Tipos de Lámparas
La diversidad de tipos de lámparas disponibles en el mercado responde a las distintas necesidades de iluminación, tanto en términos de funcionalidad como de estética.
En términos generales, una lámpara es un dispositivo que produce luz artificial. A lo largo de la historia, la tecnología ha evolucionado de manera significativa, dando lugar a una amplia gama de opciones que difieren en su funcionamiento, eficiencia energética, duración y calidad de luz.
Las lámparas pueden clasificarse según su fuente de luz en los siguientes tipos:
● Incandescentes: convierten la energía eléctrica en calor, el cual excita un filamento metálico (generalmente wolframio o tungsteno) hasta hacerlo incandescente y emitir luz.
● De descarga: emiten luz mediante la excitación de un gas contenido en un tubo de vidrio con recubrimiento de fósforo. Un arco eléctrico ioniza el gas, produciendo radiación ultravioleta que, al incidir en el fósforo, se convierte en luz visible.
● LED (Diodo Emisor de Luz): emiten luz cuando una corriente eléctrica pasa a través de un material semiconductor.
El dispositivo completo que alberga la lámpara y todos los elementos necesarios para su funcionamiento y seguridad recibe el nombre de luminaria. Incluye la estructura que sostiene la lámpara, los cables, los difusores, los reflectores, etc.
Al seleccionar una lámpara, también será importante tener en cuenta varios factores como el consumo energético, la temperatura de color, el índice de reproducción cromática (IRC), el flujo luminoso, la vida útil y el diseño.
La iluminación adecuada de un espacio requiere la selección de una fuente luminosa que cumpla con los requisitos técnicos y estéticos del proyecto. El conocimiento de los diversos tipos y características fotométricas de las lámparas es fundamental para garantizar un diseño y cálculo de iluminación óptimos.
Contenidos
Características Principales de las Lámparas
La selección de una lámpara requiere atención a diversos detalles. El rendimiento y la eficiencia de una lámpara dependen de varias características que deben evaluarse previamente.
Así, una elección correcta permite optimizar el consumo energético y garantizar la durabilidad del sistema. A su vez, proporciona una calidad de luz adecuada para la aplicación específica.
A continuación, se analizan las principales características que se deben tener en cuenta al seleccionar la lámpara:
Flujo Luminoso
El flujo luminoso Φ es la cantidad total de luz emitida por una fuente luminosa, y se mide en lúmenes (lm). Este valor indica cuánta luz proporciona una lámpara y es fundamental para determinar si un espacio está adecuadamente iluminado.
Para aplicaciones de iluminación tanto de interiores como de exteriores, es necesario tener en cuenta el flujo luminoso de las lámparas. Así, podremos asegurar que se cumpla con los niveles de iluminación recomendados (iluminancia E), medidos en lux (lx).
En términos prácticos:
– Un mayor flujo luminoso es necesario en espacios donde se requiera una alta visibilidad (como en talleres, hospitales o espacios de trabajo).
– En ambientes donde se busca un efecto de iluminación más suave (como en hogares o áreas de descanso), el flujo luminoso puede ser menor, logrando un ambiente acogedor sin deslumbramientos.
Eficacia Luminosa
La eficacia luminosa ε es el cociente entre el flujo luminoso emitido por una lámpara y la potencia eléctrica que consume. Se mide en lúmenes por vatio (lm/W). Este parámetro determina la eficiencia energética de una lámpara.
Cuanto mayor sea la eficacia luminosa, más eficiente será la fuente de luz, ya que proporcionará más luz consumiendo menos energía.
Este parámetro es muy importante en proyectos donde el ahorro energético y la sostenibilidad son aspectos críticos. Por ejemplo, en edificios de oficinas, fábricas o iluminación pública.
Vida Útil o Duración de la Lámpara
La vida útil de una lámpara se refiere al tiempo durante el cual puede funcionar correctamente antes de que su flujo luminoso o su rendimiento se degrade significativamente. Existen 2 formas de evaluar la vida de una lámpara:
● Vida media: la vida media de una lámpara se obtiene mediante un proceso estadístico. Se toma un conjunto de lámparas idénticas, se deja encendido, y se mide el tiempo hasta que el 50% del conjunto ha fallado. Este valor se considera representativo de la durabilidad promedio de las lámparas y es un dato útil para comparar diferentes tecnologías de iluminación.
