Fuentes de luz

Dependiendo de dónde proviene la luz que utilizamos decimos que la fuente de iluminación es natural o artificial. Hay varios tipos de iluminación natural, como la luz del sol, la del cielo o la bioluminiscencia. La luz artificial también tiene diferentes fuentes de luz, dependiendo de su origen. 

Lámparas incandescentes

Las lámparas incandescentes son un radiador térmico. El filamento de metal brilla cuando se calienta lo suficiente con electricidad. La temperatura del filamento importa según tipo de lámpara y potencia hasta 3000K. Emite una radiación infrarroja muy elevada y una radiación UV muy baja.

La lámpara incandescente irradia un espectro continuado. 

Hoy día, para la fabricación de filamentos incandescentes se utiliza casi exclusivamente tungsteno porque se funde a 3,653K y dispone de una mínima velocidad de evaporación. El filamente se encuentra en el interior de una ampolla de vidrio blanco grande para poder mantener bajas las pérdidas de luz por residuos que se originan debido a la evaporación del tungsteno (ennegrecimiento). Para evitar la oxidación del filamento la ampolla está evacuada mientras que con mayor potencia está rellena de nitrógeno o de una mezcla de nitrógeno y gas noble. 

Tienen una baja temperatura de color que se siente más cálida que la luz diurna. El espectro continuado de la lámpara incandescente produce una excelente reproducción cromática. 

Es una fuente de luz puntual que produce brillo sobre materiales resplandecientes. Se pueden regular con un dimmer sin aparatos adicionales para su servicio y funcionan en cualquier situación. Su eficacia luminosa es más baja y su duración de vida relativamente corta.

Las lámparas tipo A se pueden adquirir en muchas formas, sus bulbos pueden ser mates, claros u ópalos y en varias formas. 

Las lámparas con reflectores (R) también están sopladas en vidrio blanco pero por su forma y material interior orientan la luz en vez de irradiar en todas direcciones. 

Las lámparas PAR o de reflector parabólico. Están fabricadas en vidrio prensado. Mediante un reflector parabólico logran un ángulo definido de irradiación. 

Lámparas halógenas incandescentes

Una posibilidad técnica para evitar la pérdida de material del filamento es la adición de halógenos para el llenado de gas de la lámpara:  el tungsteno evaporado se une con el halógeno en un halogenuro metálico, que con la temperatura en la zona exterior de la lámpara es gaseiforme y de este modo no puede depositarse sobre la ampolla de vidrio. En el filamento bastante más caliente el halogenuro metálico se vuelve a separar en tungsteno y halógeno y el tungsteno es conducido nuevamente al filamento. 

El bulbo es una ampolla compacta de vidrios de cuarzo que envuelve el filamento. Debido a la forma compacta de la lámpara, se posibilita, junto al aumento de la temperatura, un aumento de la presión del gas, que así reduce la velocidad de evaporación del tungsteno. 

La lámpara halógena incandescente da una luz más blanca, consecuencia de la temperatura de empleo de 3000 a 3300 K, pero su color de luz sigue situado dentro de la tonalidad blanco cálido. La reproducción cromática es excelente por el espectro continuado. Por su forma compacta, representa una fuente puntual ideal, que permite una orientación particularmente buena de la luz, posibilitando efectos de luz especialmente brillantes. El rendimiento luminoso de estas lámparas —sobre todo en el campo del bajo voltaje— es superior al de las lámparas incandescentes tradicionales.

La duración de vida de estas lámparas es superior a la de las tradicionales incandescentes. No necesitan  equipos adicionales de estabilización; no obstante, las de bajo voltaje sólo funcionan conectadas a un transformador. 

Algunas también tienen casquillo de rosca E27 y adicionalmente una envuelta de vidrio exterior, pudiéndose utilizar como las lámparas incandescentes convencionales. 

Lámparas de descarga

En las lámparas de descarga la luz no se produce por un filamento calentado, sino por la excitación de gases o vapores metálicos. Para ello se produce una tensión entre dos electrodos en un tubo de descarga llenado con vapores metálicos, que originan una corriente de electrones entre los electrodos. Durante su trayecto por el recipiente de descarga los electrones chocan con átomos de gas, los cuales, con la suficiente velocidad de los electrones, son estimulados para la emisión de radiación. Para cada tipo de gas es característica una determinada combinación de longitudes de onda emitidas.

