Asynchronous Layered Coding

Lámparas de vapor de sodio a baja presión

La descarga eléctrica en un tubo con vapor de sodio a baja presión produce una radiación monocromática característica formada por dos rayas en el espectro (589 Longitud de onda (nm) y 589.6 Longitud de onda (nm)) muy próximas entre sí.

43 La radiación emitida, de color amarillo, está muy próxima al máximo de sensibilidad del ojo humano (555 nm). Por ello, la eficacia de estas lámparas es muy elevada (entre 160 y 180 lm/W). Otras ventajas que ofrece es que permite una gran comodidad y agudeza visual, además de una buena percepción de contrastes. Por contra, su monocromatismo hace que la reproducción de colores y el rendimiento en color sean muy malos haciendo imposible distinguir los colores de los objetos.

Figura 1.24 Balance energético de una lámpara de vapor de sodio a baja presión

La vida media de estas lámparas es muy elevada, de unas 15000 horas y la depreciación de flujo luminoso que sufren a lo largo de su vida es muy baja por lo que su vida útil es de entre 6000 y 8000 horas. Esto junto a su alta eficiencia y las ventajas visuales que ofrece la hacen muy adecuada para usos de alumbrado público, aunque también se utiliza con finalidades decorativas. En cuanto al final de su vida útil, este se produce por agotamiento de la sustancia emisora de electrones como ocurre en otras lámparas de descarga. Aunque también se puede producir por deterioro del tubo de descarga o de la ampolla exterior.

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Figura 1.25 Lámpara de vapor de sodio a baja presión

En estas lámparas el tubo de descarga tiene forma de U para disminuir las pérdidas por calor y reducir el tamaño de la lámpara. Está elaborado de materiales muy resistentes pues el sodio es muy corrosivo y se le practican unas pequeñas hendiduras para facilitar la concentración del sodio y que se vaporice a la temperatura menor posible. El tubo está encerrado en una ampolla en la que se ha practicado el vacío con objeto de aumentar el aislamiento térmico. De esta manera se ayuda a mantener la elevada temperatura de funcionamiento necesaria en la pared del tubo (270 ºC).

El tiempo de arranque de una lámpara de este tipo es de unos diez minutos. Es el tiempo necesario desde que se inicia la descarga en el tubo en una mezcla de gases inertes (neón y argón) hasta que se vaporiza todo el sodio y comienza a emitir luz. Físicamente esto se corresponde a pasar de una luz roja (propia del neón) a la amarilla característica del sodio. Se procede así para reducir la tensión de encendido.

Lámparas de vapor de sodio a 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.

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Figura 1.26 Espectro de una lámpara de vapor de sodio a alta presión

Las consecuencias de esto es que tienen un rendimiento en color (Tcolor= 2100 K) y capacidad para reproducir los colores mucho mejores que la de las lámparas a baja presión (IRC = 25, aunque hay modelos de 65 y 80 ). No obstante, esto se consigue a base de sacrificar eficacia; aunque su valor que ronda los 130 lm/W sigue siendo un valor alto comparado con los de otros tipos de lámparas.

Figura 1.27 Balance energético de una lámpara de vapor de sodio a alta presión

La vida media de este tipo de lámparas ronda las 20,000 horas y su vida útil entre 8,000 y 12,000 horas. Entre las causas que limitan la duración de la lámpara, además de mencionar la depreciación del flujo tenemos que hablar del fallo por fugas en el tubo de descarga y del incremento progresivo de la tensión de encendido necesaria hasta niveles que impiden su correcto funcionamiento.

46 Las condiciones de funcionamiento son muy exigentes debido a las altas temperaturas (1000 ºC), la presión y las agresiones químicas producidas por el sodio que debe soportar el tubo de descarga. En su interior hay una mezcla de sodio, vapor de mercurio que actúa como amortiguador de la descarga y xenón que sirve para facilitar el arranque y reducir las pérdidas térmicas. El tubo está rodeado por una ampolla en la que se ha hecho el vacío. La tensión de encendido de estas lámparas es muy elevada y su tiempo de arranque es muy breve.

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

Lámparas de vapor de sodio de alta presión

1.2.3 LEDs.

Un led (de la sigla inglesa LED: Light-Emitting Diode: „diodo emisor de luz‟) es un diodo semiconductor que emite luz. Se usan como indicadores en muchos dispositivos, y cada vez con mucha más frecuencia, en iluminación.

47 Con un tamaño de pocos milimetros, los LEDs ofrecen decisivas ventajas gracias a su avanzada tecnología, que los convierte en una alternativa real a las lámparas convencionales en muchas aplicaciones. Los LEDs son semiconductores compuestos que convierten la corriente eléctrica directamente en luz, lo cual permite crear disenos creativos para conseguir soluciones luminosas innovadoras con la variedad de colores que irradian y su reducido tamaño.

