tema 4 luminotecnia cap i al vi rev4

Tema 4 del Programa Analítico Apuntes para consulta y estudio rev4 1 / 31

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APUNTES

DE LA CÁTEDRA

REDES DE DISTRIBUCIÓN E

INSTALACIONES ELÉCTRICAS

LUMINOTECNIA


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LUMINOTECNIA

1. Lámparas Incandescentes: Descripción y características técnicas principales. Relación entre la

temperatura de la fuente energética y el rendimiento luminosos. Influencia de la tensión de funcionamiento sobre el flujo luminosos, rendimiento luminoso y duración. Formas y componentes de las lámparas incandescentes, casquillos. Márgenes de tensión nominal. Gama de potencias comerciales. Denominación y características de los distintos tipos de lámparas incandescentes para alumbrado general.. Datos técnicos: potencia, flujo luminoso, rendimiento luminoso y vida útil. Aplicaciones

2. Lámaparas de luz mixta o mezcladoras: Generalidades. Descripción y características técnicas

principales. Distribución espectral. Principio y características de funcionamiento. Formas y componentes de las lámparas incandescentes, casquillos. Márgenes de tensión nominal. Gama de potencias comerciales. Denominación y características de los distintos tipos de lámparas mezcladora. Datos

técnicos: potencia, flujo luminoso, rendimiento luminoso y vida útil. Aplicaciones.

3. .Lámparas halogenada Incandescentes: Generalidades. Descripción y características técnicas

principales. Distribución espectral. Principio y características de funcionamiento. Formas y componentes de las lámparas incandescentes, casquillos. Márgenes de tensión nominal. Gama de potencias comerciales. Denominación y características de los distintos tipos de lámparas halógenas. Datos

técnicos: potencia, flujo luminoso, rendimiento luminoso y vida útil. Aplicaciones. 4. Lámparas dicroicas y halógenas de baja tensión: Generalidades. Descripción y características

técnicas principales. Distribución espectral. Principio y características de funcionamiento. Formas y componentes de las lámparas incandescentes, casquillos. Márgenes de tensión nominal. Gama de potencias comerciales. Denominación y características de los distintos tipos de lámparas halógenas.

Datos técnicos: potencia, flujo luminoso, rendimiento luminoso y vida útil. Aplicaciones. 5. Lámparas fluorescentes: Generalidades. Descripción y características técnicas principales.

Distribución espectral. Principio y características de funcionamiento. Formas y componentes de los tubos fluorescentes y equipos auxiliares, casquillos. Márgenes de tensión nominal. Gama de potencias comerciales. Denominación y características de los distintos tipos de tubos. Datos técnicos: potencia,

flujo luminoso, rendimiento luminoso y vida útil. Aplicaciones. 6. Lámparas fluorescentes compactas: Descripción y características técnicas principales.

Distribución espectral. Principio y características de funcionamiento. Formas y componentes de los tubos fluorescentes compactos y equipos auxiliares, casquillos. Márgenes de tensión nominal. Gama de potencias comerciales. Denominación y características de los distintos tipos de tubos compactos. Datos

técnicos: potencia, flujo luminoso, rendimiento luminoso y vida útil. Aplicaciones. 7. Lámparas de vapor de mercurio de alta presión: Descripción y características técnicas

principales. Distribución espectral. Principio y características de funcionamiento. Formas y componentes de las lámparas y equipos auxiliares, casquillos. Márgenes de tensión nominal. Gama de potencias comerciales. Denominación y características de los distintos tipos de tubos. Datos técnicos: potencia,

flujo luminoso, rendimiento luminoso y vida útil. Aplicaciones. 8. Lámparas de vapor de mercurio halogenado: Descripción y características técnicas principales.

Distribución espectral. Principio y características de funcionamiento. Formas y componentes de las lámparas y equipos auxiliares, casquillos. Márgenes de tensión nominal. Gama de potencias comerciales. Denominación y características de los distintos tipos de tubos. Datos técnicos: potencia,


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flujo luminoso, rendimiento luminoso y vida útil. Aplicaciones. Compatibilidad de los equipos auxiliares de distintas marcas.

9. Lámparas de vapor de sodio de alta presión: Descripción y características técnicas principales.

Distribución espectral. Principio y características de funcionamiento. Formas y componentes de las lámparas y equipos auxiliares, casquillos. Márgenes de tensión nominal. Gama de potencias comerciales. Denominación y características de los distintos tipos de tubos. Datos técnicos: potencia, flujo luminoso, rendimiento luminoso y vida útil. Aplicaciones. Compatibilidad de los equipos auxiliares de distintas marcas.

10. Lámparas de vapor de sodio de baja presión: Descripción y características técnicas principales.

Distribución espectral. Principio y características de funcionamiento. Formas y componentes de las lámparas y equipos auxiliares, casquillos. Márgenes de tensión nominal. Gama de potencias comerciales. Denominación y características de los distintos tipos de tubos. Datos técnicos: potencia, flujo luminoso, rendimiento luminoso y vida útil. Aplicaciones.

11. Luminarias para el alumbrado público. Tipos y características técnicas.. Modelo. Grado de

estanqueidad del recinto óptico y del recinto porta equipo. Alturas de montaje. Clasificación según el tipo de lámparas.

12. Proyectores: Tipos y características técnicas. Modelo. Grado de estanqueidad del recinto óptico y del

recinto porta equipo. Alturas de montaje.. 13. Artefactos para iluminación industrial: Tipos y características técnicas. Modelo. Grado de

estanqueidad del recinto óptico y del recinto portarequipo. Alturas de montaje.. 14. Artefactos para iluminación en edificios comerciales y oficinas: Tipos y características

técnicas. Modelo. Alturas de montaje.


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DEFINICIONES DE ALGUNAS CARACTERÍSTICAS LUMINOTÉCNICAS CARACTERÍSTICAS CROMÁTICAS Los colores que vemos con nuestros ojos dependen en gran medida de las características cromáticas de las fuentes de luz. Por poner un ejemplo, no se ve igual una calle de noche a la luz de las farolas iluminadas por lámparas de luz blanca que con lámparas de luz amarilla. A la hora de describir las cualidades cromáticas de las fuentes de luz hemos de considerar dos aspectos. El primero trata sobre el color que presenta la fuente. Y el Segundo describe cómo son reproducidos los colores de los objetos iluminados por esta. Para evaluarlos se utilizan dos parámetros: la temperatura de color y el rendimiento de color que se mide con el IRC.

LA TEMPERATURA DE COLOR El efecto cromático que emite la luz a través de fuente luminosa depende de su temperatura. Si la temperatura es baja, se intensifica la cantidad de amarillo y rojo contenida en la luz, pero si la temperatura de color se mantiene alta habrá mayor número de radiaciones azules. Este parámetro hace referencia al color de la fuente luminosa. Su valor coincide con la temperatura a la que un cuerpo negro tiene una apariencia de color similar a la de la fuente considerada. Esto se debe a que sus espectros electromagnéticos respectivos tienen una distribución espectral similar. Conviene aclarar que los conceptos temperatura de color y temperatura de filamento son diferentes y no tienen porque coincidir sus valores. La temperatura de color de una lámpara cuenta con toda capacidad de transformar el ambiente a iluminar. Otra definición podría ser que marca el predominio de alguno de los colores del espectro lumínico en las luces blancas, alterando el color blanco hacia tonos cálidos (Ámbar) o a tonos fríos (Azul) en el espectro.

La temperatura de color se mide en grados Kelvin y solo se aplica a las luces blancas. Cuanto menor sea el número, la luz es más cálida, e inversamente, cuanto mayor sea el número, la luz es más fría.

ANGULO DE RADIACIÓN Es el ángulo sólido producido por un reflector con el que dirige la luz.

EFICIENCIA LUMINOSA

La luz, al igual que las ondas de radio, los rayos X o los gamma son una forma de energía electromagnética. La energía se mide en joules (J) en el Sistema Internacional, para el caso la luz emitida por una fuente que llega al ojo y produce sensación luminosa, se sabe que toda la energía que consume, por ejemplo, una lámpara no se convierte en luz. Para evaluar de alguna manera la energía puesta en juego y su aprovechamiento se define una nueva magnitud, Eficiencia luminosa, que es la relación entre el flujo luminoso (intensidad luminosa) y la potencia eléctrica (W) demandada por la lámpara.

http://www.plataformaarquitectura.cl/2012/06/27/temperatura-de-color-para-la-iluminacion-ambiental/1340717569-ejemplo-2-low/

http://edison.upc.edu/curs/llum/fotometria/magnitudes-unidades.html#Flujo_lum

http://edison.upc.edu/curs/llum/fotometria/magnitudes-unidades.html#Intensid_lum

http://edison.upc.edu/curs/llum/fotometria/magnitudes-unidades.html#Intensid_lum


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EL RENDIMIENTO EN COLOR Hace referencia a cómo se ven los colores de los objetos iluminados. La experiencia nos indica que los objetos iluminados por un tubo fluorescente standard (luz día) no se ven del mismo tono que aquellos iluminados por lámparas incandescentes. En el primer caso destacan más los tonos azules mientras que en el segundo lo hacen los rojos. Esto se debe a que la luz emitida por cada una de estas lámparas tiene un alto porcentaje de radiaciones monocromáticas de color azul o rojo.

