Integrante:Robert
Suarez Volumen 1, nº 1 Fecha del boletín
fuentes de luz
¿QUE ES LA LUZ? luminaria Contenido: ¿QUE ES LA LUZ? luminaria
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Fuentes de luz
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Tipos de luz
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Lámparas de Descarga: Fluorescentes
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Lámparas de Mercurio, de Alta Presión, Lámparas de Luz Mixta o Luz de Mezcla
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Lámparas de Vapor de 6 Sodio a Baja Presión, Lámparas de Vapor de Sodio a Alta Presión La luz. Fundamentos 7 Espectro electromagnético, Características de la luz artificial
Puntos de interés especial: Fuentes incandescente. Fuentes luminiscente . Fosforescente . Fluorescente.
La luz es la clase de energía electromagnética radiante que puede ser percibida por el ojo humano. En un sentido más amplio, el término luz incluye el rango entero de radiación conocido como el espectro electromagnético. Luminaria: Luminaria es el aparato que sirve para distribuir, filtrar o transformar la luz por una o varias lámparas y que contiene todos los accesorios necesarios para fijarla, protegerlas y conectarlas. Las luminarias son aparatos que sirven de soporte y conexión a la red eléctrica a las lámparas. Como esto no basta para que cumplan eficientemente su
función, es necesario que cumplan una serie de características ópticas, mecánicas y eléctricas entre otras. A nivel de óptica, la luminaria es responsable del control y la distribución de la luz emitida
óptico se cuide la forma y distribución de la luz, el rendimiento del conjunto lámparaluminaria y el deslumbramiento que pueda provocar en los usuarios.
Para iluminar espacios carentes de luz es necesaria la presencia de fuentes de luz artificiales, las lamparas
por la lámpara. Es importante, pues, que en el diseño de su sistema
Fuentes de luz Se llama fuente de luz o fuente luminosa a todo aquello capaz de emitir luz, es decir, radiación electromagnética en el espectro visible. Llaqué a nuestro alrededor existen numerosos objetos que emiten luz, por ejemplo el Sol, una lámpara, una vela. A estos objetos que
transforman algún tipo de energía en luz se les llama fuentes de luz o fuentes luminosas. En el caso de la vela la energía proviene de una reacción química llamada combustión, en la lámpara se transforma energía eléctrica en luz y en el Sol es producto de reacciones nucleares.
La luz emitida por cualquier fuente luminosa siempre proviene de una transformación de energía. Existen dos tipos de fuentes luminosas: Naturales (sol, cometas). Artificiales (Lámparas incandescentes y de descarga en gas).
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Tipos de luz Natural: esta iluminación se realiza a partir de luz que proviene del sol, por lo que varía constantemente a causa de la rotación terrestre. En la luz natural la calidad, dirección, intensidad y color no puede ser controlada por el hombre y se ve determinada por las condiciones naturales. Es indispensable para todos los organismos fotosintéticos por ser Espectro Electromagnético formado por la asociación de varios colores( azul hasta el rojo) que se propaga en forma de ondas ( modelo ondulatorio) o estar formado por partículas luminosas
“Fuentes incandescentes: Son aquellas que emiten luz y calor al ambiente. Por ejemplo, el filamento de una lamparita”.
cargadas con paquetes de energía cuántica( fotones de luz solar), esta luz es clave para realizar el proceso de la fotosíntesis. Artificial: es oriLuciérnaga es una fuente de luz natural ginada por transformación de una forma de energía a otra, tas bajo bombillas luminocuando la energía eléctrisas pues realizan fotosínca pasa por las bombillas tesis pero en intensidaluminosas los filamentos des menores a la luz nade Tungsteno generan luz tural. artificial que sirve para la iluminación de todos los ambientes, este tipo de luz también e aprovechada por las plantas expues-
Lámparas incandescentes Son lámparas cuya luz es generada al pasar una corriente eléctrica por un filamento (Tungsteno o wolframio) que se calienta por efecto Joule alcanzando temperaturas tan elevadas que empieza a emitir luz visible. Para evitar que el filamento haga combustión en contacto con el aire, se
rodea con una ampolla de vidrio a la que se le ha sellado al vacío o se ha rellenado con un gas, el rendimiento de este tipo de lámpara es bajo puesto que la mayor parte de su energía se convierte en calor.
Ventajas y desventaja VENTAJAS: Fuente de luz económica, Luz calida y agradable, Fácil instalación, Bajos costos, son adecuadas en todas las aplicaciones que requieran una buena reproducción de colores como domicilios, restaurantes, estudios, teatros, etc. produce, sin embargo, un rendimiento de temperatura de color altamente aceptable.