● Vida útil: la vida útil se define como el número de horas de funcionamiento durante las cuales el flujo luminoso de la lámpara se ha reducido al 80% de su valor inicial. En muchos casos, las lámparas no dejan de funcionar completamente, sino que pierden progresivamente su capacidad de emisión de luz . Esto podría pasar desapercibido durante cierto tiempo.
En la práctica, seleccionar una lámpara con una larga vida útil es muy importante en aplicaciones donde el mantenimiento es caro o difícil.
Temperatura de Color
La temperatura de color se refiere a la tonalidad que tiene la luz emitida por una lámpara y se mide en Kelvin (K).
Esta característica es fundamental en la percepción del ambiente y la sensación psicológica que provoca la iluminación en los ocupantes de un espacio.
Podemos clasificar las lámparas según la temperatura de color en:
● Cálida: las lámparas con temperaturas de color más bajas (por debajo de los 3000 K) emiten una luz más cálida, de tonos amarillos o rojizos, similar a la luz emitida por el sol en el atardecer o el amanecer.
Estas lámparas se utilizan en entornos donde se busca crear una atmósfera acogedora y relajante, como en hogares, restaurantes o espacios de descanso.
● Neutra: se encuentra entre los 3000 K y 4500 K, emitiendo una luz blanca neutra.
Este tipo de luz se suele emplear en oficinas, aulas y espacios de trabajo donde se requiere una buena visibilidad sin alterar demasiado los colores ni provocar fatiga visual.
● Fría: las lámparas con temperaturas de color superiores a los 5000 K emiten una luz blanca azulada, similar a la luz del día en las horas de mayor claridad.
Este tipo de iluminación se emplea en espacios donde se requiere una gran nitidez visual, como en hospitales, quirófanos o en fábricas.
La luz fría tiende a mantener a las personas más alertas y activas. Sin embargo, la luz cálida induce una sensación de relajación y puede incluso promover el sueño.
Por esta razón, es fundamental seleccionar la temperatura de color correcta según el propósito del espacio.
Índice de Reproducción Cromática (IRC)
El índice de reproducción cromática (IRC) es una medida de la capacidad de una lámpara para reproducir fielmente los colores de los objetos iluminados en comparación con una fuente de luz natural.
Este índice oscila entre 0 y 100. Un valor cercano a 100 indica que la lámpara reproduce los colores de forma casi idéntica a la luz solar.
Podemos clasificar el IRC en 3 rangos:
– IRC de 85 a 100: indica un rendimiento cromático excelente, adecuado para aplicaciones donde la percepción precisa del color es fundamental, como en museos, galerías de arte o en fotografía profesional.
– IRC de 70 a 85: se considera bueno y es común en lámparas de uso general en interiores, oficinas y comercios, donde una reproducción del color razonable es aceptable.
– IRC de 50 a 70: proporciona un rendimiento cromático moderado o discreto. Puede ser adecuado en aplicaciones donde el color no es un factor crítico, como en iluminación exterior o en almacenes.
Las lámparas con un IRC por debajo de 50 tienen una capacidad muy limitada para reproducir los colores de forma fiel. En estos casos, los colores de los objetos iluminados pueden aparecer distorsionados, apagados o incluso cambiar de tono.
No son adecuadas para situaciones en las que la percepción del color es importante, ya que los objetos no se verán con sus colores reales.
Es importante destacar que 2 lámparas pueden tener el mismo IRC pero distinta temperatura de color. Por ejemplo, 2 lámparas con un IRC de 85, una de 2800 K (luz cálida) y otra de 7500 K (luz fría), no iluminarán los objetos del mismo modo. Un objeto rojo se verá más vivo bajo la luz cálida de 2800 K que bajo la luz fría de 7500 K.
Lámparas de Incandescencia
Las lámparas de incandescencia han sido una de las tecnologías de iluminación más ampliamente utilizadas desde su invención en el siglo XIX.
Hoy en día han sido prácticamente reemplazadas por tecnologías más eficientes como los LEDs. No obstante, el funcionamiento básico de estos tipos de lámparas sigue siendo de gran interés en el campo de la ingeniería luminotécnica.
Lámparas Incandescentes Convencionales
El principio de funcionamiento de las lámparas de incandescencia se basa en el efecto Joule, en el cual un filamento conductor emite luz visible como resultado del paso de la corriente eléctrica.
El filamento se calienta a una temperatura extremadamente alta, lo que lo lleva a la incandescencia, es decir, a la emisión de luz.
