principios básicos de alumbrado para el diseño y selección de este aplicados a todo los conceptos de construcción.

1. 2.1 INTRODUCCION
Se estima que aproximadamente un 80% de las impresiones sensoriales humanas son de naturaleza
óptica, esto demuestra la importancia de la luz natural y artificial como vinculo de información para
el desarrollo de cualquier Actividad.
La luz es la sensación que se produce sobre el ojo humano por ondas electromagnéticas. Se trata de
campos electromagnéticos alternos que trasportan energía a través del espacio y se propagan bajo la
forma de oscilaciones o vibraciones.
Por otra parte, la iluminación es la mas antigua y mas difusa de las aplicaciones de la electricidad.
Actualmente, parece difícil concebir la vida sin la luz eléctrica.
La luz eléctrica es la mas cómoda, limpia, segura e higiénica de los otros tipos de luz artificial; sin
embargo, requiere de una correcta utilización en forma eficiente y económica, y tomando en
consideración que las fuentes primarias de producción de la energía eléctrica que alimentan a las
instalaciones y sistemas de alumbrado, están constituidas por alimentación de energéticos
primarios, como petróleo, que constituyen fuentes no renovables.
Problema del alumbrado o de iluminación interior o exterior, es obtener una iluminación con un
menor con sumo de energía eléctrica.
2.2 DEFINICIONES y CONCEPTOS BÁSICOS DE ILUMINACION
FLUJO LUMINOSO. El flujo luminoso es la cantidad de luz emitida por una fuente luminosa
(puede ser una lámpara) en la unidad de tiempo (segundo). La unidad de medida del flujo luminoso
es el "Lumen".
Prácticamente, si se considera que la fuente de iluminación es una lámpara, una parte del flujo
luminoso la absorbe el propio aparato de iluminaci6n, también se debe hacer notar que el flujo
luminoso no se distribuye en forma uniforme en todas direcciones y que disminuye si sobre la
lámpara se depositan polvo y otras substancias. El flujo luminoso se denota por la letra griega  (se
lee FI). Ver Fig.1.
Fig.1 Luz emitida por una fuente de iluminación

2. ILUMINACION. Se define coma el Flujo luminoso par unidad de superficie, se designa con el
símbolo E y se mide en LUX (LUX = 2
m
LUMEN
)
E = Flujo luminoso =
superficiedeUnidad
luminosoFlujo
=
S

Se puede decir también que la iluminación de una superficie es el flujo luminoso que cubre cada
unidad de la misma. Ver Fig.2.
Fig. 2 Flujo luminoso por unidad
La iluminación es el principal dato de proyecto para una instalación de alumbrado y se puede medir
por medio de un instrumento denominado luxómetro, como idea para orientar respecto a los valores
de iluminación, se dan a continuación algunos valores típicos:
Una noche sin luz. 0.01 Lux
Una noche con luna llena. 0.2 Lux
Una noche con alumbrado publico en las calles 5-20 Lux
Una oficina con buena iluminación. 500 Lux
Un aparador bien iluminado. 3,000 Lux
Un día claro con cielo nebuloso. 20,000 Lux
INTENSIDAD LUMINOSA. Es una cantidad fotométrica de referencia. La unidad relativa de
medición es la "candela" (cd), cuyo patrón es una superficie de 1.66 mm2 de platino, llevada a la
temperatura de fusión que es de 1769 oC (2042 K).
Con referencia a la candela, el lumen se define como el flujo luminoso emitido el interior de un
ángulo sólido de 1 esteradianes (28.6 grados sólidos), por fuente puntiforme igual a 1 candela. Para
aclarar esta definici6n, se puede agregar que una fuente luminosa que emite 1 candela en todas las
direcciones (360° sólidos) proporciona un flujo luminoso de 4 = 12.57 lumen; Ver fig.3.
I =
sólidoÁngulo
luzladeenergía

3. Fig. 3 Fuente luminosa que emite una candela
LUMINANCIA O BRILLANTEZ. Es la intensidad luminosa emitida en una dirección
determinada por una superficie luminosa o iluminada (fuente secundaria de luz).
En otros términos, expresa el efecto de la luminosidad que una superficie produce sobre el ojo
humano, ya sea fuente primaria (lámpara o aparato de iluminación) o secundaria (por ejemplo, el
piano de una mesa que refleja la luz), se usa la letra L para su designación y se mide en
candelas/m2, aun cuando se usa también una unidad 10,000 veces más grande que es la
candela/cm2. Como observa en la figura 4
Algunos valores de iluminación de fuentes luminosas típicas son:
Lámparas fluorescentes 0.5- 4 cd / cm2
Lámparas incandescentes 200-100 cd / cm2
Lámparas de arco hasta 50,000 cd / cm2
El sol 150.000 cd / cm2
Fig.4 la luminancia o brillantez de un objeto es una cierta dirección,
Es la intensidad luminosa emitida en tal dirección por unidad de superficie del objeto
La superficie emisora considerada en el cálculo de la luminancia, corresponde al área aparente de
La fuerza luminosa vista por un observador.

