lámpara corresponde al valor medido luego de 100 horas de funcionamiento. Este valor puede disminuir con el tiempo como consecuencia del ennegrecimiento del bulbo por evaporación del tungsteno en las lámparas incandescentes, en las lámparas de descarga a causa de la dispersión del material del electrodo que se deposita sobre las paredes del tubo de descarga, y en las lámparas con recubrimientos fluorescentes como tubos y las de mercurio de alta presión, por agotamiento gradual de los polvos fluorescentes. Esa pérdida de capacidad es lo que llamamos depreciación del flujo La tabla compara la vida nominal promedio de diferentes fuentes y el porcentaje de depreciación del flujo en lúmenes al 50% y 100% de su vida media.
DEPRECIACIÓN DEL FLUJO Depreciación del flujo luminoso para distintos tipos de lámparas Fuente: Osram Sylvania, 2000 Fuente
Vida media
% de depreciación del flujo al 50% de la vida media
% de depreciación del flujo al 100% de la vida media
Incandescencia
1.000
8 8 (-12%)
83 (-17%)
Tungsteno halógeno
2.000
98 (-2%)
97 (-3%)
Fluorescente
20.000
8 5 (-15%)
75 (-25%)
Mercurio
24.000
7 5 (-25%)
65 (-35%)
Mercurio halogenado
15.000
7 4 (-26%)
68 (-32%)
Sodio a alta presión
24.000
9 0 (-10%)
72 (-28%)
L a depreciación del flujo es muy baja en las lámparas de tungsteno halógeno. Alta en las lámparas de descarga
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Parpadeo En conexión a redes de corriente alterna, la emisión de luz no es constante en un intervalo de tiempo pequeño. El parpadeo o efecto estroboscópico de las lámparas depende en gran manera de su inercia. En Costa Rica, la red de alimentación eléctrica tiene una frecuencia de 60 herzios. Ello significa que realiza 60 ciclos de encendido/apagado por segundo: el voltaje parte de cero, alcanza el valor máximo, vuelve a cero, se hace negativo (valor máximo de corriente eléctrica pero con los electrones moviéndose en sentido inverso a través de los conductores) y vuelve a tomar valor cero. Es decir, hay dos pasos por el valor cero y dos máximos (inversos). Para una frecuencia de red de 60 hercios habrá 120 encendidos y 120 apagados. Si la lámpara tiene poca inercia (lámparas de descarga de gas) se notará este ir y venir de la intensidad, traducido en un parpadeo que el ojo humano no detecta pero sí las cámaras cinematográficas y electrónicas. En el caso de las lámparas incandescentes en todas sus variantes, en intervalos tan breves (120 fluctuaciones por segundo) la lámpara no tiene tiempo de enfriarse cuando ya está calentándose de nuevo, y al no enfriarse sigue emitiendo luz. Las lámparas incandescentes carecen de parpadeo. Igualmente el arco de carbón, del que hablaremos enseguida, puesto que trabaja con corriente continua. Cabe aclarar que el ojo humano compensa el efecto estroboscópico producido por las lámparas de descarga (persistencia retiniana) aunque la permanencia bajo estas luces en periodos dilatados puede producir fatiga ocular. En la industria, en los casos en que existan máquinas en rotación, pueden presentarse situaciones de trabajo peligrosas.
CORRIENTE ALTERNA. EL PARPADEO
En un segundo la corriente pasa por: 160 picos 160 valles 120 ceros Lámparas de alta inercia (incandescencia) NO PARPADEO
Lámparas de alta inercia (incandescentes): NO PARPADEO Lámparas de baja inercia (descarga): PARPADEO En Costa Rica la corriente cambia de polaridad 60 veces cada segundo.
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La fuente de luz de descarga produce 120 picos por segundo en nuestra zona geográfica (60 positivos y 60 negativos). Si la velocidad de la cámara no está acomodada a esta variación cíclica de la luz, algunos fotogramas serán expuestos coincidiendo con los picos de luz, otros coincidiendo con los puntos de valor cero luz y otros en puntos intermedios; así habrá alternativamente fotogramas brillantes y fotogramas oscuros. En ello estriba el problema del parpadeo cuando se filma bajo luces de descarga (HMI, por ejemplo), las más habituales hoy día. De su solución hablaremos en el tema dedicado a este tipo de iluminantes.
<7> La temperatura ambiente no es un factor que influya demasiado en el funcionamiento de las lámparas incandescentes, pero ha de tenerse en cuenta para evitar deterioros en los materiales empleados en su fabricación. En las lámparas normales la temperatura externa de funcionamiento no debe exceder de los 200º C para el casquillo y los 370ºC para el bulbo en el alumbrado general. Esto será de especial atención si la lámpara está alojada en luminarias con mala ventilación. En el caso de las lámparas halógenas es necesaria una temperatura de funcionamiento mínima en el bulbo de 260ºC para garantizar el ciclo regenerador del wolframio. En este caso la máxima temperatura admisible en la ampolla es de 520ºC para ampollas de vidrio duro y 900ºC para el cuarzo.
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