Luminaria fluorescente
Las lámparas fluorescentes son lámparas de vapor de mercurio a baja presión, también denominada tubo fluorescente , es un tipo de lámpara utilizada para la iluminación doméstica e industrial. Su gran ventaja frente a otro tipo de lámparas, como las incandescentes, es su eficiencia energética.
Está formada por un tubo o bulbo de vidrio fino revestido interiormente con un recubrimiento que contiene fósforo y otros elementos que emiten luz al recibir una radiación ultravioleta. El tubo contiene una pequeña cantidad de vapor de mercurio y un gas inerte, habitualmente argón, todo ello a una presión ligeramente inferior a la presión atmosférica. Asimismo, en los extremos del tubo existen dos filamentos de tungsteno.
Elementos necesarios para su funcionamiento
En la Figura 1 se aprecian los elementos de que consta la instalación de una lámpara
En esta figura se distinguen, aparte de la propia lámpara, dos elementos fundamentales: el cebador y la reactancia inductiva.
El cebador está formado por una pequeña ampolla de cristal rellena de gas neón a baja presión y en cuyo interior se halla un contacto formado por láminas bimetálicas. En paralelo con este contacto se halla un condensador destinado a actuar de apagachispas.
El elemento de reactancia inductiva está constituido por una bobina arrollada sobre un núcleo de chapas de hierro.
Funcionamiento del conjunto
Al aplicar la tensión de alimentación, el gas contenido en la ampolla del cebador se ioniza con lo que aumenta su temperatura lo suficiente para que la lámina bimetálica se deforme cerrando el circuito, lo que hará que los filamentos de los extremos del tubo se enciendan. Al cerrarse el contacto el cebador se apaga y el gas vuelve a enfriarse, con lo que los contactos se abren nuevamente y se repite el proceso. De este modo la corriente aplicada a los filamentos es pulsatoria.
La función del condensador, contenido en el cebador, es absorber los picos de tensión que se producen al abrir y cerrar el contacto, evitando su deterioro por la chispas que en otro caso se producirían.
Los filamentos al calentarse generan electrones para ionizar el argón que llena el tubo, formando un plasma que conduce la electricidad. Este plasma excita los átomos de mercurio que, como consecuencia, emiten luz visible y ultravioleta.
El revestimiento interior de la lámpara tiene la función de filtrar y convertir la luz ultravioleta en visible. La coloración de la luz emitida por la lámpara depende del material de dicho recubrimiento interior.
Las lámparas fluorescentes son dispositivos con resistencia negativo-dependiente de la tensión. Esto significa que cuanto mayor es la corriente que la atraviesa mayor es el grado de ionización del gas y, por tanto, menor la resistencia que opone al paso de dicha corriente. Así, si se conecta la lámpara a una fuente tensión prácticamente constante, como es la red eléctrica, la lámpara se destruiría en pocos segundos. Para evitar esto siempre se conectan a través de un elemento limitador de corriente para mantener esta dentro de límites tolerables. Este elemento limitador, en el caso de la instalación de la Figura 1, es la reactancia inductiva.
Finalmente, la disminución de la resistencia interna del tubo una vez encendido, hace que la tensión entre los terminales del cebador sea insuficiente para ionizar el gas contenido en su ampolla y por tanto el contacto bimetálico queda inactivo cuando el tubo está encendido.
A menudo se intercala entre la Fase de entrada y el neutro de entrada un condensador que, dependiendo de su capacidad, disminuye el amperaje, reduciendo el consumo. Realizando un cálculo matemático sabremos qué condensador hay que intercalar, ya que si ponemos uno mayor del que tiene que ser nos aumentara el amperaje y su consumo, por lo que es importante encontrar el idóneo. Calculo condensador:
C= Q² * 10 elevado a 9 / 2 * π * frecuencia * V²
Q²= ρ * (tangente de Fi¹ - tangente de Fi²)
Fi = Coseno de fi
Ejemplo: Para tubo de 18w y reactancia de 20w y cebador de 20w se pondrá un condensador de 4 μF 230v
Propiedades
Las lámparas fluorescentes tienen un rendimiento luminoso que puede estimarse entre 50 y 80 lúmenes por vatio (lm/W).
Su vida útil es también mejor, del orden de 5000 horas.
Su rendimiento de color puede llegar a ser muy alto (5500 K, es decir luz de día), pero como si no se tienen altos niveles de iluminación, esa luz es fría, hay en el mercado distintos modelos de luz corregida.
Desventajas
Las lámparas fluorescentes no dan una luz continua, sino que muestran un parpadeo que depende de la frecuencia de la tensión aplicada (por ejemplo: 50 Hz en España). Esto no se nota mucho a simple vista, pero una exposición continua a esta luz puede dar dolor de cabeza. El efecto es el mismo que si se configura una pantalla de ordenador a 50 Hz.
Este parpadeo puede causar el efecto estroboscópico, de forma que un objeto que gire a cierta velocidad podría verse estático bajo una luz fluorescente. Por tanto, en algunos lugares (como talleres con maquinaria) puede no ser recomendable esta luz.
También causa problemas con las cámaras de vídeo, ya que la frecuencia a la que lee la imagen del sensor puede coincidir con las fluctuaciones en intensidad de la lámpara fluorescente.
Un intento para evitar estos inconvenientes, y en algunos casos eliminarlos, es los balastos electrónicos creados en la década de 1980, y que tomaron gran importancia a partir de mediados de los 90. En estos sistemas se intenta hacer funcionar al tubo de la misma manera que en la forma tradicional pero esta vez en una frecuencia de más de 10 KHz. con lo que se evita mucho el efecto estroboscópico, el parpadeo es invisible para el ojo humano y las cámaras de video difícilmente lo tomen.
Las lámparas fluorescentes no pueden conectarse a un atenuador normal (un regulador para controlar el brillo). Hay lámparas especiales (de 4 pins) y controladores especiales que permiten usar un interruptor con regulador de intensidad.
Uso
Las lámparas fluorescentes necesitan de unos momentos de calentamiento antes de alcanzar su flujo luminoso normal, por lo que es aconsejable utilizarlas en lugares donde no se están encendiendo y apagando continuamente (como pasillos y escaleras). Por otro lado, los encendidos y apagados constantes acortan notablemente su vida útil.
De hecho, casi se considera que su vida útil se puede medir en número de encendidos. Por ejemplo, una lámpara que tenga una vida útil de 3000 horas en un uso de 8 horas diarias ininterrumpidas, puede tener una vida útil de 6000 horas con un uso de 16 horas diarias ininterrumpidas.
Puede ponerse a las lámparas un balasto (conjunto de cebador y reactancia) especial de encendido instantáneo, pero también acorta su vida útil.