4. EFICIENCIA LUMINOSA. Se define cama eficiencia de una fuente luminosa a la relación entre
el flujo () expresado en Lumen, emitido por una fuente luminosa y la potencia absorbida por una
lámpara. Se expresa en Lumen / Watt. Observa la figura 5.
Fig.5 Eficiencia luminosa
LAS FUENTES LUMINOSAS LAS FUENTES LUMINOSAS. Una buena iluminaci6n es
importante porque permite un mejor desarrollo de todas las actividades y las hace menos cansadas.
Para que una instalación de iluminación sea plenamente eficaz, se debe cumplir, entre otras cosas,
con un buen nivel de iluminaci6n (es decir, la cantidad de luz recibida por los objetos), respecto a
un cierto número de condiciones, por ejemplo:
.El equilibrio de la luminancia o brillantez, es decir, de la cantidad de luz reflejada por los distintos
objetos en la direcci6n del observador.
.La iluminación de las causas susceptibles de determinar una sensación de molestia par
deslumbramiento directo o indirecto.
.La selección de un color de la luz emitida por las lámparas que sea compatible con los objetos por
iluminar.
.Un juego de sombras adecuado.
Las figuras nos muestran la posición de la luminaria con relación a los puntos a iluminar para evitar
deslumbramiento por reflexión. Figura 6a y b.

5. Figura 6a. La disposición de luminarias con relación a los puntos a iluminar
para evitar deslumbramiento por reflexión

6. Fig. 6b efecto de las luminarias en el deslumbramiento
En general, los métodos empleados para producir radiaciones luminosas son los siguientes:
* Radiación por elevación de temperatura.
* Descarga eléctrica en el gas o en los metales al estado de vapor.
* Fluorescencia.
Dentro del primer grupo se encuentran las lámparas incandescentes. El principio descarga en gas
se aplica a las lámparas de vapor de mercurio, vapor de sodio, neón, etcétera.
El fenómeno de la fluorescencia de ciertas substancias por efecto del bombardeo electrónico es
aplicable a las lámparas fluorescentes, cuyo uso se intensificó después de la segunda Guerra
Mundial.
Para selección del tipo de lámpara a emplear, es necesario tener en cuenta las siguientes
características:

7. POTENCIA NOMINAL. Condiciona el flujo luminoso y el dimensionamiento de la
instalación desde el punto de vista eléctrico (sección del conductor dispositivos de
protección, etcétera).
EFICIENCIA LUMINOSA Y DECAIMIENTO DEL FLUJO LUMINOSO. Durante el
funcionamiento, duración de vida media y costo de la lámpara, estos factores condicionan la
economía de operación de la instalación.
GAMA CROMATICA. Condiciona la mayor o menor apreciación de colores respecto a
las observaciones a la luz natural.
TEMPERATURA DE LOS COLORES. Condiciona la tonalidad de la luz. Se dice que
una lámpara proporciona una luz “caliente” o "fría”, si prevalecen la radiaciones luminosas
de colores rosa o azul.
DIMENSIONES DEL LOCAL. Las características de la construcción y sus dimensiones
condicionan al tipo y características de los aparatos d iluminación, como son la direccional
del haz luminoso, costo, etcétera.
LAMPARAS INCANDESCENTES. El principio de funcionamiento de la lámpara incandescente
se basa en que un filamento de tungsteno de espiral simple o doble, se lleva hasta la incandescencia
con el paso de la corriente eléctrica. Con el objeto de que no se queme el filamento, se encierra en
una ampolleta o bulbo de vidrio dentro del cual se hace el vacío o se introduce un gas inerte (argón,
criptón, etcétera) .Se hace el vacío en las lámparas de potencia pequeñas, en tanto que el uso del
gas inerte se hace en las lámparas de mediana y gran potencia, ver la figura 7a y 7b nos muestran
los diferentes tipos de lámparas existentes, y la figura 8 nos muestran las diferentes bases para la
lámparas incandescentes.
Fig. 7a Tipos de lámparas incandescentes normales

8. Se estima que una lámpara incandescente operando a su voltaje nominal tiene una vida media de
alrededor de 1000 horas, se fabrican en rangos de 25 hasta 1000 watts, su característica principal es
su facilidad de utilización y bajo costo, ya que no requiere de ningún aparato auxiliar.
La eficiencia de las lámparas incandescentes normales es baja en comparación con los otros tipos
de lámparas, y aumenta cuando aumenta la potencia de la lámpara.
El campo de empleo de las lámparas incandescentes, se encuentra principalmente en el alumbrado
general y localizada en interiores (casas habitación, oficinas, negocios, etc.) .Para lámparas
normales, se usa el empleo generalizado de 75 a 150 watts, con alturas no superiores a 3.0 m. Para
alturas superiores, se recomienda otro tipo de luminarias. En la tabla siguiente nos muestran
algunos flujos luminosos, ver tabla 2.1
VENTAJAS DE LAS LAMPARAS INCANDESCENTES. Encendido inmediato sin
requerir aparatos auxiliares, ocupan poco espacio y su costo es bajo. No tienen ninguna
limitación para la posición de funcionamiento.
DESVENTAJAS DE LAS LAMPARAS INCANDESCENTES. Baja eficiencia luminosa
y, por lo tanto, el costo de operación relativamente alto, elevada producción de calor,
elevada brillantez con deslumbramiento relativo. Vida media limitada
Tabla 2.1. Características de las lámparas incandescentes normales
Fig. 7b Tipos de lámparas incandescentes normales