El elemento principal de estos tipos de lámparas es el filamento. Generalmente está hecho de wolframio o tungsteno, un metal con un punto de fusión muy alto, alrededor de 3.378°C. El wolframio soporta altas temperaturas sin fundirse, permitiendo que el filamento brille intensamente sin romperse.
Para evitar que el filamento se queme debido al contacto con el oxígeno del aire, se encapsulan en una ampolla de vidrio. La ampolla contiene un gas inerte, como argón y nitrógeno. Sin este gas aislamiento, el filamento se oxidaría y se destruiría en cuestión de segundos debido a las temperaturas extremas.
En estas lámparas la energía eléctrica no se convierte de manera eficiente en luz visible. De hecho, solo entre el 5% y el 10% de la energía se convierte en luz visible, mientras que el resto se pierde como calor. Por este motivo, las lámparas incandescentes son una opción de muy aja eficiencia energética.
Las lámparas incandescentes se utilizaron en una amplia variedad de aplicaciones debido a su capacidad para ofrecer una luz de alta calidad y a su facilidad de fabricación. Algunas de las aplicaciones más comunes fueron para alumbrado ornamental y festivo y para semáforos y señales de tráfico.
Tenían un rendimiento luminoso muy bajo, aproximadamente de 10-15 lm/W. Por ello, a partir de 2012, muchos países, especialmente en Europa y América del Norte, comenzaron a prohibir su fabricación y venta, promoviendo en su lugar el uso de lámparas de bajo consumo.
Lámparas Incandescentes Halógenas
Con el tiempo, las lámparas halógenas surgieron como una evolución de las lámparas incandescentes tradicionales.
Las lámparas halógenas también tienen un filamento de wolframio, pero en lugar de estar llenas solo de gases inertes como el argón, contienen gases halógenos, como yodo, cloro o bromo.
El gas halógeno provoca que los átomos de wolframio que se evaporan del filamento se depositen nuevamente sobre el filamento. Al no acumularse en las paredes de la ampolla se evita que el filamento se desgaste rápidamente. También se consigue que la lámpara no pierda eficiencia luminosa con el tiempo.
Otra diferencia importante en estos tipos de lámparas es el uso de vidrio de cuarzo en lugar de vidrio estándar para la ampolla. El vidrio de cuarzo puede soportar temperaturas más altas, permitiendo que las lámparas halógenas sean más compactas y tengan una mayor eficiencia luminosa.
Las lámparas halógenas se fabricaron en diferentes formas y estilos para adaptarse a distintas aplicaciones. Algunos de los tipos más comunes son:
– Dicroicas: equipadas con pantallas reflectoras, se utilizaron ampliamente en iluminación focalizada o en ambientes que requieren una luz dirigida, como galerías, museos o vitrinas comerciales.
– Tubulares o lineales: comunes en aplicaciones industriales y comerciales donde se necesitaba iluminar grandes superficies de forma homogénea.
– De cápsula (bi-pin): utilizadas en lámparas de escritorio, muebles o iluminación empotrada, debido a su pequeño tamaño y brillo intenso.
En promedio, las lámparas halógenas ofrecían un rendimiento luminoso de aproximadamente 25 lm/W. Esto las hacía ineficientes desde el punto de vista energético, ya que la mayor parte de la energía eléctrica seguía disipándose en forma de calor.
En 2016, la Unión Europea prohibió el uso de focos halógenos, y a partir del 1 de septiembre de 2018, se prohibió la fabricación y venta de todos los tipos de lámparas halógenas.
Lámparas de Descarga
Las lámparas de descarga funcionan mediante la excitación de un gas contenido en un tubo de vidrio. Al aplicar una corriente eléctrica a través de este gas, mediante unos electrodos, se produce una descarga eléctrica que ioniza el gas y emite luz.
Todas las lámparas de descarga necesitan de una reactancia o balastro para funcionar correctamente. La reactancia o balastro cumple 2 funciones principales:
1º) Facilitar el encendido: proporcionan la tensión necesaria para iniciar la descarga eléctrica en el gas.
2º) Limitación de corriente: evitan que circule una corriente excesiva por la lámpara, lo que podría dañarla.
Tubos Fluorescentes
Dentro de esta categoría podemos encontrar 2 tipos de lámparas: el tubo fluorescente convencional y la lámpara fluorescente compacta (CFL).
