2.1 LAMPARAS

La base para construir dispositivos para el alumbrado son las lámparas. Las lámpa-ras empleadas en la actualidad utilizan una corriente eléctrica bien sea para caldear un filamento o algún material, o bien para producir un arco de descarga dentro de un gas. Por lo tanto las lámparas comerciales se pueden dividir en dos categorías:

Las lámparas de incandescencia. Las lámparas de descarga.

Dentro de cada familia ha distintos subgrupos, de acuerdo a su funcionamiento y sobre todo de acuerdo a la aplicación a la que van a ser destinadas.

Recientemente, están apareciendo en el mercado tipos de lámparas alternativas, que basan la emisión de luz en fenómenos como la electroluminiscencia, o la pro-moción magnética de niveles.

LAMPARAS DE INCANDESCENCIA

Las lámparas de incandescencia, como su nombre indica, utilizan un material can-dente para producir luz. Es sabi-do que cuanto más se calienta un cuerpo más radiación y de meno-res longitudes de onda es produ-cida, de tal forma que para un cuerpo que puede emitir luz de todas las longitudes de onda, y la cantidad de radiación emitida varía con la temperatura a la cuarta potencia, a la vez que su máximo de emisión varía de modo lineal.

Las lámparas de incandescencia, se ajustan bastante bien a cuer-pos que pueden emitir luz de todas las longitudes de onda por candencia, lo que ha permitido la fabricación de lámparas incan-descentes. No obstante este tipo de lámparas no es ideal, ya que las temperaturas a las que pue-den ser puestos los distintos ele-mentos no es suficientemente elevada como para producir un rendimiento luminoso elevado.

Emisión de luz con la temperatura de la lámpara

Actualmente, se fabrican lámparas que utilizan Tungsteno como elemento radiante. El tungsteno es un metal que posee una temperatura de fusión muy elevada, del orden de 3650 ºK, lo que permite caldear el filamento hasta temperaturas muy ele-vadas.

La ventaja del tungsteno como elemento emisor de luz, se ve incrementada ade-más de por una alta temperatura de fusión, por una baja presión de vapor incluso a temperaturas próximas al punto de fusión, lo que permite obtener una larga vida en las lámparas que lo emplean. Además de esto, es un material que conduce la corriente eléctrica, lo que permite que sea caldeado de un modo sencillo por el paso de corriente a lo largo de él.

Por desgracia, aunque la temperatura al a que puede ser calentado el filamento es muy elevada, su máximo en la emisión, incluso a temperaturas próximas a la fusión, cae dentro de la región infrarroja del espectro, lo que hace que se emita más de un 20% de la energía consumida por la lampara en forma de luz visible.

En el gráfico adjunto se puede ver la variación de la emisión de energía electro-magnética con la temperatura.

Otro punto importante de la emisión de luz por una lámpara halógena, es la proxi-midad con el ideal del cuerpo negro, lo cual permite por definición obtener una fuente de luz con un índice de reproducción cromática de 100.

Aunque la presión de vapor del tungsteno es muy baja, la fabricación de lámparas no halógenas para iluminación de escenarios, se reduce a lámparas para la sustitu-ción en proyectores antiguos, de tal suerte, que todos los proyectores fabricados en la actualidad, tienen como base el empleo de una lámpara halógena.

Las lámparas halógenas se diferencian de las convencionales en el empleo de pequeñas cantidades de un elemento halógeno, como puede ser el Yodo o el Bromo. Estas pequeñas cantidades de estos elementos hacen que las moléculas de tungsteno evaporadas del filamento sean captadas por estos elementos forman-do un halogenuro metálico, que se mantiene estable a bajas temperaturas, y que se rompe a altas temperaturas, es decir cuando se acerca al filamento candente, esto hace que los átomos de tungsteno libres ocupen una posición cercana al filamento, volviendo a depositarse en el filamento con mucha probabilidad, por lo que se extiende la vida del mismo. Del mismo modo, prácticamente ningún átomo de tungsteno es capaz de alcanzar las paredes exteriores de la lámpara por lo que su superficie no se ennegrece como sucede en las lámparas convencionales. Este principio de funcionamiento es la que se denomina ciclo halógeno - tungsteno.