Efecto del color de la fuente sobre el color de los objetos

Fuente de luz blanca. Fuente de luz monocromática.


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Para establecer el RENDIMIENTO EN COLOR se utiliza el índice de rendimiento de color (IRC o Ra) que compara la reproducción de una muestra de colores normalizada iluminada con nuestra fuente de luz con la reproducción de la misma muestra iluminada con una fuente de luz patrón de referencia. El rendimiento en color de las lámparas es una medida de la calidad de reproducción de los colores, y el índice de reproducción cromática (IRC) se caracteriza por la capacidad de reproducción cromática de los objetos iluminados con una fuente de luz. Se define CRI (IRC)100 como aquel que proporciona la luz del día. La CIE propone un sistema de clasificación de las lámparas en cuatro grupos según el valor del IRC. RA: Unidad de Medida del Índice Cromático Grupo 1: 1 A y B. IRC o RA entre 81y 100: Los colores serán reproducidos de forma muy eficiente. Este tipo de lámparas que debe utilizarse en aquellos lugares donde una pequeña variación en la tonalidad puede ser importante, ya bien sea por motivos laborales o decorativos. Otro factor importante a tener en cuenta es la afluencia de personas en la zona a iluminar. Como industria textil, tiendas, hospitales, hogares, restaurantes, entre ootrs. Grupo 2: 2 A y B. IRC entre 61 y 80: Ciertos colores pueden parecer a simple vista distorsionados. Se deberá emplear en interiores donde no haya permanencia de personas. Como colegios, grandes almacenes, industria de precisión. Grupo 3: 3. IRC menor 60. Los colores no se aprecian con claridad. Lámparas con IRC <60 pero con propiedades de rendimiento en color bastante aceptables para uso en locales de trabajo, donde la discriminación cromática no es demasiado importante. Grupo 4: S. Lámparas especiales. Son lámparas con rendimiento en color fuera de lo normal, con aplicaciones concretas.

VIDA INDIVIDUAL Es el tiempo transcurrido en horas hasta que una lámpara se estropea, trabajando en unas condiciones determinadas.

VIDA PROMEDIO Es el tiempo transcurrido hasta que se produce el fallo de la mitad de las lámparas de un lote representativo de una instalación, trabajando en unas condiciones determinadas.

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.

VIDA MEDIA Es el tiempo medio que resulta tras el análisis y ensayo de un lote de lámparas trabajando en unas condiciones determinadas. La duración de las lámparas incandescentes está normalizada; siendo de unas 1000 horas para las normales, para las halógenas es de 2000 horas para aplicaciones generales y de 4000 horas para las especiales.


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1. LÁMPARAS INCANDESCENTES Las lámparas incandescentes fueron la primera forma de generar luz a partir de la energía eléctrica. Desde que fueran inventadas, la tecnología ha cambiado mucho produciéndose sustanciosos avances en la cantidad de luz producida, el consumo y la duración de las lámparas. Su principio de funcionamiento es simple, se pasa una corriente eléctrica por un filamento hasta que este alcanza una temperatura tan alta que emite radiaciones visibles por el ojo humano.

LA INCANDESCENCIA Todos los cuerpos calientes emiten energía en forma de radiación electromagnética. Mientras más alta sea su temperatura mayor será la energía emitida y la porción del espectro electromagnético ocupado por las radiaciones emitidas. Si el cuerpo pasa la temperatura de incandescencia una buena parte de estas radiaciones caerán en la zona visible del espectro y obtendremos luz.

La incandescencia se puede obtener de dos maneras. La primera es por combustión de alguna sustancia, ya sea sólida como una antorcha de madera, líquida como en una lámpara de aceite o gaseosa como en las lámparas de gas. La segunda es pasando una corriente eléctrica a través de un hilo conductor muy delgado como ocurre en las bombillas corrientes. Tanto de una forma como de otra, obtenemos luz y calor (ya sea calentando las moléculas de aire o por radiaciones infrarrojas). En general los rendimientos de este tipo de lámparas son bajos debido a que la mayor parte de la energía consumida se convierte en calor.

CARACTERÍSTICAS DE UNA LÁMPARA INCANDESCENTE Entre los parámetros que sirven para definir una lámpara tenemos las características fotométricas: la intensidad luminosa, el flujo luminoso y el rendimiento o eficiencia. Además de estas, existen otros que nos informan sobre la calidad de la reproducción de los colores y los parámetros de duración de las lámparas.

CARACTERÍSTICAS DE DURACIÓN La duración de una lámpara viene determinada básicamente por la temperatura de trabajo del filamento. Mientras más alta sea esta, mayor será el flujo luminoso pero también la velocidad de evaporación del material que forma el filamento. Las partículas evaporadas, cuando entren en contacto con las paredes se depositarán sobre estas, ennegreciendo la ampolla. De esta manera se verá reducido el flujo luminoso por ensuciamiento de la ampolla. 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 el flujo luminoso. 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 disponemos de diferentes parámetros según las condiciones de uso definidas.

http://crabi.upc.es/curs/llum/fotometria/magnitud.html#Intensid_lum

http://crabi.upc.es/curs/llum/fotometria/magnitud.html#Intensid_lum

http://crabi.upc.es/curs/llum/fotometria/magnitud.html#Flujo_lum

http://crabi.upc.es/curs/llum/fotometria/magnitud.html

http://crabi.upc.es/curs/llum/lamparas/lincan.html#caracolor

http://crabi.upc.es/curs/llum/lamparas/lincan.html#caracdur


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FACTORES EXTERNOS QUE INFLUYEN EN EL FUNCIONAMIENTO DE LAS LÁMPARAS

Los factores externos que afectan al funcionamiento de las lámparas son la temperatura del entorno dónde esté situada la lámpara y las desviaciones en la tensión nominal en los bornes. La temperatura ambiente no es un factor que influya demasiado en el funcionamiento de las lámparas incandescentes, pero sí se ha de tener en cuenta para evitar deterioros en los materiales empleados en su fabricación. En las lámparas normales hay que tener cuidado de que la temperatura de funcionamiento no exceda de los 200º C para el casquillo y los 370º C 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 necesario una temperatura de funcionamiento mínima en el bulbo de 260º C para garantizar el ciclo regenerador del wolframio. En este caso la máxima temperatura admisible en la ampolla es de 520º C para

ampollas de vidrio duro y 900º C para el cuarzo. Las variaciones de la tensión se producen cuando aplicamos a la lámpara una tensión diferente de la tensión nominal para la que ha sido diseñada. Cuando aumentamos la tensión aplicada se produce un incremento de la potencia consumida y del flujo emitido por la lámpara pero se reduce la duración de la lámpara. Análogamente, al reducir la tensión se produce el efecto contrario.

PARTES DE UNA LÁMPARA iLas lámparas incandescentes están formadas por un hilo de wolframio que se calienta por efecto Joule alcanzando temperaturas tan elevadas que empieza a emitir luz visible. Para evitar que el filamento se queme en contacto con el aire, se rodea con una ampolla de vidrio a la que se le ha hecho el vacío o se ha rellenado con un gas. El conjunto se completa con unos elementos con funciones de soporte y conducción CARACTERÍSTICAS DE DURACIÓN O VIDA ÚTIL La duración de una lámpara viene determinada básicamente por la temperatura de trabajo del filamento. Mientras más alta sea esta, mayor será el flujo luminoso pero también la velocidad de evaporación del material que forma el filamento. Las partículas evaporadas, cuando entren en contacto con las paredes se depositarán sobre estas, ennegreciendo la ampolla. De esta manera se verá reducido el flujo luminoso por ensuciamiento de la ampolla. 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 el flujo luminoso. 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 disponemos de diferentes parámetros según las condiciones de uso definidas.

