Lámparas de Descarga. Tipos y Funcionamiento.

Lámparas de Descarga. Tipos y Funcionamiento

En las lámparas de descarga la luz emitida se consigue por excitación de un gas sometido a descargas eléctricas entre dos electrodos. Esta tecnología necesita un equipo auxiliar (balasto, cebador) para su funcionamiento.

Los cebadores (arrancadores) son dispositivos que suministran un breve pico de tensión entre los electrodos del tubo, necesario para iniciar la descarga y vencer así la resistencia inicial del gas a la corriente eléctrica. Tras el encendido, continúa un periodo transitorio durante el cual el gas se estabiliza y que se caracteriza por un consumo de potencia superior al nominal.

Los balastos, son dispositivos que sirven para limitar la corriente que atraviesa la lámpara y evitar así un exceso de electrones circulando por el gas que aumentaría el valor de la corriente hasta producir la destrucción de la lámpara.

Según el gas contenido en la lámpara y la presión a la que esté sometido tendremos diferentes tipos de lámparas, cada una de ellas con sus propias características luminosas.

   Lámparas de vapor de mercurio:

• Baja presión:
• Lámparas fluorescentes
• Alta presión:
• Lámparas de vapor de mercurio a alta presión
• Lámparas de luz de mezcla
• Lámparas con halogenuros metálicos

Lámparas de vapor de sodio:

                          *   Lámparas de vapor de sodio a baja presión

                             *   Lámparas de vapor de sodio a alta presión

 

 

Lámparas Fluorescentes Tubulares

Son lámparas de vapor de mercurio a baja presión de elevada eficacia y vida. Las cualidades de color y su baja luminancia las hacen idóneas para interiores de altura reducida.  

Las más usadas hoy en día son las T8 (26 mm de diámetro), y se han desarrollado las T5 (16 mm de diámetro) que sólo funcionan con equipo auxiliar electrónico.

Esto, junto a su menor diámetro les proporciona una alta eficacia luminosa, que puede alcanzar hasta 104 lm/W.

Lámparas Fluorescentes Compactas

Poseen el mismo funcionamiento que las lámparas fluorescentes tubulares y están formadas por uno o varios tubos fluorescentes doblados.

Lámparas de vapor de mercurio a alta presión

En estas lámparas la descarga se produce en un tubo de descarga que contiene una pequeña cantidad de mercurio y un relleno de gas inerte para asistir al encendido.

Una parte de la radiación de la descarga ocurre en la región visible del espectro como luz, pero una parte también se emite en la región ultravioleta. 

Cubriendo la superficie interior de la ampolla exterior, con un polvo fluorescente que convierte esta radiación ultravioleta en radiación visible, la lámpara ofrecerá mayor iluminación que una versión similar sin dicha capa. Aumentará así la eficacia lumínica y mejorará la calidad de color de la fuente, como la reproducción del color.

Lámparas Mezcladoras

Deriva de la lámpara convencional de mercurio de alta presión. La lámpara mezcladora posee un balasto incorporado en forma de filamento de tungsteno conectado en serie con el tubo de descarga. La luz de descarga del mercurio y la del filamento incandescente se combinan para lograr una lámpara con características operativas totalmente diferente.

La principal ventaja es que concentra las ventajas de ambos tipos.

Lámparas de halogenuros metálicos

Poseen halogenuros metálicos además de mercurio por lo que mejora considerablemente la capacidad de reproducir el color, además de mejorar la eficacia.  Su uso está muy extendido y es muy variado, por ejemplo, en alumbrado público, comercial, de fachadas, monumentos, etc.

Lámparas de halogenuros metálicos cerámicos

Combinan la tecnología de las lámparas de halogenuros metálicos con la tecnología de las lámparas de sodio de alta presión (quemador cerámico). El tubo de descarga cerámico, frente al cuarzo de los halogenuros metálicos convencionales, permite operar a temperaturas más altas y aumenta la vida útil (Hasta 15.000 horas)

Lámparas de vapor de sodio a baja presión

En estas lámparas se origina la descarga eléctrica en un tubo de vapor de sodio a baja presión produciéndose una radiación prácticamente monocromática.

