Lámpara de descarga para niños

Las lámparas de descarga son un tipo de lámparas que producen luz haciendo pasar corriente eléctrica a través de un gas. Son diferentes de las lámparas de filamento, que usan un cable sólido para generar luz. El nombre 'descarga' viene de que la electricidad se 'descarga' a través del gas. Al principio, se necesitaban voltajes muy altos para que funcionaran, que venían de la descarga de un capacitor. Cualquier gas puede conducir electricidad y producir luz, como vemos en los rayos de una tormenta, donde la electricidad pasa por el aire y el vapor de agua.

Tipos de lámparas de descarga: Usos y características

Lámparas fluorescentes: ¿Cómo funcionan?

Las lámparas fluorescentes son lámparas de vapor de mercurio que trabajan a baja presión. Su luz es intensa. En estas condiciones, el mercurio emite principalmente radiación ultravioleta. Para que esta luz sea útil, el interior del tubo está cubierto con polvos fluorescentes. Estos polvos transforman la luz ultravioleta en luz visible.

La calidad y el color de la luz dependen de la composición de estos polvos. Hoy en día, se usan dos tipos:

• Los que producen un espectro de luz continuo.
• Los "trifósforos", que emiten tres bandas de colores primarios. Al combinar estos tres colores, se obtiene una luz blanca de buena calidad.

Las lámparas fluorescentes no tienen una cubierta exterior. Son tubos cilíndricos con un casquillo de dos contactos en cada extremo, donde están los electrodos. El tubo contiene vapor de mercurio a baja presión y un poco de gas inerte. Este gas ayuda a que la lámpara encienda y a controlar el flujo de electrones. Si una lámpara fluorescente se rompe, el vapor de mercurio puede ser un riesgo para la salud.

La eficiencia de estas lámparas depende de varios factores:

• La potencia de la lámpara.
• El tipo y la presión del gas.
• Las propiedades de la sustancia fluorescente.
• La temperatura ambiente, que afecta la presión del gas y la cantidad de luz.

Su eficiencia varía entre 38 y 91 lúmenes por vatio (lm/W).

La vida útil de estas lámparas es de entre 5000 y 7000 horas. Su vida termina cuando los electrodos se desgastan, lo que hace que necesiten más voltaje para encender. También, la luz se debilita con el tiempo porque los polvos fluorescentes pierden eficacia y el tubo se oscurece.

La capacidad de estas lámparas para mostrar los colores de forma natural (rendimiento de color) varía de moderada a excelente. Para usos comunes, este valor está entre 80 y 90. La apariencia y la temperatura de color también varían según el modelo.

Las lámparas fluorescentes necesitan accesorios para funcionar. Usan un balasto para limitar la corriente. Para encenderlas, hay varias opciones:

• Con un cebador: Calienta los electrodos antes de aplicar el voltaje de encendido.
• Sin cebador:
  • Arranque rápido: Los electrodos se calientan continuamente.
  • Arranque instantáneo: Se aplica un voltaje alto para encenderlas de inmediato.

Más recientemente, han aparecido las lámparas fluorescentes compactas. Estas ya tienen el balasto y el cebador incorporados. Son pequeñas, con casquillo de rosca o bayoneta, y están diseñadas para reemplazar a las lámparas incandescentes. Permiten ahorrar hasta un 70% de energía.

Lámparas de vapor de mercurio a alta presión: Luz azul verdosa

Cuando se aumenta la presión del vapor de mercurio dentro del tubo, la radiación ultravioleta pierde importancia. En su lugar, predominan las emisiones de luz visible (violeta, azul, verde y amarillo). La luz emitida es de color azul verdoso y no contiene tonos rojos.

Para mejorar esto, se suelen añadir sustancias fluorescentes que emiten luz roja. Así, las lámparas muestran mejor los colores. Su temperatura de color está entre 3500 y 4500 K, con un rendimiento de color de 40 a 45. Su vida útil es de unas 8000 horas. La eficiencia varía entre 40 y 60 lm/W.

Los modelos más comunes de estas lámparas se encienden con un voltaje de 150 a 180 V. Esto permite conectarlas a la red eléctrica sin necesidad de accesorios adicionales. Para encenderlas, un electrodo auxiliar ioniza el gas inerte, facilitando el inicio de la descarga.

Después de encender, hay un periodo de unos cuatro minutos. Durante este tiempo, la luz cambia de violeta a blanco azulado. El mercurio se vaporiza, la presión del vapor aumenta y la luz se vuelve más brillante hasta alcanzar su nivel normal. Si la lámpara se apaga en este momento, no se podrá volver a encender hasta que se enfríe.

Lámparas de luz de mezcla: Combinación de tecnologías

Las lámparas de luz de mezcla combinan una lámpara de mercurio de alta presión con una lámpara incandescente. A menudo, también tienen un recubrimiento fosforescente. El resultado es una mezcla de la luz del mercurio, la luz continua de la lámpara incandescente y los tonos rojos de la fosforescencia.

