Qué es la lámpara de vapor de sodio : Funcionamiento y sus aplicaciones

Una lámpara en la que se produce una descarga eléctrica a través de un vapor metálico se conoce como lámpara de vapor. Estas lámparas están disponibles en dos tipos como lámpara de vapor de sodio y la lámpara de vapor de mercurio, que emiten diferentes colores de luz, como el azul grueso y el amarillo, respectivamente. Estos tipos de lámparas son muy eficientes y proporcionan una luz de alta intensidad que es aplicable en áreas abiertas y también para iluminar grandes distancias.

Una lámpara de vapor incluye un tubo doble en el que el vapor está encerrado en el tubo interior, mientras que el tubo exterior está vacío de aire, por lo que absorbe la peligrosa radiación UV de alta energía. Este artículo trata de una visión general de las lámparas de vapor de sodio y su funcionamiento con aplicaciones.

¿Qué es una lámpara de vapor de sodio?

Una lámpara de descarga de gas que utiliza sodio (Na) en condiciones de excitación para generar luz a una longitud de onda característica de 589 nm se conoce como lámpara de vapor de sodio. Estas lámparas fueron diseñadas comercialmente por primera vez por Philips en el año 1932, en Holanda.

El principio de funcionamiento de la lámpara de vapor de sodio es que funciona principalmente a través del metal de sodio vaporizado creando un arco eléctrico. Otros gases y materiales ayudan a activar la lámpara y también a controlar su color. Estas lámparas se utilizan sobre todo en el alumbrado público y en la industria. El símbolo de la lámpara de vapor de sodio se muestra a continuación.

Lámparas de vapor de sodio

Circuito de lámparas de vapor de sodio

A continuación se muestra el esquema del circuito de la lámpara de vapor de sodio. Aquí, el tipo de lámpara que se utiliza en este circuito es una lámpara de vapor de sodio de baja potencia (LPSVL). La construcción de esta lámpara es similar a la de una lámpara de vapor de mercurio. En esta lámpara, dos electrodos como E1 y E2 están montados dentro de un tubo de cristal G1 que incluye sodio con una pequeña cantidad de gases de argón o neón. Este tubo de vidrio G1 se coloca en un tubo externo evacuado G2.

Diagrama del circuito de la lámpara de vapor de sodio
Diagrama del circuito de la lámpara de vapor de sodio

El vapor de sodio es muy activo químicamente, por lo que la lámpara de cristal está diseñada con mucha fuerza para oponerse a la acción del vapor de sodio caliente. En este caso, la eficacia y las mejores condiciones de funcionamiento pueden obtenerse manteniendo la temperatura exacta dentro del tubo de descarga a unos 300 grados centígrados, de modo que podamos reducir la pérdida de calor del tubo.

En el circuito anterior, el condensador (C), la reactancia (L) y un pequeño transformador reductor «T» están conectados en serie con la lámpara. El estrangulador (L) es un inductor que se conecta en serie con una lámpara de vapor de sodio de baja potencia. Funciona como protección contra la sobrecarga para estabilizar la descarga. El transformador utilizado en el circuito anterior es un transformador de fuga para reducir la tensión de alimentación y estabilizar el arco. Todos estos condensadores, la reactancia y el transformador están conectados en serie con la lámpara de vapor para calentar el electrodo catódico «E1».

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Funcionamiento de la lámpara

Una vez que se enciende la lámpara de vapor de sodio, se genera una descarga dentro del gas neón, que produce suficiente calor para evaporar el Na (sodio). Se utiliza un pequeño transformador para calentar un filamento catódico dentro del tubo de descarga, mientras que el terminal del ánodo se conecta directamente a la alimentación de 230 V de corriente alterna a través de un estrangulador. Debido al transformador y al estrangulador, el factor de potencia (F.P.) del circuito anterior será muy bajo, por lo que se incluye un condensador en el circuito con fines de rectificación.

