Condensado
de lámparas – una breve guía
Richard Reinhard Klitzing, Técnico de Mantenimiento
Otro ejemplo de IRC muy pobre, lámpara de sodio de baja presión:
(Imágenes extraídas de documentación publicada por diversos fabricantes)
Imagen cortesía OSRAM
Imagen cortesía OSRAM
Imagen cortesía OSRAM
Los arrancadores para lámparas de alta presión son algo más complejos. Los hay de tras tipos básicos:
Arrancador semiparalelo, precisa reactancia con borne auxiliar:
Arrancador independiente paralelo, de dos hilos:
Estos tres esquemas extraidos de documentación técnica de ELT.
Eliminación y reciclaje
Descargar pdf:
Los Técnicos de Mantenimiento debemos
tocar muchos palos, por ello no podemos ser especialistas en todos los campos,
procedemos en ocasiones de las ramas técnicas y profesiones más diversas.
También gerentes y encargados de pequeños negocios, hoteles, pensiones, bares,
restaurantes, tiendas y academias pueden encontrar útil esta guía, como también
consumidores particulares.
¿Un mesón de estética rústica con
apliques en las paredes simulando farolas antiguas de forja, pero con lámparas
inadecuadas de luz demasiado fría, incluso cinco apliques en una pared con 5
tipos de luz diferentes?
¿O la tienda de tejidos con
iluminación de tubos fluorescentes donde no podemos apreciar bien los colores?
¿O la frutería donde las manzanas
rojas adquieren un tono marrón no demasiado apetitoso?
¿O dormitorio o habitación de hotel
donde al encender la luz de “blanco frío” se nos abren los ojos como si nos
hubiéramos tomado 3 expresso?
¿Un taller donde la atmósfera cálida y
relajante de una iluminación de lámparas de 2.700K nos invita a soñar e impide
realizar nuestras tareas con máxima atención?
Las lámparas sustitutas de las
obsoletas lámparas incandescentes (bombillas) están siendo fabricadas con una
gran variedad de características que, parece ser, complican enormemente su
correcta elección para cada aplicación.
Vamos a intentar poner un poco de
“luz” en esta jungla.
En este artículo nos limitamos a las
lámparas o “bombillas”, fuentes emisoras de luz para iluminación general. No
trataremos lámparas especiales, para vehículos ni luminarias ni técnicas de
iluminación.
Conceptos
básicos
Temperatura de color
Como
Temperatura de color se entiende el color que tendría un cuerpo negro calentado
a ésta temperatura expresada en K (Kelvin). Unos 5000K equivaldrían al blanco
puro, valores inferiores tienden al rojo y superiores al azul. La luz solar sin
nubes al mediodía equivale a unos 5500K.
(0K ≈ -273ºC,
273K ≈ 0ºC, 373K ≈ 100ºC ...)
La luz
tendiente al amarillo/rojo llamamos “cálida”, y la tendiente al azul “fría”.
La temperatura de color es un aspecto
importante a tener en cuenta al iluminar un espacio, ya que de ella depende la
sensación que tiene el ocupante.
Los tonos cálidos, tendiendo al
rojizo, proporcionan sensación de recogimiento, alegría, tranquilidad y
relajación, propios para restaurantes y habitaciones de hotel, así como salas
de estar y dormitorios.
En cambio los tonos fríos, tendiendo
al azulado, dan sensación de seriedad, esterilidad y limpieza adecuados para
zonas de trabajo como cocinas, talleres y laboratorios.
Para oficinas, academias etc. se
recomienda un blanco neutro, de unos 5.000K.
No es lo
mismo degustar un cochinillo asado en la cálida y romántica atmósfera de un
mesón, con luz de vela si es posible, que diseccionarlo bajo la luz fría de una
luminaria con lámparas de 6500K en una mesa de autopsias o de un laboratorio.
Una vela
emite luz de unos 1800K, lámpara incandescente (bombilla) unos 2800K, Lámpara
incandescente halógena unos 3200K. Los tubos fluorescentes, lámparas de bajo
consumo, de descarga de halogenuros metálicos y las lámparas LED se fabrican en
una amplia gama desde luz muy cálida con mayor componente roja hasta muy fría
con mayor componente azul.
Una observación: No confundir la expresión "blanco cálido" y "blanco frió" con "luz fría"! Son conceptos distintos, "luz fría" se llama cuando emite poco calor como una lámpara LED o una lámpara halógena dicroica con filtro de radiación de calor. Estas lámparas de "luz fría" pueden tener tonos cálidos.
Una observación: No confundir la expresión "blanco cálido" y "blanco frió" con "luz fría"! Son conceptos distintos, "luz fría" se llama cuando emite poco calor como una lámpara LED o una lámpara halógena dicroica con filtro de radiación de calor. Estas lámparas de "luz fría" pueden tener tonos cálidos.
Índice de reproducción cromática
El Índice de
Reproducción Cromática (IRC), (CRI en sus siglas en inglés, Colour Rendering
Index), es la medida de la reproducción de los colores de una fuente luminosa. Se
expresa en Ra y tiene un número del 0 al 100, donde el 100 significa una fiel reproducción
cromática.
En la imagen la
curva de la sensibilidad del ojo humano. Es aproximada, ya que difiere en cada
individuo.
Según DIN6169
se emplean como referencia 8 colores pastel (R1 a R8) a los que se añaden 4
colores saturados (R9 a R12) y 2 colores naturales (R13 y R14) a una
temperatura de color de 5000K (blanco puro):
La siguiente
imagen muestra una simulación con luz de 5000K (equivale a luz solar directa
sin nubes cerca del mediodía) y Ra 100:
Las lámparas
incandescentes normales y halógenas tienen un IRC cercano al 100, aunque
saturando menos los azules y violetas por la elevada componente roja en su
espectro.
