Lámpara halógena
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Lámpara halógena. Es una variante de la lámpara incandescente, en la que el gas inerte se sustituye por un gas halógeno y el vidrio por un compuesto de cuarzo, que soporta mucho mejor el calor (lo que permite lámparas de tamaño mucho menor, para potencias altas) y el filamento y los gases se encuentran en equilibrio químico, mejorando el rendimiento del filamento y aumentando su vida útil.
Sumario
Historia
Hoy el mercado ofrece una gran cantidad de modelos y tipos de lámparas halógenas, pero para poder comprender mejor cómo es que llegaron a avanzar tanto tecnológicamente, debemos empezar primero por sus orígenes.
La iluminación halógena nace en 1878 con la creación de la lámpara incandescente, fuente de luz artificial más masivamente usada, desde 1939 ha estado compitiendo con los ya popularmente conocidos tubos de lámparas fluorescentes, menos eficientes, pero más económicos.
Desde los años 50, la necesidad de dotar aviones de una fuente de luz intensa para la navegación nocturna que se pudiera ubicar en las puntas de las alas, llevó a los ingenieros norteamericanos a desarrollar una lámpara de tipo incandescente pero conceptual, diferente a las que se conocían.
Es así como se da origen a la iluminación halógena, al principio se la conocía con el nombre de “iluminación por lámpara de tungsteno” o “por lámpara de cuarzo”; era una bombilla más pequeña y eficiente comparada con sus antecesoras comunes de igual potencia; su ventaja añadida radicaba en poder brindar una iluminación mucho más brillante con una mayor vida útil.
Cuando se habla de iluminación halógena se está indirectamente haciendo referencia a la lámpara que otorga este tipo de iluminación, la estructura de este elemento es extremadamente sencilla:
Consta de los mismos componentes que las incandescentes comunes; sus partes diferentes se las puede resumir en un bulbo o tubo de cristal de cuarzo el cual está relleno con gas halógeno. Posee también un filamento de tungsteno con su correspondiente soporte y por último consta de conexiones exteriores; estas lámparas pueden adquirirse en diferentes formas y tamaños, como también en diversas versiones y potencias; normalmente se confeccionan algunos modelos para trabajar con 110V o 220V.
Generalidades
La iluminación halógena es una de las más convenientes sin importar el tipo de dependencia en la que habitemos, a través de ella obtenemos una luz brillante, mucho más que la convencional, blanca y nítida, por eso es común visualizar este tipo de lámparas en salones de trabajo, recreo o lectura; se aconseja emplear su uso en los sitios en donde se necesite más luz para resaltar algunos elementos decorativos de cristal, metal o cerámica.
Desde su invención en el año 1878, la lámpara incandescente común ha sido prácticamente la fuente de luz artificial más masivamente utilizada, aunque desde el año 1939 compite también con los tubos de lámparas fluorescentes, mucho más eficientes y económicos.
El primer intento para obtener más intensidad de luz con menos consumo de potencia eléctrica fue tratando de incrementar la temperatura del filamento de tungsteno, metal éste conocido también como wolframio (W), lo que terminó en un rotundo fracaso.
Debido al proceso de evaporación que sufre normalmente el tungsteno dentro de cualquier tipo de bombilla incandescente mientras se encuentra encendida, su deterioro se aceleraba aún más cuando se incrementaba la temperatura, el cristal de protección se ennegrecía mucho más rápido de lo normal y, finalmente, la lámpara terminaba fundiéndose.
El fracaso sufrido llevó a los ingenieros a probar diferentes materiales con los que pudieran construir la lámpara, aunque se mantuvo siempre el filamento de tungsteno como elemento principal de iluminación debido a las magníficas propiedades físicas y químicas que presenta para ese propósito.
Entre intentos y fracasos sustituyeron el gas argón utilizado en las lámparas incandescentes comunes, por un elemento halógeno como el iodo (I), que permitió incrementar la temperatura del filamento.