Mientras que en las lámparas incandescentes se emite un espectro continuado, cuyo curso depende casi exclusivamente de la temperatura del filamento, las lámparas de descarga irradian un espectro con distintas rayas características para los gases o vapores metálicos utilizados.  

Otro camino para una producción dirigida de colores de luz resulta de la utilización de sustancias luminosas en las paredes interiores del tubo de descarga. Sobre todo la radiación ultravioleta, que aparece en algunas descargas de gas, es convertida en luz visible por estas sustancias luminosas fluorescentes, donde nuevamente mediante la elección y la mezcla adecuada de materias fluorescentes se pueden producir definidos colores de luz. 

Para encender una lámpara de descarga es imprescindible que dentro del tubo de descarga fluya la suficiente corriente de electrones. Tanto para el encendido como para el servicio de lámparas de descarga son necesarios elementos adicionales. En algunos casos éstos ya se encuentran integrados en la lámpara, pero por regla general se instalan en la luminaria aparte de la lámpara. 

Con frecuencia la lámpara necesita enfriarse algunos minutos después de una interrupción de corriente antes de un nuevo encendido; un reencendido inmediato sólo es posible con una tensión de encendido muy elevada. 

Lámparas de descarga de baja presión

Para el llenado de las lámparas se utilizan en este caso gases nobles o mezclas de gas noble y vapor metálico con una presión muy por debajo de 1 bar. Debido a la baja presión en el tubo de descarga, prácticamente no se producen interacciones entre las moléculas del gas, se radia un puro espectro de rayas. 

Lámparas de descarga de alta presión

Se activan con una presión mayor a 1 bar. Debido a la alta presión y las altas temperaturas que se originan, se producen interacciones en el gas de descarga. La luz ya no sólo se emite en las estrechas líneas espectrales de las lámparas de descarga de baja presión, sino en márgenes de frecuencia más anchos.

Lámparas fluorescentes

Lámpara de descarga que trabaja con vapor de mercurio. Dispone de un recipiente de descarga en forma de tubo con un electrodo en cada extremo. El llenado de gas se compone de un gas noble, que facilita el encendido controlando la descarga, y de una pequeña cantidad de mercurio, cuyo vapor durante la impulsión emite radiación ultravioleta. El interior del tubo de descarga está recubierto con una capa de sustancias emisoras, que, debido a la fluorescencia, transforman la radiación ultravioleta de la lámpara en luz visible. 

Mediante la combinación de adecuadas sustancias luminosas se pueden conseguir diferentes colores de luz.  La luz de las lámparas fluorescentes es irradiada desde una gran superficie. Por ello se produce principalmente luz difusa, que resulta menos adecuada para una iluminación acentuada dirigida y más para una iluminación uniforme y de grandes superficies.

 Las lámparas fluorescentes disponen de un elevado rendimiento luminoso. Su duración de vida es igualmente elevada, aunque con repetidas conexiones de frecuencia se acorta.

Lámparas fluorescentes compactas

No se diferencian en su modo de funcionar de las lámparas fluorescentes convencionales. No obstante, disponen de una forma más compacta, que se consigue por un tubo de descarga curvo o por la combinación de varios cortos.Las lámparas fluorescentes compactas tienen en principio las mismas propiedades que las fluorescentes convencionales, es decir, una elevada eficacia luminosa y una larga duración de vida. Su potencia luminosa, no obstante, es limitada debido al volumen relativamente bajo del tubo de descarga. No se puede regular el flujo luminoso.

Neón

Los tubos luminosos trabajan con la descarga de baja presión en gases nobles o mezclas de gas noble y vapores de mercurio, pero, a diferencia de lo que ocurre con las lámparas fluorescentes, disponen de electrodos sin calentamiento, de modo que es necesario que funcionen y sean encendidas con tensiones altas. Con una pura descarga de gas noble sólo se pueden producir pocos colores de luz Para ampliar el espectro de los colores disponibles, en primer lugar se pueden utilizar tubos teñidos de descarga. No obstante, casi siempre se añade mercurio al gas noble y la radiación-UV producida se transforma mediante sustancias luminosas en colores deseados de luz. 