Este principio de funcionamiento permite caldear más la lámpara, o bien extender la vida útil de la misma, a la vez que realizar lámparas más compactas. Esto permite una mejora más, que es la de aumentar la presión interna de los gases de relleno, que en este caso son Xenón o Kriptón, en vez de Argón. El empleo de gases

nobles más pesados y a mayor presión, permite reducir aun más la presión de vapor del tungsteno, prolongando más la vida de la lámpara, o bien permitiendo

aumen- tar la tem-peratura del fila-mento. Así resulta posible fabricar lámparas de 700-2000 horas de vida con una temperatura de color de 3000 º K, o 200-400 horas con 3200 º K. Por el contrario, estas lámparas han de ser fabricadas con cuarzo en vez de vidrio (más barato), ya que el buen funcionamiento del ciclo halógeno exige una temperatura de las pare-des de la lámpara entre 200 y 900 º C, ya que a temperaturas inferiores, se puede depositar el halogenuro en las paredes de la lámpara.

Temperaturas tan elevadas, hacen que la conexión eléctrica de las lámparas sea una tarea ciertamente compleja, ya que las lámparas deben de ser selladas para evitar la entrada de aire que oxide rápidamente el tungsteno haciendo que la lám-para deje de funcionar de un modo casi inmediato. Para ello se presionan los bor-des del cuarzo en caliente, de tal modo que ambas partes quedan selladas. Para realizar la conexión eléctrica se recurre a unas placas de molibdeno, que al ser muy finas a la vez que agudas, se consigue evitar el efecto de la dilatación térmica del metal contra el cuarzo, que destruiría el sellado o el bulbo de la lámpara.

Apartir del sellado, se sueldan las patillas de molibdeno que permite el paso de corriente desde el exterior. Para hacer más manejable la lámpara se le dota de un casquillo, que puede ser de distintos tipos según la conexión de la lámpara. La denominación de la base o casquillo está estandarizada y consta de varios factores, el primero de ellos define el tipo de base. Una G define una base con dos o más pines salientes, una P define una base preenfocada, una K una base con cable de conexión, una R una base con contactos retraídos hacia el interior del casquillo y una B una base de tipo bayoneta. Una base puede ser de varios tipos a la vez, en este caso se utilizan las letras que lo definen, como PK, que sería una base preen-focada con conexión con cables. A veces es necesario añadir una letra extra para distinguir dos tipos de lámpara, así se añade a las anteriores una X, Y, Z y U según sean requeridas.

Después de la identificación dada, se suele dar un número que indica en el caso de

Funcionamiento del ciclo halógeno

lámparas tipo G, la separación entre pines, en las P el tamaño del anillo de ajuste, o en las R el diámetro del casquillo. Este número puede ser seguido por el número de contactos (s, uno por casquillo, d dos, t tres, q cuatro...). Además de esto se pueden añadir otros componentes más que permitan especificar de un modo más preciso el tipo de base. La base es de gran importancia, pues determina la aplica-ción para la que la lámpara ha sido diseñada, y nos da la intercambiabilidad entre distintos tipos de lámparas.

Ejemplos de casquillos ampliamente empleados son los R7s en la lámparas linea-les, GX9.5, GY16, G22, G38, G9.5, G4, G6.35, para potencias que van de unos pocos vatios hasta los 10 Kw que es la lámpara halógena más potente que se emplea en la actualidad (existe un modelo de 20 Kw pero su utilización es muy res-tringida por el momento).

Otro de los factores que influyen en la fabricación de una lámpara, es la geometría de su filamento, ya que normalmente un hilo de tungsteno posee un rendimiento muy bajo, se suele arrollar formando una espiral simple o una espiral doble, puede realizarse una espiral tiple, pero esto no es muy útil en lámparas con una vida superior a 15 horas. Este arrollamiento en espirales permite cada espiral caldee a las que la rodean, y por tanto se reduzca el consumo eléctrico, a la vez que se aumenta la eficiencia.