TIPOS DE LÁMPARAS Existen dos tipos de lámparas incandescentes: las que contienen un gas halógeno en su interior y las que no lo contienen: LÁMPARAS NO HALÓGENAS Entre las lámparas incandescentes no halógenas podemos distinguir las que se han rellenado con un gas inerte de aquellas en que se ha hecho el vacío en su interior. La presencia del gas supone un notable incremento de la eficacia luminosa de la lámpara dificultando la evaporación del material del filamento y permitiendo el aumento de la temperatura de trabajo del filamento. Las lámparas incandescentes tienen una duración normalizada de 1000 horas, una potencia entre 25 y 2000 W y unas eficacias entre 7.5 y 11 lm/W para


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las lámparas de vacío y entre 10 y 20 para las rellenas de gas inerte. En la actualidad predomina el uso de las lámparas con gas, reduciéndose el uso de las de vacío a aplicaciones ocasionales en alumbrado general con potencias de hasta 40 W. LÁMPARAS HALÓGENAS DE ALTA Y BAJA TENSIÓN – CICLO DEL HALÓGENO. En las lámparas incandescentes normales, con el paso del tiempo, se produce una disminución significativa del flujo luminoso. Esto se debe, en parte, al ennegrecimiento de la ampolla por culpa de la evaporación de partículas de wolframio del filamento y su posterior condensación sobre la ampolla.

2. LÁMAPARAS DE LUZ MIXTA O MEZCLADORAS La lámpara de luz mezcla es una combinación de la lámpara de vapor de mercurio a alta presión y la lámpara incandescente, como resultado de uno de los intentos para corregir la luz azulada de las lámparas de vapor de mercurio, lo cual se consigue por la inclusión dentro de la misma ampolla de un tubo de descarga de vapor de mercurio y un filamento incandescente de wolframio.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO: Al conectar la lámpara a la red, se inicia el proceso de encendido del tubo de descarga. En este instante el filamento produce un flujo luminoso muy superior a su valor de régimen, como consecuencia de que prácticamente toda la tensión de red está aplicada a sus extremos. A medida que en el tubo de descarga va aumentando el flujo luminoso, al ir aumentando la tensión entre sus electrodos principales, va reduciéndose el flujo emitido por el filamento, al ir disminuyendo la tensión aplicada a sus extremos, hasta que la lámpara alcanza los valores de régimen después de aproximadamente tres minutos.

El color de la luz evoluciona durante el proceso de encendido de acuerdo con la fracción que corresponda en cada momento a las dos partes de que está compuesta, hasta alcanzar aproximadamente el 50% de cada una de ellas en el régimen normal de funcionamiento. El resultado de esta mezcla es la superposición al espectro del mercurio, del espectro continuo característico de la lámpara incandescente y las radiaciones rojas provenientes de la fosforescencia.

ELEMENTOS CONSTITUTIVOS Y SUS CARACTERÍSTICAS En el interior de una ampolla de vidrio llena de gas, se encuentran alojados un tubo de descarga de vapor de mercurio a alta presión y un filamento incandescente en forma circular, colocado alrededor del tubo y conectado en serie con éste. La pared interior de la ampolla se halla recubierta con una capa de materia fluorescente (vanadio de itrio). Se construyen para tensiones de alimentación de 225 a 235 V, aunque el margen de tensión admisible es de 220 a 229 V y de 230 a 239 V, respectivamente

Detalles constructivos de una lámpara de luz mezcla


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Espectro de emisión de una lámpara de luz mezcla

APLICACIONES Se utilizan en instalaciones de alumbrado de naves de fábricas, talleres, salas de máquinas y otros lugares de trabajo, que no requieran agudeza visual. Al igual que las de vapor de mercurio a alta presión, se emplean también en alumbrado exterior de calles, plazas, vías de comunicación, aunque para estas aplicaciones actualmente se utilizan otras lámparas más eficientes y con mayor vida útil promedio.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS Una característica a destacar de estas lámparas es que pueden conectarse directamente a la red sin necesidad del empleo de balasto, ya que el filamento, además de fuente luminosa, actúa como resistencia estabilizadora de la descarga del vapor de mercurio. Esto las hace adecuadas para sustituir a las lámparas incandescentes sin necesidad de modificar las instalaciones. Tardan uno dos minutos en el encendido y no se puede efectuar el reencendido hasta que no se han enfriado al cabo de unos minutos. Caídas de tensión eventuales de más de un 10% de la nominal de la lámpara pueden llegar a dificultar su correcto encendido, por lo que debe evitarse el conectar las lámparas a instalaciones cuya tensión sea inferior a los valores correspondientes al aplicar dicho valor porcentual. Tensiones excesivas dan lugar a una reducción muy considerable de la vida de la lámpara, de forma similar a lo que ocurre con las lámparas incandescentes.

EFICIENCIA Su eficacia se sitúa entre 20 y 30 lm/W, y es el resultado de la combinación de la eficacia de una lámpara incandescente con una lámpara de descarga. REPRODUCCIÓN CROMÁTICA Estas lámparas ofrecen una buena reproducción del color con un rendimiento en color de Ra = 60 y una temperatura de color de 3600 K. VIDA ÚTIL PROMEDIO 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 evaporado y por otro la pérdida de eficacia de los polvos fosforescentes. En general, la vida media se sitúa en torno a las 3000 horas.


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CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LAS LÁMPARAS DE LUZ MEZCLA

TIPO DE

LÁMPARA

CARACTERÍSTICAS

ELÉCTRICAS CARACTERÍSTICAS LUMINOSAS

DU

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ITU

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[V] [V] [W] [lm] [lm] [lm/W] [cd/cm

2] [°K] [Rg] [h] [mm] [mm] [°C]

HWL 160 W

225 220-229

160 3100 2600 19 9

3500 60 5000

87 187

E27 250 Vertical

±30° 235

230-239

[75] [177]

HWL 250 W

225 220-229

250 5600 4900 22,5 11

106 230

E40 300 Cualquiera

235 230-239

[90] [226]

HWL500 W

225 220-229

500 14000 12000 28 13

130

275

235 230-239

[120]

HWL 1000 W

225 220-229

1000 32500 27000 32,5 17 160 315

235 230-239

[ ] Dimensiones unificadas con las lámparas de vapor de mercurio de 125, 250 y 400 W.


U.T.N. – F.R.M. Cátedra de REDES DE DISTRIBUCIÓN E INSTALACIONES ELÉCTRICAS Dpto. de Ing. Electromecánica

3. LÁMPARAS HALOGENAS INCANDESCENTES En las lámparas incandescentes normales, con el paso del tiempo, se produce una disminución significativa del flujo luminoso. Esto se debe, en parte, al ennegrecimiento de la ampolla por culpa de la evaporación de partículas de wolframio del filamento y su posterior condensación sobre la ampolla.

Agregando una pequeña cantidad de un compuesto gaseoso con halógenos (cloro, bromo o yodo), normalmente se usa el CH2Br2, al gas de relleno se consigue establecer un ciclo de regeneración del halógeno que evita el ennegrecimiento. Cuando el tungsteno (W) se evapora se une al bromo formando el bromuro de wolframio (WBr2). Como las paredes de la ampolla están muy calientes (más de 260 ºC) no se deposita sobre estas y permanece en estado gaseoso. Cuando el bromuro de wolframio entra en contacto con el filamento, que está muy caliente, se descompone en W que se deposita sobre el filamento y Br que pasa al gas de

relleno. Y así, el ciclo vuelve a empezar.

Ciclo del halógeno

Lámparas con gas Lámparas de vacío

Temperatura del filamento [ºC] 2500 2100

Eficacia luminosa de la lámpara [lm/W] 10-20 7.5-11

Duración [hs] 1000 1000

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS LÁMPARAS HALÓGENAS. El funcionamiento de este tipo de lámparas requiere de temperaturas muy altas para que pueda realizarse el ciclo del halógeno. Por eso, son más pequeñas y compactas que las lámparas normales. La ampolla se fabrica con un cristal especial de cuarzo capaz de resistir hasta 650ºC indispensables en el ciclo del halógeno a elevada presión (para limitar la velocidad de evaporación del filamento). A su vez este material impide que la lámpara sea manipulada con los dedos para evitar su deterioro. Podemos enumerar las siguientes características:

Luz muy brillante, blanca (3000K) y constante Mejor reproducción de los colores.

Mayor eficacia luminosa (25 lm/W). Mayor duración de vida (2000 a 4000 hs.).



LÁMPARAS HALÓGENAS COMERCIALES (OSRAM)

HALOUX: HALÓGENAS DE APLICACIÓN DIRECTA A LA RED.

Son de 220V en 75 a 2000W.

Sustituyen a las lámparas incandescentes convencionales.

Según el casquillo, pueden proveerse con un segundo vidrio para su manipulación con los dedos.

