jueves, 19 de agosto de 2010

Trabajo de Ana Maria Lopez, Clemencia Santos y Luis Ariel Rey

NUEVAS FUENTES DE ILUMINACIÓN

Lámparas de Descarga

Las lámparas de descarga constituyen una forma alternativa de producir luz de una manera más eficiente y económica que las lámparas incandescentes.

En las lámparas de descarga, la luz se consigue estableciendo una corriente eléctrica entre dos electrodos situados en un tubo lleno con un gas o vapor ionizado.

En el interior del tubo, se producen descargas eléctricas como consecuencia de la diferencia de potencial entre los electrodos. Estas descargas provocan un flujo de electrones que atraviesa el gas. Cuando uno de ellos choca con los electrones de las capas externas de los átomos les transmite energía y pueden producir luz

La eficacia de las lámparas de descarga oscila entre los 19-28 lm/W de las lámparas de luz de mezcla y los 100-183 lm/W de las de sodio a baja presión.

LÁMPARAS DE MERCURIO DE ALTA PRESIÓN

Cuando se examina el funcionamiento de la lámpara de mercurio de alta presión, se deben Desde su introducción, la lámpara de vapor de mercurio a alta presión ha sido desarrollada a tal punto que la tecnología de iluminación es apenas imaginable sin ella.

En estas lámparas, la descarga se produce en un tubo de cuarzo que contiene una pequeña cantidad de mercurio y un relleno de gas inerte, generalmente argón, para ayudar al encendido. Una parte de la radiación de la descarga ocurre en la región visible del espectro como luz, pero otra parte se emite en la ultravioleta. Cubriendo la superficie interna de la ampolla exterior, en la cual se encuentra el tubo de descarga, con un polvo fluorescente que convierte esta radiación ultravioleta en radiación visible, la lámpara ofrecerá mayor iluminación que otra de iguales características en la que no se halle dicha capa. Considerar tres fases bien diferenciadas: ignición, encendido y estabilización.

Rendimiento: 40 a 55 lm/w

Vida útil: 15000hs

Reencendido: no instantáneo

Estabilización: balasto

Posición de funcionamiento: cualquiera

Lámparas de mezcla o de luz mixta:

no necesitan balasto

tienen menor rendimiento (20-25 lm/W)

LÁMPARAS DE MERCURIO HALOGENADAS

Similar a las de mercurio con un aditivo de halogenuro metálico en el tubo de descarga, lo cual agrega otras bandas de emisión.

Mayor rendimiento (80 lm/w)

Mejor reproducción cromática

Similar vida útil

Problemas:

Más susceptibles a las variaciones de tensión de red

Posición de funcionamiento limitada

Reencendido más lento (por encima de los 3 minutos).

Lámparas con halogenuros metálicos (HMI)

Los resultados de estas aportaciones son una temperatura de color de 3000 a 6000 K dependiendo de los yoduros añadidos y un rendimiento del color de entre 65 y 85. La eficiencia de estas lámparas ronda entre los 60 y 96 lm/W y su vida media es de unas 10000 horas

Tienen un periodo de encendido de unos diez minutos, que es el tiempo necesario hasta que se estabiliza la descarga. Para su funcionamiento es necesario un dispositivo especial de encendido, puesto que las tensiones de arranque son muy elevadas (1500-5000 V).

Las excelentes prestaciones cromáticas la hacen adecuada entre otras para la iluminación de instalaciones deportivas, para retransmisiones de TV, estudios de cine, proyectores, etc.

LÁMPARAS DE SODIO DE ALTA PRESIÓN

Las lámparas de vapor de sodio a alta presión tienen una distribución espectral que abarca casi todo el espectro visible proporcionando una luz blanca dorada mucho más agradable que la proporcionada por las lámparas de baja presión.

Las consecuencias de esto es que tienen un rendimiento en color (T color= 2100 K) y capacidad para reproducir los colores mucho mejores que la de las lámparas a baja presión

La vida media de este tipo de lámparas ronda las 20000 horas y su vida útil entre 8000 y 12000 horas.

LÁMPARAS HMI (halogenuro metálico)

Es un tipo de lámpara que emite una luz muy intensa de la misma temperatura de color del sol. Como las lámparas halógenas, poseen ampollas de cuarzo rellenas de gas, pero, en lugar de utilizar filamento, disponen de dos electrodos, entre los que se realizan periódicas descargas de corriente que provocan la radiación luminosa.

Probablemente es la tecnología que consigue un mayor aprovechamiento de la energía que recibe, logrando un rendimiento de unos 100 lm/W aplicado.

Su temperatura de color se sitúa entre 5.500 y 6.000 K, proporcionando una luz día de alta calidad.

La mayor desventaja de las luces HMI es que requieren de una fuente de poder de alto voltaje grande, pesada y costosa. Aún así, por la temperatura de color de la luz que emiten, por su eficiencia y potencia lumínica, las luces HMI son utilizadas frecuentemente en exteriores, muchas veces parar rellenar las sombras causadas por el sol.

Lámparas de Xenón

Lámpara que insertan este gas noble en el interior de ampollas de cuarzo. También comparten con las lámparas HMI un alto factor de eficacia, mientras que su temperatura de color alcanza valores ligeramente inferiores, siendo típico el de 5.400 K. Como todas las lámparas de descarga, precisa un tiempo de calentamiento de entre dos y cuatro minutos para que proporcione la temperatura de color adecuada y su máxima potencia lumínica.

"iluminación inteligente", con aplicaciones en campos tan diversos como la medicina, el transporte, las comunicaciones, la imagen y la agricultura. la posibilidad de controlar las propiedades básicas de la luz, incluyendo la distribución espectral de potencia, la polarización, y la temperatura del color, permitirá a las "fuentes de luz inteligente" ajustarse a requisitos y ambientes específicos, y llevar a cabo funciones completamente nuevas que no son posibles con la iluminación incandescente o fluorescente.

por ejemplo, las "fuentes de luz inteligente" de estado sólido tienen el potencial de ajustar los ritmos circadianos humanos para adaptarlos a los horarios de trabajo cambiantes, permitir a un automóvil comunicarse imperceptiblemente con el automóvil que viaja detrás de él, o hacer crecer fresas económicamente fuera de estación en los climas norteños.

Investigaciones recientes muestran que las células ganglionares del ojo humano, que se cree están involucradas en el ritmo circadiano humano (el ciclo diario de sueño-vigilia), son más receptivas a la luz en el rango espectral azul que se experimenta al mediodía bajo cielos claros. de acuerdo con la definición básica de la física, esta luz tiene una temperatura de color alta, mientras que la luz del atardecer tiene una temperatura de color mucho más baja. una iluminación que tenga la posibilidad de ajustar la temperatura del color, podría beneficiar la salud humana, el humor, y la productividad.

la posibilidad de modular rápidamente las fuentes de luz basadas en leds, da a estas luces el potencial de detectar y transmitir información, parpadeando tan deprisa que el ojo humano no podría percibirla.

Trabajo de Monica Hoyos Y Alberto Guerrero

TECNOLOGIAS DE ILUMINACION ACTUALES

1. LAMPARAS DE VAPOR DE SODIO

El foco de vapor de sodio está compuesto de un tubo de descarga de cerámica translúcida, esto con el fin de soportar la alta corrosión del sodio y las altas temperaturas que se generan; a los extremos tiene dos electrodos que suministran la tensión eléctrica necesaria para que el vapor de sodio encienda.

· Se encuentran de dos tipos que son:

Vapor de sodio a baja presión (SBP): la lámpara de vapor de sodio a baja presión es la que genera más lúmenes por vatio del mercado, y por esto es la más utilizada en las lámparas solares. La desventaja de ésta es que la reproducción de los colores es muy pobre.

Vapor de sodio a alta presión (SAP): la lámpara de vapor de sodio a alta presión es una de las más utilizadas en el alumbrado público ya que tiene un alto rendimiento y la reproducción de los colores se mejora considerablemente aunque no al nivel que pueda iluminar anuncios espectaculares o algo que requiera excelente reproducción cromática.

· Para operar estas lámparas se requiere de un balasto y uno o dos condensadores para el arranque.

· Para su encendido requiere alrededor de 9-10 minutos y para el reencendido de 4-5 minutos.

· El tiempo de vida de estas lámparas es muy largo ya que ronda las 24000 horas.

· Su uso se destina principalmente al alumbrado de grandes avenidas, autopistas, calles, parques y donde la reproducción de los colores no sea un factor importante.

· También son usadas de forma casera en el cultivo de plantas en el interior.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cd/Poste_sodio.jpg/230px-Poste_sodio.jpg http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0d/LPS_Lamp_35W_running.jpg/220px-LPS_Lamp_35W_running.jpg

Foto 1 Lámpara de sodio en un poste de alumbrado público Foto 2 foco de 35 w de vapor de sodio

2. LAMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO

Las lámparas de vapor de mercurio de alta presión consisten en un tubo de descarga de cuarzo relleno de vapor de mercurio, el cual tiene dos electrodos principales y uno auxiliar para facilitar el arranque.

La luz que emite es color azul verdoso, no contiene radiaciones rojas. Para resolver este problema se acostumbra añadir sustancias fluorescentes que emitan en esta zona del espectro. De esta manera se mejoran las características cromáticas de la lámpara, Aunque también están disponibles las bombillas completamente transparentes las cuales iluminan bien en zonas donde no se requiera estrictamente una exacta reproducción de los colores

· Para su operación las lámparas de vapor de mercurio requieren de un balastro.

· Una de las características de estas lámparas es que tienen una vida útil muy larga, ya que ronda las 25000 horas de vida aunque la depreciación lumínica es considerable.

· Existen casos en los que en este tipo de lámparas los polvos fluorescentes han desaparecido por el paso de muchos años y sin embargo la lámpara continúa encendida.

· Estas lámparas han sido usadas principalmente para iluminar avenidas principales, carreteras, autopistas, parques, naves industriales y lugares poco accesibles ya que el periodo de mantenimiento es muy largo. Actualmente, las lámparas de aditivos metálicos (o Lámpara de haluro metálico),

3. LAPARAS HALOGENAS

La lámpara halógena tiene un filamento de wolframio dentro de una cobertura de cristal de cuarzo con gas halógeno en su interior, que permite que el filamento pueda alcanzar altas temperaturas sin deteriorarse, produciendo mayor eficiencia y una luz más blanca que las bombillas comunes, además de radiar luz ultravioleta.

· Algunas de estas lámparas funcionan a baja tensión (por ejemplo 12 voltios), por lo que requieren de un transformador para su funcionamiento.

· La lámpara halógena tiene un rendimiento un poco mejor que la incandescente: 18 22 lm/W

· Una vida útil de: 1.500 horas.

· No se deben utilizar las bombillas o lámparas halógenas para lámparas de mesa que se utilicen como iluminación para la lectura u otras actividades similares.

· También se pueden utilizar las de la gama de bajo consumo que tienen el balastro electrónico y no producen vibración de la luz.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c8/Halogen_lamp_operating.jpg/200px-Halogen_lamp_operating.jpg

Foto 2 Lámpara halógena encendida

4. DIODO EMISOR DE LUZ (LED)

Un diodo emisor de luz, también conocido como LED (acrónimo del inglés de light-emitting diode) es un dispositivo semiconductor (diodo) que emite luz incoherente de espectro reducido cuando se polariza de forma directa la unión PN del mismo y circula por él una corriente eléctrica. Este fenómeno es una forma de electroluminiscencia.

El color, depende del material semiconductor empleado en la construcción del diodo y puede variar desde el ultravioleta, pasando por el visible, hasta el infrarrojo.

Cuadro de texto: Los diodos convencionales, de silicio o germanio, emiten radiación infrarroja muy alejada del espectro visible. Sin embargo, con materiales especiales pueden conseguirse longitudes de onda visibles. Los LED e IRED, además tienen geometrías especiales para evitar que la radiación emitida sea reabsorbida por el material circundante del propio diodo, lo que sucede en los convencionales.

Compuestos empleados en la construcción de LED.

Compuesto

Color

Long. de onda

Arseniuro de galio (GaAs)

Infrarrojo

940 nm

Arseniuro de galio y aluminio (AlGaAs)

Rojo e infrarrojo

890 nm

Arseniuro fosfuro de galio (GaAsP)

Rojo, anaranjado y amarillo

630 nm

Fosfuro de galio (GaP)

Verde

555 nm

Nitruro de galio (GaN)

Verde

525 nm

Seleniuro de zinc (ZnSe)

Azul

Nitruro de galio e indio (InGaN)

Azul

450 nm

Carburo de silicio (SiC)

Azul

480 nm

Diamante (C)

Ultravioleta

Silicio (Si)

En desarrollo


http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fc/LED_Car.jpg/200px-LED_Car.jpg http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a9/09-02-06-RRS-PigScreen.jpg/200px-09-02-06-RRS-PigScreen.jpg

Foto 3 Utilización del LED en un automóvil Foto 4 Utilización del LED en una pantalla gigante

5. DIODO ORGANICO EMISOR DE LUZ

Esta tecnología se encuentra aún es una etapa de desarrollo.

El Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) está colaborando en el desarrollo de esta tecnología que ha sido bautizada como OLED (Organic Light Emitting Diodes, o diodos orgánicos emisores de luz).

En su forma más simple, un OLED consistirá en una capa de material orgánico luminiscente situado entre dos electrodos. Su fabricación en forma de película permitirá su aplicación sobre las paredes o las ventanas como si fuera papel pintado. Pero las moléculas orgánicas emisoras de luz también podrán ser aplicadas sobre cualquier superficie en forma de pintura.

La tecnología, dotada de automatismos adecuados, posibilitará un notable ahorro de energía, un menor coste y una mayor comodidad. Siempre dispondremos de la luz justa para las necesidades que tengamos, sea cual sea el lugar cerrado en el que nos movamos.

El PNNL dispone de las instalaciones apropiadas para hacer investigaciones sobre películas orgánicas, que cada vez son más eficientes y aplicables a más campos de la ciencia y la tecnología.

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6. LAMPARAS DIVERSAS

ü Lámparas de sol (de mercurio): Los rayos eritérmicos se transmiten 280 a 320nm por bombillas especiales de vidrio de tipo de cuarzo. Los generadores y bombillas tipo de arco que parecen lámparas reflectoras convencionales son las dos clases más comunes.

ü Lámparas luminiscentes (de neón, argón y otras): Cuando se aplica suficiente voltaje a los electrodos sellados dentro de un tubo que contiene argón, neón o helio se produce luz en el electrodo negativo. En corriente directa, brilla un electrodo; en corriente alterna, la inversión es tan rápida que ambos electrodos parecen brillar.

Las lámparas luminiscentes han encontrado amplio uso en circuitería electrónica, en donde se funcionamiento es prácticamente el de un interruptor instantáneo.

ü Lámparas electroluminiscentes: Es una fuente área fina en la que la luz se produce por un fósforo excitado por un campo eléctrico pulsatorio. En esencia la lámpara en un capacitador de placas con fosforo incrustado en su dieléctrico y con una o ambas placas transparentes.

ü Lámparas de luz negra: La energía radiante del ultravioleta cercano ocasiona que ciertos materiales emitan luz fluorescente o blanca, las lámparas que producen básicamente energía radiante en el ultravioleta cercano en la escala de 320 a 380 nm son conocidas como luces “negras”.

Se usan para efectos publicitarios en los teatros, inspección de industrias y de alimentos, detección de falsificaciones y adulteraciones, diagnósticos médicos, trampas para insectos equipo de copiado.