Luminaria fluorescente para niños
Una luminaria fluorescente es un sistema de iluminación que incluye una lámpara especial, llamada tubo fluorescente, y una estructura que contiene todo lo necesario para que funcione. A veces, la gente llama "luminaria" solo a la lámpara. Los tubos fluorescentes son lámparas de descarga de vapor de mercurio a baja presión y se usan mucho para iluminar casas, oficinas y fábricas. Su gran ventaja es que son muy eficientes en el uso de la energía, mucho más que las bombillas antiguas.
El tubo fluorescente es de vidrio y por dentro está cubierto con unas sustancias químicas llamadas fósforos. Estas sustancias no son el elemento químico fósforo, pero brillan con luz visible cuando reciben radiación ultravioleta. Dentro del tubo hay un poco de vapor de mercurio y un gas inerte, como argón o neón, a una presión más baja que la del aire. En cada extremo del tubo hay un filamento de wolframio que, al calentarse, ayuda a que los gases se activen.
Hoy en día, en lugares como la Unión Europea, la iluminación LED es mucho más eficiente y se ha vuelto muy popular. Por eso, los tubos fluorescentes se usan más en instalaciones antiguas o en lugares muy específicos.
Contenido
Historia de la iluminación fluorescente
El origen de la iluminación fluorescente se remonta a experimentos muy antiguos.
Primeros descubrimientos y experimentos
En 1707, Francis Hauksbee realizó un experimento donde generó una luz azulada al activar vapor de mercurio con electricidad estática, que era suficiente para leer. Más tarde, en 1856, el físico alemán Heinrich Geissler creó un aparato llamado «tubo de Geissler». Este tubo producía una luz azul brillante al excitar un gas con una descarga eléctrica. En la Feria Mundial de 1893, Nikola Tesla mostró sus propios dispositivos fluorescentes.
La lámpara Moore y sus desafíos
En 1891, el inventor estadounidense Daniel McFarlane Moore, quien trabajó con Tesla, empezó a experimentar con tubos de gas. En 1894, creó la «lámpara Moore», una lámpara comercial que competía con las bombillas de Thomas Alva Edison. Estas lámparas usaban nitrógeno o dióxido de carbono y emitían luz blanca o rosada. Tuvieron un éxito moderado, y las primeras se instalaron en unos almacenes en Newark en 1904. Sin embargo, eran difíciles de instalar y mantener, lo que limitó su éxito.
El avance de Peter Cooper Hewitt
En 1901, Peter Cooper Hewitt presentó su lámpara de vapor de mercurio. Aunque emitía una luz verde-azulada que no era ideal para muchos usos, su diseño era muy parecido al de las lámparas actuales y era más eficiente que las bombillas de la época.
La patente de General Electric y la popularización
En 1926, Edmund Germer, Friedrich Meyer y Hans Spanner propusieron una mejora importante: aumentar la presión del gas dentro del tubo y cubrir el interior con un polvo fluorescente. Este polvo convertiría la radiación ultravioleta del gas en luz blanca más uniforme. Patentaron la idea al año siguiente, y la empresa General Electric la compró. Bajo la dirección de George E. Inman, la tecnología se perfeccionó para su uso comercial en 1938. Los tubos fluorescentes rectos que conocemos hoy se mostraron por primera vez al público en la Feria Mundial de Nueva York en 1939. Desde entonces, su funcionamiento básico no ha cambiado, aunque las técnicas de fabricación y los materiales han mejorado, haciendo que estas lámparas sean más baratas y populares en todo el mundo.
¿Cómo funcionan las lámparas fluorescentes?
Las lámparas fluorescentes funcionan de diferentes maneras, dependiendo de los componentes que las acompañan.
Funcionamiento con cebador y reactancia
Este sistema es el más antiguo y está siendo reemplazado por dispositivos electrónicos más modernos y eficientes. Sin embargo, todavía hay muchas luminarias con este sistema.
En el diagrama, además del tubo fluorescente, hay dos partes clave: el «cebador» (también llamado «arrancador») y la «reactancia» o «balasto».
El cebador es una pequeña ampolla de cristal con gases a baja presión (neón, argón y vapor de mercurio) y un contacto metálico que se dobla. También tiene un condensador que ayuda a evitar chispas y a reducir interferencias con radios o televisores. Es importante saber que encender y apagar el tubo fluorescente muchas veces acorta la vida útil del cebador y de la lámpara. Por eso, se recomienda usar estas luces de forma continua.
El balasto es una bobina de alambre de cobre enrollada sobre un núcleo de hierro. Su función es limitar la corriente eléctrica que pasa por el tubo.
Cuando se enciende la luz, los gases del cebador se calientan y hacen que el contacto metálico se cierre. Esto calienta los filamentos del tubo fluorescente, que empiezan a activar los gases cercanos. Cuando el contacto del cebador se abre de nuevo, el balasto crea un pico de alto voltaje que termina de activar los gases dentro del tubo. Se forma un plasma conductor, y los electrones que lo atraviesan chocan con los átomos de mercurio, argón y neón, haciendo que emitan luz, principalmente ultravioleta.
La electricidad que alimenta el tubo es corriente alterna, lo que hace que la luz parpadee muy rápido. Este parpadeo es casi imperceptible, pero puede causar molestias o dolores de cabeza a algunas personas. Los balastos electrónicos modernos eliminan este problema.
Los filamentos del tubo están cubiertos con un polvo especial llamado TRIPLECARBONATO. Este polvo ayuda a que los electrones salten entre los extremos del tubo. Cada vez que se enciende la luz, una pequeña cantidad de este polvo se desprende, lo que con el tiempo forma las manchas negras que se ven en los tubos viejos. Cuando el polvo se agota, el tubo deja de funcionar, incluso si las demás partes están bien. Por eso, no se recomienda usar esta tecnología en lugares donde se enciende y apaga la luz constantemente.
El revestimiento interior del tubo convierte la luz ultravioleta en luz visible. El color de la luz que emite la lámpara depende de este revestimiento. El vidrio del tubo también ayuda a reducir la luz ultravioleta que podría salir.
Las lámparas fluorescentes necesitan un elemento que limite la corriente, como el balasto, para evitar que se dañen. Una vez encendidas, su resistencia interna disminuye, y el balasto se encarga de mantener la corriente en los niveles adecuados.
Compensación en lámparas fluorescentes
Las lámparas fluorescentes con balasto y cebador tienen componentes que pueden afectar la eficiencia eléctrica. Para mejorar esto, a menudo se añade un condensador en paralelo. Esto ayuda a que el factor de potencia del dispositivo sea cercano a 1, lo que significa que la energía se usa de manera más eficiente.
Funcionamiento con balasto electrónico
Los balastos electrónicos son más modernos y eficientes. No necesitan cebador y permiten que la lámpara encienda al instante y sin parpadeos. Estos balastos son circuitos electrónicos que generan:
- Dos voltajes bajos para encender los filamentos.
- Un voltaje alto de alta frecuencia (decenas de miles de hercios) entre los extremos del tubo.
Estos procesos combinados activan los gases y producen el plasma que genera la luz ultravioleta. Los tubos con balasto electrónico suelen ser más luminosos y duran más que los que usan balastos inductivos.
Sus conexiones son muy sencillas: los cables de la corriente se conectan directamente a las entradas del balasto, y de ahí salen dos pares de cables que se conectan a cada extremo del tubo.
Encendido y vida útil
Las lámparas fluorescentes necesitan unos momentos para alcanzar su brillo máximo. Por eso, es mejor usarlas en lugares donde no se encienden y apagan con frecuencia, como pasillos o escaleras. Los encendidos y apagados constantes reducen mucho su vida útil.
La vida útil de una lámpara fluorescente puede variar entre 5.000 y 10.000 horas, dependiendo de su uso y las condiciones. Con un balasto electrónico, el encendido es instantáneo y la vida útil se alarga, aunque el tubo siempre tarda un poco en alcanzar su brillo total.
Propiedades de las lámparas fluorescentes
- Luminosidad: Las lámparas fluorescentes son muy eficientes, produciendo entre 50 y 90 lúmenes por vatio de energía. La luminosidad también depende del tamaño del tubo; por ejemplo, un tubo de 18 W mide unos 60 cm, uno de 36 W mide 1,20 m, y uno de 54 W mide 1,80 m.
- Vida útil: Duran mucho más que las bombillas antiguas, entre 5.000 y más de 75.000 horas (5 a 75 veces más). Esto depende del tipo de lámpara y del equipo que se use con ella.
- Color: Hay muchos modelos con diferentes temperaturas de color, que van desde los 3.000 K (luz cálida) hasta los 6.500 K (luz fría). Incluso se pueden encontrar tubos desde 2.700 K hasta 10.000 K. La elección del color depende del uso y del ambiente que se quiera iluminar.
Ventajas de las lámparas fluorescentes
Ahorro de energía
La principal ventaja de estas lámparas es que consumen menos energía. Tienen una eficiencia de entre 50 y 80 lúmenes por vatio, mientras que las bombillas antiguas solo daban entre 10 y 15 lúmenes por vatio. Esto las hizo muy populares, especialmente en edificios públicos. Sin embargo, el consumo total también depende del balasto. Los balastos electrónicos son más eficientes que los antiguos de reactancia y cebador, lo que permite ahorrar energía y eliminar otros problemas como el parpadeo.
Menos parpadeo con balastos electrónicos
Las lámparas fluorescentes con el sistema antiguo de reactancia y cebador no emiten una luz completamente continua, sino que parpadean debido a la frecuencia de la corriente eléctrica. Aunque no se nota mucho a simple vista, la exposición continua a esta luz puede causar dolor de cabeza o, en casos raros, problemas de salud más serios. Este parpadeo también puede afectar a las cámaras de vídeo, haciendo que la imagen se vea con fluctuaciones.
Sin embargo, con un balasto electrónico, este problema desaparece. Estos dispositivos convierten la frecuencia de la corriente a más de 20.000 Hz, lo que hace que el parpadeo sea imperceptible para el ojo humano y para las cámaras.
Mayor vida útil con el uso adecuado
La vida útil de las lámparas fluorescentes se reduce si se encienden y apagan con mucha frecuencia, ya que el proceso de encendido es más exigente que el de mantenerse encendidas.
Las lámparas fluorescentes con balasto antiguo no se pueden conectar a un regulador de brillo normal (dimmer). Para esto, se necesitan lámparas y controladores especiales.
Desde mediados de los años 80, el balasto electrónico ha sido la solución a estos inconvenientes. Al hacer funcionar el tubo a una frecuencia de más de 20 kHz, se elimina el parpadeo, se evitan ruidos y se mejora el rendimiento de la lámpara en un 10%, con menor consumo, menos calor y una vida útil más larga para los tubos.
Desventajas de las lámparas fluorescentes
Es importante saber que los tubos fluorescentes contienen una pequeña cantidad de vapor de mercurio. Si un tubo se rompe, este vapor puede ser dañino si se inhala. Por esta razón, se consideran residuos que deben manejarse con cuidado. En muchos lugares, como en Europa, hay puntos de recogida especiales en supermercados para desechar estas lámparas de forma segura y evitar que el vapor de mercurio se libere al ambiente. Es muy importante depositarlas sin romperlas.
Galería de imágenes
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Tubos fluorescentes de diferentes medidas.
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Diagrama de una lámpara fluorescente.
Véase también
En inglés: Fluorescent lamp Facts for Kids