En la imagen
una simulación con luz de 2800K (bombilla):
En la
siguiente imagen un caso de IRC muy deficiente, una simulación de linterna
barata de LED azul:
Otro ejemplo de IRC muy pobre, lámpara de sodio de baja presión:
Al IRC hay
que tenerlo muy en cuenta en la iluminación de locales donde se exige una buena
o excelente percepción de los colores. Tales son exposiciones, museos, tiendas
de tejidos, carnicerías, fruterías, restaurantes y un largo etcétera.
Como hemos
visto, la linterna LED barata vale para encontrar la cerradura del coche pero
no para el uso por un técnico. La diferenciación de los colores de un cable
sería más que difícil, para no decir imposible.
Para espacios
con poca exigencia de percepción de colores como aparcamientos, vías de
tráfico, se pueden emplear fuentes con bajo IRC como lámparas de vapor de sodio
de baja presión. Estas, en contraprestación, tienen una eficacia luminosa muy
alta y permiten una visión buena con altos contrastes, situándose su color
cercano al punto máximo del ojo humano dentro del espectro visible.
Iluminación
con un IRC medio se puede emplear en cualquier espacio no crítico para la
percepción de colores como espacios públicos, talleres, salas de producción,
almacenes etc.
Eficacia luminosa
La eficacia
luminosa es la relación entre el flujo luminoso de una fuente de luz y su
potencia absorbida. Se expresa en lm/W (lúmenes por watio).
Una fuente
“ideal”, un cuerpo negro con una temperatura de 5800K y emitiendo solo en el
espectro visible (sin radiaciones infrarrojas o de calor ni ultravioletas)
tendría una eficacia luminosa de unos 250 lm/W con IRC de 100, y un emisor de
luz verde (555 nm) perfecto 683 lm/W. Éste sería el valor máximo teórico
posible, y a costa de la reproducción cromática, con IRC cercano al 0, ya que
solo reproduciría el color verde de 555 nm. Toda la energía aportada es
convertida en radiación lumínica.
En el caso de
las bombillas incandescentes (actualmente prohibida su venta de las de 60W y
más en la UE) su rendimiento es de 10 a 15 lm/W o incl.. menos, ya que la mayor
parte de la energía aportada es convertida en calor. Las lámparas halógenas
disponen de un rendimiento algo mayor llegando a unos 22 lm/W.
Las lámparas
de bajo consumo, tubos fluorescentes u fluorescentes compactos tienen la
eficacia luminosa comprendida entre 50 y 90 lm/W.
Casquillos o zócalos
Después de
los clásicos zócalos E27, el más habitual, E14, para lámparas tipo vela, y E40,
lámparas de mayor potencia, conocemos ya el G13, usado para tubos fluorescentes
de 26 y 38 mm Ø, los más habituales.
Para los
tubos fluorescentes compactos con equipo de arranque incorporado (lámparas de
bajo consumo) seguimos usando los E14 y E27.
En el caso de
tubos fluorescentes compactos con equipo separado era necesario disponer de
zócalos que evitan confusiones insertando lámparas de distintas potencias, ya
que los equipos de arranque están diseñados para determinadas potencias.
La siguiente
tabla no es completa, pero representa la práctica totalidad de casquillos
usados.
Una
observación: los zócalos G24... y GX24... están representados juntos, pero se
difieren ligeramente y no son intercambiables.
(Imágenes extraídas de documentación publicada por diversos fabricantes)
Lámparas
incandescentes
Lámpara
incandescente tradicional (bombilla)
La lámpara
incandescente, llamada comúnmente bombilla, tiene más de 130 años de historia a
su espalda en aplicaciones fuera de laboratorio. Consiste en un fino filamento,
alambre en forma de hélice, de wolframio, también llamado tungsteno, que es
calentado mediante una corriente eléctrica (efecto joule), encerrado en un
bulbo de vidrio relleno de un gas noble, normalmente kriptón, que impide la
combustión del filamento, calentado a unos 2700ºC.
La
temperatura de color es muy cálida, de unos 2700K – 2800K.
La eficacia
luminosa es muy baja (10 a 15 lm/W), ya que transforma el 90% o más de la
energía eléctrica suministrada en radiaciones invisibles (calor) y solo el 10%
en luz visible.
Su IRC es muy
bueno debido a que emite en todo el espectro visible, aunque la emisión
disminuye hacia el azul gradualmente. Por eso los tonos azules y violetas se
saturan menos.
Debido a su
escasa eficacia luminosa y la resultante eficiencia energética muy pobre, la
bombilla tradicional está siendo retirada del mercado gradualmente. Según una
directiva de la UE de Septiembre 2009 se prohíbe progresivamente su fabricación
y comercialización.
Su vida útil
es muy baja, unas 1000h. Según fuentes no oficiales es el resultado de un pacto
entre los principales fabricantes, que data de hace 90 años (obsolescencia
programada).
El casquillo
suele ser E-14 y E27, en menor medida E-40 para iluminación general, y E-5, E10
y diversas formas de bayoneta para aplicaciones especiales, miniatura y
automóviles.
Lámparas halógenas
Son una forma
especial de la lámpara incandescente. El filamento de wolframio está
encapsulado en una ampolla de cuarzo en vez de vidrio normal, pudiéndose
reducir así su tamaño por soportar mayor temperatura. El relleno es gas noble
con una pequeña cantidad de un halógeno como bromo o yodo. El contenido de
halógeno permite trabajar a mayor temperatura, unos 3200ºC, ya que una reacción
química durante el encendido provoca que el metal sublimado se deposite de
nuevo sobre el filamento, lo que además aumenta la vida útil de la lámpara.
La
temperatura de color es de unos 3200K, algo más blanca que la bombilla normal.
La eficacia
luminosa es algo mayor, llegando a hasta 25 lm/W.
El IRC es muy
bueno, la lámpara emite luz en todo el espectro visible, aunque aún desaturando
un poco los azules y violetas comparado con una luz ideal de 5000K, pero en
menor medida que la bombilla tradicional.
Debido al
“ciclo de halógeno” descrito su vida útil es algo mayor, de unas 2000h pudiendo
llegar a 4000h.
