Lamparas de descarga.
A diferencia de lo que ocurre en las lámparas incandescentes, 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; cada vez es emitida una radiación de uno o varios márgenes estrechos de frecuencias.
Si la velocidad de los electrones aumenta más, al chocar los átomos de gas ya no son estimulados, sino ionizados; el átomo de gas es descompuesto en un electrón libre y un ion de carga positiva.
La cantidad de las partículas cargadas eléctricamente y efectivas en el tubo de descarga aumenta progresivamente y produce el correspondiente incremento de radiación.
Las lámparas de descarga tienen otras cualidades que las incandescentes. En primer lugar, por el tipo de luz irradiada. 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.
Además, las líneas espectrales irradiadas pueden encontrarse en todas las áreas del espectro, desde la radiación infrarroja y la zona visible hasta la radiación ultravioleta.
Por cantidad y dispersión de las líneas espectrales se obtiene luz con el más variado efecto cromático; mediante diferentes llenados de lámpara se pueden producir de modo dirigido colores de luz y luz blanca de las más diversas temperaturas.
Sobre todo es posible sobrepasar el límite indicado de 3650 K en los radiadores térmicos y producir una luz similar a la diurna con elevadas temperaturas de color.
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.
Incluso por la variación de la presión en el tubo de descarga se pueden modificar las propiedades de una lámpara de descarga: con una presión más alta se amplían las líneas espectrales emitidas, de modo que el espectro se rellena y se acerca a un reparto continuado; por eso se mejora la reproducción cromática y por regla general también la eficacia luminosa de la lámpara.
Además de las diferencias en el tipo de luz producida, existen también diferencias en las condiciones de servicio entre las lámparas incandescentes y las de descarga.
Las primeras pueden funcionar sin instalaciones adicionales en la red: inmediatamente después de ser conectadas emiten luz. En cambio, para las lámparas de descarga deben darse condiciones especiales de encendido y servicio.
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Para encender una lámpara de descarga es imprescindible que dentro del tubo de descarga fluya la suficiente corriente de electrones. Como quiera que el gas a estimular no está ionizado antes del encendido, es necesario que los electrones estén preparados por unas disposiciones de encendido especiales.
Después del encendido de la lámpara de descarga se produce, por la enorme ionización del gas estimulado, un aumento continuado de corriente en la lámpara, que destruiría la misma en muy poco tiempo Para evitarlo, hay que limitar esta corriente mediante una reactancia.
Es decir, 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.
Comportamiento de encendido y potencia dependen de la temperatura de servicio; esto en parte lleva a construcciones con ampollas de vidrio adicionales. 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.
En algunas lámparas existen normativas para la disposición de encendido. Según la presión de servicio, las lámparas de descarga pueden subdividirse en dos grupos principales con distintas propiedades. Un grupo está formado por 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.
La potencia de luz de estas lámparas depende sobre todo del volumen de lámparas, que por unidad de volumen es relativamente baja. Para conseguir una suficiente potencia de luz, las lámparas deben tener grandes tubos de descarga.
Las lámparas de descarga de alta presión, en cambio, se activan con una presión claramente por encima de 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.
Generalmente, se desplaza la radiación emitida con la presión en aumento hacia el área del espectro de ondas más largas.
La potencia de luz por unidad de volumen es bastante mayor que en las descargas de baja presión; los tubos de descarga son pequeños.
Las lámparas de descarga de alta presión, por tanto, representan como ocurre con las incandescentes fuentes de luz puntuales con una elevada luminancia de las lámparas.
Por regla general, los propios tubos de descarga se encuentran rodeados por un doble envolvente adicional, que estabiliza la temperatura de servicio de la lámpara, al tiempo que sirve como filtro UV y se puede utilizar como portador de una capa fluorescente.