9. Fig. 8 tipos de bases
LAMPARAS DE DESCARGA EN GAS. El grupo de fuentes luminosas descarga en gas es muy amplio. Comprende
las lámparas fluorescentes tubulares, las lámparas de vapor de mercurio o de sodio, así como los tubos usados para
anuncios luminosos. El principio de funcionamiento, el tipo de luz que emiten, así como el campo de aplicación, varía
notablemente de tipo a tipo de lámpara. Lo único que tienen en común es el paso de la corriente eléctrica en un gas.
Otros problemas comunes a estos tipos de lámparas son los dispositivos requeridos para su encendido y estabilización
de la descarga, el bajo factor de potencia y la necesidad de eliminar el efecto estroboscópico (parpadeo).
LAMPARAS FLUORESCENTES. Las lámparas fluorescentes producen la luz debido a que existe una descarga
eléctrica que excita el gas (vapor de mercurio y un poco de argón) contenido en el tubo, generando una radiación sobre
todo el campo de la luz ultravioleta. Tales radiaciones se dirigen hacia la substancia fluorescente dispuesta en las
paredes internas del tubo y se transforman en energía luminosa visible.
Las lámparas fluorescentes se pueden dividir o clasificar en dos grandes familias:
LAMPARAS DE CATODO CALIENTE y LAMPARAS DE CATODO FRIO. Las primeras son
en general a igualdad de potencia eléctrica más cortas y de mayor diámetro y tienen una eficiencia
más alta. Las lámparas de cátodo frío son más largas y delgadas y pueden adoptar una gran
variedad de formas, y tienen también una duración mayor que las lámparas de cátodo caliente.
Sirven sobre todo para aplicaciones especiales, como por ejemplo, letreros luminosos.
Las más usadas de este tipo de lámparas, es la de cátodo caliente, ya sea para usos comerciales o en
oficinas.
Las lámparas fluorescentes se diferencian de las incandescentes en que sólo requieren de un
portalámparas y que necesitan más aparatos o dispositivos auxiliares en su circuito de alimentación.
Para el funcionamiento de todos los tipos de lámparas fluorescentes, es necesario un elemento
"alimentador" que sirve, prescindiendo de su importancia para el arranque, para limitar y estabilizar
la corriente de descarga, este dispositivo alimentador se le denomina genéricamente "reactor". Cada
lámpara requiere un reactor que absorbe una potencia variable que depende del tipo de lámpara y
de la tensión y que representa del 15 al 40% de la potencia total.

10. El factor de potencia del grupo lámpara-reactor, resulta en general muy bajo {del orden de 0.5 a
0.6). Un factor de potencia significa, a igualdad de potencia y de tensión, una demanda de corriente
más elevada; lo cual representa una desventaja, porque a mayor corriente se tiene una mayor
solicitación del conductor de alimentación y causa mayores pérdidas. Debido a lo anterior, los
circuitos de todas las lámparas fluorescentes deben tener un "condensador" para la corrección del
factor de potencia, aumentándolo hasta 0.9, que es un valor satisfactorio. La mayoría de las veces el
condensador está incorporado al circuito de alimentación.
Existen algunas lámparas fluorescentes que encienden con algunos segundos de retardo {encendido
con arrancador) y otras que encienden instantáneamente. Aquellas que usan arrancador son más
comunes cuando se trata de soluciones más económicas (menores pérdidas y menor costo de
alimentador) y el retardo del encendido en la mayoría de los casos no produce malestar . Las
lámparas con encendido instantáneo son de dos tipos:
CON PRECALENTAMIENTO DE LOS ELECTRODOS. Estas lámparas tienen un dispositivo
externo denominado "arrancador-rápido" (que absorben una potencia mayor que la de las lámparas
con arrancador). El flujo luminoso de estas lámparas es igual al de las lámparas con arrancador en
el inicio, pero la eficiencia es menor a causa de las pérdidas mayores en el alimentador.
SIN PRECALENTAMIENTO DE LOS ELECTRODOS. Con reactores especiales (que absorben
una potencia aún mayor que aquella de las lámparas de arranque rápido). El flujo luminoso es igual
que en los casos anteriores, pero la eficiencia es más baja a causa de las mayores pérdidas en los
alimentadores.
La duración media de una lámpara fluorescente de cátodo caliente es de alrededor de 7 ,500 horas.
El campo de empleo de las lámparas fluorescentes se encuentra principalmente en la iluminación de
oficinas, negocios e industrias, así como algunas aplicaciones especiales en hoteles, centros
comerciales grandes, etcétera.
Las lámparas fluorescentes, tienen algunas ventajas, como por ejemplo una buena eficiencia
luminosa (de 4 a 6 veces lo que tienen las lámparas incandescentes), por lo que es menor el costo
de operación de las mismas. También tienen una baja luminancia (de 0.3 a 1.3 candelas/cm2), con
lo que se reduce sensiblemente el problema de deslumbramiento. No tienen ninguna restricción en
cuanto a la posición de operación.
Presentan la desventaja de que requieren de elementos auxiliares para el encendido (alimentador o
reactor y arrancador), requieren de mayor espacio para su instalación, por lo que a igualdad de
potencia con una lámpara incandescente su costo puede ser de 10 a 1 5 veces mayor. En la tabla
2.2a y 2.2b vemos alguna característica de potencial nominal de lámparas fluorescentes.