Funcionamiento
El principio de funcionamiento de una lámpara halógena es muy similar al de una lámpara incandescente común. En los dos tipos de lámpara la incandescencia que produce la luz visible se basa en la altísima temperatura de calentamiento que alcanza el filamento.
A. Filamento de tungsteno apagado.
B. Filamento encendido. La alta temperatura que presenta provoca. su evaporación en forma de vapor de tungsteno.
C. El vapor desprendido, cuando toca la superficie. interior del cristal de cuarzo, se combina con el gas halógeno que contiene la cápsula o el tubo en su. Interior y se convierte en halogenuro de tungsteno.
D. El halogenuro formado tiende fluir en dirección al. filamento, donde la alta temperatura que éste presenta lo convierte de nuevo en metal tungsteno. como.resultado, el filamento se reconstruye liberando gas halógeno durante ese proceso, permitiendo que. continúe efectuándose el denominado "ciclo del halógeno".
En la lámpara de cuarzo, cuando el filamento alcanza la temperatura más alta que puede soportar y comienza el proceso de evaporación, los átomos de tungsteno se gasifican y se expanden buscando la superficie interior de la cápsula de cristal de cuarzo. Al llegar a la superficie del cristal, la temperatura del gas desciende a unos 800 ºC (1 472 ºF) aproximadamente.
Bajo esas circunstancias los átomos del tungsteno reaccionan espontáneamente con el gas halógeno y se transforma en otro gas conocido como halogenuro de tungsteno. Inmediatamente el nuevo gas que se ha formado tiende a retornar hacia el centro de la lámpara donde se encuentra situado el filamento deteriorado.
Debido a que el halogenuro de tungsteno es un gas inestable, cuando sus moléculas reciben directamente el calor del filamento, se descomponen en forma de tungsteno metálico, que se deposita como tal en el filamento y lo reconstruye.
Este proceso permite al filamento reciclarse y aportar mucho más tiempo de vida útil (entre 3 mil y 10 mil horas, según el tipo de lámpara halógena), en comparación con las mil horas de explotación que permite una lámpara incandescente común.
Todo este proceso llamado “ciclo del halógeno” se mantiene ininterrumpidamente durante todo el tiempo que la lámpara permanece encendida.
Lámparas halógenas de diferentes potencias: A. 20 watt; B. 35 watt y C. 50 watt. Note como las.dimensiones y grueso del filamento en esas lámparas varía según aumentan los watt que desarrolla cada.lámpara. D. Lámpara halógena de 50 watt, con cristal nevado.
Estructura de la lámpara halógena
La estructura de una lámpara halógena es extremadamente sencilla, pues consta prácticamente de los mismos elementos que las incandescentes comunes. Sus diferentes partes se pueden resumir en:
- -(A) Un bulbo o, en su defecto, un tubo de cristal de cuarzo, relleno con gas halógeno.
- -(B) El filamento de tungsteno, con su correspondiente soporte.
- -(C) las conexiones exteriores. Estas lámparas se pueden encontrar con diferentes formas, tamaños, versiones y potencia en watt.
Normalmente se fabrican algunos modelos para trabajar con 110 ó 220 volt de tensión y otros con 12 volt, utilizando un transformador reductor de tensión o voltaje.
Sus formas más comunes son: lineales, de cápsula o estándar y dicroica reflectora. Para su conexión a la corriente eléctrica las lámparas lineales poseen un borne en cada extremo, mientras que las de cápsula y las dicroicas reflectoras se fabrican con dos patillas o pines, aunque también podemos encontrarlas de cápsula con rosca.
Tipos más comunes
Tipos más comunes de lámparas halógenas.
- - Lámpara de cápsula o estándar.
- - Con patillas (pines) de contacto.
- - De cápsula, con rosca. Lineal, con extremo de conexión de presión.
