Conceptos Fundamentales de Iluminación

La iluminación es un campo técnico con terminología específica. A continuación, se definen los conceptos clave para comprender el funcionamiento y las características de las fuentes luminosas y los sistemas de alumbrado.

Definiciones Clave en Luminotecnia

• Luz: Es la parte del espectro electromagnético que el ojo humano es capaz de percibir, ya que produce sensaciones visuales cuando incide sobre la retina del ojo.
• Luminotecnia: Es la ciencia que estudia las formas de producción de luz, así como su control y aplicación.
• Flujo Luminoso (Lumen): Es la cantidad total de luz radiada o emitida por una fuente luminosa en todas las direcciones durante un segundo. Su unidad es el lumen. El flujo luminoso también puede definirse como potencia luminosa.
• Rendimiento o Eficacia Luminosa: Se denomina al flujo que emite una fuente luminosa por cada unidad de potencia eléctrica consumida para su obtención (lumen/vatio).
• Intensidad Luminosa: Es la cantidad de luz emitida o radiada por una fuente luminosa durante un segundo, en una dirección dada y para un ángulo sólido de valor un estereorradián (candela).
• Luminancia: Es la intensidad luminosa por unidad de superficie aparente de una fuente de luz primaria o secundaria.
• Temperatura de Color: Es la apariencia del color de la propia luz.
• Índice de Reproducción Cromática (IRC): Es la capacidad que presenta una fuente luminosa de permitir una buena apreciación de los colores sobre el objeto iluminado.

Tipos de Lámparas

Las lámparas se clasifican según su principio de funcionamiento y las tecnologías que emplean. A continuación, se detallan los principales tipos.

Lámparas Incandescentes

Las lámparas incandescentes se dividen en tres grandes grupos:

• Incandescentes que no utilizan gases halógenos.
• Incandescentes que utilizan gases halógenos (halógenas).
• Incandescentes especiales.

Incandescentes sin Gases Halógenos

Dentro de este grupo encontramos:

• Lámpara estándar
• Lámpara de vela
• Lámpara de globo
• Lámpara reflectora

Características de las Lámparas Incandescentes

• Su rendimiento luminoso es muy bajo.
• La temperatura de color es de 2700 K.
• El rendimiento cromático es del 100%.
• La duración es de unas 1000 horas.
• La posición de funcionamiento es universal.
• No precisan ningún equipo auxiliar para su encendido.

Lámparas Halógenas (Incandescentes con Gases Halógenos)

Este tipo incluye:

• Halógenas con reflector metálico
• Halógenas con reflector dicróico
• Halógenas de vela y de globo
• Halógenas de doble casquillo o lineales

Características de las Lámparas Halógenas

• Tienen mayor rendimiento luminoso que las incandescentes.
• La temperatura de color es de 3000 K.
• Algunas alcanzan una vida útil de 4000 horas.

Lámparas Incandescentes Especiales

Entre las lámparas incandescentes de uso específico se encuentran:

• Lámpara halógena para grabación de vídeo, cine y fotografía.
• Lámpara incandescente de microproyección.
• Lámpara de infrarrojos.
• Lámpara de halógenos de cuarzo para alumbrado de escenarios y teatros.

Lámparas de Descarga

Las lámparas de descarga generan luz mediante la ionización de un gas. Los tipos principales son:

• Fluorescentes (vapor de mercurio a baja presión).
• De luz mezcla o mixtas.
• De halogenuros metálicos.
• De vapor de sodio de baja presión.
• De vapor de sodio a alta presión.

Efecto Estroboscópico

Consiste en un efecto óptico que se produce en las lámparas de descarga cuando están alimentadas con corriente alterna. Cuando la tensión aplicada a los electrodos pasa por el valor cero, no circula corriente por la lámpara, con lo que esta tiende a apagarse. Sin embargo, antes de que se apague completamente, la tensión vuelve a tomar un determinado valor y se producen fluctuaciones luminosas muy rápidas, percibidas como parpadeo.

Lámparas Fluorescentes

Son lámparas de descarga eléctrica en atmósfera de vapor de mercurio a baja presión y un gas inerte. Su efecto luminoso se basa en el fenómeno de la fluorescencia, una propiedad que poseen determinadas sustancias en virtud de la cual transforman las radiaciones no visibles que inciden sobre ellas (generalmente ultravioletas) en radiaciones visibles.

Constitución del Tubo Fluorescente

• Tubo de descarga.
• Casquillos de conexión.
• Electrodos.
• Gas de relleno.
• Polvos fluorescentes: Son los que transforman en luz visible las radiaciones ultravioletas producidas en la descarga, como halofosfatos de calcio y silicato de calcio.

Equipo Complementario para Lámparas Fluorescentes

Para el correcto funcionamiento de una lámpara fluorescente, se requiere un equipo auxiliar:

• Cebador: Provoca el calentamiento de los electrodos.
• Rápido: La pequeña tensión que proporciona una reactancia calienta los electrodos del tubo.
• Instantáneo: Un autotransformador proporciona una tensión suficiente para provocar el arco entre los electrodos.

Componentes del Encendido con Cebador

Un sistema de encendido con cebador está compuesto por:

• Reactancia o balastro.
• Cebador.
• Portatubo.
• Portacebador.

Funcionamiento del Equipo Fluorescente

1. Inicialmente, el interruptor está cerrado y todos los componentes están en reposo.
2. Al cerrar el interruptor y conectar el circuito a la red, la tensión queda aplicada entre las dos láminas del cebador. Dada la proximidad entre ambas, se establece entre ellas, a través del gas de neón de relleno, un pequeño arco que aumenta la temperatura dentro de la ampolla y deforma la lámina bimetálica, que se curva hasta hacer contacto con la fija.
3. De esta manera, queda cerrado el circuito de caldeo y la corriente circula por los dos filamentos del tubo hasta ponerlos incandescentes, produciéndose la emisión de electrones por el efecto termoiónico.
4. Transcurridos unos instantes, la temperatura dentro de la ampolla del cebador disminuye y la lámina bimetálica vuelve a su posición de reposo, abriendo el circuito. En ese momento, la reactancia genera una sobretensión que provoca el encendido del tubo.

Características Fotométricas de las Lámparas Fluorescentes

Temperatura de Color

• Blanco cálido: Inferior a 3000 K.
• Blanco neutro: 3000 a 5000 K.
• Luz día fría: Superior a 5000 K.

Rendimiento Cromático (IRC)

• Normal: Nivel 3 (40 a 59).
• De lujo: Nivel 2A y 2 (60 a 79).
• Especial de lujo: Nivel 1A y B (80 a 100).

Consecuencias de Averías en Componentes de Iluminación

Un mal funcionamiento en los componentes de un sistema de iluminación puede manifestarse de diversas maneras:

Averías Comunes en el Cebador

• Cebador cortocircuitado: No se abre, los filamentos del tubo se ponen incandescentes y este no enciende.
• Cebador no cierra: No enciende el tubo porque no se produce el caldeo de los electrodos.
• Cebador agotado: Tarda en encender el tubo, ya que los electrodos están demasiado tiempo sometidos a la corriente de caldeo.
• Condensador antiparasitario estropeado: El tubo no funciona correctamente o produce destellos.
• Produce destello: Puede ser por anomalía del cebador o del tubo.

Averías Comunes en la Reactancia

• Bobina cortada: El tubo no funciona ya que no hay paso de corriente.
• Bobina cortocircuitada: La reactancia se calienta y el tubo no enciende, ya que no se produce la sobretensión para que se forme el arco interno.
• Bobina derivada al chasis: Puede causar un mal funcionamiento del tubo y riesgo eléctrico.

Averías Comunes en el Tubo Fluorescente

• Filamento cortado: No puede encender el tubo.
• Tubo agotado: Dificultad en el encendido, el rendimiento luminoso disminuye y se produce parpadeo sin que encienda de manera continua.
• Anillos coloreados en los extremos del tubo: Indican el desgaste anormal de los electrodos por arranques inadecuados provocados por el cebador.

Averías Comunes en el Portalámparas

• Conexiones no idóneas: El tubo no funciona o lo hace incorrectamente.

Luminarias

Las luminarias se definen como aparatos que distribuyen, filtran o transforman la luz emitida por una o varias lámparas y que contienen todos los accesorios necesarios de alimentación.

Distribución del Flujo Luminoso en Luminarias de Interior

Según la dirección predominante del flujo luminoso, las luminarias se clasifican en:

• Directa: Del 90 al 100% del flujo se dirige hacia abajo, y del 0 al 10% hacia arriba.
• Semidirecta: Del 60 al 90% del flujo se dirige hacia abajo, y del 10 al 40% lo hace hacia arriba.
• Directa-Indirecta o General Difusa: Del 40 al 60% se dirige hacia abajo, y la misma cantidad hacia arriba.
• Semi-Indirecta: Del 60 al 90% se dirige hacia arriba, y del 10 al 40% hacia abajo.
• Indirecta: Del 90 al 100% se dirige hacia arriba, y del 0 al 10% hacia abajo.

Dispositivos para el Control del Alumbrado

Para optimizar el uso de la iluminación y ahorrar energía, se emplean diversos dispositivos de control:

• Interruptor horario.
• Detector de proximidad o de presencia.
• Interruptor crepuscular.
• Accionamiento sobre un contador.