Las de cuerpo lineal cubren una amplia superficie en iluminación directa e indirecta.

Se utilizan en iluminación general y decorativa. Por su encendido instantáneo son muy útiles unidas a sensores de movimiento para vigilancia nocturna.

HALOSTAR Y HALOSPOT– HALÓGENAS DE BAJA TENSIÓN.

Para 6, 12 ó 24V.

De 5 a 150W.

Pequeño tamaño, pero muy potentes.

Compactas y muy seguras.

Necesitan el empleo de transformadores de tensión, generalmente electrónicos y reducido tamaño.

Pueden dotarse de un reflector de aluminio , oro o plata para iluminación puntual (con un ángulo 3 a 60º).

DECOSTAR · DICRÓICA – HALÓGENAS DE BAJA TENSIÓN.

Las lámparas halógenas funcionan a muy elevadas temperaturas, lo que para algunas aplicaciones resulta muy poco aplicable. Para evitar este inconveniente, las DECOSTAR DICRÓICAS combinan una lámpara de baja tensión (12 a 20V – 75W) con un reflector de vidrio especial que refleja la luz y absorbe gran parte del calor, enviándolo hacia la parte de atrás de dicho reflector (reducción del calor en un 66%).

Poseen una elevada vida útil de 4000 hs., manteniendo constante la temperatura de color y la intensidad luminosa.

Pueden adquirirse con un cuarzo especial que filtra la indeseada radiación ultravioleta. TECNOLOGÍA IRC.

La marca OSRAM ha puesto en servicio la llamada tecnología IRC. Ésta consiste en la recuperación del calor que es reflejado nuevamente al filamento mediante una cubierta especial en el vidrio de la lámpara, requiriendo menos energía externa para mantener la temperatura de operación de la misma. También se ha elevado la eficacia luminosa gracias al relleno de gas Xenon.

PRECAUCIONES EN LÁMPARA HALÓGENAS

a) No tocar el vidrio de cuarzo con los dedos.

b) Lámparas bien ventiladas (Temp. Admisible de 250 a 350ºC).

c) Utilización de conductores para alta temperatura para su conexión.

d) Evitar contacto con la humedad.

4. LÁMPARAS DICROICAS Y HALÓGENAS DE BAJA TENSIÓN GENERALIDADES: (DESCRIPCIÓN Y CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS PRINCIPALES) Las lámparas dicroicas son también llamadas lámparas incandescentes halógenas compactas de baja tensión. Habitualmente se utilizan para la iluminación de distintos tipos de ambientes: interiores de viviendas, comercios, galerías de arte, vitrinas y en toda aquella aplicación que requiera efectos decorativos, de acentuación o una cuota extra de brillo. Producen luz brillante que torna radiantes a las superficies y más vibrantes a los colores. Las lámparas halógenas duran casi el doble que las lámparas convencionales y en la mayoría de los casos son más pequeñas que las lámparas comunes. Todo gracias al ciclo del halógeno. La luz se produce por termo



radiación, lo que hace que la cantidad de luz dependa de la temperatura absoluta del filamento. Con este proceso se produce energía en forma de calor y de luz, siendo esta última el 5 % del total de energía consumida. La eficacia luminosa habitualmente está comprendida entre los 20 y los 25 lm/W. Las lámparas halógenas son hasta un 50% más brillantes que las lámparas convencionales. También se puede regular el nivel de luz de acuerdo a cada necesidad. Estas lámparas se presentan en diferentes versiones, tamaños, formas y potencias, con o sin reflector incorporado para obtener haces de luz muy concentrados. El reflector puede ser metálico parabólico o dicroico facetado. La capa DICROICA del reflector es en realidad un filtro óptico formado por varias capas superpuestas de diferentes índices de reflexión, de manera de reflejar la luz visible y absorber la radiación infrarroja, enviándola hacia atrás. La principal ventaja de estas lámparas es su bajo costo y facilidad de instalación. Tienen factor de potencia unitario, no producen efecto estroboscopico, brindan una reproducción cromática excelente, su luz es más blanca y más brillante que las incandescentes comunes; no generan radio interferencias y pueden funcionar con caídas de tensión mayores que las lámparas de descarga (aunque con menor rendimiento). PRINCIPIO Y CARACTERÍSTICAS DE FUNCIONAMIENTO: En estas lámparas, el cuerpo que se lleva a la incandescencia es un filamento espiralado de tungsteno que, como consecuencia de la circulación de corriente por el mismo, se calienta hasta los 2600 / 3000 K en una ampolla cuya atmósfera no contiene oxígeno, y posee una mezcla de gases inertes que no reaccionan con el filamento, como el argón y el nitrógeno; a la que se agrega una determinada cantidad de elementos halógenos, como iodo o bromo, que se van combinando con el tungsteno que se evapora, para luego restituirlo al filamento. La mezcla se introduce en la ampolla a una presión mayor que la atmosférica, disponiéndose de un bulbo especialmente fabricado para soportar las mayores temperaturas de trabajo que se emplean en estas lámparas. En algunos casos, la ampolla tiene un tratamiento para filtrar la radiación ultravioleta. El tungsteno que se evapora del filamento se combina con el iodo (o el halógeno correspondiente) en las cercanías de la ampolla, en la zona de los 500 K, formando ioduro de tungsteno en estado gaseoso, que en ese estado permite pasar el flujo luminoso. El flujo gaseoso de convención dentro de la ampolla lleva esa molécula hacia el filamento, donde en la zona de los 1800 K se disocia en iodo y tungsteno. El halógeno queda libre para repetir el ciclo y el tungsteno es captado por el filamento, el que de esta forma se va regenerando. Esta regeneración no es perfecta, pues el átomo que regresa al filamento no se deposita en el mismo lugar del que partió. Sin embargo, con este ciclo de trabajo, se obtiene una mayor duración de la lámpara, una mas alta constancia del flujo luminoso al no ennegrecerse la ampolla y un mejor rendimiento por las altas temperaturas usadas. Un aspecto a tener en cuenta es que para la atenuación de estas lámparas no resulta recomendable reducir la tensión por debajo del 60 % del valor nominal. Los transformadores que alimentan varias lámparas no deben superar el límite práctico de 300 W, considerando que las altas corrientes resultantes en 12 V pueden dar lugar a importantes calentamientos en las conexiones a las borneras y zócalos por la resistencia de contacto (se recomienda el uso de uniones soldadas.)

COMPONENTES DE LAS LÁMPARAS.

Posee un filamento axial que brinda un foco preciso y una iluminación homogénea, contactos especiales que permiten un aumento de la temperatura en el cuello de 350 a 370 ºC Poseen base estándar de dos pines terminados en punta, para una fácil colocación y protegidos contra la corrosión. Las potencias van de los 20W a 65W, pueden llegar a 100W, y existen potencias intermedias de 35 y 50W.



CASQUILLOS:

Existen varios modelos con aperturas que van de los 4º a 60º con aperturas intermedias de 8, 12, 24 y 38º.

Podemos encontrar varios diámetros, pero el más usual es de 51 mm.

Adhesivo siliconado transparente de alta resistencia térmica (para su colocación).

Tapa de protección.(puede o no existir)

Ampolla con cuarzo UV-STOP, que absorbe la radiación UV

Capa dicroica resistente que mantiene la intensidad luminosa constante y un color uniforme.

El casquillo reflector puede ser metálico parabólico o dicroico facetado. Estas lámparas se fabrican en una gama de potencias comprendidas normalmente entre los 5 y 100 W, con tensiones nominales de 6 V, 12 V ó 24 V para los modelos sin transformador incorporado, ó de 220 V / 250 V para los que poseen transformador incorporado. Otro aspecto conveniente que presentan estas lámparas es que encienden y reencienden instantáneamente a plena potencia, con poca afectación de su vida útil, la que ronda las 2.000 hs. (el doble que las lámparas incandescentes comunes), y funcionan en cualquier posición. DISTRIBUCIÓN ESPECTRAL. Si bien no existe la gráfica de la distribución espectral para lámparas halógenas, ésta es similar a las de las lámparas incandescentes.

http://www.google.com.ar/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=pHEnPirOtj0evM&tbnid=Kcfo-Sq58lQY0M:&ved=0CAgQjRwwAA&url=http://gusgsm.com/magnitudes_radiometricas&ei=rOsMUpDZOdPd4AORuYCwDg&psig=AFQjCNFqz1BW6au7UHm6tuXO5OXnv9QW1A&ust=1376664877002572



MÁRGENES DE TENSIÓN NOMINAL. GAMA DE POTENCIAS COMERCIALES. DENOMINACIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LOS

DISTINTOS TIPOS DE LÁMPARAS HALÓGENAS. DATOS TÉCNICOS: POTENCIA, FLUJO LUMINOSO, RENDIMIENTO LUMINOSO

Y VIDA ÚTIL. Para la descripción de las lámparas de los diferentes fabricantes y para sus diversas denominaciones de tipo se ha utilizado en esta tabla el sistema unificado de designación de lámparas-LBS-de la industria eléctrica.

