Clasificación de las fuentes de luz. Parte 2. Lámparas de descarga para alta y baja presión
Clasificación de las fuentes de luz. Parte 1. Lámparas incandescentes y lámparas halógenas.
Lámparas fluorescentes
Las lámparas fluorescentes son lámparas de descarga de gas de baja presión en las que, como resultado de una descarga de gas, la radiación ultravioleta invisible para el ojo humano se convierte en luz visible mediante un recubrimiento de fósforo.
Las lámparas fluorescentes son un tubo cilíndrico con electrodos en los que se bombea vapor de mercurio. Bajo la acción de una descarga eléctrica, el vapor de mercurio emite rayos ultravioleta, que a su vez hacen que el fósforo depositado en las paredes del tubo emita luz visible.
Las lámparas fluorescentes proporcionan una luz suave y uniforme, pero la distribución de la luz en el espacio es difícil de controlar debido a la gran superficie de radiación. Las lámparas fluorescentes lineales, de anillo, en forma de U y compactas difieren en su forma. Los diámetros de las tuberías suelen expresarse en octavos de pulgada (p. ej., T5 = 5/8 « = 15,87 mm). En los catálogos de lámparas, los diámetros se suelen dar en milímetros, por ejemplo, 16 mm para lámparas T5.La mayoría de las lámparas son de estándar internacional. La industria produce alrededor de 100 tamaños estándar diferentes de lámparas fluorescentes de uso general. Las lámparas más comunes con una potencia de 15, 20,30 W para un voltaje de 127 V y 40,80,125 W para un voltaje de 220 V. La duración media de encendido de la lámpara es de 10.000 horas.
Las características físicas de las lámparas fluorescentes dependen de la temperatura ambiente. Esto se debe al régimen de temperatura característico de la presión de vapor de mercurio en la lámpara. A bajas temperaturas, la presión es baja, por lo que hay muy pocos átomos que puedan participar en el proceso de radiación. A una temperatura demasiado alta, la alta presión de vapor conduce a una autoabsorción cada vez mayor de la radiación UV producida. A una temperatura de la pared del matraz de aprox. Las lámparas a 40 °C alcanzan la máxima tensión de descarga de chispa inductiva y, por tanto, la máxima eficiencia luminosa.
Ventajas de las lámparas fluorescentes:
1. Alta eficiencia luminosa, alcanzando los 75 lm/W
2. Larga vida útil, hasta 10.000 horas para lámparas estándar.
3. La capacidad de tener fuentes de luz de diferente composición espectral con una mejor reproducción cromática para la mayoría de los tipos de lámparas incandescentes
4. Brillo relativamente bajo (aunque crea deslumbramiento), lo que en algunos casos es una ventaja
Las principales desventajas de las lámparas fluorescentes:
1. Potencia unitaria limitada y grandes dimensiones para una potencia dada
2. Complejidad relativa de inclusión
3. Imposibilidad de alimentar lámparas con corriente continua
4. Dependencia de las características de la temperatura ambiente. Para lámparas fluorescentes convencionales, la temperatura ambiente óptima es de 18-25 C.Cuando la temperatura se desvía del óptimo, el flujo luminoso y la eficiencia luminosa se reducen. A temperaturas inferiores a +10 C no se garantiza la ignición.
5. Pulsaciones periódicas de su flujo luminoso con una frecuencia igual a la corriente eléctrica de doble frecuencia. El ojo humano no puede notar estas oscilaciones de luz debido a la inercia visual, pero si la frecuencia de movimiento de la pieza coincide con la frecuencia de los pulsos de luz, puede parecer estacionaria o girar lentamente en la dirección opuesta debido a un efecto estroboscópico. Por lo tanto, en locales industriales, las lámparas fluorescentes deben encenderse en diferentes fases de la corriente trifásica (la pulsación del flujo de luz será en diferentes semiperíodos).
Cuando se marcan lámparas fluorescentes, se utilizan las siguientes letras: L — fluorescente, D — luz diurna, B — blanco, HB — blanco frío, TB — blanco cálido, C — transmisión de luz mejorada, A — amalgama.
Si "tuerce" el tubo de una lámpara fluorescente en espiral, obtiene una CFL, una lámpara fluorescente compacta. En sus parámetros, las LFC se acercan a las lámparas fluorescentes lineales (eficiencia luminosa de hasta 75 lm/W). Están diseñados principalmente para reemplazar las lámparas incandescentes en una amplia variedad de aplicaciones.
Lámparas de arco de mercurio (DRL)
Marca: D — arco R — mercurio L — lámpara B — se enciende sin balasto
Lámparas fluorescentes de mercurio de arco (DRL)
Las lámparas fluorescentes de mercurio y cuarzo (DRL) consisten en una bombilla de vidrio recubierta con fósforo en el interior y un tubo de cuarzo colocado dentro de la bombilla que está lleno de vapor de mercurio a alta presión. Para mantener la estabilidad de las propiedades del fósforo, el bulbo de vidrio se llena con dióxido de carbono.
Bajo la influencia de la radiación ultravioleta generada en el tubo de mercurio-cuarzo, el fósforo brilla, dando a la luz un cierto tinte azulado, distorsionando los colores verdaderos. Para eliminar este inconveniente, se introducen componentes especiales en la composición del fósforo, que corrigen parcialmente el color; estas lámparas se denominan lámparas DRL con corrección de crominancia. La vida de las lámparas es de 7500 horas.
La industria produce lámparas con una capacidad de 80,125,250,400,700,1000 y 2000 W con un flujo luminoso de 3200 a 50,000 lm.
Ventajas de las lámparas DRL:
1. Alta eficiencia luminosa (hasta 55 lm/W)
2. Larga vida útil (10000 horas)
3. Compacidad
4. No crítico para las condiciones ambientales (excepto temperaturas muy bajas)
Desventajas de las lámparas DRL:
1. El predominio de la parte azul-verde en el espectro de rayos, lo que conduce a una reproducción cromática insatisfactoria, lo que excluye el uso de lámparas en los casos en que los objetos de discriminación sean rostros humanos o superficies pintadas.
2. Capacidad para operar solo con corriente alterna
3. La necesidad de encender a través de un estrangulador de balasto
4. Duración del encendido cuando se enciende (alrededor de 7 minutos) y el inicio del reencendido incluso después de una interrupción muy breve del suministro de energía a la lámpara solo después del enfriamiento (alrededor de 10 minutos)
5. Flujo luminoso pulsante, mayor que el de las lámparas fluorescentes
6. Reducción significativa en el flujo de luz hacia el final del servicio
Lámparas de halogenuros metálicos
Lámparas de halogenuros metálicos de arco (DRI, MGL, HMI, HTI)
Marcado: D — arco, R — mercurio, I — yoduro.
Lámparas de halogenuros metálicos -son lámparas de mercurio de alta presión con adiciones de yoduros metálicos o yoduros de tierras raras (disprosio (Dy), holmio (Ho) y tulio (Tm), así como compuestos complejos con cesio (Cs) y haluros de estaño (Sn). Estos compuestos se descomponen en el arco de descarga central y los vapores metálicos pueden estimular la emisión de luz cuya intensidad y distribución espectral dependen de la presión de vapor de los haluros metálicos.
Externamente, las lámparas metalógenas difieren de las lámparas DRL en la ausencia de fósforo en la bombilla. Se caracterizan por una alta eficiencia luminosa (hasta 100 lm / W) y una composición espectral de la luz significativamente mejor, pero su vida útil es significativamente más corta que la de las lámparas DRL y el esquema de conmutación es más complicado, ya que además de estrangulador de lastre, contiene un dispositivo de encendido.
El encendido frecuente a corto plazo de las lámparas de alta presión acortará su vida útil. Esto se aplica tanto a arranques en frío como en caliente.
El flujo luminoso prácticamente no depende de la temperatura del ambiente (fuera de la luminaria). A temperaturas ambiente bajas (hasta -50 °C) se deben utilizar dispositivos de encendido especiales.
Lámparas HMI
Lámparas HTI de arco corto: las lámparas de halogenuros metálicos con una mayor carga de pared y una distancia muy corta entre los electrodos tienen una eficiencia de luz y una reproducción del color aún mayores, lo que, sin embargo, limita su vida útil. El principal campo de aplicación de las lámparas HMI es la iluminación escénica, la endoscopia, el cine y la fotografía diurna (temperatura de color = 6000 K). La potencia de estas lámparas varía de 200 W a 18 kW.
Se han desarrollado lámparas de halogenuros metálicos de arco corto HTI con pequeñas distancias entre electrodos para fines ópticos. Son muy brillantes. Por lo tanto, se utilizan principalmente para efectos de iluminación, como fuentes de luz posicionales y en endoscopia.
Lámparas de sodio de alta presión (HPS)
Marcado: D — arco; Na — sodio; T-tubular.
Las lámparas de sodio de alta presión (HPS) son uno de los grupos más eficientes de fuentes de radiación visible: tienen la mayor eficiencia luminosa entre todas las lámparas de descarga de gas conocidas (100-130 lm/W) y una ligera reducción del flujo luminoso con un largo vida de servicio En estas lámparas se coloca un tubo de descarga de aluminio policristalino dentro de un matraz cilíndrico de vidrio, el cual es inerte al vapor de sodio y transmite bien su radiación. La presión en la tubería es de aproximadamente 200 kPa. Duración del trabajo — 10-15 mil horas. La luz extremadamente amarilla y el índice de reproducción cromática correspondientemente bajo (Ra = 25) permiten su uso en habitaciones donde hay personas, solo en combinación con otros tipos de lámparas.
Lámparas de xenón (DKst)
Las lámparas de tubo de xenón de arco DKstT con baja eficiencia luminosa y vida útil limitada se distinguen por la composición espectral de la luz más cercana a la luz del día natural y la potencia unitaria más alta de todas las fuentes de luz. La primera ventaja prácticamente no se utiliza, ya que las lámparas no se utilizan en el interior de los edificios, la segunda determina su amplio uso para la iluminación de grandes espacios abiertos cuando se montan en mástiles altos. Las desventajas de las lámparas son las pulsaciones muy grandes del flujo de luz, un exceso en el espectro de rayos ultravioleta y la complejidad del circuito de encendido.