Su eficiencia está entre 20 y 60 lm/W. Ofrecen una buena reproducción del color, con un rendimiento de color de 60 y una temperatura de color de 3600 K.

La duración de estas lámparas está limitada por la vida del filamento incandescente, que es la principal causa de fallo. La luz también se debilita por dos razones:

• El oscurecimiento del bulbo por el wolframio evaporado.
• La pérdida de eficacia de los polvos fosforescentes.

En general, su vida media es de unas 6000 horas.

Una ventaja de estas lámparas es que no necesitan balasto. El propio filamento actúa como estabilizador de la corriente. Esto las hace ideales para reemplazar lámparas incandescentes sin cambiar la instalación eléctrica.

Lámparas con halogenuros metálicos: Alta calidad de color

Si se añaden yoduros metálicos (como sodio, talio o indio) al tubo de descarga, la capacidad de la lámpara de vapor de mercurio para reproducir colores mejora mucho. Cada sustancia añade nuevas líneas al espectro de luz (por ejemplo, el sodio añade amarillo, el talio verde, y el indio rojo y azul).

Esto resulta en una temperatura de color de 3000 a 6000 K y un rendimiento de color entre 65 y 85. La eficiencia de estas lámparas es de 60 a 96 lm/W, y su vida media es de unas 10000 horas. Tardan unos diez minutos en encenderse por completo. Necesitan un dispositivo especial para encender, ya que los voltajes de arranque son muy altos (1500-5000 V).

Gracias a su excelente calidad de color, son ideales para iluminar:

• Instalaciones deportivas.
• Retransmisiones de televisión.
• Estudios de cine.
• Proyectores.

Lámparas de vapor de sodio a baja presión: Luz amarilla muy eficiente

La luz emitida por estas lámparas es de color amarillo, muy cercana al punto donde el ojo humano es más sensible. Por eso, su eficiencia es muy alta (entre 160 y 180 lm/W). Otras ventajas son que ofrecen gran comodidad visual y buena percepción de contrastes. Sin embargo, su luz monocromática (de un solo color) hace que la reproducción de colores sea muy pobre, siendo casi imposible distinguir los colores de los objetos.

La vida media de estas lámparas es muy larga, unas 15000 horas. La luz que emiten se debilita muy poco con el tiempo, por lo que su vida útil es de 6000 a 8000 horas. Esto, junto con su alta eficiencia y ventajas visuales, las hace muy adecuadas para el alumbrado público. También se usan para fines decorativos. Su vida útil termina cuando la sustancia que emite electrones se agota, o por deterioro del tubo de descarga o del bulbo exterior.

El tubo de descarga de estas lámparas tiene forma de U para reducir la pérdida de calor y el tamaño. Está hecho de materiales muy resistentes porque el sodio es corrosivo. Tiene pequeñas hendiduras para concentrar el sodio y que se vaporice a la menor temperatura posible. El tubo está dentro de un bulbo al vacío para mejorar el aislamiento térmico y mantener la alta temperatura de funcionamiento (270 °C).

El tiempo de encendido es de unos diez minutos. Es el tiempo que tarda desde que la descarga comienza en una mezcla de gases inertes (neón y argón) hasta que todo el sodio se vaporiza y empieza a emitir su característica luz amarilla. Esto se hace para reducir el voltaje necesario para encenderlas.

Lámparas de vapor de sodio a alta presión: Luz blanca dorada

Las lámparas de vapor de sodio a alta presión emiten luz en casi todo el espectro visible, produciendo una luz blanca dorada mucho más agradable que la de las lámparas de baja presión.

Esto significa que tienen un mejor rendimiento de color (temperatura de color de 2100 K) y capacidad para reproducir colores que las de baja presión (índice de rendimiento de color de 25, aunque hay modelos de 65 y 80). Sin embargo, esto se logra sacrificando un poco de eficiencia, aunque su valor de unos 130 lm/W sigue siendo alto comparado con otros tipos de lámparas.

La vida media de estas lámparas es de unas 20000 horas, y su vida útil entre 8000 y 12000 horas. Además de la pérdida de luz con el tiempo, otras causas que limitan su duración son las fugas en el tubo de descarga y el aumento progresivo del voltaje necesario para encenderlas. Las condiciones de funcionamiento son muy exigentes debido a las altas temperaturas (1000 °C), la presión y los efectos químicos del sodio que debe soportar el tubo de descarga.

Dentro del tubo hay una mezcla de sodio, vapor de mercurio (que ayuda a la descarga) y xenón (que facilita el arranque y reduce la pérdida de calor). El tubo está rodeado por un bulbo al vacío. El voltaje de encendido de estas lámparas es muy alto y su tiempo de arranque es muy corto.

Este tipo de lámparas tiene muchos usos, tanto en interiores como en exteriores. Algunos ejemplos son la iluminación de naves industriales, alumbrado público o iluminación decorativa.

Galería de imágenes

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  Descarga luminosa en un tubo que contiene He

Véase también

En inglés: Gas-discharge lamp Facts for Kids