Tubos Fluorescentes Convencionales
Los tubos fluorescentes fueron durante mucho tiempo una opción muy popular para la iluminación en diversos espacios debido a su eficiencia energética y larga vida útil. Su luz blanca, brillante y uniforme los hace ideales para oficinas, escuelas, espacios comerciales, industrias, garajes, hospitales, etc.
Se trata de lámparas que funcionan mediante vapor de mercurio a baja presión. Están compuestas por un tubo cilíndrico sellado en ambos extremos, donde se colocan los electrodos.
El tubo de descarga está lleno de vapor de mercurio a baja presión, junto con una pequeña cantidad de gas argón, que facilita el encendido y regula la descarga de los electrodos. La parte interna del tubo está recubierta con una capa de fósforo fluorescente.
Su eficiencia luminosa es de aproximadamente 75 lm/W.
El encendido de estos tipos de lámparas tradicionales es de tipo diferido, es decir, tardan unos segundos en iluminarse completamente. Para su funcionamiento se necesitan 2 componentes:
● Cebador: consiste en una ampolla de vidrio llena de neón, un contacto fijo de níquel, un contacto móvil formado por una lámina bimetálica que se deforma con el calor, y un condensador que reduzca los ruidos en los aparatos de radio durante el funcionamiento del cebador.
● Reactancia o balastro: es una bobina con núcleo de hierro que suministra un impulso de alta tensión para iniciar la descarga eléctrica en la lámpara. Posteriormente regula la corriente eléctrica a un nivel seguro para su funcionamiento.
Aunque han sido gradualmente reemplazados por las luces LED, todavía se pueden encontrar en muchos lugares. Sigue siendo típico verlos en edificios antiguos, almacenes o en garajes y sótanos.
Lámparas Fluorescentes Compactas (CFL)
Posteriormente a los tubos fluorescentes surgieron las lámparas fluorescentes compactas (CFL), también denominadas lámparas de bajo consumo.
Estas innovadoras lámparas integran los componentes necesarios para su funcionamiento, haciéndolas más pequeñas y manejables. Se utilizaban comúnmente en el hogar, en oficinas y en comercios.
Su rendimiento luminoso supera los 98 lm/W.
Tienen un excelente índice de reproducción cromática (IRC) de hasta 90, ofreciendo una iluminación de alta calidad comparable a las incandescentes, pero con un consumo significativamente menor.
Aunque requieren unos pocos segundos para alcanzar su máxima luminosidad, su vida útil es hasta 10 veces superior a las incandescentes tradicionales. Las lámparas tipo LED las han ido sustituyendo porque, además tener encendido instantáneo, ofrecen un ahorro energético y duración aún mayor.
Lámparas de Vapor de Mercurio de Alta Presión VMH
Las lámparas de vapor de mercurio de alta presión (VMH) fueron durante mucho tiempo la elección preferente para iluminar espacios exteriores como calles, jardines y áreas industriales.
Su funcionamiento se basa en una intensa descarga eléctrica que ioniza el vapor de mercurio y el argón contenidos en un tubo de cuarzo a alta presión. Esta reacción produce una luz de tonalidad blanco azulada, característica de este tipo de lámparas.
No obstante, debido a su tiempo de encendido relativamente largo, de alrededor de 4 minutos, y a su limitada eficiencia energética, han sido gradualmente reemplazadas por tecnologías más modernas.
Las lámparas de vapor de mercurio de alta presión (VMH) ofrecían un rendimiento luminoso que se situaba entre 40 y 60 lm/W.
Estos tipos de lámparas están en extinción y actualmente prohibidas en proyectos nuevos, según el Reglamento de eficiencia energética en instalaciones de alumbrado exterior (RD 1890/2008).
Lámparas con halogenuros metálicos HM
Las lámparas con halogenuros metálicos (HM), han perdido popularidad en los últimos años. Fueron durante mucho tiempo la elección preferida para aplicaciones industriales y comerciales que demandaban una iluminación de alta intensidad y una buena reproducción cromática.
Al añadir yoduros metálicos como el indio, el talio y el sodio al tubo de descarga de una lámpara de vapor de mercurio a alta presión, se logra una luz más natural y vibrante.
Sin embargo, estas lámparas requieren un tiempo de encendido que puede alcanzar los 10 minutos. No obstante, el reencendido es prácticamente instantáneo si la lámpara aún está caliente.