Actualmente son las más eficaces del mercado, es decir las de menor consumo eléctrico; sin embargo su uso está limitado a aplicaciones en las que el color de la luz (amarillento en este caso) no sea relevante como son autopistas, túneles, áreas industriales...

Lámparas de vapor de sodio a alta presión

Esta lámparas mejoran la reproducción cromática de las de baja presión, y aunque la eficacia disminuye, su valor sigue siendo alto comparado con otros tipos de lámparas.

Se encuentran entre las más eficientes de su categoría (132 lm/W) tan solo superadas por las nuevas lámparas LED de luz blanca (150 lm/W)

Existe un tipo con mayor nivel de presión denominada Sodio Blanco, que proporciona la mayor reproducción cromática de las lámparas de sodio con eficacia menor.

Se emplea en aplicaciones que requieran mayor índice de reproducción cromática, como son escaparates de comercios y fachadas de edificios, paseos, jardines, etc.

Actualmente está creciendo su uso al sustituir a las lámparas de vapor de mercurio, ya que presentan una vida útil similar con una mayor eficacia.

Características de duración de las Lámparas de Descarga

Hay dos aspectos básicos que afectan a la duración de estas lámparas: 

El primero es la depreciación del flujo. Este se produce por ennegrecimiento de la superficie del tubo  donde se va depositando el material emisor de electrones que recubre los electrodos. En aquellas lámparas que usan sustancias fluorescentes otro factor es la pérdida gradual de la eficacia de estas sustancias.

El segundo es el deterioro de los componentes de la lámpara que se debe a la degradación de los electrodos por agotamiento del material emisor que los recubre. Otras causas son un cambio gradual de la composición del gas de relleno y las fugas de gas en lámparas a alta presión.

Tipo de lámpara                        Vida promedio (h)

Fluorescente estándar                         12500

Luz de mezcla                                      9000

Mercurio a alta presión                        25000

Halogenuros metálicos                         11000

Sodio a baja presión                            23000

Sodio a alta presión                             23000

Factores externos que influyen en el funcionamiento de las Lámparas de Descarga

Los factores externos que más influyen en el funcionamiento de las lámparas de descarga son la temperatura ambiente y la influencia del número de encendidos.

Las lámparas de descarga son, en general, sensibles a las temperaturas exteriores. Dependiendo de sus características de construcción (tubo desnudo, ampolla exterior...) se verán más o menos afectadas en diferente medida.

Las lámparas a alta presión, por ejemplo, son sensibles a las bajas temperaturas en que tienen problemas de arranque. Por contra, la temperatura de trabajo estará limitada por las características térmicas de los componentes (200º C para el casquillo y entre 350º y 520º C para la ampolla, según el material y tipo de lámpara).

La influencia del número de encendidos es muy importante para establecer la duración de una lámpara de descarga ya que el deterioro de la sustancia emisora de los electrodos depende en gran medida de este factor.

Eficacia de las Lámparas de Descarga

En las lámparas, las pérdidas se centran en dos aspectos: las pérdidas por calor y las pérdidas por radiaciones no visibles (ultravioleta e infrarrojo). El porcentaje de cada tipo dependerá de la clase de lámpara con que trabajemos.

Balance energético de una lámpara de descarga

Al establecer la eficacia de este tipo de lámparas hay que diferenciar entre la eficacia de la fuente de luz y la de los elementos auxiliares necesarios para su funcionamiento. Estos pueden incrementar el consumo hasta un 25% del consumo de la propia lámpara.

  
Tipo de lámpara                            Eficacia sin balasto (lm/W)

Fluorescentes                                          38-91

Luz de mezcla                                         19-28

Mercurio a alta presión                             40-63

Halogenuros metálicos                              75-95

Sodio a baja presión                              100-183

Sodio a alta presión                                70-130