En teatro, TV y direc-tos se utilizan lámpa-ras con distintas geo-metrías, dependien-do de la aplicación. Así un tipo muy empleado de fila-mento es el denomi-nado monoplano, que está compuesto por varios arrolla-mientos simples for-mado una parrilla rectangular. Una ver-sión mejorada del mismo, es el filamen-

t o biplano, que consta de dos parrillas de fila-mentos desplazadas una respecto a la otra, esta topología permite una mejora en la eficiencia de los sistemas ópticos al ser el tamaño aparente del filamento inferior. Este tipo de filamentos se emplean sobre todo en sistemas condensadores esféri-cos.

Cuando se trata de sistemas elipsoidales, se prefiere la utilización de un filamento

Comparación entre la luz natural promedio y la luz emitida por una lámpara incandescente a 3200 ºK

axial. Esto ampliamente utilizado en USA, debido a que la menor tensión de sumi-nistro de la red (120 voltios), hace posible utilizar filamentos más cortos y gruesos, y por tanto de dimensiones lineales más reducidas. El empleo de este tipo de pro-yectores en Europa ha sido ocasional, hasta la aparición de las lámparas de fila-mentos múltiples axiales, en las que se forma una parrilla de varios filamentos entorno al eje de la lámpara, lo que permite mejorar la calidad y eficiencia de estos sistemas.

Cuando se trata de iluminar amplias zonas, se opta por filamentos lineales, que pueden ser de doble arrollamiento cuando se busca lámparas lo más compactas que sea posible. Tal es el caso de los panoramas, o los proyectores washlight y fill light.

Cuando se pretende obtener haces de luz muy intensos o concentrados, se recurre al uso de lámparas de baja tensión, que permiten un mayor control de la luz gracias a un tamaño mucho más reducido de la parrilla de filamentos, tal es el caso de las lámparas aircraft.

Dada la existencia de varios fabricantes de lámparas, cada uno de ellos con un equipo de I+D propio, las lámparas que salen al mercado, lo hacen con una refe-rencia, no solo del fabricante, sino con una referencia que permite establecer la

equivalencia entre distintos tipos de lám-paras de distintos fabricantes. Así a cada lámpara que sale, se le asigna un código que puede ser ANSI o LIF. En el código ANSI, una lam-para es definida por tres letras elegidas de un modo arbitrario, mientras que en el código LIF se utiliza una letra y dos o tres números. La coinci-dencia de los códigos LIF o ANSI, garantiza la intercambiabilidad física en cuanto a que la potencia de las lámparas es similar, su temperatura de color la misma y el filamento está a la

Variación de los parámetros de una lámpara frente al voltaje

misma distancia y posee una geometría equivalente. No obstante, las lámparas pueden diferir en factores como el tamaño total o bien el tamaño del filamento, por lo que la intercambiabilidad, no está asegurada 100%, o bien el rendimiento del sis-tema puede variar de un fabricante a otro.

Un ejemplo de lámparas equivalentes son las T/19 (una lámpara muy extendida en teatro), en código LIF, se trata de lámparas de 1000 vatios de potencia, 3000 º K de temperatura de color y una altura de filamento de 55.5 mm, con una geometría biplana. Este tipo de lámpara es fabricado por Philips bajo el código de 6996P y por Osram 64717. Ambas son muy parecidas, pero en el caso de su utilización en algu-nos sistemas, sus características pueden diferir.

En la tabla adjunta se puede ver un listado de equivalencias entre distintos fabri-cantes.

Normalmente las lámparas halógenas se suelen fabricar en dos versiones, una de 3000 º K, y otra de 3200 º K. La primera es ideal en teatro por su mayor vida media, mientras que la segunda es preferida en estudio, por poseer un mayor rendimiento y mayor contenido de luz azul. Las primeras suelen poseer un rendimiento de 20 Lm por vatio, mientras que las segundas alcanzan los 25 Lm por vatio, por el con-trario su vida se ve acortada en una relación de 4 a 1.