Estas lámparas tienen general sobre la ventaja de que se todo si se trata de conectan directamente superficies grandes. La corta vida a la y baja eficacia red, no necesitando (lúmenes por ningún equipo auxiliar para su funcionamienwatt) de esta fuente, limita su to. uso principalDESVENTAJAS: Baja mente a ilumieficiencia lumínica, Lámparas incandesnación comerVida útil promedio centes desventaja cial de decoracorta, su empleo no ción y es adecuado en iluminación residencial.
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Lámparas de Descarga 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 de lámparas cada una de ellas con sus propias características luminosas. 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.
“Fluorescentes: Estos materiales luego de recibir energía, la absorben y emiten luz mientras dura la absorción de energía. Por ejemplo: al apagar un televisor su pantalla deja de emitir luz casi instantáneamente”.
PROPIEDADES Y CARACTERISTICAS : Las lámparas de descarga se pueden clasificar según el gas utilizado (vapor de mercurio o sodio) o la presión a la que este se encuentre (alta o baja presión). Las propie- Diagrama esquemático, de una lámpara de cátodo dades varían caliente mucho de unas a otras y esto las hace adecuadas para ƒ Lámparas de luz de mezcla usos muy diversos. ƒ Lámparas con halogenuros Lámparas de vapor de mercumetálicos rio: •Lámparas de vapor de sodio: Baja presión: Lámparas de vapor de sodio a ƒ Lámparas fluorescentes baja presión Alta presión: Lámparas de vapor de sodio a ƒ Lámparas de vapor de meralta presión . curio a alta presión
Lámparas Fluorescentes: Las lámparas fluorescentes son lámparas de vapor de mercurio a baja presión (0.8 Pa). En estas condiciones, en el espectro de emisión del mercurio predominan las radiaciones ultravioletas en la banda de 253.7 nm. Para que estas radiaciones sean útiles, se recubren las paredes interiores del tubo con polvos fluorescentes que convierten los rayos ultravioletas en radiaciones visibles. Están formadas por un tubo de diámetro normaliza-
do, normalmente cilíndrico, cerrado en cada extremo con un casquillo de dos contactos donde se alojan los electrodos. El tubo de descarga está relleno con vapor de mercurio a baja presión y una pequeña cantidad de un gas inerte que sirve para facilitar el encendido y controlar la descarga de electrones. Las lámparas fluorescentes necesitan para su funcionamiento la presencia de elementos auxiliares. Para limitar la corrien-
te que atraviesa el tubo de descarga utilizan el balastro y para el encendido existen varias posibilidades que se pueden resumir en arranque con cebador o sin él. El cebador se utiliza para calentar los electrodos antes de someterlos a la tensión de arranque.
Ventajas y desventajas de Lámparas Fluorescentes: VENTAJAS: Eficacia mejorada y una vida más larga que la de las lámparas incandescentes. Las eficiencias de estas lámparas oscilan entre los 45 y los 90 lúmenes por watt. Luz cómoda y fresca, produce menos resplandor y sombras más suaves. Dura mas de 7 veces que la lámpara incandescente de igual potencia y produce 3 veces mas luz por vatio de energía conservando su brillo por mas tiempo. Se ahorra más energía. DESVENTAJAS:
Necesitan para su funcionamiento la presencia de elementos auxiliares (balastros y cebadores). Dentro de las desventajas de las lámparas fluorescentes se incluye su gran tamaño para la cantidad de luz producida. Su uso en áreas exteriores es todavía menos económico, porque la salida de luz de esta fuente se reduce a temperaturas ambientales bajas. Varía el flujo luminoso según la temperatura, tensión y frecuencia. Emiten radiaciones ultravioletas. Producen el
efecto estroboscópico, salvo en las de alta frecuencia (aunque puede eliminarse mediante montajes de conexión especiales).
Lámparas Fluorescentes
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Lámparas de Mercurio de Alta Presión:
“Fosforescentes: Estos
La producción de la luz es realizada a través del principio de luminiscencia obtenida por la descarga eléctrica del mercurio gasificado. En estas lámparas la descarga se produce en un tubo de descarga de cuarzo que contiene una pequeña cantidad de mercurio a alta presión y un relleno de gas inerte, generalmente argón, para ayudar al encendido. Una parte de la radiación de la descarga ocurre en la región visible del espectro como luz, pero una parte se emite también radiaciones ultravioleta. Cubriendo la superficie interna de la ampolla exterior, en la cual se encuentra el tubo de descarga, con un polvo fluorescente se convierte esta radiación ultravioleta en radiación visible.