Hay que tomar
ciertas precauciones en la manipulación de éstas lámparas por la alta
temperatura que adquieren, evitando tocarlas con las manos desnudas sino
utilizar un papel o trozo de tela limpia, ya que restos de sudor y grasa pueden
provocar el deterioro de la ampolla.
Las lámparas
halógenas, igual como las incandescentes convencionales, como funcionan como
resistencia óhmica pura pueden ser reguladas en intensidad mediante un dimmer
normal, a excepción de las de bajo voltaje (12V, con transformador). En este
caso se precisa de una fuente de alimentación electrónica con regulación
externa.
Los modelos
en forma de bombilla convencional, reconocibles por la pequeña ampolla dentro
de un bulbo “normal”, y con casquillo E14 o E27 actualmente están sustituyendo
directamente, junto a las lámparas de bajo consumo, a las lámparas de
Tungsteno.
Los modelos
lineales en forma de tubo, conocidos de los proyectores para obras, iluminación
de fachadas etc., se comercializan en un amplio abanico de potencias y tienen
la particularidad de ser muy sensible a otra posición que no sea la horizontal,
ya que en posición vertical o inclinada el filamento alargado se comprimiría en
la parte inferior resultando en esta zona un calentamiento excesivo y en
consecuencia el deterioro prematuro de la lámpara, pudiéndose fundir incluso la
cápsula de cuarzo. Ésta forma de lámpara no dispone de otra envoltura de cristal
aparte de la misma cápsula por lo que la luminaria ha de estar provista siempre de su cristal protector
especial para evitar accidentes en caso de rotura, alcance con la mano y
radiaciones UV. Están provistos normalmente del conector R7s.
Una mención
especial merecen las denominadas lámparas
halógenas dicroicas. La cápsula que contiene el filamento está montada
dentro de otra casi semiesférica, en concreto, la parte trasera tiene forma
parabólica revestida con un material dicroico. Éste material, en forma de
pequeñas facetas, tiene la propiedad, y según su configuración, de reflejar la
luz visible dejando pasar la radiación infrarroja y de calor. Para la luz
visible funciona como reflector parabólico emitiendo un haz cuyo ángulo depende
de la forma de la parábola, mientras infrarrojo y calor son emitidos en todas las
direcciones. También el cristal frontal puede estar revestido de material
dicroico, reflejando hacia atrás infrarrojo y dejando pasar la luz visible.
Ésta propiedad hay que tener muy en cuenta al instalar éstas lámparas en falsos
techos y muebles. Mediante ésta supresión de parte roja del espectro del haz de
luz se consigue una luz más fría, que dependiendo de la configuración puede ser
de unos 3.000K pudiendo llegar a 4.700K, aspecto a tener en cuenta al cambiar
una lámpara fundida dentro de un grupo. El ángulo del haz puede ser desde 10º
hasta 60º. Los modelos comerciales para tensión de 12V se fabrican de 35mm Ø
con potencias de 10, 20 o 35W y zócalo GU4, y de 50mm Ø con potencias de 20, 35
y 50W y zócalo GU5,3. Las lámparas de 240V aparte de 50mm Ø se comercializan
también en diámetros mayores, por ejemplo 63mm y están provistos de zócalos
GU10, GZ10; E14 y E27. La reproducción cromática es excelente, haciéndola ideal
para fines decorativos, de exposición y de resalte.
IMPORTANTE!
Lámparas con zócalo GZ10 emiten 2/3 del calor hacia atrás, mientras las del
GU10 lo reflejan hacia delante mediante un espejo de aluminio. Así, lámparas
GZ10 NO se pueden montar en zócalos GU10, aunque al revés sí es posible. Lo
mismo vale para las versiones de 12V GU5,3 y GZ5,3.
Lámparas
de descarga
Las lámparas
de descarga, al contrario de las de incandescencia, no disponen de un filamento
emisor de radiación lumínica, sino de un gas o mezcla de gases que por
ionización y posterior formación de plasma a altas temperaturas emiten
radiación en forma de luz visible e invisible (UV, IR), el mismo efecto que
tiene lugar en el arco de soldadura eléctrica. El espectro de emisión está
condicionado por los gases, su mezcla y aditivos. En el caso de aditivos de
mercurio, como en los tubos fluorescentes y lámparas de mercurio, la emisión, o
gran parte de ella, tiene lugar en el rango ultravioleta lo que precisa su
conversión al rango visible mediante un recubrimiento de material luminiscente
en el interior de la lámpara.
Estas
lámparas se constituyen normalmente de una cápsula de descarga relativamente
pequeña y fabricada de cuarzo o cerámica especial. En ella tiene lugar la descarga
eléctrica. Está envuelta por otro bulbo para su en el que se ha practicado el
vacío para su protección mecánica y ante todo como aislante para mantener la
alta temperatura necesaria para su funcionamiento. Una excepción son los tubos
fluorescentes y tubos de neón que están constituidas solamente por la cámara de
descarga, ya que no precisan altas temperaturas por la baja presión del gas.
Todas
lámparas precisan para su funcionamiento de equipos auxiliares consistentes en
balastos o reactancias para limitar la corriente, ya que su impedancia
disminuye al aumentar ésta, y eventualmente arrancadores que proporcionan un
pulso de tensión elevada para su arranque (cebado). Sin balasto y una vez
cebado la lámpara se destruiría inmediatamente por el aumento inadmisible de la
corriente. No se puede llamar excepción la lámpara de luz de mezcla, ya que es una lámpara de vapor de mercurio con
filamento incandescente incorporado que hace la vez de balasto.
Mencionar
que, para comprobar si una lámpara de descarga está fundida, NO nos sirve el
polímetro, ya que en todos casos tiene una resistencia infinita en estado frío
y sin cebar.