Las lámparas halógenas se pueden operar a distintos voltajes diferentes del nomi-nal, así una lampara a la que se la varía un 5% el voltaje de alimentación, se ve sometida a una variación del 15% en su flujo luminoso, a un 8% en la potencia con-sumida, a un 3% en la corriente que pasa por el filamento y a un 2% en la tempera-tura de color, a la vez que la vida se dobla o se reduce a la mitad. Esto es posible siempre con reducción del voltaje, mientras que con aumento, a temperaturas de color muy elevadas puede, esto puede traer consigo la destrucción de la lampara durante el encendido.

La lámpara incandescente es un radiador térmico, que en el mejor de los casos puede emitir un 20% de su potencia como luz visible ( cuando se opera a tempera-turas de color próximas al punto de fusión), así el rendimiento va desde los 14 lúmenes por vatio de las lamparas convencionales de baja potencia hasta los 47 lúmenes por vatios de las lámparas de tipo foto de baja vida, el resto de la energía se pierde en forma de calor o de radiación infrarroja, ya que en el peor de los casos la emisión de luz ultravioleta no supera el 0,5% de la potencia suministrada. Al ser la radiación de tipo térmico, estas lámparas emiten un espectro continuo sin ningu-na línea de emisión, muy próximo al de un cuerpo negro, por lo que se rendimiento de color es de 100, independientemente de la temperatura de color.

Este factor las hace apropiadas para ser reguladas mediante dimmers de control de fase, ya que el único parámetro importante es la temperatura del filamento. Esto lleva además aparejado un aumento de la vida de la lámpara en la medida que la regulación es aumentada. Este mecanismo de regulación es sencillo y barato, ade-

más de permitir establecer cualquier flujo luminoso desde 0 hasta el 100%.

Un factor a tener en cuenta en este tipo de lámparas es el arranque de las mismas. Así una lámpara con su filamento a la temperatura ambiente, posee una resistencia 20 veces inferior a su resistencia en funcionamiento estable, por la que al ser ali-mentada, la intensidad de corriente puede llegar a ser de unas 14 veces superior a su intensidad nominal. Este es un factor a tener en cuenta a la hora de proyectar las protecciones para las lámpara, ya que los automáticos deben de poseer una curva de disparo compatible con este funcionamiento. Este exceso de corriente puede durar desde milisegundos hasta varias décimas de segundo, dependiendo del tipo de lámpara. Después de este periodo, y hasta que la lámpara alcanza un régimen estacionario, el consumo de corriente, y por tanto la potencia de la lámpara so superiores a las nominales, pudiéndose dar el caso de que el filamento alcance la temperatura de fusión, y por tanto se destruya la lámpara. Esta es una explica-ción del porque las lámparas suelen fallar a ser encendidas.

CUIDADOS EN LA OPERACIÓN DE LAS LÁMPARAS HALOGENAS

Las lámparas deben ser operadas siempre que sea posible en paralelo, ya que su operación en serie, puede conducir a que las lámparas con mayor resistencia se vean alimentadas por voltajes mayores y por tanto, su vida se vea acortada de un modo muy fuerte.

Además de esto, las lámparas, al final de su vida, pueden sufrir una rotura del fila-mento acompañada por la generación de un arco eléctrico que se extienda en todo su volumen y la lámpara puede llegar a explotar. Para evitar esto se debe de utilizar un fusible de tipo rápido en serie con la lámpara.

Se ha de procurar no tocar el bulbo de cuarzo con las manos, y si se toca debe de ser limpiado, ya que los restos se quemarán al calentarse la lampara produciendo una zona negra que acortará la vida de la lámpara. Por tanto en el cambio de lám-para se debe de sujetar por la base cerámica o metálica si la lleva.

Las lámparas han sido diseñadas para una posición de funcionamiento que debe de ser respetada, de lo contrario la base o las soldaduras se calentarán en exceso acortando la vida de la lámpara, o bien, los filamentos estarán en una posición que haga fácil la condición de cortocircuito entre elementos del filamento o los metales de sujeción.

Las lámparas poseen un alto brillo por lo que no es recomendable mirarlas de cerca. Además producen una gran cantidad de calor y alguna radiación ultravioleta que pueden producir quemaduras en la piel.

La temperatura que alcanza la envoltura de cuarzo es de 900 º C, por lo que al tocar la lámpara hay que asegurarse de que está suficientemente fría.