El efecto de producir luz con un diodo semiconductor se observó por primera vez en 1907, pero como la luz que proporcionaba era muy pequena nadie le dio ninguna importancia. Se tuvo que esperar hasta 1962 a que Nick Holonyak, en aquel momento investigador de General Electric redescubriera que los cristales semiconductores podian emitir luz roja (se consiguio una frecuencia de emision de unos 650 nm con una intensidad relativamente baja, aproximadamente 10 mcd a20mA). Los siguientes desarrollos, ya entrada la decada del 70, introdujeron nuevos colores al espectro, asi se consiguieron colores verde, ambar y naranja. Tambien se desarrollaron LEDs infrarrojos, los cuales se hicieron rapidamente populares en los controles remotos de los televisores y otros artefactos del hogar. Ya a mediados de la década de los 90 se usaron nuevos materiales para producir los llamados LEDs de potencia o alto brillo (como por ejemplo: AlInGaP, mezcla de Aluminio, Indio, Galio, Fósforo y tambien InGaN, mezcla de Galio y Nitrógeno) y asi se pudo conseguir una gran gama de colores del espectro visible cambiando la proporción de los materiales que lo componen; su vida útil tambien aumentó hasta alrededor de 100 000 horas.

Los LEDs son una alternativa valida a las fuentes convencionales de luz en muchas áreas de la iluminacion general y están abiertos tambien a oportunidades y perspectivas desconocidas hasta ahora. En la actualidad las prestaciones de los LEDs son amplias, poseen una gama de dispositivos que varian de acuerdo a los colores que producen, distribuciones angulares, geometrías y potencia consumidas.

48 1.3 Luminarias

Las luminarias son aparatos que sirven de soporte y conexión a la red eléctrica a las lámparas. Como esto no basta para que cumplan eficientemente su función, es necesario que cumplan una serie de características ópticas, mecánicas y eléctricas entre otras.

A nivel de óptica, la luminaria es responsable del control y la distribución de la luz emitida por la lámpara. Es importante, pues, que en el diseño de su sistema óptico se cuide la forma y distribución de la luz, el rendimiento del conjunto lámpara- luminaria y el deslumbramiento que pueda provocar en los usuarios. Otros requisitos que deben cumplir las luminarias es que sean de fácil instalación y mantenimiento. Para ello, los materiales empleados en su construcción han de ser los adecuados para resistir el ambiente en que deba trabajar la luminaria y mantener la temperatura de la lámpara dentro de los límites de funcionamiento. Todo esto sin perder de vista aspectos no menos importantes como la economía o la estética.

49 1.3.1 Clasificación

Las luminarias pueden clasificarse de muchas maneras aunque lo más común es utilizar criterios ópticos, mecánicos o eléctricos.

Clasificación según las características ópticas de la lámpara

Una primera manera de clasificar las luminarias es según el porcentaje del flujo luminoso emitido por encima y por debajo del plano horizontal que atraviesa la lámpara. Es decir, dependiendo de la cantidad de luz que ilumine hacia el techo o al suelo. Según esta clasificación se distinguen seis clases.

Otra clasificación posible es atendiendo al número de planos de simetría que tenga el sólido fotométrico. Así, podemos tener luminarias con simetría de revolución que tienen infinitos planos de simetría y por tanto nos basta con uno de ellos para conocer lo que pasa en el resto de planos (por ejemplo un proyector o una lámpara tipo globo), con dos planos de simetría (transversal y longitudinal)

Directa Semi-directa

General difusa Directa-

indirecta

Semi-directa Indirecta

Figura 1.30 Clasificación centro de investigacion en energía (CIE) según la

50 como los fluorescentes y con un plano de simetría (el longitudinal) como ocurre en las luminarias de alumbrado diario.

1.4 Fotometría

El término "Fotometría" se usa para definir cualquier información de prueba que describa las características de la salida de luz de un luminario. El tipo más común de información fotométrica incluye las curvas de distribución Candlepower (candelas), criterios de espaciamiento, eficiencia del luminario, curvas Isofootcandle o isolux, coeficiente de utilización e información de luminancia. El propósito de la fotometría es describir con exactitud el rendimiento de un luminario para permitir al diseñador, seleccionar el equipo de iluminación y diseñar una distribución de luminarios que mejor cubra las necesidades del trabajo.

A continuación se revisan los tipos de información fotométrica más utilizados. Luminaria con infinitos

planos de simetría

Luminaria con dos planos de simetría

Luminaria con un plano de simetría

51 1.4.1 Curva de distribución Candlepower.

La curva de distribución fotométrica es una de las herramientas más valiosas de los diseñadores de iluminación. Es un corte "mapa" vertical de intensidad (candelas), medidas en diferentes ángulos. Es una representación gráfica en forma polar y por lo tanto muestra la información sólo para un plano. Si la distribución del flujo emitido por el luminario es simétrica, la curva en un plano es suficiente para todos los cálculos. Si es asimétrica, tal como la iluminación en calles y las unidades fluorescentes, se requieren tres o más planos de medición. En general, los luminarios incandescentes y HID son descritos por un plano vertical único de fotometría. Los luminarios fluorescentes requieren un mínimo de tres planos: uno a través del eje longitudinal del luminario, otro en el sentido transversal y otro en un ángulo de 45°. A mayor separación de la simetría, más son los planos que se necesitan para lograr cálculos precisos.

52 Figura 1.32 Curva de distribución Candlepower