Símbolo LBS Potencia

P (W) Tipo casquillo

Flujo lumin.

(lm) Inten.

lumin. I (cd)

Osram Philips GE

Lámparas halógenas

QT 18 40 W B 15d 490 lm 64467 KL/AM - -

QT 18 60 W B 15d 840 lm 64469 KL/AM - -

QT 18 75 W B 15d 1.050 lm 64473 KL/AM 12123 -

QT 18 100 W B 15d 1.400 lm 64475 KL/AM 12122 -

QT 26 40 W E 14 490 lm 64861 T/TIM - -

QT 26 60 W E 14 820 lm 64862 T/TIM - -

QT 32 60 W E 27 840 lm 64472 KL/IM 13656 -

QT 32 75 W E 27 1.050 lm 64474 KL/IM - -

QT 32 100 W E 27 1.400 lm 64476 KL/IM 13660 -

QT 32 150 W E 27 2.500 cd 64478 KL/IM 13945 -

QT 32 250 W E 27 4.200 cd 64480 KL/IM - -

QT-DE 12 60 W R7s-15 2.400 lm 64688 60 T3Q/CL/P -

QT-DE 12 100 W R7s-15 1.650 lm 64690 100 T3Q/CL/P 29112

QT-DE 12 150 W R7s-15 2.600 lm 64695 150 T3Q/CL/P 29123

QT-DE 12 150 W R7s-15 2.400 lm 64696 - -

QT-DE 12 200 W R7s-15 3.200 lm 64698 200 T3Q/CL/P 29134

QT-DE 12 300 W R7s-15 5.000 lm 64701 300 T3Q/CL/P 29159

QT-DE 12 500 W R7s-15 9.500 lm 64702 500 T3Q/CL/P 29165

QT-DE 12 750 W R7s-15 16.500 lm 64560 750 T3Q/CL/P 29173

QT-DE 12 1.000 W R7s-15 22.000 lm 64740 1000 T3Q/CL/P 29180

Lámparas halógenas de bajo voltaje

QT-ax 9 20 W G 4 340 lm 64423 U 13078

QT-ax 12 35 W GY 6,35 650 lm 64432 U 13103 29210

QT-ax 12 50 W GY 6,35 1000 lm 64440 U 13102 29218

QT-ax 12 75 W GY 6,35 1350 lm 64450 U 13101 29222

QT-ax 12 100 W GY 6,35 2300 lm 64458 U 13100 29229

Lámparas con reflector de bajo voltaje

QR-CBC 51 - 8º 35 W GU 5,3 6.100 cd 44865 SP 13720 20864

QR-CBC 51 - 38º 35 W GU 5,3 900 cd 44865 WFL 13677 20859

PAR · 8°/11° 25 W Clemas cable 4.500 cd - - 14554

PAR 36 · 26°/37° 25 W Clemas cable 500 cd - - 14555

PAR 36 · 9°/11° 50 W Clemas cable 9.200 cd - - 16540

PAR 36 · 28°/37° 50 W Clemas cable 1.300 cd - - 16541

PAR 56· 10°/35° 300 W Clemas cable 6.000 lm - PAR 56-

12 V/WFL 23427



APLICACIONES: En la actualidad, con la iluminación no se busca sólo dar luz, sino también crear efectos. Para lograr ese objetivo se fabrican y utilizan distintos tipos de lámparas y artefactos. Las halógenas, en especial las de tipo dicroica, con su luz potente y desnuda, se utilizan en lugares de realce y destaque puntual. La tendencia más innovadora es mostrar abiertamente la fuente de luz sin difusor de la misma, o con uno de cristal transparente o translúcido. La buena calidad de los artefactos lumínicos se ve en los zócalos portalámparas, cables siliconados y dispersión del calor (ventilación). Los artefactos exteriores halógenos o incandescentes siempre deben ser estancos (que soporten la humedad). Las lámparas halógenas (dicroicas, bipines o similares) siempre llevan transformador, por lo que hay que prever dónde colocarlo. Los cristales de los elementos de iluminación siempre deben ser templados, por lo que conviene consultar con un especialista antes de adquirirlos. Si en una obra se decide colocar artefactos embutidos (metidos dentro de la pared o el techo) se debe consultar si deben ser halógenos o incandescentes. La arquitectura trabaja mucho en el interiorismo con lámparas halógenas, porque son muy blancas y puras, pueden dirigirse o no, e incluso se puede regular su intensidad. El artefacto acompaña al diseño y se integra con el lugar. Por ejemplo, en un dormitorio la iluminación puede dejar de ser central y ubicarse cerca de los placares para darles mayor claridad. Para poder generar una iluminación acorde a las necesidades y a los distintos ámbitos que existen dentro una vivienda. Podemos comenzar por ejemplo, en una cocina, donde necesitamos una iluminación funcional y bien dirigida en los planos de trabajo, ya sean verticales (puertas de alacenas) u horizontales (mesadas). Para iluminar bien las mesadas o el artefacto cocina, ubicamos artefactos fluorescentes, o embutidos de dicroicas (si el lugar lo permite) en cenefas debajo de las alacenas. Para iluminar las puertas de estas últimas, y por ende el interior de las mismas cuando abrimos las puertas, podemos optar por una iluminación general, colocada en el cielorraso de la cocina, ya sea embutidos o plafones; o artefactos dentro del mismo mueble, si este lo permite. Hay que tener la precaución de utilizar artefactos de fácil limpieza por tratarse de un ambiente de alto grado de contaminación del aire. Tomando en un segundo punto los dormitorios, podemos hacer un paralelo con la cocina y colocar buena luz donde la necesitamos. Los lugares a iluminar son: cabeceras de cama, frentes e interiores de placards y vestidores. La principal ventaja de las lámparas con reflector dicroico (cool beam) es la reducción de la carga térmica sobre los objetos iluminados: la mayor parte del calor está dirigida hacia la parte posterior del reflector lo que significa una disminución del 66 % del calor irradiado en la dirección apuntada. Esta es la razón por la cual las lámparas de reflector dicroico (cool beam) resultan ideales para iluminar objetos que son altamente sensibles al calor como por ejemplo los alimentos.



5. LÁMPARAS FLUORESCENTES: GENERALIDADES DDEESSCCRRIIPPCCIIÓÓNN YY CCAARRAACCTTEERRIISSTTIICCAASS GGEENNEERRAALLEESS

A. Pines de contacto E. Átomos de gas argón (Ar).

B. Electrodos F. Capa o recubrimiento fluorescente de fósforo (P). C. Filamento de tungsteno. G. Tubo de descarga. de cristal. D. Mercurio (Hg) líquido. La lampara fluorescente esta compuesta por: a) Tubo de descarga, de vidrio conteniendo polvo fluorescente que recubre la parte interior del tubo b) Gas inerte y mercurio en estados vapor y liquido c) Electrodos sellados hermeticamente d) Casquillos de la lampara

TTUUBBOO DDEE LLAAMMPPAARRAA FFLLUUOORREESSCCEENNTTEE Se construye de vidrio a la cal impurificado con oxido de hierro, esto para controlar la transmisión de las longitudes de onda cortas. Se estira en un horno de elevada capacidad en un proceso continuo, cortándose luego a la longitud adecuada. Los diámetros normalizados son: 7m, 16 mm, 26mm, 32mm, 38mm, 54mm, siendo la tendencia a normalizarlos a 26mm. Las longitudes mas comunes que se manejan son: 600mm, 1200mm, 1500mm, pero la familia completa abarca desde 150mm a 2400mm. Cabe destacar que la longitud del tubo queda fijada por el flujo luminoso a emitir por la lampara y la diferencia de potencial con que haya de trabajar el tubo de descarga (tensión de la lampara). Pero el factor decisivo por parte de la industria es adoptar longitudes de tubos compatibles con módulos de construcción.