Con un rendimiento luminoso que oscila entre 65 y 120 lm/W, las lámparas HM ofrecían una eficiencia energética considerable, pero están sido gradualmente reemplazadas por lámparas con tecnologías más modernas y versátiles, como las LED.
Lámparas con Vapor de Sodio a Baja Presión VSBP
Las lámparas de vapor de sodio a baja presión (VSBP) fueron ampliamente utilizadas en aplicaciones donde la reproducción del color no era crítica, como el alumbrado público vial (autopistas, carreteras, túneles y puertos).
La luz monocromática de color amarillo, característica de estas lámparas, se produce al ionizar el vapor de sodio a baja presión contenido en un tubo de descarga con los gases neón y argón.
Aunque el tiempo de encendido es relativamente largo, de 4 o 5 minutos, su rendimiento luminoso es excepcional, alcanzando hasta 200 lm/W.
Sin embargo, la limitada reproducción cromática y la necesidad de tiempos de calentamiento han llevado a la gradual sustitución de estos tipos de lámparas por tecnologías LED, que ofrecen una mayor versatilidad y eficiencia.
Lámparas con Vapor de Sodio a Alta Presión VSAP
Las lámparas de vapor de sodio a alta presión (VSAP) han sido durante mucho tiempo la elección preferente para iluminar grandes espacios exteriores e interiores, como calles, instalaciones deportivas, centros comerciales y áreas industriales.
Aunque la reproducción cromática de estas lámparas no es tan precisa como la de otras tecnologías, su capacidad para generar una gran cantidad de luz a un bajo coste las ha convertido en una opción muy atractiva.
El funcionamiento de estos tipos de lámparas se basa en la excitación de átomos de sodio y mercurio dentro de un tubo de descarga. Esto produce una luz de color blanco amarillento.
A pesar de su tiempo de encendido relativamente largo, las VSAP ofrecen un buen rendimiento luminoso de hasta 150 lm/W. Es por esto por lo que son una opción muy competitiva en términos de eficiencia energética.
Lámparas de Inducción o LVD
Las lámparas de inducción (LVD) no son técnicamente lámparas de descarga convencionales, aunque comparten algunas similitudes. Por ejemplo, la ionización de un gas en el interior de un tubo o el uso de un balasto o equipo auxiliar para generar la corriente de alta frecuencia.
Estas lámparas representan una tecnología de iluminación innovadora que utiliza un principio de funcionamiento basado en la inducción electromagnética.
Al generar un campo magnético de alta frecuencia alrededor de un tubo de descarga, se excita un gas inerte y vapor de mercurio, produciendo una luz de alta calidad.
A pesar de su excelente reproducción cromática y a su relativo buen rendimiento luminoso, de hasta 80 lm/W, las lámparas LVD no han logrado desplazar a las tecnologías LED, que ofrecen una mayor eficiencia energética y una vida útil más larga.
Además, el alto coste de producción ha limitado su adopción a gran escala.
Lámparas LED
Las lámparas LED (diodos emisores de luz), basadas en la tecnología de fotoluminiscencia, han revolucionado el sector de la iluminación. Su funcionamiento se basa en la emisión de luz cuando una corriente eléctrica atraviesa la unión de dos semiconductores (diodo LED).
Las lámparas LED suelen disponer de varios diodos LED, en serie o en paralelo, para incrementar la cantidad de luz emitida por la lámpara.
Esta tecnología ofrece una serie de ventajas inigualables, como una alta eficiencia energética, una larga vida útil, un encendido instantáneo y una excelente reproducción del color. Además, su diseño compacto y robusto las hace resistentes a golpes, vibraciones y cambios de temperatura.
A diferencia de las tradicionales lámparas incandescentes y fluorescentes, las LED funcionan con corriente continua, por lo que requieren de un driver para convertir la corriente alterna de la red eléctrica en corriente continua y para estabilizar la corriente.
Las lámparas LED se han convertido en la elección preferente para una amplia variedad de aplicaciones, desde la iluminación residencial y comercial hasta la iluminación exterior, incluyendo alumbrado público y señalización vial.
Los valores de rendimiento luminoso en las lámparas LED varían según el modelo y la tecnología utilizada, pero generalmente se encuentran entre 80 y 180 lm/W.
La creciente adopción de estos tipos de lámparas está impulsada por su bajo consumo energético y su menor impacto ambiental. Aunque Europa y Norteamérica lideran esta tendencia, el cambio se está extendiendo a nivel mundial.
También te puede interesar:
