Tecnologías para la iluminación.

Hago este post, debido a que hace unos días se ha informado de la aparición de una nueva tecnología para la iluminación, y aprovechando que el pisuerga pasa por Valladolid, haré un repaso de las diferentes tecnologías que tenemos en el mercado para iluminar espacios, sobre todo a nivel de vivienda aunque algunas también se usen a nivel profesional.
Incandescencia: Son las bombillas que la UE, decidió hace unos años que tendrían que dejar de fabricarse. Paulatinamente han ido desapareciendo de las tiendas. La razón era muy sencilla, su rendimiento energético es muy bajo, el filamento que se calentaba generaba un 90% de calor y sólo un 10% de la energía que se empleaba, servía para generar luz, ésta era la que tenía el rendimiento luminoso más bajo de todas las tecnologías que hay en el mercado: 12-18 lm/W.

incandescenteHalógenas: La lámpara halógena es una variante de la lámpara incandescente, con un filamento de tungsteno dentro de un gas inerte y una pequeña cantidad de halógeno (como yodo o bromo). El filamento y los gases se encuentran en equilibrio químico, mejorando el rendimiento del filamento y aumentando su vida útil. El vidrio se sustituye por un compuesto de cuarzo, que soporta mucho mejor el calor (lo que permite lámparas de tamaño mucho menor, para potencias altas). Algunas de estas lámparas funcionan a baja tensión (por ejemplo 12 voltios), por lo que requieren de un transformador para su funcionamiento. La lámpara halógena tiene un rendimiento un poco mejor que la incandescente: 18, 22 lm/W y su vida útil se aumenta hasta las 2.000 y 4.000 horas de funcionamiento. Como veis la wikipedia lo tiene claro, pero estos datos que dan últimos sobre la idea de que tienen mayor vida las lámparas halógenas que las lámparas incandescentes, no son ciertos, hay un documental que habla de este tema, que es la obsolescencia programada, y en él se explica que las incandescentes cuando comenzaron a producirse duraban más de 4000h. Los fabricantes modificaron la vida útil de estas bombillas ya que querían seguir manteniendo y aumentando el ritmo de producción.

http://www.rtve.es/alacarta/videos/el-documental/documental-comprar-tirar-comprar/1382261/

halogenasLa lámpara fluorescente compacta (LFC): es un tipo de lámpara que aprovecha la tecnología de los tradicionales tubos fluorescentes para hacer lámparas de menor tamaño que puedan sustituir a las lámparas incandescentes con pocos cambios en la armadura de instalación y con menor consumo. La luminosidad emitida por un fluorescente depende de la superficie emisora, por lo que este tipo de lámparas aumentan su superficie doblando o enrollando el tubo de diferentes maneras. Otras mejoras en la tecnología fluorescente han permitido asimismo aumentar el rendimiento luminoso desde los 40-50 lm/W hasta los 80 lm/W. También la sustitución de los antiguos balastros electromagnéticos por balastros electrónicos ha permitido reducir el peso y el característico parpadeo de los fluorescentes tradicionales. Por otro lado, comentar que uno de los grandes problemas que generan este tipo de bombillas es que uno de los componentes que tienen dentro del tubo es mercurio, el problema es que son difíciles de reciclar y se han dado casos en los que después de romperse una bombilla ha habido muertos por la inhalación de este componente. Todo esto más detallado y con mayor información en este documental:

También hay que decir que ya hay fabricantes que han cambiado el mercurio por una amalgama de metales. De este tema no tengo más información.

bombillas-fluorescentesLED: Una halufa de led es una lámpara de estado sólido que usa leds 2 (Light-Emitting Diode, Diodos Emisores de Luz) como fuente luminosa. Debido a que la luz capaz de emitir un led no es muy intensa, para alcanzar la intensidad luminosa similar a las otras lámparas existentes como las incandescentes o las fluorescentes compactas las lámparas LED están compuestas por agrupaciones de leds, en mayor o menor número, según la intensidad luminosa deseada.
Actualmente las lámparas de led se pueden usar para cualquier aplicación comercial, desde el alumbrado decorativo hasta el de viales y jardines, presentando ciertas ventajas, entre las que destacan su considerable ahorro energético, arranque instantáneo, aguante a los encendidos y apagados continuos y su mayor vida útil, pero también con ciertos inconvenientes como su elevado costo inicial.

Los diodos funcionan con energía eléctrica de corriente continua (CC), de modo que las lámparas de led deben incluir circuitos internos para operar desde el voltaje CA (corriente alterna) estándar. Los leds se dañan a altas temperaturas, por lo que las lámparas de led tienen elementos de gestión del calor, tales como disipadores y aletas de refrigeración. El rendimiento luminoso es de 15 a 130 lm/w y hace un par de meses le dieron el premio nóbel a tres físicos Japoneses, por conseguir encontrar un material semiconductor capaz de emitir luz azul.

Noticia premio nóbel.

El problema de este tipo de tecnología, que se está empezando a comercializar e implantar de forma masiva es que hay diferentes estudios que desaconsejan su utilización para iluminación viaria, ya que la calidad de luz que emiten, se parece mucho a la que genera el sol 6500ºK y esto influye en el comportamiento tanto de los animales como de las personas, así nos informa una asociación creada en Cataluña para la regulación de la iluminación de nuestras calles:

Artículo cel fosc: “la iluminación por led y el problema de la contaminación lumínica”

Lo más interesante de esta tecnología es que tiene un gran rendimiento luminoso y eso significa que con muy pocos watios puedes tener la misma cantidad de luz que con otras bombillas, esto es debido, en parte, a que apenas generan calor y utilizan gran parte de la energía que reciben para generar la luz. Pero ojo, como se puede ver en el rendimiento luminoso tiene un rango muy amplio por que hay todo tipo de leds, así que hay que estar muy atentos a la hora de la compra.

ledESL: Acrónimo de Electron Stimulated Luminescense, que quiere decir luminiscencia por estimulación de electrones. Esta tecnología ya salió al mercado a través de una empresa que comercializó el modelo Vu1. Sin embargo no es una tecnología nueva porque ya se utilizaba en la televisiones antiguas.

El principio de funcionamiento de la tecnología ESL consiste en hacer incidir un haz de electrones contra una pantalla recubierta con algún material fluorescente produciendo su iluminación, que era como funcionaban las televisiones con pantallas de tubo. Solo que las bombillas ESL tienen vacío en su interior y no contienen ningún material peligroso, como mercurio, por lo que su reciclado es más sencillo.

La vida estimada de una bombilla Vu1 es de 11.000 horas, lo que la pone casi al nivel de las CFL. Consume 19,5 W para producir una iluminación de 500 lumens, lo que la coloca entre una bombilla CFL y una incandescente.

“Nuestro objetivo es introducir al Mercado un producto que es energéticamente eficiente y libre de mercurio, un producto completamente libre de tóxicos con la confianza de poder disponer de él con completa libertad” Mencionan los ejecutivos de Vu1 en una entrevista con Residential Lighting . El nuevo bulbo será atenuable al 100% con capacidades reales de encendido instantáneo y uso en cualquier aplicación actual”. Estas bombillas salieron a la venta en el año 2012 pero apenas han tenido repercusión, me parecieron interesantes por que vienen a resolver el problema del reciclado en las fluorescentes.
TABLA

Nanotubos de carbono: Esta tecnología era la razón por la que he desarrollado este artículo. Si bien el último ganador del Premio Nobel de Física consagró los diodos emisores de luz (LEDs) como la mejor fuente de luz artificial, la búsqueda de bombillas aún más eficiente no se ha detenido.

Y el mayor paso de avance parece haberse dado en Japón, donde un equipo de científicos de la Universidad de Tohoku, a todas luces, ha dado con un ingenio que las supera.

Se trata de un nuevo tipo de fuente de luz plana fabricada con nanotubos de carbono, muy eficiente y con muy bajo consumo de energía: alrededor de 0.1 vatios por cada hora de funcionamiento, es decir, cerca de un centenar de veces menos que las LED.

La electrónica basada en el carbono, especialmente los nanotubos de carbono (CNT), se perfila como la sucesora del silicio para la fabricación de materiales semiconductores. Este material puede permitir una nueva generación de dispositivos brillantes, de baja potencia y de bajo coste, que podrían desafiar el dominio de las LED.

En su investigación, publicada en ‘Review of Scientific Instruments’, los científicos japoneses han trabajado en la optimización de este dispositivo, basándose en una pantalla de fósforo y una sola pared de nanotubos de carbono altamente cristalinos (SWCNTs), como electrodos en una estructura de diodo. “Es como un campo de filamentos de tungsteno reducido a proporciones microscópicas”, explica el artículo.

luz-nanotubos-carbonoLos expertos han ensamblado el dispositivo con una mezcla líquida de un disolvente orgánico combinado con un producto químico similar al jabón, conocido como agente tensioactivo.

Se “pinta” con la mezcla sobre cada electrodo positivo o cátodo, y se rasca la superficie con papel de lija para formar un panel de luz capaz de producir una corriente grande, estable y homogénea de emisiones con bajo consumo de energía.

“Nuestro sencillo panel podría obtener una alta eficiencia de luminosidad, de 60 lúmenes por vatio, lo que supone un excelente potencial para un dispositivo de iluminación con bajo consumo de energía”, ha apuntado el autor principal del estudio, Norihiro Shimoi.

Los expertos han explicado que este nuevo dispositivo tiene un sistema de luminiscencia que funciona más como si fueran tubos de rayos catódicos, con nanotubos de carbono en calidad de cátodos, y una pantalla de fósforo en una cavidad de vacío que actúa como el ánodo.

Bajo un fuerte campo eléctrico, el cátodo emite haces apretados, de alta velocidad de los electrones, a través de sus puntas de nanotubos Sharp, un fenómeno llamado de emisión de campo. Luego, los electrones vuelan por el vacío en la cavidad, y golpean la pantalla de fósforo.

“Hemos encontrado que un cátodo como una pared simple de nanotubos de carbono altamente cristalina y un ánodo con la pantalla de fósforo mejoran la estructura y obtienen una buena homogeneidad de brillo”, ha apuntado Shimoi.

Por otro lado, están otros tipos de bombillas. Aquí tenéis un breve resumen de sus rendimientos luminosos:

Lámpara incandescente: 10 a 15 lm/W
Lámpara halógena: 15 a 25 lm/W
Lámpara LED: 15 a 130 lm/W
Mercurio Alta Presión: 35 a 60 lm/W
Lámpara fluorescente compacta: 50 a 90 lm/W
Lámpara fluorescente: 60 a 95 lm/W
Halogenuros metálicos: 65 a 120 lm/W
Sodio Alta Presión: 80 a 150 lm/W
Sodio Baja Presión: 100 a 200 lm/W

Como veis hay otras tecnologías que tienen un rendimiento luminoso más alto pero no se utilizan para iluminación en viviendas… En cine se utiliza la lámpara de halogenuros metálicos la calidad que da la luz y su rendimiento es muy bueno…

Escrito por: Jorge Rio.

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