RREECCUUBBRRIIMMIIEENNTTOOSS DDEELL TTUUBBOO

aa)) RREECCUUBBRRIIMMIIEENNTTOOSS FFLLUUOORREESSCCEENNTTEESS:: Las características de luz de una lampara fluorescente esta determinada por el tipo y composición del polvo fluorescente, este fija la temperatura del color, el índice de rendimiento de color (Ra), y la eficacia luminosa de la lampara. Los polvos utilizados en las lamparas son fluorescentes después de haber sido purificados en alto grado y de habérseles añadido otro compuesto (activador), este determina las características espectrales de la luz. Se utilizan como activador: apatito y otros halofosfatos, que al ser utilizados solos producen luz blanca. Por ejemplo para las lamparas Philips (Serie 80), lumilux (de OSRAM), y otras, emplean una mezcla de polvos fluorescentes con bandas de emisión muy estrechas en las zonas Azul, Verde, y Roja, es decir BAM, CAT y



oxido de Ytrio activado con europio. Cambiando la proporción de estos, puede obtenerse cualquier punto de color del triángulo de color CIE, situado entre los puntos de color de los componentes individuales

bb)) RREECCUUBBRRIIMMIIEENNTTOO DDEE SSIILLIICCOONNAA:: Utilizados en circuitos sin arrancador a fin de evitar problemas de encendido en condiciones de humedad muy elevada c) RREECCUUBBRRIIMMIIEENNTTOO CCOONNDDUUCCTTOORR:: se utiliza en circuitos de arranque rápido

EELLEECCTTRROODDOOSS Sirven para conducir potencia eléctrica en el interior de la lampara y suministrar los electrones necesarios para mantener la descarga. Básicamente consta de un filamento de volframio recubierto de una sustancia cristalina que libera electrones cuando se calienta a una temperatura de 800ºC. El material emisor mas adecuado esta formado por una mezcla de óxidos de Bario, Estroncio y Calcio. GGAASS DDEE RREELLLLEENNOO Consiste en una mezcla de vapor de mercurio saturado y un gas inerte amortiguador en una proporción de 1:3000 cuando la lampara esta funcionando a) GAS INERTE: tiene por función controlar la movilidad de los electrones libres, prolonga la vida de los

electrodos al disminuir los chisporroteos y facilita la ignición. b) MERCURIO: este se encuentra en forma de liquido y vapor dentro del tubo. Sus electrones, al pasar de una

órbita a otra superior, y luego regresar a la de origen, produce una radiación que luego se transforma en luz visible.

CCAASSQQUUIILLLLOOSS DDEE LLAASS LLAAMMPPAARRAASS Una lampara fluorescente con filamentos caldeados necesita dos casquillos uno en cada extremo, y cada uno de ellos con dos contactos. Las lamparas de arranque en frío emplean casquillos de un solo contacto. Las lamparas circulares solo tienen un casquillo de cuatro contactos. Los mas comúnmente usados son: a) Dos contactos: G5 (16mm), G13(26, 32, 38)mm, G20(54mm), R17d contactos escondidos (38 y 54)mm. b) Cuatro contactos: G10q lamparas circulares c) Un solo contacto: Fa6 para lamparas empleadas en zona con riesgo de explosión, Fa8 para lamparas de

arranque en frío.

PPRRIINNCCIIPPAALLEESS TTIIPPOOSS DDEE LLAAMMPPAARRAASS

aa)) LLAAMMPPAARRAASS CCOONN PPRREECCAALLDDEEOO DDEE AARRRRAANNQQUUEE En países que utilizan 220/240 V las lamparas con precaldeo de arranque constituyen el grupo mas numeroso. Por ej.: para la línea estándar (TL) 26 y 38mm, miniatura 16mm, alta emisión TL o TLK, lamparas especiales en forma de U o WW o circulares



LAMPARAS REFLECTORAS: se emplean en ambientes muy sucios LAMPARAS DE ABERTURA: se utilizan para alumbrado de señalización y en fotocopiadoras..

bb)) SSIINN PPRREECCAALLDDEEOO DDEE AARRRRAANNQQUUEE:: Pueden utilizarse en circuitos con arrancador están recubiertas por una capa externa de silicona y una conducta.

cc)) LLAAMMPPAARRAASS DDEE AARRRRAANNQQUUEE RRAAPPIIDDOO TTIIPPOO HHOO ((AALLTTAA EEMMIISSIIOONN)):: Este tipo de lamparas tiene una longitud de 2,40m para una potencia de 105W que poseen un casquillo de doble contacto embutido.

dd)) LLAAMMPPAARRAASS DDEE AARRRRAANNQQUUEE EENN FFRRIIOO:: Tienen robustos electrodos especiales y a menudo un electrodo auxiliar, algunos tipos de lamparas son

TTLL SSLLIIMMLLIINNEE ::funciona con balasto de elevada carga

TTLLSS con electrodos escondidos y contacto auxiliar

TLR con electrodos auxiliares para trabajar en CC

TLX para trabajar en ambientes explosivos

EEQQUUIIPPOO AAUUXXIILLIIAARR Debido a que la lampara tiene una característica de RESISTENCIA NEGATIVA, deben trabajar en conjunción con un dispositivo limitador de corriente o balasto para evitar que esta aumente sin control

BBAALLAASSTTOO:: TTIIPPOOSS

aa)) RREESSIISSTTIIVVOOSS ((ppaarraa CC..CC..)) Método antieconómico debido a que la energía eléctrica se disipa en forma de calor, donde el 50% de la potencia se disipa en el balasto

bb)) CCAAPPAACCIITTIIVVOOSS ((ppaarraa CC..AA..)) Presenta muy pocas perdidas se lo utiliza para frecuencias muy elevadas

cc)) IINNDDUUCCTTIIVVOOSS ((ppaarraa CC..AA..)) Produce menos distorsión en la corriente de lampara que el capacitivo, aunque las perdidas son un poco mayores. En combinación con un cebador (arrancador) puede producir el impulso necesario para la ignición de la lampara

dd)) EELLEECCTTRRÓÓNNIICCOOSS ((ppaarraa CC..CC.. oo CC..AA..)) Aunque más caros que el inductivo ofrece importantes ventajas. Mejoran la eficacia y la vida de la lampara, no producen parpadeo y no necesitan cebador para arrancar, no producen ruidos y pesan menos

CCEEBBAADDOORREESS Comúnmente llamados arrancadores, a pesar de su aspecto insignificante y diseño sencillo, este tiene gran influencia sobre la duración de las lamparas fluorescentes.

•Características: Encendido seguro y rápido.

•Alarga la vida promedio del balasto

•Confiabilidad en diferentes ambientes



Cuando se sustituye una lampara fluorescente debe sustituirse también el arrancador, esto influirá positivamente en la vida útil de la lampara

CCAARRAACCTTEERRÍÍSSTTIICCAASS DDEE CCOOMMPPOORRTTAAMMIIEENNTTOO Al tiempo de estudiar como se comporta una lampara fluorescente, debemos hacer hincapié en algunas características importantes:



BALANCE ENERGÉTICO. La figura muestra el balance energético de una lampara de 36W funcionando a 25ºC, se ve que el 30% de la potencia de entrada se emite en forma de radiación visible y aproximadamente 1½ en forma de radiación ultravioleta de onda larga, el resto se pierde en forma de calor a) INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA AMBIENTE SOBRE LA SALIDA DE LA LUZ A bajas temperaturas el vapor de mercurio se condensara, se tendrá por lo tanto un numero insuficiente de átomos de mercurio gaseoso para la descarga. La salida de la luz de la lampara decrecerá así rápidamente para temperaturas menores de 15ºC. Con el incremento de temperatura la emisión de luz también decrece, aunque en forma menor. La temperatura de funcionamiento optimo es alrededor de los 25ºC

b) APARIENCIA Y RENDIMIENTO DEL COLOR

Lumilux(OSRAM) Fluora (OSRAM)

LF 21 LF 31

Flujo luminoso de una lámpara fluorescente en función de latemperatura ambiente



AAPPLLIICCAACCIIOONNEESS Se emplea en casi todo tipo de interiores Las lamparas tubulares fluorescentes, en contraposición con los restantes tipos de lamparas, disponen de una amplia gama de colores de luz, sumado a esto el gran rendimiento que aportan y su bajo costo de adquisición, se han convertido en la opción más competitiva.

6. LÁMPARAS FLUORESCENTES COMPACTAS GENERALIDADES La construcción compacta de las lámparas fluorescentes requiere unos tubos de longitud y diámetro menores que los utilizados en las lámparas fluorescentes convencionales de idéntico flujo luminoso. El principal problema encontrado durante el desarrollo de la lámpara compacta fue por tanto conseguir un material fluorescente que fuese más resistente a la mayor densidad de radiación ultravioleta que los halofosfatos tradicionales. La solución se encontró en los fósforos de banda estrecha que son más estables, como por ejemplo los que se emplean en las lámparas fluorescentes de tres bandas. El desarrollo de nuevos tipos de lámparas fluorescentes se encuentra todavía en plena evolución y persigue dos objetivos principales:

aumentar la eficacia luminosa,

crear tipos de lámparas más compactas para su empleo en aquellas aplicaciones donde, todavía dominan ampliamente las lámparas incandescentes.