11. Tabla 2.2a Características de lámparas fluorescentes
de 38mm de diámetro.
Tabla 2.2a Características generales de lámparas fluorescentes
Circulares y en U.
Componentes principales de una lámpara fluorescente de cátodo caliente
Circuitos de alimentación de lámparas fluorescentes

12. Tabla 2.4
Características de las lámparas Fluorescentes
Una comparación económica entre las lámparas incandescentes y fluorescentes, se puedes hacer
basándose en los siguientes puntos:
Considerando que:

13. La lámpara incandescente dura no más
de 1,000 horas.
El tubo fluorescente dura al menos
6,000 horas.
El costo de adquisición se compensa
y puede llegar a ser igual
Costo de operación:
La lámpara incandescente tiene una eficiencia
menor, por ejemplo, una lámpara de 75 watts
tiene una eficiencia de 11 Lumen/watt.
El tubo fluorescente tiene una eficiencia
mayor, por ejemplo, un tubo de 70 watts de
color blanco frío tiene una eficiencia de 77
Lumen/watt.
De aquí que el costo de operación de un tubo fluorescente, es aproximadamente
una séptima parte del de la lámpara incandescente
FORMAS DE LAMPARAS FLUORESCENTES
TIPOS DE BASES DE LAMPARAS FLUORESCENTES

14. ALGUNOS CRITERIOS DE ECONOMIA PARA ILUMINACION
UN TUBO FLUORESCENTE DE 60 WATT (75 CON EL REACTOR) DE COLOR BLANCO
PROPORCIONA EL MISMO FLUJO LUMINOSO QUE 6 LAMPARAS INCANDESCENTES
DE 75 WATTS Y DURA 7 VECES MAS
UNA LAMPARA INCANDESCENTE DE 100 WATTS PROPORCIONA EL MISMO FLUJO
LUMINOSO QUE 6 LAMPARAS DE 25 WATTS, PERO ESTAS CONSUMEN UN 50% MÀS
DE ENERGÌA ELÈCTRICA (6 X 25 = 150 WATTS)
DETALLE DE LÁMPARAS FLUORESCENTES

15. BASES Y PORTA-LÀMPARAS
LÁMPARAS PARA ANUNCIOS LUMINOSOS. Estas lámparas son de cátodo frío. Los tubos son muy largos,
pudiendo ser el diámetro de 13, 17 ó 22 mm. Los electrodos están constituidos de pequeños cilindros de fierro
electrolítico ~ de níquel-cromo.
Los colores que se obtienen en estas lámparas dependen del gas que se les introduce, pudiendo ser:
Gas Color obtenido
Neón Rojo-anaranjado
Helio Rosa
Mercurio Azul Verdoso
Sodio Amarillo
La potencia absorbida varía de 20 a 30 watts/metro y la eficiencia luminosa SI ubica alrededor de 7 lumen/watt. Su
vida media es de alrededor de 10,00(horas).
La tensión de alimentación se expresa en términos de la longitud del tubo y dependiendo del diámetro y del tipo del
tubo, puede estar entre 800 y 1,000(volts por metro. Por razones de seguridad, se recomienda que la tensión di
alimentación no sea mayor de 6,000 volts. Por lo tanto, cuando los letreros son muy largos (por ejemplo, superiores a 6
ó 7 metros), es necesario recurrir a un número mayor de alimentadores.
Diagrama de principio de iluminación

16. LÁMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO. Estas lámparas están constituidas por un pequeño tubo de cuarzo que
contiene vapor de mercurio a una presión elevada y un gas inerte (argón) para facilitar la descarga. En los dos extremos
se localizan los electrodos, de los cuales dos son principales y uno o dos auxiliares. El tubo de cuarzo, denominado
también tubo de descarga, está encerrado en un bulbo de vidrio para aislarlo del ambiente externo.
El bulbo no sólo absorbe las radiaciones ultravioleta (que dañan los ojos) que dan lugar a la formación de ~ El tubo de
cuarzo, denominado también tubo de descarga, está encerrado en un bulbo de vidrio para aislarlo del ambiente externo.
El bulbo no sólo absorbe las radiaciones ultravioleta (que dañan los ojos) que dan lugar a la formación de ozono en el
aire, también sirven para obtener una mejor calidad de la luz cuando está revestido internamente de polvo fluorescente.
La forma del tubo conocida como isotérmica, ha sido estudiada para permitir una distribución uniforme de la
temperatura sobre la superficie. También existen lámparas de forma cilíndrica.
El vidrio de los bulbos es de tipo duro, de manera que resista el efecto térmico y pequeños impactos. Las lámparas de
vapor de mercurio, pueden ser con bulbo fluorescente, con reflector incorporado con luz mezclada y alógenas.
CAMPOS DE APLICACIÓN. Para iluminación general en grandes edificios industriales, almacenes de depósitos,
etcétera, se recomiendan alturas de montaje de 5 a 8 metros para potencia hasta 250 watts y de 8 a 20 metros para
potencias mayores.
VENTAJAS. Buena eficiencia luminosa, la luminancia media es de 4 a 25 candelas/cm2, ocupan poco espacio y tienen
una buena duración de vida media (6,000 a 9,000 horas), No tienen limitación en cuanto a su posición de montaje, a
excepción de las lámparas con alógeno, que tienen ciertas indicaciones de fabricante.
DESVENTAJAS. El empleo de aparatos auxiliares para su encendido. El encendido no es inmediato, toma de 4 a 5
minutos para tener la máxima emisión luminosa. Su costo es relativamente elevado. Los principales tipos de lámparas
de vapor de mercurio, son los siguientes:
A) LAMPARA DE VAPOR DE MERCURIO CON BULBO FLUORESCENTE. En estas lámparas la parte interior
del bulbo está revestida con una capa de materia fluorescente, tal substancia permite obtener un espectro luminoso
compuesto principalmente de radiaciones de color rosa con gran longitud de onda.
Tabla 2.5
Características de las lámparas de vapor de mercurio
De bulbo fluorescente
B) LAMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO CON LUZ MIXTA. Estas lámparas proporcionan una luz mixta
mercurial-incandescente. Al tubo normal de descarga se le agrega un filamento metálico (conectado en serie), que
asume la doble función de proporcionar radiaciones luminosas de color rosa (típica de las lámparas incandescentes) y
de servir como resistencia estabilizadora de la descarga. Por tal motivo, no se requiere de elementos auxiliares de
alimentación.

17. Estas lámparas se usan para sustituir, en ciertos casos, a las lámparas incandescentes de elevada potencia, por la mayor
cantidad de flujo luminoso que emiten y su mayor eficiencia luminosa, así como un tiempo de vida mayor.
Tienen la restricción de la posición de montaje, que varía con la potencia, por lo que es conveniente con sultar el
catálogo del fabricante para su instalación. Tienen una vida media de 5,000 horas.
CARACTERÍSTICAS DE LAS LÁMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO DE LUZ MIXTA
C) LÁMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO DE ALTA EFICIENCIA LUMINOSA. Estas lámparas se denominan
así por tener una eficiencia luminosa entre 70 y 140 lumen/watt, incluyendo las pérdidas en el alimentador, existen de
yoduro metálico y de vapor de sodio a elevada presión. Su utilización se encuentra cuando se requiere obtener un alto
nivel de iluminación, como por ejemplo, en estacionamientos, áreas extensas y grandes almacenes, etcétera. Este tipo
de lámpara tiene una presentación en bulbos tubular claro.
TABLA 2.7
Características DE LAS LÁMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO DE ALTA EFICIENCIA

18. LÁMPARAS DE VAPOR DE SODIO A ALTA PRESIÓN. Estas lámparas son disponibles en varias formas:
 Con bulbo elipsoidal difúndete.
 Con bulbo tubular de vidrio claro.
 Con bulbo tubular de cuarzo y dos patas de conexión.
La luz de estas lámparas da un color que los fabricantes definen como "blanco dorado", pero que tiende un poco al
amarillo fuerte.
Con relación a las lámparas de vapor de mercurio, las cuales se analizan frecuentemente como alternativa para la
solución de un problema de iluminación, se puede decir que la de vapor de sodio a alta presión tiene una eficiencia
mucho mayor y, de hecho, son aplicables a soluciones de iluminación en áreas industriales en donde la tonalidad de
colores no es muy importante.
Lámpara de vapor de mercurio a alta presión con tubo de descarga
De cuarzo dentro de un bulbo de vidrio
Su encendido requiere, en lugar de arrancador normal usado para las lámparas fluorescentes o de vapor de mercurio, de
un encender un poco "especial. Algunas lámparas del tipo bulbo elipsoidal, se construyen con el encendedor

19. incorporado, de manera que permita la inmediata sustitución de las lámparas de vapor de mercurio que tienen las
mismas características y pudiendo usar el mismo alimentador. El encendido de estas lámparas requiere de un tiempo
similar al de las lámparas de vapor de mercurio, pero pueden operar sin problemas a temperaturas muy bajas, hasta los
40 °C bajo cero.
El reencendido en caliente es mucho más rápido, requiriendo de 1 a 2 minutos de las de pequeñas potencias a las de
gran potencia. El tipo de lámpara de bulbo tubular con dos "patas" de conexión, se puede reencender en caliente
en forma instantánea". La duración o tiempo de vida es del orden de 6,000 horas. El costo de estas lámparas es
superior a igualdad de características a las correspondientes de vapor de mercurio, pero ofrecen ventajas en
número de encendido y duración
CARACTERÍSTICAS DE LAS LÁMPARAS DE VAPOR DE MERCURIOA BAJA PRESION

20. CARACTERÍSTICAS DE LUMEN Y DE VIDA PARA LÁMPARAS DE HID
CARACTERÍSTICAS DE LUMEN Y DE VIDA PARA LÁMPARAS DE HID
LAMPARAS DE SODIO A BAJA PRESIÓN. Estas lámparas se presentan normalmente en la forma de bulbo tubular
de vidrio que contiene en su interior el tubo de descarga doblado en forma de U. Su color es casi amarillo, ya que se
encuentra dentro de la gama de los colores monocromáticos. La eficiencia de estas lámparas es muy alta y se puede
considerar como la mayor entre todas las fuentes luminosas artificiales y alcanza valores entre 130 y 180 Lumen/watt.
La utilización típica de estas lámparas, se encuentra en la iluminación de áreas externas en donde la tonalidad de los
colores no es muy importante y en donde las luces monocromáticas presentan la ventaja de menos dispersión en caso
de niebla.
El encendido de estas lámparas es lento, ya que se requiere de aproximadamente unos 10 minutos para alcanzar el 80%
del flujo luminoso y otros 5 minutos para llegar al 100%. El reencendido, después de que se apaga en forma
momentánea, es rápido. Para la alimentación de estas lámparas, se requiere:
:) Para las de potencia más pequeña (18 watts), un reactor con un condensador intercalado de unos 5 microfarads.

21. :) Para las de potencia mayor a los 18 y hasta 10s 180 watts, de un transformador elevador de flujo disperso, así como
un condensador para la corrección del factor de potencia, que por lo general es de mayor capacidad que los de otros
tipos de lámparas a igualdad de potencia. La duración económica es del orden de 6,000 horas.
TABLA 2.9
Características DE LAS LÁMPARAS DE VAPOR DE SODIO A BAJA PRESIÓN
COMPONENTES DE UNA LÀMPARA DE SODIO DE BAJA PRESIÒN

22. Las lámparas de descarga constituyen una forma alternativa de producir luz de una manera más
eficiente y económica que las lámparas incandescentes. Por eso, su uso está tan extendido hoy en
día. La luz emitida se consigue por excitación de un gas sometido a descargas eléctricas entre dos
electrodos. Según el gas contenido en la lámpara y la presión a la que esté sometido tendremos
diferentes tipos de lámparas, cada una de ellas con sus propias características luminosas.
Funcionamiento
En las lámparas de descarga, la luz se consigue estableciendo una corriente eléctrica entre dos
electrodos situados en un tubo lleno con un gas o vapor ionizado.
En el interior del tubo, se producen descargas eléctricas como consecuencia de la diferencia de
potencial entre los electrodos. Estas descargas provocan un flujo de electrones que atraviesa el gas.
Cuando uno de ellos choca con los electrones de las capas externas de los átomos les transmite
energía y pueden suceder dos cosas.
La primera posibilidad es que la energía transmitida en el choque sea lo suficientemente elevada
para poder arrancar al electrón de su orbital. Este, puede a su vez, chocar con los electrones de
otros átomos repitiendo el proceso. Si este proceso no se limita, se puede provocar la destrucción de
la lámpara por un exceso de corriente.
La otra posibilidad es que el electrón no reciba suficiente energía para ser arrancado. En este caso,
el electrón pasa a ocupar otro orbital de mayor energía. Este nuevo estado acostumbra a ser
inestable y rápidamente se vuelve a la situación inicial. Al hacerlo, el electrón libera la energía
extra en forma de radiación electromagnética, principalmente ultravioleta (UV) o visible. Un
electrón no puede tener un estado energético cualquiera, sino que sólo puede ocupar unos pocos
estados que vienen determinados por la estructura atómica del átomo. Como la longitud de onda de
la radiación emitida es proporcional a la diferencia de energía entre los estados inicial y final del
electrón y los estados posibles no son infinitos, es fácil comprender que el espectro de estas
lámparas sea discontinuo.

23. Relación entre los estados energéticos de los electrones y las franjas visibles en el espectro
La consecuencia de esto es que la luz emitida por la lámpara no es blanca (por ejemplo en las
lámparas de sodio a baja presión es amarillenta). Por lo tanto, la capacidad de reproducir los colores
de estas fuentes de luz es, en general, peor que en el caso de las lámparas incandescentes que tienen
un espectro continuo. Es posible, recubriendo el tubo con sustancias fluorescentes, mejorar la
reproducción de los colores y aumentar la eficacia de las lámparas convirtiendo las nocivas
emisiones ultravioletas en luz visible.
Elementos auxiliares
Para que las lámparas de descarga funcionen correctamente es necesario, en la mayoría de los
casos, la presencia de unos elementos auxiliares: cebadores y balastos. Los cebadores o ignitores
son dispositivos que suministran un breve pico de tensión entre los electrodos del tubo, necesario
para iniciar la descarga y vencer así la resistencia inicial del gas a la corriente eléctrica. Tras el
encendido, continua un periodo transitorio durante el cual el gas se estabiliza y que se caracteriza
por un consumo de potencia superior al nominal.
Los balastos, por contra, son dispositivos que sirven para limitar la corriente que atraviesa la
lámpara y evitar así un exceso de electrones circulando por el gas que aumentaría el valor de la
corriente hasta producir la destrucción de la lámpara.
Eficacia
Al establecer la eficacia de este tipo de lámparas hay que diferenciar entre la eficacia de la fuente
de luz y la de los elementos auxiliares necesarios para su funcionamiento que depende del
fabricante. En las lámparas, las pérdidas se centran en dos aspectos: las pérdidas por calor y las
pérdidas por radiaciones no visibles (ultravioleta e infrarrojo). El porcentaje de cada tipo dependerá
de la clase de lámpara con que trabajemos.

24. Balance energético de una lámpara de descarga
La eficacia de las lámparas de descarga oscila entre los 19-28 lm/W de las lámparas de luz de
mezcla y los 100-183 lm/W de las de sodio a baja presión.
Tipo de lámpara
Eficacia sin balasto
(lm/W)
Fluorescentes 38-91
Luz de mezcla 19-28
Mercurio a alta
presión
40-63
Halogenuros
metálicos
75-95
Sodio a baja presión 100-183
Sodio a alta presión 70-130
Características cromáticas
Debido a la forma discontinua del espectro de estas lámparas, la luz emitida es una mezcla de unas
pocas radiaciones monocromáticas; en su mayor parte en la zona ultravioleta (UV) o visible del
espectro. Esto hace que la reproducción del color no sea muy buena y su rendimiento en color
tampoco.
Ejemplo de espectro de una lámpara de descarga

25. Para solucionar este problema podemos tratar de completar el espectro con radiaciones de
longitudes de onda distintas a las de la lámpara. La primera opción es combinar en una misma
lámpara dos fuentes de luz con espectros que se complementen como ocurre en las lámparas de luz
de mezcla (incandescencia y descarga). También podemos aumentar la presión del gas. De esta
manera se consigue aumentar la anchura de las líneas del espectro de manera que formen bandas
anchas y más próximas entre sí. Otra solución es añadir sustancias sólidas al gas, que al vaporizarse
emitan radiaciones monocromáticas complementarias. Por último, podemos recubrir la pared
interna del tubo con una sustancias fluorescente que conviertan los rayos ultravioletas en
radiaciones visibles.
Características de duración
Hay dos aspectos básicos que afectan a la duración de las lámparas. El primero es la depreciación
del flujo. Este se produce por ennegrecimiento de la superficie de la superficie del tubo donde se
va depositando el material emisor de electrones que recubre los electrodos. En aquellas lámparas
que usan sustancias fluorescentes otro factor es la perdida gradual de la eficacia de estas sustancias.
El segundo es el deterioro de los componentes de la lámpara que se debe a la degradación de los
electrodos por agotamiento del material emisor que los recubre. Otras causas son un cambio
gradual de la composición del gas de relleno y las fugas de gas en lámparas a alta presión.
Tipo de lámpara Vida promedio (h)
Fluorescente estándar 12500
Luz de mezcla 9000
Mercurio a alta presión 25000
Halogenuros metálicos 11000
Sodio a baja presión 23000
Sodio a alta presión 23000
Factores externos que influyen en el funcionamiento
Los factores externos que más influyen en el funcionamiento de la lámpara son la temperatura
ambiente y la influencia del número de encendidos.
Las lámparas de descarga son, en general, sensibles a las temperaturas exteriores. Dependiendo de
sus características de construcción (tubo desnudo, ampolla exterior...) se verán más o menos
afectadas en diferente medida. Las lámparas a alta presión, por ejemplo, son sensibles a las bajas
temperaturas en que tienen problemas de arranque. Por contra, la temperatura de trabajo estará
limitada por las características térmicas de los componentes (200º C para el casquillo y entre 350º y
520º C para la ampolla según el material y tipo de lámpara).
La influencia del número de encendidos es muy importante para establecer la duración de una
lámpara de descarga ya que el deterioro de la sustancia emisora de los electrodos depende en gran
medida de este factor.

26. Partes de una lámpara
Las formas de las lámparas de descarga varían según la clase de lámpara con que tratemos. De
todas maneras, todas tienen una serie de elementos en común como el tubo de descarga, los
electrodos, la ampolla exterior o el casquillo.
Principales partes de una lámpara de descarga
Ampolla | Tubo de descarga | Electrodos | Casquillo | Gas
© Javier Garcia Fernandez, Oriol Boix
Las lámparas de descarga se pueden clasificar según el gas utilizado (vapor de mercurio o sodio) o
la presión a la que este se encuentre (alta o baja presión). Las propiedades varían mucho de unas a
otras y esto las hace adecuadas para unos usos u otros.
 Lámparas de vapor de mercurio:
o Baja presión:
 Lámparas fluorescentes
o Alta presión:
 Lámparas de vapor de mercurio a alta presión
 Lámparas de luz de mezcla
 Lámparas con halogenuros metálicos
 Lámparas de vapor de sodio:
o Lámparas de vapor de sodio a baja presión

27. o Lámparas de vapor de sodio a alta presión
Lámparas de vapor de mercurio
Lámparas fluorescentes
Las lámparas fluorescentes son lámparas de vapor de mercurio a baja presión (0.8 Pa). En estas
condiciones, en el espectro de emisión del mercurio predominan las radiaciones ultravioletas en la
banda de 253.7 nm. Para que estas radiaciones sean útiles, se recubren las paredes interiores del
tubo con polvos fluorescentes que convierten los rayos ultravioletas en radiaciones visibles. De la
composición de estas sustancias dependerán la cantidad y calidad de la luz, y las cualidades
cromáticas de la lámpara. En la actualidad se usan dos tipos de polvos; los que producen un
espectro continuo y los trifósforos que emiten un espectro de tres bandas con los colores primarios.
De la combinación estos tres colores se obtiene una luz blanca que ofrece un buen rendimiento de
color sin penalizar la eficiencia como ocurre en el caso del espectro continuo.
Lámpara fluorescente
Las lámparas fluorescentes se caracterizan por carecer de ampolla exterior. Están formadas por un
tubo de diámetro normalizado, normalmente cilíndrico, cerrado en cada extremo con un casquillo
de dos contactos donde se alojan los electrodos. El tubo de descarga está relleno con vapor de
mercurio a baja presión y una pequeña cantidad de un gas inerte que sirve para facilitar el
encendido y controlar la descarga de electrones.
La eficacia de estas lámparas depende de muchos factores: potencia de la lámpara, tipo y presión
del gas de relleno, propiedades de la sustancia fluorescente que recubre el tubo, temperatura
ambiente... Esta última es muy importante porque determina la presión del gas y en último término
el flujo de la lámpara. La eficacia oscila entre los 38 y 91 lm/W dependiendo de las características
de cada lámpara.

28. Balance energético de una lámpara fluorescente
La duración de estas lámparas se sitúa entre 5000 y 7000 horas. Su vida termina cuando el desgaste
sufrido por la sustancia emisora que recubre los electrodos, hecho que se incrementa con el número
de encendidos, impide el encendido al necesitarse una tensión de ruptura superior a la suministrada
por la red. Además de esto, hemos de considerar la depreciación del flujo provocada por la pérdida
de eficacia de los polvos fluorescentes y el ennegrecimiento de las paredes del tubo donde se
deposita la sustancia emisora.
El rendimiento en color de estas lámparas varía de moderado a excelente según las sustancias
fluorescentes empleadas. Para las lámparas destinadas a usos habituales que no requieran de gran
precisión su valor está entre 80 y 90. De igual forma la apariencia y la temperatura de color varía
según las características concretas de cada lámpara.
Apariencia de color Tcolor (K)
Blanco cálido 3000
Blanco 3500
Natural 4000
Blanco frío 4200
Luz día 6500
Las lámparas fluorescentes necesitan para su funcionamiento la presencia de elementos auxiliares.
Para limitar la corriente que atraviesa el tubo de descarga utilizan el balasto y para el encendido
existen varias posibilidades que se pueden resumir en arranque con cebador o sin él. En el primer
caso, el cebador se utiliza para calentar los electrodos antes de someterlos a la tensión de arranque.
En el segundo caso tenemos las lámparas de arranque rápido en las que se calientan continuamente
los electrodos y las de arranque instantáneo en que la ignición se consigue aplicando una tensión
elevada.
Más modernamente han aparecido las lámparas fluorescentes compactas que llevan incorporado el
balasto y el cebador. Son lámparas pequeñas con casquillo de rosca o bayoneta pensadas para
sustituir a las lámparas incandescentes con ahorros de hasta el 70% de energía y unas buenas
prestaciones.

29. Lámparas de vapor de mercurio a alta presión
A medida que aumentamos la presión del vapor de mercurio en el interior del tubo de descarga, la
radiación ultravioleta característica de la lámpara a baja presión pierde importancia respecto a las
emisiones en la zona visible (violeta de 404.7 nm, azul 435.8 nm, verde 546.1 nm y amarillo 579
nm).
Espectro de emisión sin corregir
En estas condiciones la luz emitida, de color azul verdoso, no contiene radiaciones rojas. Para
resolver este problema se acostumbra a añadir sustancias fluorescentes que emitan en esta zona del
espectro. De esta manera se mejoran las características cromáticas de la lámpara. La temperatura de
color se mueve entre 3500 y 4500 K con índices de rendimiento en color de 40 a 45 normalmente.
La vida útil, teniendo en cuenta la depreciación se establece en unas 8000 horas. La eficacia oscila
entre 40 y 60 lm/W y aumenta con la potencia, aunque para una misma potencia es posible
incrementar la eficacia añadiendo un recubrimiento de polvos fosforescentes que conviertan la luz
ultravioleta en visible.
Balance energético de una lámpara de mercurio a alta presión
Los modelo más habituales de estas lámparas tienen una tensión de encendido entre 150 y 180 V
que permite conectarlas a la red de 220 V sin necesidad de elementos auxiliares. Para encenderlas
se recurre a un electrodo auxiliar próximo a uno de los electrodos principales que ioniza el gas
inerte contenido en el tubo y facilita el inicio de la descarga entre los electrodos principales. A
continuación se inicia un periodo transitorio de unos cuatro minutos, caracterizado porque la luz
pasa de un tono violeta a blanco azulado, en el que se produce la vaporización del mercurio y un
incremento progresivo de la presión del vapor y el flujo luminoso hasta alcanzar los valores

30. normales. Si en estos momentos se apagara la lámpara no sería posible su reencendido hasta que se
enfriara, puesto que la alta presión del mercurio haría necesaria una tensión de ruptura muy alta.
Lámpara de mercurio a alta presión
Lámparas de luz de mezcla
Las lámparas de luz de mezcla son una combinación de una lámpara de mercurio a alta presión con
una lámpara incandescente y , habitualmente, un recubrimiento fosforescente. El resultado de esta
mezcla es la superposición, al espectro del mercurio, del espectro continuo característico de la
lámpara incandescente y las radiaciones rojas provenientes de la fosforescencia.
Espectro de emisión de una lámpara de luz de mezcla
Su eficacia se sitúa entre 20 y 60 lm/W y es el resultado de la combinación de la eficacia de una
lámpara incandescente con la de una lámpara de descarga. Estas lámparas ofrecen una buena
reproducción del color con un rendimiento en color de 60 y una temperatura de color de 3600 K.
La duración viene limitada por el tiempo de vida del filamento que es la principal causa de fallo.
Respecto a la depreciación del flujo hay que considerar dos causas. Por un lado tenemos el
ennegrecimiento de la ampolla por culpa del wolframio evaporado y por otro la pérdida de eficacia
de los polvos fosforescentes. En general, la vida media se sitúa en torno a las 6000 horas.

31. Lámpara de luz de mezcla
Una particularidad de estas lámparas es que no necesitan balasto ya que el propio filamento actúa
como estabilizador de la corriente. Esto las hace adecuadas para sustituir las lámparas
incandescentes sin necesidad de modificar las instalaciones.
Lámparas conhalogenuros metálicos
Si añadimos en el tubo de descarga yoduros metálicos (sodio, talio, indio...) se consigue mejorar
considerablemente la capacidad de reproducir el color de la lámpara de vapor de mercurio. Cada
una de estas sustancias aporta nuevas líneas al espectro (por ejemplo amarillo el sodio, verde el
talio y rojo y azul el indio).
Espectro de emisión de una lámpara con halogenuros metálicos
Los resultados de estas aportaciones son una temperatura de color de 3000 a 6000 K dependiendo
de los yoduros añadidos y un rendimiento del color de entre 65 y 85. La eficiencia de estas
lámparas ronda entre los 60 y 96 lm/W y su vida media es de unas 10000 horas. Tienen un periodo
de encendido de unos diez minutos, que es el tiempo necesario hasta que se estabiliza la descarga.

32. Para su funcionamiento es necesario un dispositivo especial de encendido, puesto que las tensiones
de arranque son muy elevadas (1500-5000 V).
Lámpara con halogenuros metálicos
Las excelentes prestaciones cromáticas la hacen adecuada entre otras para la iluminación de
instalaciones deportivas, para retransmisiones de TV, estudios de cine, proyectores, etc.
Lámparas de vapor de sodio
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 nm y 589.6 nm) muy
próximas entre sí.
Espectro de una lámpara de vapor de sodio a baja presión
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

33. colores y el rendimiento en color sean muy malos haciendo imposible distinguir los colores de los
objetos.
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.
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.

34. 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.
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.
Balance energético de una lámpara de vapor de sodio a alta presión
La vida media de este tipo de lámparas ronda las 20000 horas y su vida útil entre 8000 y 12000
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.
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.

35. Lámpara de vapor de sodio a alta presión
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.