- - Dicroica (con pantalla reflectora).
Cuando la corriente fluye por el fino alambre metálico que compone el filamento de tungsteno de una lámpara incandescente común, las cargas eléctricas o electrones provocan que se produzca una fricción mucho mayor que cuando fluyen por un cable de mayor grosor.
Bajo esas condiciones la propia fricción o choques que ejercen los electrones que fluyen por el hilo del filamento contra los átomos de tungsteno, excitan sus electrones hasta que alcanza el estado de incandescencia y emite luz visible.
De esa forma, algunos electrones son forzados a abandonar la órbita fija que ocupan en los átomos de tungsteno, pasando a ocupar otra más externa con un nivel superior de energía.
Esa nueva posición la ocupa sólo por breves instantes, pues la atracción que ejerce el propio núcleo de los átomos de tungsteno sobre sus electrones, los obligan a reintegrarse de inmediato a la órbita que inicialmente ocupaban.
En el mismo momento que los electrones se incorporan nuevamente a sus órbitas originales, emiten un fotón de luz visible, liberando de esa forma el exceso de energía adquirida al saltar de una órbita a la otra. Es así como el filamento, al incrementar su temperatura, emite luz blanca visible en las lámparas incandescentes.
Sin embargo, la temperatura a la que se somete el filamento en una lámpara incandescente normal para que emita luz es tan alta (2 500 ºC ó 4 500 ºF aproximadamente), que el metal de tungsteno tiende a evaporarse a pesar de encontrarse encerrado en una bombilla de cristal al vacío.
Ese deterioro del filamento por evaporación normalmente se trata de frenar lo más posible en las lámparas incandescentes normales sustituyendo el vacío con un gas inerte, como el argón (Ar).
En las lámparas halógenas, para poder someter el filamento a una temperatura mucho más alta que la que normalmente soportan las lámparas comunes (3 000 ºC ó 5 432 ºF aproximadamente) y obtener una mayor intensidad de iluminación por unidad de energía, el gas argón se sustituye por un gas halógeno, como el iodo (I) o el bromo (Br). Además, en lugar de cristal común, para la cápsula o envoltura de protección se utiliza cristal de cuarzo, que soporta mucho mejor la altísima temperatura a la que se ve sometido el filamento, sin derretirse.
Tipos de lámparas halógenas de cápsula transparente
Tres tipos de lámparas halógenas de cápsula transparente:
- - Con patillas o pines.
- - Con rosca.
- - Tubo lineal con bornes de conexión de presión.
Ventajas
- - Emiten luz 30% más blanca y brillante, con menos potencia (en watt)
- - Son más eficientes, consumen menos energía.
- - Son más pequeñas.
- - No pierden intensidad de luz con el transcurso de las horas, porque los vapores de tungsteno no ennegrecen la envoltura de cristal.
- - Tienen una mayor expectativa de vida útil.
- - La mayoría de los modelos se conectan directamente a la red doméstica.
Otros modelos requieren de un transformador reductor a 12 volt,
Desventajas
- - Desprenden mucho calor.
- - Emiten radiaciones ultravioletas junto con la luz blanca visible, por lo tanto para emplearla de lámpara de lectura, deben emplearse medidas de protección.
Advertencia
No pueden tocarse con los dedos, pues la gratitud de la piel altera la composición química del cristal de cuarzo. Esta reacción (desvitrificación) deteriora la cápsula, provocando que el filamento se rompa.
Aplicaciones
Las lámparas halógenas tienen también un amplio y eficiente empleo.
- - En la iluminación del hogar.
- -Tiendas comerciales.
- - Oficinas.
- -Faros delanteros de los automóviles o coches, etc.
Su eficiencia luminosa alcanza entre 20 y 25 lm/W (lúmenes por watt de consumo) en comparación con los 10 ó 18 lm/W que aporta una lámpara incandescente
Fuentes
- - Manual de alumbrado.pdf