Tubos Fluorescentes y
Tubos fluorescentes compactos (lámparas de bajo consumo)
Los tubos
fluorescentes son lámparas de descarga en las que el flujo eléctrico a través
de un gas ionizado, mezcla de argón y mercurio a baja presión, provoca la
emisión de luz ultravioleta. El interior del tubo está revestido de un material
luminiscente mal llamado fósforo que convierte la radiación ultravioleta en
radiación del espectro visible. La composición de éste recubrimiento determina
tanto la temperatura de la luz, así como la homogeneidad del espectro
incidiendo así en el índice de reproducción cromática.
Éste tipo de
lámparas precisa para su funcionamiento de equipos auxiliares como un balasto o
reactancia para limitar la corriente de funcionamiento y un arrancador o
cebador el cual permite la ionización inicial del gas mediante el calentamiento
de los electrodos y unos instantes después el “cebado”, quiere decir el inicio del
arco de descarga en el gas ionizado mediante un pulso de alto voltaje mediante
autoinducción en la reactancia, que no es otra cosa que una bobina de hilo de
cobre esmaltado con núcleo de láminas de hierro. Después del cebado o encendido
se mantiene el arco de descarga limitando la reactancia la corriente en los
valores admisibles correspondiente a la potencia del tubo. La reactancia ha de
estar en consonancia con la potencia del tubo, mientras los cebadores están
concebidos para un amplio espectro de potencias. Cebadores electrónicos acortan
el tiempo del cebado consiguiendo un encendido casi instantáneo y sin
parpadeos, alargando también la vida de los tubos igual que los balastos
electrónicos, mal llamados reactancias electrónicas, que incluso pueden prescindir
de los cebadores, que asimismo suprimen el conocido parpadeo o efecto
estroboscópico de la frecuencia de red (50Hz) típico de los tubos fluorescentes
ya que trabajan a una elevada frecuencia, de unos 20.000 a 40.000 Hz. Pero el
tema de los equipos de arranque trataremos más a fondo en otro artículo.
La eficacia
luminosa es de unos 50 a 100 lm/W según fabricante, recubrimiento interior, temperatura
de color y potencia, siendo un valor de unos 80 lm/W habitual.
El índice de
reproducción cromática era relativamente pobre hasta hace unos años pero está
siendo mejorado considerablemente, llegando a superar 90 en las lámparas
denominadas “de luxe”.
Tubos con Ra
60 – 80 ya apenas se comercializan. Para aplicaciones de iluminación general
con no muy altas exigencias de fidelidad en reproducción de colores se emplean
los de un IRC Ra 80 – 90, los llamados “trifósforos”.
Espectro de
OSRAM Lumilux 36W/865:
Imagen cortesía OSRAM
Se puede
observar “huecos” entre las distintas zonas cromáticas, huecos que desatuarán
los colores correspondientes a ellos.
Para
aplicaciones con algo mayor exigencia de reproducción cromática se debe usar
tubos con IRC mayor de 90 Ra, algo más caras que los anteriores.
Espectro de
OSRAM Lumilux deluxe 36W/965:
Imagen cortesía OSRAM
Las bases de
las franjas cromáticas se aprecian más ensanchadas, el espectro emitido
adquiere mayor continuidad.
Para
aplicaciones con alta exigencia de reproducción cromática, tales como museos,
exposiciones, talleres de artes gráficas, fruterías etc. se comercializan lámparas
con Ra cercano al 100.
Un ejemplo es la OSRAM Color proof950:
Imagen cortesía OSRAM
Se observa
una buena continuidad del espectro.
Los tubos
fluorescentes se fabrican en una amplia gama de temperaturas de color, desde
2.700K (Luz cálida) hasta 6.500K (luz de día fría) para aplicaciones normales.
La
posibilidad de influir en las propiedades luminiscentes del recubrimiento
interior durante la fabricación permite elaborar lámparas con determinadas
características espectrales para aplicaciones especiales. Todos conocemos los
tubos para cabinas de bronceado, con mayor proporción de radiaciones UV-A, así
como los tubos de “luz negra” en discotecas y espectáculos, y tubos especiales
para diversas aplicaciones. Aparte de tubos con emisión de luz monocromática,
en el campo de lámparas especiales los grandes fabricantes también ofrecen
tubos fluorescentes con espectro adaptado a determinadas aplicaciones en museos,
carnicerías, fruterías, vitrinas expositoras de comestibles, acuarios,
terrarios, cuidado de plantas y un largo etcétera.
El diámetro
de los tubos para iluminación general actualmente suele ser el denominado T8
(8/8 de pulgada), unos 26 mm sustituyendo al antiguo T12 de 38mm.
Longitud: 18W - 590mm
30W - 895mm
36W - 1200mm
58W - 1500mm
El
casquillo de estos tubos es el denominado G13.
La nomenclatura del modelo de la
mayoría de los fabricantes para las lámparas de uso corriente suele incluir una
fórmula para indicar la potencia, Índice de reproducción cromática y
temperatura de color:
Ejemplos:
OSRAM
LUMILUX DELUXE T8 L18W/940
Tubo Ø T8 (26mm), categoría “deluxe”,
18W, IRC mayor de 90, Temperatura de luz 4.000K (blanco frío)
PHILIPS Master TL-D 36W/865
Tubo Ø T8
(26mm), 36W, IRC entre 80 y 90, Temperatura de luz 6.500K (luz día)
Últimamente
han salido al mercado los tubos T5, de 16mm de diámetro y de alta eficacia. No
son compatibles con los equipos de los tubos tradicionales, ni por tamaño,
zócalo, potencia y precisan para su funcionamiento balastos electrónicos. El
casquillo es el denominado G5.
Para el
correcto funcionamiento es necesaria una cierta temperatura, por lo que en
aplicaciones a muy bajas temperaturas, como en exteriores en invierno, en
cámaras frigoríficos y de congelación las lámparas bajan en flujo lumínico o
dejan incluso de funcionar. Para estos casos los fabricantes ofrecen tubos
especiales, aparte de la necesidad de colocarlos en luminarias bien aisladas. A
-10º C el flujo luminoso puede ser del 50% o menos del de a 20ºC en un tubo
“standard”.
Mencionar
que, debido a la relativamente amplia superficie emisora de luz en comparación
con otros emisores más puntuales, su luz es algo difusa, permitiendo una
iluminación bastante uniforme, pero con el inconveniente de proyectar sombras
menos definidas, dificultando en cierta medida trabajos finos, lectura etc. provocando
incluso fatiga y cansancio en las personas. Conviene suplementar en estos casos
con otra iluminación más focalizada en áreas donde se requiere más resalte de
relieves y contrastes.
La vida útil
se sitúa aproximadamente entre 10.000 y 20.000 h, dependiendo del balasto
empleado, mayor con el electrónico y menor con el convencional o
electromagnético, y de los ciclos de encendido y apagado. Repetidos encendidos
y apagados en escaleras, archivos y almacenes con detectores de presencia o
temporizadores la acortan drásticamente. El flujo luminoso disminuye durante la
vida del tubo, así, que en luminarias con varios tubos se deben cambiar todos a
la vez cuando uno falla para evitar la fea apariencia de tubos vecinos con
diferente flujo luminoso. También tener en cuenta que, cuando un tubo está
agotado los demás tardarán poco en seguirle.
Lámparas
de bajo consumo:
Son una forma
de tubo fluorescente en las que el tubo ha sido doblado 2 o más veces para
reducir su tamaño y conseguir así una apariencia más compacta parecida a la
bombilla tradicional. Su base, con zócalo E14 y E27 integra el equipo de
arranque y balasto electrónico lo que permite sustituir con ellas directamente
a las bombillas incandescentes. La mala fama que adquirió la lámpara de bajo
consumo en sus inicios por su tono de luz fría ya no le hace justicia, ya que
se comercializa como los tubos en una variada gama de temperatura de color.
Además se pueden encontrar con bulbo exterior opalescente que hacen su aspecto
más agradable a la vista. En instalaciones o luminarias provistas de
reguladores de intensidad (dimmer) hay que tener en cuenta que no funcionan con
éste tipo de lámparas!
Lámparas
fluorescentes compactas:
Al igual que las lámparas de bajo
consumo están constituidas de tubos doblados sobre si mismo, pero sin contener
el balasto en la base, que hay que conectar externamente. Son las típicas
lámparas empleadas en los denominados “downlights”, luminarias empotradas en
falso techo de cocinas, comercios etc. En cuanto a temperatura de color, IRC
etc., vale lo mismo comentado en el apartado de los tubos. Lámparas con 2 pin
(conectores) integran el cebador en la base y funcionan exclusivamente con
balastos convencionales mientras lámparas con 4 pin pueden ser usados tanto con
reactancias convencionales añadiendo un cebador, o con balasto electrónico el
cual, si está diseñado para tal fin, puede ser regulado con una señal exterior
para variar la intensidad de la luz. Usan una variedad de zócalos a tener en
cuenta al comprar lámparas de repuesto:
2G7 4
pin 5 – 11 W
2G8 4 pin 50 – 120 W
2G11 4 pin 18 – 80 W
G23 2 pin 5 – 11 W
G(X)24d1,(2),(3) 2 pin 13
(18), (26 W, 32 W)
G(X)24q1,(2),(3) 4 pin 13
(18), (26 W, 32 W)
En las lámparas fluorescentes
compactas como los de “bajo consumo” valen casi todas las consideraciones
hechas en el apartado de tubos fluorescentes. La vida útil puede verse reducida
un poco por la mayor temperatura de trabajo alcanzada en ellas.
Lámparas
de vapor de sodio de baja presión
La lámpara de
sodio de baja presión contiene en su cápsula interior, en éste tipo de lámpara
en forma de U, el gas noble neón y una pequeña cantidad de sodio. Al cebar y
encenderse la lámpara comienza la descarga en el gas neón, calentándose y
evaporándose el sodio, que a temperatura ambiente es sólido. A los pocos
minutos la lámpara llega a su temperatura de trabajo y emite una luz
monocromática cercana a 590 nm (amarillo). Al alcanzar su temperatura de
trabajo éste área del espectro se amplía ligeramente por el efecto Doppler causada por la alta velocidad de
movimiento en todas direcciones de los átomos de sodio caliente.
Por su
estrecho espectro de emisión lumínica, amarillo) alcanza una eficacia luminosa
de cerca de 200 lm/W, siendo habitual 130 a 180 lm/W dependiendo de la potencia,
a mayor potencia mayor eficacia.
El reducido
espectro le otorga sin embargo un bajo o muy bajo índice de reproducción
cromática, siendo casi imposible distinguir colores. Sin embargo permite una
buena visión aumentando los contrastes. Su uso se restringe a iluminación vial,
paso de peatones y terrenos industriales donde la visión cromática es
secundaria, aunque está siendo desplazada por lámparas de sodio de alta presión
y halogenuros metálicos.
Una ventaja
adicional de ésta lámpara es que su rango espectral no ejerce atracción sobre
los insectos nocturnos que incide en aspectos de mantenimiento y
medioambientales.
Su nombre
comercial empieza normalmente por SOX
(en ocasiones también por NA o LS) seguido por la potencia. Para su
funcionamiento precisa de un balasto.
En Europa se
comercializan de 18 W a 180 W con zócalo bayoneta BY22d.
Su vida útil
se estima en unas 16.000 h.
Lámparas
de vapor de sodio de alta presión
Estas
lámparas usan como plasma un gas noble como xenón y sodio, que a temperatura
normal es sólido, y eventualmente una pequeña cantidad de mercurio. Después del
cebado con un pulso de unos hasta 5 kV el gas ionizado empieza a iluminar poco
a poco calentándose y evaporando el sodio que empieza a formar parte en la
descarga. El tiempo de encendido puede durar unos 4 o 5 minutos hasta el plasma
adquiere la temperatura necesaria para funcionar a total rendimiento. En
comparación con la lámpara antes descrita, la de sodio de alta presión trabaja
a mayor presión y temperatura lo que permite un rango más amplio en la zona
amarilla del espectro unido a una ligera emisión en la zona azul del gas xenón
y del mercurio, lo que le confiere mejor índice de reproducción cromática. Esto
va en detrimento de la eficacia luminosa, siendo sin embargo aún muy alta, de 80
a 150 lm/W.
El índice de
reproducción cromática depende de la composición del gas y se sitúa entre 20 y
35, siendo un IRC de 25 habitual.
El casquillo
habitualmente empleado es el E27 en lámparas de menos de 100W, y el E40 en las
mayores.
La duración
media es de 15.000 a 30.000h
El fin de su
vida por alteración del gas se manifiesta en ciclos típicos de 10 a 15 min de
apagado y reencendido.
Lámparas
de vapor de mercurio
El gas usado
para éste tipo es vapor de mercurio y gas noble, normalmente argón, con una
presión de trabajo de unos 10 bar. Las líneas de emisión dentro del espectro
visible se encuentran en la zona azul y en la verde, además de emisiones en la
zona UV. Por esta razón la ampolla exterior va recubierta por su interior con
material luminiscente que convierte la radiación UV en luz visible.
La eficacia
luminosa se sitúa alrededor de 55 - 60 lm/W, y el índice de reproducción
cromática dependiendo del recubrimiento interior entre 45 y 60. Se fabrican con
temperaturas de color de unos 3.200K a 4.500K
Como todas
las lámparas de descarga precisan un balasto o reactancia conectado en serie
para limitar la corriente, pero normalmente pueden prescindir del arrancador,
ya que la tensión de red suele bastar para el cebado de la descarga.
Una forma
especial de esta lámpara es la de luz de
mezcla. Contiene además de la cápsula de descarga un filamento
incandescente de tungsteno conectado en serie con ésta. Este filamento hace la
vez de balasto, aparte de proveer a la lámpara de una emisión adicional de luz
blanca cálida con componente roja y amarilla. Esta particularidad eleva el IRC
a hasta 70, a costa de una reducción significativa de eficacia luminosa que se
sita entorno a los 20 lm/W. Por la incorporación del filamento se conecta
directamente a la tensión de red. Su uso se ha reducido y está desapareciendo
por su baja eficacia luminosa.
Los zócalos
habituales de las lámparas de mercurio son E27 hasta 125W, y E40 en potencias
superiores.
Su uso se
extiende a la iluminación de naves, almacenes, espacios abiertos, vías
públicas, parques y jardines.
Su uso en
exteriores y su emisión de componentes violetas y ultravioletas presenta la
particularidad de atraer animales de vida nocturna, ante todo insectos, cuya
visión abarca este rango del espectro con el resultado de mayor ensuciamiento y
consiguiente necesidad de mantenimiento, como la muerte masiva de estos
animales con consecuencias en la cadena trófica.
La vida útil
es bastante reducida por el empleo de un filamento de wolframio.
Lámparas
de halogenuros metálicos
Estas
lámparas han sido desarrolladas a partir de la de vapor de mercurio en los años
’60 añadiendo al vapor de mercurio y gas noble (argón, xenón, neón) halogenuros
(o haluros) metálicos y otros aditivos. La adición de estos materiales permite influir
en las propiedades espectrales del arco, mejorar el IRC y la eficacia luminosa
y elaborar lámparas de una amplia gama de temperaturas de color. Su gran
difusión en casi todos los ámbitos de iluminación comenzó en los años ’90.
Como todas lámparas de descarga precisan de un
balasto para limitar la corriente eléctrica. El pulso de cebado, como en las de
sodio de alta presión tiene unos kV, dependiendo de la potencia.
Se
comercializan con potencias comprendidas entre 35 y 2.000W, siendo habituales
para iluminación en general y 240V de tensión las potencias entre 70 y 1.000W.
Su uso se extiende hoy a casi todos los ámbitos de iluminación: doméstica,
locales comerciales, proyectores para grandes superficies en interior y
exterior como pistas deportivas etc., decorativa, exposiciones, naves y
exteriores industriales, plazas, parques y vías públicas, en detrimento de las
de vapor de mercurio.
La eficacia
luminosa es bastante alta, de entre 80 y 100 lm/W. La reproducción cromática es
la mejor de entre todas las lámparas de descarga, desde 70 hasta >90.
Se distingue
entre tecnología de cuarzo y de cerámica, material empleado en la cápsula de
descarga o quemador.
La lámpara HM
presenta dos inconvenientes:
-
Su
aún algo elevado precio, aunque ajustándose desde hace algún tiempo por la
mayor demanda y consiguiente fabricación a mayor escala.
-
Su
tiempo de encendido, algunos minutos, como en todas las lámparas de vapor de
alta presión. No son aptas para encendidos puntuales, y después de apagados no
pueden prender de nuevo hasta pasado un tiempo de enfriamiento, unos 10 min.
La duración
estimada es de unas 20.000 h.
LED
La tecnología
LED (Light Emitting Diode) es la más reciente en el campo de la iluminación. Al
contrario a las lámparas de incandescencia y de las de descarga la emisión de
luz tiene lugar en un diodo emisor de luz con poca generación de calor. Después
de su desarrollo a comienzo de los años ’60 con color rojo, algo más tarde
amarillo y en los ’70 verde, se buscaba la forma de uno de color azul y de UV
(lo que en algunos círculos se consideraba hasta imposible), además de
incrementar su luminosidad, lo que se consiguió en los años ’90.
Los LED
emiten solo en una longitud de onda, determinada por su material semiconductor
y el dopado de éste, por lo que un LED “blanco” realmente no existe. Hay tres
formas de conseguir luz blanca:
1.
Mediante
el uso de 3 LED, rojo, verde y azul, o independientes o montado en el mismo
encapsulado. De la combinación de los tres colores resulta blanco, con la
ventaja de poder regular externamente cada uno de los emisores y conseguir así
tonalidades diferentes (véase la pantalla del ordenador o tv, funcionan con el
sistema RGB, Red, Green, Blue). La desventaja consiste en los “huecos” entre
estos colores en el espectro, lo que lleva a desaturar los colores
correspondientes a éstos.
2.
LED
azul con recubrimiento de material luminiscente amarillo en el encapsulado. Parte
de la luz azul se convierte en amarillo, lo que da un resultado blanco, pero
con el inconveniente de pobre reproducción cromática.
3.
LED
ultravioleta con recubrimiento luminiscente de amplio espectro en el
encapsulado de la misma forma que se emplea en los tubos fluorescentes. Es de
momento la forma que mejores resultados en el índice de reproducción cromática
da.
Diodos LED no
pueden ser fabricados para grandes potencias, actualmente en el rango de mW
hasta alrededor de 1W, por lo que es preciso de juntarlos en grupos para
conseguir mayores potencias. Además, su ángulo de emisión es bastante reducido,
de 20 a 40º, siendo así preciso montar los grupos en soportes orientando los
diodos individuales en ángulos distintos
LED no se
pueden conectar directamente a una fuente de corriente eléctrica. Funcionan a
baja tensión, de 2,5 a 3,5V dependiendo del tipo, y precisan de un limitador de
corriente, normalmente una resistencia, sin el cual el LED se destruiría
inmediatamente. Lámparas del tipo Led se fabrican normalmente con fuente de
alimentación y limitadores de corriente integrados, lo que permite sustituir
directamente lámparas convencionales. Otros tipos, como las conocidas tiras de
LED, levan integradas en el soporte las resistencias limitadoras, por lo que
son alimentadas exteriormente con una fuente de alimentación.
Actualmente se
fabrican en una amplia gama de tonalidades, desde luz cálida hasta fría, y
algunas con un IRC bastante alto. La eficacia luminosa de las lámparas
comercializadas en la actualidad se sitúa en el rango del de los tubos
fluorescentes, con tendencia a mejorar con nuevos desarrollos. En laboratorio
ya se han conseguido unidades con una eficacia bastante cercana a la máxima
teórica posible.
Tienen una
vida útil estimada en más de 100.000h, pero son bastante sensibles a la
temperatura. Una elevación de ésta puede inutilizarlos temporal- o
permanentemente.
Aún son
bastante costosos comparado con otras fuentes de luz, pero la investigación y
el desarrollo continúan y en un futuro próximo pueden ser una auténtica
alternativa a las lámparas arriba descritas.
Para profundizar
en el tema y más información recomiendo el artículo del blog de un colega:
Codificación
y nomenclatura
Existen
varios sistemas de codificación para facilitar la identificación de las
distintas lámparas según tecnología, forma, zócalo, IRC, temperatura de luz
etc., pero de momento ninguna es de obligado cumplimiento.
El IEC (International Electrotecnical
Comission) ha desarrollado ILCOS (International Lamp COding System).
Por otro
lado, la organización alemana ZVEI (ZentralVerband der Elektrotechnik-
Elektronik Industrie, Asociación de
Industrias de Electrotecnia y Electrónica) introdujo en 1994 el LBS (LampenBezeichnungsSystem, Sistema de Identificación de
Lámparas), sistema empleado en gran medida por los fabricantes en Europa
La tabla no
es completa pero puede ayudarnos en seleccionar la lámpara adecuada. Siglas y
nombres comerciales de lámparas incandescentes, halógenas y de bajo consumo
(fluorescentes compactas con equipo integrado que sustituyen directamente a las
incandescentes) no se han incluido por ser demasiada la variedad de modelos.
La
nomenclatura incluye tipo, potencia y, normalmente, IRC y temperatura de color.
Ejemplo:
PHILIPS Master PL-C 26W/840 2pin
Fluoresc. compacta, cebador integr.,
zócalo G24d-3, 26W Ra 80 – 90, Tª Luz 4000K
Equivale a: OSRAM Dulux D 26W/840
Muchos fabricantes indican en lámparas
fluorescentes (tubo, compactas, “bajo consumo) y de descarga de halogenuros
metálicos los índices de reproducción cromática y temperatura de luz con 3
cifras:
Ejemplo: 865 = IRC 80 a 90, 6.500K
930 = IRC
>90, 3.000K
Balastos,
reactancias y arrancadores
Todas las
lámparas de descarga precisan para su funcionamiento de un balasto conectado en
serie para limitar su corriente de funcionamiento y reducir la tensión aplicada
a la tensión nominal del tubo de descarga.
Al contrario
de las lámparas de incandescencia que tienen una resistencia puramente óhmica,
a diferente tensión y corriente se mantiene la resistencia, las de descarga
disminuyen su impedancia con mayor corriente, que conduciría sin balasto en
serie a una escalada de aumento de corriente hasta la destrucción del tubo o el
disparo de los fusibles y magneto térmicos.
No vamos a
entrar muy a fondo en éste capítulo ya que se merece un artículo dedicado,
aparte de ser un tema bastante extenso.
Los balastos
más habituales aún son los electromagnéticos, llamados reactancias. Consisten
en una bobina de hilo de cobre lacado sobre núcleo de hierro laminado. Su
inductividad y en consecuencia su impedancia y su potencia deben estar en
consonancia con la lámpara con la que se emplea. Los hay simples, con dos bornes
de conexión, o partidas con un tercer borne intermedia para conectar
arrancadores que lo precisan. Dada su resistencia inductiva precisa de un
condensador de compensación de factor de potencia que además filtra las
interferencias eléctricas causadas por los pulsos de encendido de los
arrancadores, evitando que estos ruidos se transmitan por la red de
alimentación.
Hace un
tiempo llegaron al mercado balastos electrónicos, mal llamados reactancias
electrónicas, que en realidad consisten en un rectificador seguido de etapa de
oscilador y etapa de salida, conmutador electrónico con limitador de corriente
y circuito de cebado, trabajando a frecuencias de 20 a 40 kHz. Generalmente
presentan la ventaja de menor peso, mayor eficiencia energética, evitan el
molesto efecto estroboscópico de los tubos, permiten un arranque más suave y
alargan la vida de las lámparas. Los buenos modelos tienen un factor de
potencia cercano a 1, prescindiendo de condensador de compensación exterior.
Algunos modelos son dimables, a través de circuito auxiliar analógico con
tensión de 0 – 10V, o digital con bus DALÍ.
Los balastos
electrónicos para tubos fluorescentes pueden ser de encendido rápido, con pre
caldeo de los cátodos controlado, o de encendido instantáneo, sin pre caldeo y
mediante un pulso de alta tensión, con la desventaja del último de acortar la
vida de los tubos. Ambos sistemas prescinden de cebadores independientes.
Para aplicaciones con repetidos encendidos y
apagados, como escaleras, pasillos, almacenes, el empleo del balasto
electrónico con pre caldeo de cátodos es el más ventajoso por ser el que menos
incide en el acortamiento de vida del tubo.
Balastos para
uso con lámparas de descarga de alta presión en aplicaciones generales aún
suelen ser reactancias convencionales estando los electrónicos limitados para
potencias de 35,70 y 100W en lámparas de vapor de sodio y de halogenuro
metálicos.
Todos los
balastos deben emplearse en consonancia con el tipo de lámpara y su potencia. Los
hay que pueden usarse indistintamente con HPL, SON o MHN/CDM con consecuencias
en peor rendimiento, pero normalmente son de uso exclusivo de un tipo de
lámpara, indicado en el mismo encapsulado del balasto. Algunos distinguen, en
el caso de lámparas de halogenuros metálicos, también entre tecnología de
cuarzo y de cerámica.
Los arrancadores
para tubos fluorescentes tradicionalmente son los típicos cebadores, poco a
poco sustituidos por cebadores electrónicos que permiten un arranque más suave consiguiendo
cierto alargamiento de la vida útil. Se encargan de precalentar los filamentos
de los electrodos unos instantes para después generar un impulso de alta
tensión cebando así la descarga.
Abajo dos
esquemas de conexión, a la izquierda conexión normal, por ejemplo un tubo 18W
con reactancia de 18W. A la derecha conexión tándem, por ejemplo dos tubos de
18W con reactancia de 36W. Cortesía ABB.
Los arrancadores para lámparas de alta presión son algo más complejos. Los hay de tras tipos básicos:
Arrancador independiente o en serie:
Arrancador semiparalelo, precisa reactancia con borne auxiliar:
Arrancador independiente paralelo, de dos hilos:
Estos tres esquemas extraidos de documentación técnica de ELT.
Los arrancadores habituales suelen valer tanto para SON,
como para MHN/CDM y amplia gama de potencias. De todas formas debe atenerse a
las indicaciónes expuestas en el encapsulado, así como respetar las conexiones
de los hilos marcado con colores. Importante es también conectar el hilo “caliente”,
el que lleva el impulso a la lámpara, a la conexión central del casquillo en
caso de ser E27 o E40.
Dado que un zócalo E27, E40 o r7s puede ser empleado en
lámparas de diferente potencia hay posibilidad de confusiones y hay que
asegurarse siempre la compatibilidad con el balasto al realizar una sustitución.
Una combinación equivocada puede tener consecuencias como destrucción de la
lámpara, del equipo o bajo rendimiento.
Eliminación y reciclaje
¡Lámparas fundidas o agotadas NO
pintan absolutamente nada en los contenedores de recogida selectiva de vidrio!
Se observa a
menudo la costumbre de tirar tubos fluorescentes a este contenedor, se echa en falta
un poco más de información para el ciudadano. El vidrio de la recogida
selectiva se destina al reciclaje para producción de, entre otros, envases,
vidrio normal etc. El vidrio de las lámparas tiene una composición distinta al
normal, y en casos, no es tal sino una cerámica transparente, aparte de
contener, en lámparas de descarga, mercurio y otros elementos.
Lámparas
incandescentes (bombillas convencionales) y halógenas pueden considerarse
residuo normal y tirarse a la basura doméstica, o en la industria a los
residuos equivalentes a ésta.
Tubos
fluorescentes y compactos, lámparas de vapor de mercurio y sodio y lámparas de
halogenuros metálicos han de considerarse residuos peligrosos y tratarlos como
tal.
Lámparas LED
averiadas equivalen a basura tecnológica o chatarra electrónica igual a
móviles, ordenadores, televisores etc., y han de tratarse como tales. Nunca se
tiran a la basura normal.
“Lámparas de
bajo consumo” con equipo incorporado se podrían considerar igual que los LED
basura electrónica, pero por su contenido en mercurio son también residuo
peligroso.
En el caso de
organizaciones con gestor de residuos concertado la eliminación se efectúa a
través de éste según el protocolo establecido al efecto. Consumidores
particulares, pequeña industria y comercios deben eliminarlos a través de un
“Punto limpio” o su proveedor de material eléctrico. Las tiendas y
distribuidores de material eléctrico, electrónico y de iluminación están
obligados según RD 204/2005 sobre RAEE (Residuos de Aparatos Eléctricos y
Electrónicos) a recibir estos residuos al adquirir productos nuevos
equivalentes.
Las lámparas desechadas
nunca han de romperse para evitar la contaminación por mercurio y otras
sustancias. Lo mejor es usar el envoltorio del producto nuevo para su
protección mecánica.
Sobre el artículo:
Las imágenes,
salvo indicado en su margen, son de creación propia, elaboradas en 3ds-Max,
renderizados en VRay demo y post-procesados en photoshop. La tabla de los
zócalos es una recopilación de imágenes publicadas de diversos fabricantes.
Se permite y
desea la difusión y reproducción completa del artículo, siempre para fines
educativos y particulares, nunca con ánimo de lucro.
Descargar pdf:
