Qué es una lámpara de descarga : diseño y funcionamiento

Las lámparas de descarga son una de las fuentes fiables de energía luminosa artificial, que funciona fundamentalmente convirtiendo la energía eléctrica en energía luminosa mediante la ionización de las partículas de gas. La lámpara de descarga ganó popularidad, a mediados del siglo XX. Lo mejor de las lámparas de descarga es que pueden producir luces de diferentes colores. Debido a su principio de funcionamiento, es barata, duradera y puede utilizarse para diversas aplicaciones. Durante un tiempo, estas lámparas de descarga se utilizaron incluso en aviones y vehículos. Pero debido a la llegada de la tecnología, han sido sustituidas por bombillas CFL y LED.

Características de diseño de las lámparas de descarga

Como se muestra en el diagrama, una lámpara de descarga consta de un tubo de gas, en el que se mantiene un gas a baja presión. Los tubos de gas están llenos de gases nobles como el argón, el neón, el criptón, etc. Además, también están llenos de amalgama de sodio y mercurio.

La amalgama de sodio y mercurio es necesaria para crear un arco. En el extremo del tubo de gas se colocan dos electrodos que producen una tensión muy elevada. Los electrodos son excitados por una fuente de tensión alterna. Para producir una tensión elevada, se mantiene un balasto en serie con la fuente de tensión alterna. El balasto funciona según el principio del inductor. En algunas lámparas avanzadas también se utiliza un balasto electrónico.

Simbólicamente, una lámpara de descarga se muestra como arriba. Se muestra una elipse, que representa el tubo de vidrio, y dos símbolos en el extremo que representan los electrodos.

Funcionamiento de la lámpara

Las lámparas de descarga funcionan según el principio fundamental de que la luz se emite cuando los electrones chocan entre sí. Para obtenerla, el primer gas se ioniza a muy alta tensión. A baja presión, el gas se mantiene en un tubo de vidrio. En el extremo del tubo se colocan dos electrodos que se excitan con una fuente de tensión alterna.

Cuando la fuente produce un alto voltaje, el gas dentro del tubo de cristal se ioniza debido a la ionización de las moléculas. Los electrones ionizados tienden a moverse de un extremo a otro. En este proceso, los electrones ionizados chocan con los electrones unidos y emiten luz. En función de las propiedades del gas se pueden producir diferentes colores de luz.

Tipos de lámparas de descarga

Existen tres tipos de lámparas de descarga que se indican a continuación

Descarga de baja presión

En las lámparas de descarga de baja presión, la presión de trabajo es mucho menor que la presión atmosférica. Como las lámparas fluorescentes y las de sodio. Producen 200 lúmenes por vatio. Una ventaja de las lámparas de descarga de baja presión es que tienen una larga vida útil. Las lámparas de descarga de baja presión necesitan el balasto para crear un alto voltaje. Los balastos funcionan fundamentalmente según el principio de la inductancia. La tensión a través del inductor es directamente proporcional al producto de la inductancia y la tasa de cambio de la corriente (di/dt). Con el aumento.

Descarga de alta presión

La presión de trabajo de estas lámparas es muy superior a la presión atmosférica. Existen diferentes categorías de lámparas de descarga de alta presión, como las lámparas de halogenuros metálicos, las lámparas de sodio de alta presión y las lámparas de mercurio de alta presión.

Descarga de alta intensidad

Las lámparas de descarga de alta intensidad son muy eficientes en comparación con las lámparas de descarga a presión. Tienen una larga vida útil y pueden ahorrar mucha energía. Las lámparas de alta intensidad utilizan un conjunto de arcos para producir una luz intensa. Para ello necesitan un alto voltaje, es decir, necesitan balastos al igual que las lámparas fluorescentes. El balasto ayuda a acumular el alto voltaje.

Por eso, cuando se encienden, las lámparas de alta intensidad tardan hasta diez minutos en alcanzar su valor máximo. La lámpara de vapor de mercurio de alta presión, las lámparas de halogenuros metálicos y las lámparas de sodio de alta presión son algunos de los ejemplos de lámparas de alta intensidad.

Ejemplos de lámparas

En este caso veremos las lámparas de descarga de alta intensidad. Las lámparas de mercurio se utilizan sobre todo para el alumbrado público debido a su larga vida útil. Proporcionan unos 50 lúmenes por vatio. También proporcionan un gran ahorro de energía durante su uso. Las lámparas de halogenuros metálicos se utilizan sobre todo para interiores, como estadios, zonas exteriores, instalaciones deportivas, etc.

Proporcionan una luz muy brillante e intensa. Su construcción es mucho más sencilla que la de las lámparas de mercurio y proporcionan más lúmenes por vatio. Las lámparas de sodio de alta presión proporcionan una luz cálida con una vida útil comparativamente alta y más lúmenes por vatio.

Ventajas

El ventajas de la lámpara de descarga son

• Larga duración
• Menor coste
• Se puede utilizar para varias aplicaciones
• Menos disipaciones de calor en comparación con las bombillas fluorescentes.
• Se puede diseñar para diferentes colores

Desventajas

El desventajas de la lámpara de descarga son

• Más costosas en comparación con las bombillas fluorescentes. Este factor se sustituye por las bombillas CFL

Aplicaciones

El aplicaciones de la lámpara de descarga son

• Alumbrado público
• Pistas deportivas
• Aviones
• Gimnasios
• Industrias

Por lo tanto, hemos visto el principio y las características de lámparas de descarga. Es interesante pensar en la sustitución de la bobina balística de la lámpara. ¿Podemos sustituir la bobina de la lámpara? ¿Cuáles podrían ser otros elementos que dieran el mismo rendimiento?