Lámparas de vapor de sodio de baja presión

En lugar de utilizar vapor de mercurio se estimula aquí vapor de sodio. El encendido de las lámparas de vapor de sodio resulta más difícil que en el caso de las de vapor de mercurio, debido a que el sodio compacto no produce ningún vapor metálico a temperatura ambiente. Las lámparas de sodio de baja presión necesitan una alta tensión de encendido y una duración relativamente larga para el calentamiento hasta alcanzar la máxima potencia. Las lámparas de vapor de sodio no necesitan materias fluorescentes. 

El rendimiento luminoso de estas lámparas resulta tan elevado que el volumen de lámpara necesario es considerablemente más pequeño que en las lámparas fluorescentes. La cualidad más destacable de las lámparas de vapor de sodio de baja presión es su extraordinaria eficacia luminosa. Como estas lámparas además tienen una larga duración de vida, resultan ser la fuente de luz más económica disponible.

La luz es amarilla. No produce aberración visual, pero tienen una mala reproducción cromática. 

Lámparas de vapor de mercurio de alta presión

Disponen de un tubo de descarga corto de vidrio de cuarzo, que contiene una mezcla de gas noble y mercurio. En ambos extremos del tubo están dispuestos los electrodos, muy cerca de uno de los cuales se encuentra un electrodo auxiliar adicional para el encendido de la lámpara.

Disponen de una eficacia luminosa media; su duración de vida es muy larga. Forman una fuente luminosa relativamente compacta, de modo que se puede orientar su luz con medios ópticos. La luz de estas lámparas tiene un color blanco azulado debido a la ausencia de la parte de rojo del espectro emitido. La reproducción cromática es regular, pero se mantiene constante durante toda la duración de vida de la lámpara. A menudo se consigue un color blanco neutro o blanco cálido y una reproducción cromática mejorada mediante sustancias luminosas adicionales. 

Lámparas de halogenuros metálicos

Contienen además del mercurio una mezcla de halogenuros metálicos.Debido al añadido de halogenuros metálicos se consigue un aumento de la eficacia luminosa y sobre todo una reproducción cromática considerablemente mejorada. La parte de mercurio de la lámpara sirve sobre todo como ayuda de encendido y para la estabilización de la descarga; como los halogenuros metálicos se han evaporado por la inicial descarga de vapor de mercurio, estos vapores metálicos sirven esencialmente para la producción de luz. 

Disponen de una eficacia luminosa extraordinaria y al mismo tiempo de una buena reproducción cromática; su duración de vida nominal es elevada. Representan fuentes luminosas compactas, de modo que su luz puede orientarse bien ópticamente. Pero la reproducción cromática no es constante; varía entre las diferentes lámparas de una serie y cambia en función de la duración de vida y de las condiciones del entorno.Necesitan algunos minutos de calentamiento y un poco de tiempo para el enfriamiento antes del reencendido después de cortes en el fluido eléctrico.

Normalmente no se regula el flujo luminoso de las lámparas de halogenuros metálicos. La disposición de enfoque casi siempre está limitada. 

Lámparas de vapor de sodio de alta presión

También en las descargas de vapor de sodio se puede ampliar el espectro de la luz emitida mediante el aumento de la presión del vapor. Con la presión suficientemente alta se obtiene un espectro casi continuado con unas propiedades mejoradas de la reproducción cromática; en vez de la luz monocromáticamente amarilla de la lámpara de vapor de sodio de baja presión se produce una luz de color amarillento hasta blanco cálido con una reproducción cromática de moderada a buena. La mejora de la reproducción cromática, no obstante, se consigue a cambio de una reducción de la eficacia luminosa. 

Las lámparas de vapor de sodio de alta presión disponen de una eficacia luminosa más baja que las de baja presión, pero aun así su rendimiento luminoso está por encima de otras lámparas de descarga. Su duración de vida nominal es elevada. La reproducción cromática es de moderada a buena, pero en cualquier caso mejor que la de la luz monocromáticamente amarilla de la lámpara de vapor de sodio de baja presión.