Lámpara incandescente
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Lámpara incandescente. Se denomina lámpara incandescente, bombilla, lamparita o bombita de luz al dispositivo que produce luz mediante el calentamiento por Efecto Joule de un filamento metálico, hasta ponerlo al rojo blanco, mediante el paso de corriente eléctrica. 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.
Sumario
Características de duración de una lámpara
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.
Curiosidades
Para determinar la vida de una lámpara disponemos de diferentes parámetros según las condiciones de uso definidas.
- La vida individual es el tiempo transcurrido en horas hasta que una lámpara se estropea, trabajando en unas condiciones determinadas.
- La 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.
- La 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.
- La vida media es el tiempo medio que resulta tras el análisis y ensayo de un lote de lámparas trabajando en unas condiciones determinadas.
Tiempo de duración
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.
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.
Temperatura
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.
Variaciones de la tensión
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
Las 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 de la corriente eléctrica y un casquillo normalizado que sirve para conectar la lámpara a la luminaria.
Producción de la luz
La lámpara incandescente produce luz por medio del calentamiento eléctrico de un alambre (el filamento) a una temperatura alta que la radiación se emite en el campo visible del espectro. Son las más antiguas fuentes de luz conocidas con las que se obtiene la mejor reproducción de los colores, con una luz muy cercana a la luz natural del sol. Su desventaja es la corta vida de funcionamiento, baja eficacia luminosa (ya que el 90% de la energía se pierde en forma de calor) y depreciación luminosa con respecto al tiempo. La ventaja es que tienen un coste de adquisición bajo y su instalación resulta simple, al no necesitar de equipos auxiliares. *apariencia de color: blanco cálido
- temperatura de color: 2600 ºK
- reproducción de color: Ra 100
- vida útil: 1000 h
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.
La producción de luz mediante la incandescencia tiene una ventaja adicional, y es que la luz emitida contiene todas las longitudes de onda que forman la luz visible o dicho de otra manera, su espectro de emisiones es continuo. De esta manera se garantiza una buena reproducción de los colores de los objetos iluminados.
Lámpara incandescente halógena de Tungsteno:
Las lámparas incandescentes halógenas de tungsteno, tienen un funcionamiento similar al de las lámparas incandescentes normales, con la salvedad de que el halógeno incorporado en la ampolla ayuda a conservar el filamento. Aumenta así la vida útil de la lámpara, mejora su eficiencia luminosa, reduce tamaño, mayor temperatura de color y poca o ninguna depreciación luminosa en el tiempo, manteniendo una reproducción del color excelente.
- apariencia de color: blanco
- temperatura de color: 29000 ºK
- reproducción de color: Ra 100<
- vida útil: 2000 - 5000 h <
Luz incandescente
La energía eléctrica, al fluir a través de un conductor, genera calor. Ahora bien, si esta energía se hace fluir a través de un material especial que sea capaz de soportar altísimas temperaturas sin fundirse, llegando al estado de incandescencia, producirá luz.
Producción de la luz incandescente
La Luz Incandescente se puede producir por medio de una bombilla al vacío consiste en un filamento construido con metales de alto grado de fusión: tungsteno, osmio, o sus aleaciones. El altísimo grado de fusión de estos metales, permite alcanzar temperaturas de incandescencia superiores a los 2000 grados C, lo que proporciona una gran luminosidad en los bombillos. Las bombillas que se utilizan en la actualidad para la emisión de la Luz Incandescente, el filamento es de tungsteno, se enrolla para disminuir la irradiación térmica y se introduce en una ampolla llena de gas argón o nitrógeno. La existencia del gas en la bombilla no permite que se destruya rápidamente el filamento incandescente, con lo cual es posible elevar la temperatura de incandescencia hasta 2900 grados C.
El filamento de incandescencia se conecta a dos filamentos largos que van a los contactos de la bombilla, situados uno en la rosca y otro en el extremo de esta debidamente aislados entre si. Cada bombilla incandescente tiene en la base o en el vidrio unos números que le señalan su voltaje y capacidad de consumo.
Las bombillas incandescentes, al igual que todos los aparatos eléctricos, tienen un tiempo limitado de duración, por lo que no debemos utilizarse inútilmente, contribuyendo así al ahorro energético.
Estas bombillas utilizan casquillos los cuales están normalizados para enroscarse, los de mayor tamaño se utilizan en bombillos de 300 watts, y aún más. El tamaño medio es el más corriente de todos y el que se utiliza para todas las bombillas que van conectadas a las redes de 110 ó 125 volts. El tamaño que sigue se utiliza sólo en aparatos muy especiales, donde el tamaño corriente resulta demasiado grande. El último se utiliza en los faros de los vehículos.
Tiempo de duración de la luz incandescente.
La Luz Incandescente está destinada a durar como promedio mil horas de funcionamiento con el voltaje que lleva señalado. Sin embargo, si una lámpara destinada para funcionar a 110 volts se utiliza en una línea que tenga 125 volts, su durabilidad quedará reducida a 500 horas. Sí, por otra parte, colocamos una lámpara destinada a 125 volts en una red que funcione a 110 volts, su duración quedará ampliada a unas 2 mil horas; pero su eficacia, en cuanto a luminosidad, bajará en un 25 % aproximadamente. Así pues, para que la luz resulte más económica, será necesario utilizar lámparas adecuadas al voltaje de nuestra línea.
Las lámparas de mil horas de duración varían desde 10,4 lúmenes por watts. Una lámpara de 300 watts da, por lo tanto, casi el doble de luz que seis lámparas de 50 watts.
Las lámparas destinadas a una vida más corta ofrecen un rendimiento más elevado. Así, por ejemplo, una lámpara de 100 watts para una duración de 50 horas da un rendimiento de 28 lúmenes por watts. Estas lámparas de corta duración suelen utilizarse únicamente para objetivos especiales; por ejemplo, en los proyectores cinematográficos, etc.
Las luces de techo y de pie tendrían que ser colocadas de manera que la luz no diese directamente en los ojos ni pudiera ser directamente reflejada sobre las páginas de un libro o material de lectura. Cuanto más difusa sea la luz, menos esfuerzos requieren nuestras retinas. Para evitar estas molestias, fatigas y perjuicios en la vista se pueden utilizar pantallas apropiadas, en las que las lámparas queden ocultas de la vista y entonces la única luz que llega a los ojos del lector o trabajador es la reflejada en el puesto de trabajo, siendo más fácil la labor realizada.
La Luz Incandescente se puede aplicar de forma indirecta donde queda totalmente escondida la lámpara y donde un 100 % de la luz producida es proyectada en primer lugar hacia el techo y, después, reflejada hacia abajo, permitiendo que se refleje desde el techo y las paredes. Esto da lugar a lo que se conoce con el nombre de luz difusa, que contribuye al descanso de los ojo.
Fuentes
Información consultada de los sitios web:
- construmatica
- radiovalvular
- Edison