Las lámparas no deben de ser operadas fuera de la luminaria, ya que la presión interna puede alcanzar las 20 atmósferas, con el consiguiente riesgo de explosión.

LAMPARAS HALOGENAS UTILIZADAS EN EL ESPECTACULO

Según la aplicación existen distintos tipos de lámparas, que se pueden dividir en dos grandes grupos, las utilizadas en TV y las empleadas en el teatro. Dada que las exigencias de ambas aplicaciones son distintas, las lámparas son diseñadas intentando obtener distintas características. La diferencia fundamental entre ambos ambientes es la cantidad de luz necesaria y el contenido de colores de las mismas. Así mientras en teatro el ojo es el que capta la luz y es muy flexible en su acomo-dación, en la TV las cámaras no poseen esta flexibilidad.

Las lámparas de teatro se pueden dividir en tres grupos distintos según la potencia requerida.

En el campo amateur, dominan las bajas potencias de 500 y 650 vatios por lámpa-ra. Estas potencias son también empleadas en los teatros para iluminaciones cer-canas desde posiciones dentro de la caja escénica. Las bases que dominan en esta aplicación son las GY9.5 y filamentos tanto monoplanos como biplanos. La tempe-ratura de color es de 3000 º K. Las más empleadas son las T25, T26 y T27 tanto en proyectores de acento como de relleno, junto con las K1 en los proyectores de tipo panorama.

En el campo profesional, las potencias utilizadas de modo dominante son los 1000 y 1200 vatios. La base es del tipo GX9.5, y la temperatura de color de 3000 º K. Las T11, T19 y T29 son las más empleadas, junto con la T21 cuando se requiere menor potencia. Las bases G9.5 de 1000 vatios son empleadas en proyectores elipsoidales y sobre todo las HPL575, una nueva lámpara de múltiples filamentos y alto rendimiento, que permite fabricar proyectores con rendimiento equivalente a otros de lámparas de 1000 vatios. Las P2/7 son las más empleadas en panoramas.

Las mayores potencias utilizadas están en el rango de 2000 y 2500 vatios, aunque excepcionalmente se han empezado a utilizar los 5000 vatios. Estas lámparas son todas de temperaturas de color de 3200 º K, pues en este caso la mayor sección de los filamentos permite vidas medias mayores. Las lámparas empleadas poseen tanto base GY16 como G22, CP43, CP72, CP91 y CP92 son los tipos más habitua-les en este tipo de lámparas.

LAMPARAS DE ESTUDIO

En el caso de los estudios de TV, las potencias empleadas dependen fundamental-mente del tamaño del estudio y de la altura de suspensión de las luminarias. En estudios de tamaño medio, las lámparas más empleadas son las de 5 Kw y las de 2 Kw, en este caso los casquillos utilizados son más robustos que en el teatro, pues

las lámparas estarán más tiempo encendido y a mayor intensidad. La totalidad de las lámparas emplearán una temperatura de color de 3200 º K que garantiza más cantidad de luz azul. Los casquillos empleados será los G22 hasta 2000 vatios y los G38 desde los 2000 hasta 10 Kw. Las CP85 y CP29 en 5 Kw, las CP41 y CP73 en 2 Kw y las CP40 y CP71 en 1 Kw. En los panoramas las P2/12 de 1250 vatios y las P2/11 y P2/8 y P2/35 en foodlights.

Como lámparas universales están las PAR, que en el campo profesional se reducen a las de tipo PAR 64, bien sea de bajo voltaje tipo Aircraft, caracterizadas por una intensidad luminosa muy elevada, o las CP60, CP61, CP62 operables al voltaje de red y con distintos ángulos de salida de luz (NSP, MFL y WFL). Estas lámparas se han hecho muy populares por emplear un reflector de tipo parabólico, lo que ha permitido fabricar proyectores muy baratos y con una intensidad luminosa de salida muy elevada (entre 60000 y 600000 candelas).

LAMPARAS DE DESCARGA

La otra gran familia de lámparas lo forman las lámparas de descarga. En este tipo de lámparas, se utiliza un gas como elemento generador de luz.