VENTAJAS: Las principales ventajas de las fuentes HID, son su alta eficacia en lúmenes por watt, larga vida de la lámpara, alta eficiencia lumínica, prolongada vida útil, aceptable calidad del color, Reproducción fiable de los colores verdes, lo que las hace adecuadas para Lámparas de Mercurio de Alta Presión alumbrado exterior en parques y jardines. DESVENTAJAS: que), emite radiaciones Entre las desventajas se ultravioleta, su costo es más incluyen la necesidad de elevado que la incandescenequipos auxiliares (balastro tes y fluorescentes. para regular la corriente de la lámpara y el voltaje así como ayuda para el arran-
materiales reciben energía, la absorben y la emisión de luz continua despues de la absorción de energía. Por ejemplo: los relojes que estan recubiertos con una pintura especial siguen emitiendo luz durante un tiempo prolongado, así se los pueden ver en una habitación oscura”.
Lámparas de Luz Mixta o Luz de Mezcla : Las lámparas de luz de mezcla son una combinación de una lámpara de mercurio a alta presión con una lámpara incandescente y, habitualmente, un recubrimiento fosforescente. El control de la intensidad de corriente se consigue mediante una resistencia en forma de filamento de tungsteno colocado en su interior, contribuyendo además a la emisión
luminosa. La eficacia de estas lámparas es del orden de 25 Lm/W., y tienen una depreciación del flujo luminoso muy pequeña. Es importante resaltar en estas lámparas que, durante el periodo de arranque, el exceso de tensión no absorbido por el tubo de descarga sobrecarga considerablemente el filamento, motivo por el que la vida media se ve en
gran medida afectada por el número de encendidos.
Lámparas de Luz Mixta o Luz de Mezcla sus ventajas y desventajas
Lámparas de Luz Mixta
VENTAJAS: Las lámparas de luz mezcla tienen la ventaja de que pueden conectarse directamente a la red (no precisan de balasto y arrancador para su funcionamiento). Tardan unos dos minutos en el encendido y no se puede efectuar el re-encendido hasta que no se enfría. El filamento asegurar la estabilización de la descarga, mejorar el rendimiento de color de la lámpara, mediante el espectro continuo emitido por el
filamento y mejora el factor de potencia de la lámpara. Mayor duración (seis veces mas para las incandescentes estándar). DESVENTAJAS: La duración viene limitada por el tiempo de vida del filamento que es la principal causa de fallo. Respecto a la depreciación del flujo hay que considerar dos causas. Por un lado tenemos el ennegrecimiento de la ampolla por culpa del wolframio eva-
porado y por otro la pérdida de eficacia de los polvos fosforescentes. En general, la vida media se sitúa en torno a las 6000 horas. Es importante resaltar en estas lámparas que, durante el periodo de arranque, el exceso de tensión no absorbido por el tubo de descarga sobrecarga considerablemente el filamento, motivo por el que la vida media se ve en gran medida afectada por el número de encendidos. Bajo rendimiento de color.
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Lámparas de Vapor de Sodio a Baja Presión: La radiación emitida es de color amarillo. El tubo de descarga de una lámpara de sodio de baja presión es en general, en forma de U y está contenido en una cubierta exterior de vidrio tubular vacío, con capa de óxido de indio en la superficie interna. El vacío, junto con la capa, ayuda a mantener la pared del tubo de descarga a una temperatura de trabajo adecuada. Estas medidas son necesarias para que el sodio al condensarse se deposite en las hendiduras del vidrio y se evapore con una pérdida mínima de calor; debido a eso, se logra la mayor eficiencia luminosa posible. El gas neón presente dentro de la lámpara, sirve para iniciar la descarga y para desarrollar el calor suficiente como para vaporizar el sodio. La lámpara alcanza su flujo luminoso establecido en aproximadamente diez minutos. Volverá a arrancar de forma inmediata en caso de que el suminis-
“Fuentes luminiscentes: Son aquellas que emiten luz sin emitir calor al ambiente. Por ejemplo, un tubo de luz”.
tro de alimentación se interrumpa momentáneamente, ya que la presión de vapor es bastante baja y el voltaje aplicado es suficiente como para restablecer el arco. VENTAJAS: La vida media de estas lámparas es muy elevada, de unas 15000 horas y la depreciación de flujo luminoso que sufren a lo largo de su Lámparas de Vapor de Sodio vida es muy baja. La eficacia luminosa de las lámparas de cias de lámpara pequeñas (35 vapor de sodio a baja presión es W.) y del orden de los 600 V. la más elevada de todas las para las de gran potencia (180 existentes, llega a ser de 190 W.). Por tal motivo, se hace Lm/W. Adecuadas para alumimprescindible en el circuito un brado público. elemento que además de conDESVENTAJAS: Longitud consitrolar la intensidad, como en derable de la lámpara (creciente todas las lámparas de descarga, con la potencia) que dificulta eleve la tensión de la red al considerablemente su instalavalor necesario; esto se consición en sistemas de iluminación. gue mediante reactancias autoRendimiento del color y reprotransformadoras de dispersión. ducción de colores bajos. La tensión mínima de arranque que necesitan estas lámparas es del orden de los 390 V. para poten-
Lámparas de Vapor de Sodio a Alta Presión Las lámparas de vapor de sodio a alta presión tienen una distribución espectral que abarca casi todo el espectro visible proporcionando una luz blanca dorada mucho más agradable que la proporcionada por las lámparas de baja presión. En su interior hay una
mezcla de sodio, vapor de mercurio que actúa como amortiguador de la descarga y xenón que sirve para facilitar el arranque y reducir las pérdidas térmicas. El tubo está rodeado por una ampolla en la que se ha hecho el vacío. La tensión de encendido de estas lámparas es muy elevada y su tiempo de
arranque es muy breve.
Lámparas de Vapor de Sodio a Alta Presión ventajas y desventajas:
Lámparas de Vapor de Sodio a Alta Presión
VENTAJAS: Tienen un rendimiento en color y capacidad para reproducir los colores mucho mejores que la de las lámparas a baja presión. 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 lámparas. La vida media de este tipo de lámparas ronda las 20000 horas. Este tipo de lámparas tiene muchos usos posibles
tanto en iluminación de interiores como de exteriores. Algunos ejemplos son en iluminación de naves industriales, alumbrado público o iluminación decorativa. Pera su reencendido exige un tiempo de espera muy breve, alrededor de 1 minuto. DESVENTAJAS: Debido a la presión elevada del sodio en el tubo de descarga, para el encendido de estas lámparas es preciso aplicar tensiones de pico comprendidas entre 2.800 y 5.500V.,
por lo que además de la imprescindible reactancia hay que colocar arrancadores especiales capaces de generar los impulsos de encendido. La intensidad de arranque de estas lámparas es del orden del 40 al 50% superior al valor nominal que se alcanza una vez transcurrido el tiempo de encendido. Las condiciones de funcionamiento son muy exigentes debido a las altas temperaturas(1000 ºC).
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La luz. Fundamentos
Es sabido que existen diversos tipos de energía: mecánica, térmica, electrostática y electromagnética. Cuando “encendemos la luz”, conectamos el filamento metálico de una lámpara incandescente a través de una diferencia de potencial, lo cual hace fluir carga eléctrica por el filamento de un modo parecido a cómo la diferencia de presión de una manguera de riego hace fluir el agua por su interior. El flujo de electrones constituye la corriente eléctrica. Usualmente asociamos la corriente al movimiento de cargas en cables conductores, pero la corriente eléctrica surge de cualquier flujo de carga. Cuando la corriente eléctrica se propaga a través de los conductores y llega a un receptor éste se transforma en otro tipo de energía. Si el cuerpo o fuente emisora irradia energía, la propagación se produce por radiación en forma de ondas que son las perturbaciones físicas
Espectro electromagnético
que se propagan a través de un determinado medio o en el vacío.
El espectro electromagnético es el conjunto de longitudes de onda de todas las radiaciones electromagnéticas. Incluye: “La luz visible —también espectro visible— es la parte de espectro electromagnético que los ojos humanos son capaces de detectar. Cubre todos los colores del azul a 400 nm al rojo a 700 nm. La luz azul contiene más energía que la roja”.
Características de la luz artificial La mayoría de nuestras actividades se detendría si no tuviéramos una fuente de luz alterna. La ventaja de este tipo de luz radica en que podemos controlarla a voluntad. Podemos monitorear la intensidad,
la cantidad y la calidad de la luz para ajustarla a cada situación. La luz artificial no tiene un espectro de colores tan amplio ni la longitud de onda de la luz natural; en consecuencia, no ofrece tantos beneficios. Ya que la calidad de la luz artificial es menor comparada con la luz natural, sus efectos en la vida animal y vegetal tampoco brindan tantos beneficios. Las plantas y animales expuestos a la luz artificial por periodos prolongados
tienden a producir formas de vida de más baja calidad en las plantas y causar degeneración o muerte en los seres vivos.