FORMAS Y COMPONENTES DE LOS TUBOS FLUORESCENTES COMPACTOS En la actualidad pueden distinguirse cuatro formas básicas de lámparas compactas

Tubo fluorescente convencional de 26 a 38 mm, generalmente curvado en forma de circulo y equipado con un balasto integral y cebador, con casquillo normalizado de rosca o bayoneta (Circolux)

Tubo único de pequeño calibre, plegado en forma compacta y plana, o bien dos o más tubos paralelos de pequeño calibre, interconectados de forma que ofrezcan un recorrido continuo para la descarga eléctrica. La lámpara está provista de un cebador, de un balasto convencional o electrónico, y de un casquillo de rosca o bayoneta. Las lámparas Philips PLC * pertenecen a esta categoría.

Tubo fluorescente de pequeño calibre, plegado en forma compacta y ubicado en el interior de una envoltura de vidrio o plástico. Integrados con la lámpara se encuentran el cebador y un balasto convencional o electrónico, el conjunto se acopla con un casquillo de rosca o bayoneta.

Dos o más tubos paralelos de pequeño calibre, interconectados por o cerca de los extremos de modo que ofrezcan un camino continuo para la descarga eléctrica. La lámpara está equipada con un casquillo único especial que a veces contiene un cebador. Las lámparas Philips PL*/PL/PLC, las Dulux-S de Osram y Lynx de Sylvania pertenecen a esta categoría.

TIPOS DE BALASTO (EQUIPOS AUXILIARES) BALASTOS RESISTIVOS (PARA CORRIENTE CONTINUA) Esta es una forma de limitación de corriente muy antieconómica porque la energía eléctrica se disipa en forma de calor. A pesar de ello, hasta la aparición de los circuitos electrónicos, un resistor en serie era la única forma de estabilizar las lámparas fluorescentes alimentadas por c.c. Para lograr una buena estabilidad con un balasto resistivo, es necesario que la tensión de la red sea al menos el doble de la tensión de la lámpara en condiciones normales de trabajo. Esto significa que el 50% de la potencia se disipará en el balasto. Si se utiliza un resistor, dependiente de la temperatura, la tensión de alimentación no necesita ser más del 25 al 30% superior a la tensión de la lámpara. BALASTOS CAPACITIVOS (PARA ALTA FRECUENCIA) Un condensador empleado como balasto presenta muy pocas pérdidas, pero no puede usarse por sí solo, porque daría lugar a la aparición de picos muy agudos en la forma de la corriente de onda de la lámpara, para cada semiciclo. Solamente para muy altas frecuencias puede servir satisfactoriamente un condensador como balasto. BALASTOS INDUCTIVOS (PARA BAJA FRECUENCIA) Una inductancia o 'choke' presenta unas pérdidas algo más alta que las de un condensador, pero produce mucha menor distorsión en la corriente de la lámpara para 50Hz. Esto hace que sea el balasto ideal para



aplicaciones normales en c.a. Además en combinación con un conmutador de arranque (cebador), puede producir el impulso de alta tensión necesario para la ignición de la lámpara. En la práctica un balasto inductivo consiste en un gran número de espiras de hilo de cobre arrolladas sobre un núcleo formado por láminas de hierro. Las pérdidas térmicas se producen por la resistencia óhmica del arrollamiento y por histéresis en el núcleo, una gran parte de ellas dependen de la construcción mecánica del balasto y del diámetro del hilo de cobre. BALASTOS ELECTRÓNICOS Los balastos electrónicos, aunque más caros -especialmente los tipos para alta frecuencia-, ofrecen importantes ventajas sobre los balastos inductivos convencionales, tales como:

Mejoran la eficacia de la lámpara y del sistema.

No producen parpadeo o efecto estroboscópico

Arrancan instantáneamente sin necesidad de cebador auxiliar.

Aumentan la vida de la lámpara.

Tienen excelentes posibilidades de regulación de la luz.

No necesitan corrección del factor de potencia.

No producen zumbido ni otro tipo de ruidos

Tienen menor peso, especialmente para grandes tamaños de lámpara

Se pueden utilizar también con c.c. El diseño básico de un balasto electrónico implica la incorporación de un puente rectificador para convertir la alimentación de c.a. en c.c., seguido de un tiristor regulador ('chopper') cortador. La puerta de este último, que está conectada al circuito de la lámpara, conecta el tiristor, si o no, controlando así la corriente de la lámpara. El costo más elevado del balasto electrónico constituye un obstáculo para su uso generalizado, aunque la inversión inicial quede más que compensada a la larga por una mayor eficacia del sistema. CASQUILLOS

PPAARRAA CCOONNEEXXIIÓÓNN DDIIRREECCTTAA

CCAASSQQUUIILLLLOOSS DDEE RROOSSCCAA OO BBAAYYOONNEETTAA Se utilizan para sustituir a las lámparas incandescentes en instalaciones ya existentes. El equipo consiste bien en un balasto inductivo en miniatura y un cebador de descarga luminosa, o bien es totalmente electrónico. Frecuentemente, pero no siempre, el tubo de descarga va encapsulado en otra envoltura exterior que se asemeja más o menos al bulbo de la lámpara incandescente. Las potencias de estas lámparas son las adecuadas para obtener un flujo luminoso equivalente al proporcionado por las lámparas incandescentes a las que sustituyen.

PPAARRAA FFUUNNCCIIOONNAAMMIIEENNTTOO CCOONN BBAALLAASSTTOO YY CCEEBBAADDOORR



PARA FUNCIONAMIENTO A ALTA FRECUENCIA

CCAASSQQUUIILLLLOOSS EESSPPEECCIIAALLEESS Se han diseñado lámparas dotadas de casquillos especiales para su utilización en luminarias compactas. Requieren siempre el empleo de un balasto inductivo in- dependiente o bien un balasto electrónico, aunque a veces el arrancador está ya incorporado.

DESCRIPCIÓN Y CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS PRINCIPALES DE LÁMPARAS COMERCIALES.

SL La lámpara SL* está formada por un tubo fluorescente compacto que, doblado dos veces en U, se coloca, junto con su balasto y arrancador, en una ampolla de vidrio con un casquillo E27. Por su diseño la lámpara SL puede reemplazar a las lámparas incandescentes normales con un ahorro del 75% de la potencia, siendo su duración 8 veces mayor. Se fabrica en una versión denominada "prismática", en la que el vidrio tiene un conjunto de prismas en su cara externa, y en versión opalina, similar a la anterior pero más difusora. Funciona con corriente alterna 220V 50 Hz. Las potencias pueden tener los siguientes valores: 9, 13, 18 y 25 W, incluidas las pérdidas en el balasto.

SL D, Dulux Globo Son similares a las anteriores, pero su envoltura exterior es globular opal. Las potencias varían entre 9, 13 y 18 W, incluidas las pérdidas en el balasto. Lámparas PILC electrónica, Dulux EL, Dulux EL Globe, SL D electrónica. Son lámparas fluorescentes de diversas formas, generalmente cuatro tubos paralelos unidos eléctricamente para establecer la continuidad, o bien doblados y colocados en una ampolla esférica. El equipo auxiliar es electrónico, lo que permite una mayor eficiencia gracias a la reducción de las pérdidas.

PL, Dulux S, Lynx Consisten en dos tubos paralelos puenteados entre si. Emplean polvos fluorescentes de tres bandas de lámparas fluorescentes. El casquillo especial de clavija con dos contactos, incorpora un pequeño cebador de descarga luminosa, así como un condensador para evitar radio-interferencias. Las potencias varían entre los siguientes valores: 5, 7, 9 y 11W, sin incluir las pérdidas en el balasto.



PLC, Dulux D, Lynx D Son básicamente como las anteriores, pero están constituidas por cuatro tubos en paralelo y llevan un casquillo diferente del tipo de clavija con dos contactos. Las potencias oscilan entre 10, 13, 18 y 26W, sin incluir las pérdidas en el balasto. También existe una versión con dos tubos, provista de un casquillo especial de clavija con cuatro contactos. Requieren un balasto y arrancador separados o un equipo electrónico. Se fabrican en potencias de 18, 24 y 36W, sin incluir las pérdidas en el balasto. PRINCIPIO Y CARACTERÍSTICAS DE FUNCIONAMIENTO. Su principio de funcionamiento se basa en la luminiscencia y fotoluminiscencia. En un tubo de vidrio revestido en su interior con un polvo fluorescente se introducen varios gases raros y mercurio a baja presión, provocándose una descarga eléctrica entre dos electrodos. La radiación ultra violeta producida, se transforma en luz, al entrar en contacto con el revestimiento fluorescente. Variando la composición de polvo, se obtienen distintas temperaturas de color (2700 K a 6000K), tonos y calidades de luz. Para que funcione el tubo fluorescente clásico se requiere dos accesorios indispensables: cebador para el encendido y un balasto para estabilizar la corriente. Estos accesorios pesados y voluminosos son ahora sustituidos por un sistema de alimentación único y 100% electrónico, lo que hace que sea más ligero, pequeño y estético.

BALANCE ENERGÉTICO Las pérdidas térmicas se deben principalmente a:

Recalentamiento de los electrodos como consecuencia del constante bombardeo con los iones rápidos procedentes de la descarga.

Procesos térmicos producidos en la propia descarga debidos a colisiones que no conducen a excitación o ionización.

Calor generado en la capa fluorescente como resultado de la absorción de radiación UV y visible procedente de la descarga y de las pérdidas cuánticas inherentes al proceso de fluorescencia.

EFICIENCIA LUMINOSA Cuando se define la eficacia luminosa de una lámpara fluorescente (y de cualquier otra lámpara de descarga a este respecto), deberá hacerse una clara distinción entre la eficacia de la lámpara y la del sistema asociado a la misma. Esta última, como su nombre sugiera, toma también en consideración las pérdidas de energía en el circuito en el que opera. Aunque sería siempre más relevante expresar la eficacia luminosa en términos de eficacia del sistema, es problemático hacerlo porque depende del tipo de circuito utilizado y de los componentes empleados, factores que están generalmente fuera del control del fabricante de la lámpara. Existen sin embargo algunas versiones de lámpara (tales como las lámparas compactas con rosca E27), en las que el balasto y lámpara forman una sola unidad integral. En estos casos es la eficacia del sistema lo que se especifica en vez de la eficacia de la lámpara.



La eficacia luminosa de una lámpara fluorescente está influenciada por muchos factores: potencia de la lámpara, dimensiones de la misma, construcción del electrodo, tipo y presión del gas de relleno, propiedades físicas y químicas de la capa fluorescente, características de la tensión de suministro y temperatura ambiente. INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA De igual modo que la salida de luz, la eficacia luminosa de una lámpara fluorescente tubular decrece si la

temperatura ambiente se encuentra por encima o debajo del valor óptimo, no obstante, como la potencia disipada por la lámpara también decrece rápidamente con el incremento de la temperatura (especialmente en un circuito capacitivo), la eficacia luminosa caerá de hecho menos rápidamente que el flujo luminoso

INFLUENCIA DE LA CAPA FLUORESCENTE En ausencia de un recubrimiento fluorescente, la eficacia luminosa de la descarga de mercurio a baja presión seria del orden de 5 lm/W. Los polvos más eficientes de que se dispone para luz 'blanca' permiten alcanzar una eficacia luminosa de aproximadamente 100 lm/W. Está claro que la naturaleza de la capa fluorescente es el factor individual que más contribuye a la determinación de la eficacia luminosa de la lámpara fluorescente. INFLUENCIA DE LA FRECUENCIA DE ALIMENTACIÓN En teoría se obtendría la mayor eficacia luminosa posible con una lámpara fluorescente, conectándola a una red de cc, si no se tuvieran en cuenta las elevadas pérdidas en el balasto asociadas. En la práctica por el contrario, la gran mayoría de las lámparas fluorescentes funcionan con c.a. y frecuencias de red de 50 ó 60Hz. Con alimentación en c.a., el estado de ionización del gas de relleno varia con el valor instantáneo de la corriente de la lámpara, cambiando la impedancia de la lámpara continuamente a lo largo del ciclo. El resultado es una súbita caída de tensión en la columna de descarga cerca de cada electrodo. Este fenómeno denominado celda de ánodo (o cátodo), es indeseable porque la potencia disipada cerca de los electrodos no producen radiación alguna, sino que meramente sirve para calentar los electrodos. Cuanto más elevada sea la frecuencia de suministro, mas estable será la impedancia de la lámpara, el estado de ionización no es capaz de seguir los rápidos cambios del ciclo de ondas. APARIENCIA DE COLOR Y RENDIMIENTO DE COLOR a) APARIENCIA DE COLOR La temperatura de color (correlacionada) de las lámparas fluorescentes 'blancas' varía aproximadamente entre 2700 y 7500 K.

Tabla 1

Apariencia de color

Temperatura de color La Comisión Electrotécnica Internacional (IEC), con fines prácticos de aplicación, ha sugerido la siguiente clasificación general en cuanto a la apariencia de color, de acuerdo con la temperatura de color:

blando cálido 3000 K

blanco 3500 K

blanco frío 4200 K

Luz de día 6500 K



b) RENDIMIENTO DE COLOR Puede efectuarse otra clasificación del color basándose en el índice de rendimiento de color (R,) de la lámpara. Las lámparas con un R. inferior a 80 dan solamente un rendimiento de color moderado. Tales lámparas son adecuadas para exteriores o como alumbrado de orientación y para aquellas actividades industriales donde la discriminación del color no sea critica. Las lámparas con índice de rendimiento de color entre 80 y 90 generalmente encuentran aplicación para locales comerciales y sociales, así como en el hogar. Finalmente, las lámparas con el mejor rendimiento de color, es decir con un R por encima de 90, se utilizan en aquellos casos para los que resultan particularmente críticos los requisitos sobre rendimiento de color, tal sucede en museos, hospitales, ciertos tipo de tiendas, estudios gráficos y de diseño y otros lugares en los que el trabajo que se realiza exige una gran precisión en la comparación y evaluación de los colores. VIDA DE LA LÁMPARA Y SU DEPRECIACIÓN. VIDA DE LA LÁMPARA El final de la vida de una lámpara fluorescente se alcanza normalmente cuando ha desaparecido tal cantidad de material emisor de los electrodos (como resultado del constante bombardeo con iones procedentes de la descarga), que la tensión de trabajo ha llegado a ser demasiado elevada en relación con la tensión de la red de suministro, y la lámpara ya no arranca. Este proceso se acelera debido a varios factores, tales como precaldeo insuficiente de los electrodos, conmutaciones excesivas picos agudos en la corriente de la lámpara. En un circuito de una lámpara con precaldeo, es esencial que los electrodos alcancen su temperatura adecuada (800°C aproximadamente) antes de que se produzca cualquier intento de arranque de la lámpara. Fallos de este tipo acortarán drásticamente la vida de la lámpara. Si se tiene cuidado de efectuar el precaldeo adecuado, el efecto de la frecuencia de conmutación sobre la vida de la lámpara es mucho menos pronunciado. Respecto a los picos agudos de corriente, estos deberán ser tales que no se exceda nunca el valor del factor de pico especificado por el fabricante. Se define éste como la relación entre el valor pico de la corriente de la lámpara y el valor eficaz. El factor de pico máximo permisible es de 1.7. Desgraciadamente, incluso con un balasto 'choke' (inductivo) de muy buena calidad, se alcanzará un valor cercano al máximo. Sin embargo, utilizando un balasto electrónico de alta frecuencia, el factor de pico se aproxima a la unidad. Esta es una de las razones por las que las lámparas que funcionan con balastos electrónicos tiene un promedio de vida mayor que las que trabajan con balastos tradicionales. ESQUEMAS DE CONEXIONES



FUNCIONAMIENTO A ALTA FRECUENCIA

DISTRIBUCIÓN ESPECTRAL DE LAS LÁMPARAS DULUX

DDAATTOOSS TTÉÉCCNNIICCOOSS



CCOOMMPPAARRAACCIIOONNEESS DDEE UUTTIILLIIDDAADD

Las lámparas incandescentes son ciertamente brillantes pero un 95% de la energía que consumen es transformada en calor y no en luz. Su vida media es de 1000 horas. En el uso doméstico normal, durante pocas horas al día, la funcionalidad y su precio asequible compensa sus limitaciones. Pero cuando la necesidad cotidiana de luz es mayor, las lámparas fluorescentes compactas son la solución más inteligente y fiable. No irradian calor y ahorran el 80 % de energía con una eficacia luminosa 5 veces superior y 8 veces más duración. Esto significa 8000 horas de economía, con un uso diario de 8 horas, sólo se tiene que reponer cada 3 años o más.

tema 4 luminotecnia cap i al vi rev4

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