Una lámpara de descarga consta de una ampolla de vidrio, un par de electrodos separados por una distancia, denominada distancia de arco, un gas de relleno y uno o varios elementos activos que son los principales responsables de la emisión de luz.

La base de operación de estas lámparas es la estructura atómica, donde los elec-trones exteriores de los átomos y moléculas son susceptibles de ser excitados a niveles superiores por medio de una descarga eléctrica. Esto es un gas de electro-nes se genera dentro del gas, a la vez que es sometido a una diferencia de poten-cial. Esto electrones consiguen ganar energía cinética que es liberada cuando cho-can con las moléculas del gas. Parte de esta energía sirve para promocionar los electrones exteriores de las moléculas a niveles excitados, retornado posteriormen-te y de modo espontáneo a un estado de menor energía emitiendo un fotón durante este proceso.

Cualquier gas o elemento puede ser hecho lucir de este modo, por lo que existen distintos tipos de lámparas que pueden ser empleadas utilizando este proceso. La luz y radiación liberada de esta forma, no es continua, sino que su espectro mues-tra líneas más o menos extendidas, cada una de ellas generada en una transición electrónica (esto sirve de base al estudio espectrofotométrico de la materia).

Para conseguir que un elemento radie de este modo, se debe de poder establecer un arco eléctrico, lo que significa que parte de la materia no solo ha de estar en estado gaseoso, sino que debe de ser ionizada. Estos electrones y sus aniones, son los responsables del mantenimiento de la corriente eléctrica, entre los electro-

dos de la lámpara, y son los responsables de la transmisión de energía entre la red eléctrica y el gas. Así se genera entre los electrodos un arco luminoso de alto brillo.

Para poder generar un arco eléctrico en un gas eléctricamente neutro es necesario someterlo a una descarga de alto voltaje que permita perforar el aislamiento dieléc-trico del mismo, esto genera electrones libres que pueden ser acelerados por un campo eléctrico. El siguiente paso consiste en mantener unas condiciones de modo tal que la cantidad de electrones en el gas se incremente para que la transferencia de energía sea óptima.

Al final en un estado de equilibrio, el gas hace que se mantenga un voltaje entre los electrodos de la lámpara constante, que depende no solo de la sustancia de llena-do, sino también de su presión. Una característica eléctrica de las lámparas de des-carga es el comportamiento negativo de la intensidad del arco frente a la tensión entre los electrodos de la lámpara, es decir que a mayor intensidad de corriente, menor es caída de voltaje (justo lo contrario de lo que sucede en un cable de cobre). Esto hace que todas las lámparas de descarga deban de ser operadas con un balasto que limite la corriente que puede fluir a través de los electrodos de la lámpara; de no ser así, la cantidad de electrones en el arco aumenta, el voltaje de la lámpara disminuye y por lo tanto más corriente puede fluir por el circuito. Este proceso se repite hasta que la energía liberada sea tanta que se destruya la lámpa-ra.

Existen diversos modos de limitar la corriente en la lámpara, el primero es poner una resistencia en serie (aplicado en las lámparas de luz mezcla, que son lámparas de descarga y de incandescencia a la vez), o poner un condensador o una induc-tancia en serie con la lámpara. La utilización de una inductancia es el más utilizado, ya que la inductancia reacciona a una mayor intensidad de la lámpara con un mayor desfase de la corriente, además presenta comparativamente unas bajas pér-didas (de un 5-10 % aproximadamente). Recientemente se han desarrollado balas-tos electrónicos que operan generando ondas cuadradas a alta frecuencia, y que permiten eliminar todos los parpadeos, y aumentar en rendimiento luminoso de la lámpara.

Existen básicamente dos tipos distintos de lámparas, las que operan a baja presión, y las que lo hacen a alta presión. Las lámparas de baja presión, son llenadas con un gas inerte como el argón, que sirve para establecer y mantener la descarga eléctrica, y además se añade una baja cantidad de sustancia activa (también es posible realizar el vacío y utilizar electrodos que puedan desprender electrones con gran facilidad. Este tipo de lámparas son de baja potencia y gran volumen.

En la actualidad se emplean lámparas de descarga a baja presión utilizando sodio o mercurio. Tanto unas como otras se caracterizan por emitir luz solo en las líneas espectrales, que a su vez don muy estrechas.

Dentro de este tipo de lámparas destacan las lámparas de sodio a baja presión por

ser muy eficaces. Es se basa en que el sodio posee dos líneas amarillo - anaranja-das de emisión en el espectro visible, muy cerca de donde la sensibilidad del ojo a la luz es mayor, y es en esas líneas donde emiten casi toda la energía radiante, como resultado se obtiene una lámpara que puede alcanzar una eficacia de 200 lúmenes por vatio, eso de luz monocromática solo apta para el alumbrado.

El otro ejemplo de lámpara de descarga a baja presión, es el de las lámparas de mercurio. El mercurio, a baja presión emite fundamentalmente radiación ultravioleta "dañina" de 250 nm de longitud de onda. A pesar de que en principio no sería apro-vechable, existen múltiples sustancias fluorescentes, que absorben energía ultravio-leta y la devuelven en forma de energía visible (un fotón invisible puede ser conver-tido en dos visibles). Estas sustancias, entre las que está el fósforo, son empleadas para recubrir la superficie interna de la lámpara, y captar toda la luz ultravioleta para convertirla en luz visible. Este proceso que parece poco eficaz, en la práctica se muestra muy conveniente, por lo que se ha dado lugar a una gran gama de lám-paras fluorescentes, capaces, no solo, de producir distintas tonalidades de color, sino alcanzar rendimientos de color muy cercanos a las lámparas de incandescen-cia (con un IRC del orden del 96-98), pero sobre todo, su eficacia es muy elevada superando en la actualidad los 100 lúmenes por vatio en algún modelo.

Dentro de las lámparas de descarga a alta presión están disponibles en la actuali-dad dos grandes familias, las que emplean el sodio como base, y por tanto poseen una eficacia muy elevada, y las que emplean el mercurio.

Al crear una atmósfera de alta presión, es posible que un átomo emita energía no solo en los niveles atómicos, sino que también se ve influenciada la emisión por la interacción con los electrones y átomos vecinos, por lo que las líneas de emisión se ensanchan, más cuanto más alta es la presión. Además el aumento de la presión trae consigo más cantidad de sustancia activa por unidad de volumen, y por tanto más brillo y un tamaño de arco más reducido para el mismo flujo luminoso.

Se ha de recordar que tanto el sodio como el mercurio son sólidos a temperatura ambiente, por lo que en el encendido de las lámparas no se posee todo el flujo luminoso. Para alcanzar el flujo luminoso más alto, se debe de evaporar el mercurio o el sodio, y hasta que este proceso no concluye, la lámpara no alcanza su flujo nominal.

Las lámparas de interés para la iluminación de escenarios, son las de descarga en halogenuros metálicos de arco corto. Estas lámparas llevan como elemento base el mercurio, al que se la añade un gas halógeno y ciertas cantidades de tierras raras. El efecto de esta mezcla, es una mejora de las cualidades de las lámparas de mer-curio, haciendo que el espectro de emisión sea más continuo y abarque todo el espectro visible, y por lo tanto más parecido al de una lámpara halógena. Tal es el grado de perfección que se puede alcanzar en la actualidad, que este tipo de lám-paras llegan a alcanzar un rendimiento cercano a los 100 lúmenes por vatio (4 veces más elevado que el de una lámpara halógena incandescente), con un rendi-

miento de color del 95 %, es decir, casi sin desvirtuar los colores. Esto es posible haciendo que el 45 % de la energía consumida por la lámpara se convierta en luz visible.

Además, estas lámparas poseen unas longitudes de arco de 7 a 14 mm para poten-cias de 575 a 2500 vatios, fabricándose versiones de hasta 18000 vatios. Su tem-peratura de color correlacionada se acerca a los 5600 - 6000 º K, lo que hace que la luz sea muy parecida a la luz del día, lo que las hace ideales para iluminación de apoyo en grabaciones en exteriores.

Por desgracia, este tipo de lámparas sufre de los inconvenientes de las lámparas de descarga, es decir, necesitan tiempo para alcanzar un régimen estacionario de emisión de luz, y deben de ser operadas con un balasto. Este balasto debe de estar dotado de un arrancador de 5 a 20 KV para conseguir arrancar la lámpara. Pero si la lámpara se sufriera un corte de energía eléctrica, sería necesario esperar a que el mercurio se condense para volver a encenderla. El tiempo requerido para ello es de 5 a 15 minutos dependiendo de la lámpara y la luminaria. Por tanto se han desa-rrollado sistemas de arranque en caliente que permiten perforar el dieléctrico de una atmósfera a alta presión utilizando voltajes de arranque entre 35 y 60 KV.

Otro de los inconvenientes que presentan este tipo de lámparas es el cambio de su color con la vida, causado por las sustancias que se depositan en el interior del vidrio. Estte cambio en el color hace que a veces sea necesario corregir el color de la lámpara. Además se produce una depreciación del flujo luminoso con la vida que puede llegar a dejar la intensidad de la lámpara a la mitad.

Este tipo de lámparas es muy compacto y por lo tanto es necesario el empleo de una ampolla de cuarzo en vez de vidrio, con el consiguiente riesgo que entraña la luz ultravioleta, tanto de tipo A como de tipo B que emite la lámpara (un 10% de la potencia) pueda atravesar el vidrio, por lo que este tipo de lámpara siempre debe de ser operado dentro de una luminaria cerrada que filtre la luz ultravioleta. También el brillo de su arco, muy próximo al del Sol, hacen que este tipo de lámpa-ras no deban de ser observadas sin las debidas protecciones. Otro factor a consi-derar es la gran presión en el interior de la ampolla cuando alcanza el régimen de funcionamiento, que puede llegar a ser de 40 atmósferas, por lo que existe un ries-go elevado de explosión, en cambio, cuando están frías, la presión se hace menor que la atmosférica.

Otra de las recomendaciones al utilizar estas lámparas, es la de reemplazarlas como máximo cuando se haya rebasado su vida en más de un 50%, de lo contrario, el riesgo de explosión crece al aumentar la cantidad de cuarzo devitrificado, mucho más frágil y con apariencia lechosa, como fruto de las altas temperaturas en las paredes de la lámpara (del orden de 1000 º C).

Otro de los tipos de lámparas empleadas, cada vez menos, son las lámparas de

Xenón, que utilizan un gas xenón como elemento de descarga. Este tipo de lámpa-ras se caracteriza por una presión interna muy alta, incluso en frío, y por una dis-tancia de arco excesivamente corta. Esto hace que no solo deban de ser operadas con un cuidado extremo, sino que puedan se utilizadas en cañones de seguimiento y proyectores antiaéreos con un gran éxito pese a que su rendimiento raramente supera los 40 lúmenes por vatio. Existen modelos con potencias de hasta 10.000 vatios. Su modo funcionamiento es mediante corriente continua, lo que hace que los balastos requeridos sean muy caros. Pero a diferencia de las otras lámparas de descarga, poseen un encendido instantáneo a plena intensidad, lo que permite la fabricación de luminarias de tipo estroboscópico ( en este caso son lámparas de arco largo).

LAMPARAS ELECTROLUMINISCENTES

Existen otros mecanismos de emisión de luz, uno de los que más desarrollo ha sufrido durante los últimos años, ha sido la emisión de luz tipo LED.

Un LED, es un diodo fabricado con materiales semiconductores, que emite luz al pasar una corriente a través de él. La emisón de luz en este dispositivo se debe fundamentalmente a la combinación de electrones y huecos en su interior. Así se pueden fabricar dispositivos que emiten luz en bandas con colores bien definidos, dependiendo de la relación de sustancias empleadas en la fabricación de los leds.

Actualmente, se están mejorando los procesos de fabricación y emplenado nuevos materiales con un rendimiento superior que permiten la fabricación de lámparas LED con una características destacadas.

Como ventajas de esta tecnología se encuentra la larga vida que poseen estas lám-paras, y la posibilidad de fabricar lámparas de cualquier color, incluso con emisión de luz blanca.