Cuando la lámpara de vapor no está en funcionamiento, el Na (sodio) se deposita en las paredes laterales del tubo en estado sólido. Cuando la lámpara de vapor se conecta a la red eléctrica, el gas de neón se descarga y genera una luz de color rojo-naranja. El calor producido por la emisión del gas neón se transforma en vapor de sodio sólido. Al cabo de quince minutos, empieza a generar una luz completamente amarilla.

Estas lámparas de vapor de sodio están disponibles en 50 vatios, 100 vatios, 200 vatios y 500 vatios. Esta lámpara se aplica simplemente a la alimentación de CA.

Tipos de lámparas de vapor de sodio

Hay dos tipos de lámparas de vapor de sodio disponibles en el mercado: la lámpara de vapor LPS (lámpara de vapor de sodio de baja presión) y la lámpara de vapor HPS (lámpara de vapor de sodio de alta presión).

Tipos de lámparas de vapor de sodio
Tipos de lámparas de vapor de sodio

Lámpara de vapor de sodio de baja presión

Las lámparas de vapor de sodio de baja presión (LPSV) fueron inventadas por primera vez por Arthur H. Compton en Westinghouse en el año 1920. La primera lámpara de sodio desarrollada es una lámpara LPS o lámpara de sodio de baja presión. Esta lámpara se identifica por su color característico que es el amarillo monocromático. Se utiliza con frecuencia en Europa porque no tuvo demanda en otros mercados debido a su pobre índice de reproducción cromática (IRC).

Este tipo de lámpara de sodio es una lámpara muy eficiente en todo el mundo debido a sus diversos usos. La corriente obtenida por esta lámpara hace una luz del color más sensible al ojo humano. Por el contrario, una lámpara incandescente formará luz en todas las frecuencias que van desde el IR hasta el UV. La lámpara de sodio de baja presión también se conoce como lámpara SOX.

La lámpara de vapor LPS se utiliza sobre todo para la iluminación exterior en Europa. Cuando la luz se enciende, primero crea un resplandor rojo debido al gas de neón, pero el gas de neón sólo se enciende a menor temperatura. Una vez que se aumenta la temperatura, el sodio empieza a vaporizarse y se convierte en una luz monocromática de color amarillo puro.

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Lámpara de vapor de sodio de alta presión

La primera lámpara HPSV fue desarrollada y lanzada al mercado en Schenectady (Nueva York) y Nela Park (Ohio) en el año 1964. La lámpara HPSV es la más utilizada en el alumbrado público. La lámpara HPS es una mejora de la lámpara LPS, pero su eficacia es menor que la de la LPS. La lámpara HPS incluye un tubo de arco estrecho que se sostiene a través de un marco dentro de una bombilla.

El tubo de arco está diseñado con cerámica de óxido de aluminio porque se opone a los efectos ácidos de los álcalis como el Na (sodio). El tubo de arco incluye alta presión para una mayor eficiencia. En este tubo se suele utilizar xenón, sodio y mercurio.

El método más habitual para activar la lámpara es mediante un encendido por impulsos. Hay un encendedor dentro del balasto que transmite una señal de alto voltaje por todo el tubo de arco. Esta señal activará un arco con el gas xenón. Así, la lámpara se volverá de color azul cielo como las luces de xenón.

Después, el arco calienta el mercurio (Hg) y su vapor proporciona un color azulado a la lámpara. La lámpara se calienta y el sodio es el último material que se evapora. El vapor de sodio choca con un arco a más de 240 C.
El sodio (Na) se mezcla con diferentes impurezas para formar la luz blanca. El mercurio ayuda a añadir luz azul al color amarillo limpio del sodio.

Diferencias entre la lámpara de vapor de sodio y la lámpara de vapor de mercurio

Las diferencias entre la lámpara de vapor de sodio y la lámpara de vapor de mercurio son las siguientes

Lámpara de vapor de sodioLámpara de vapor de mercurio
La lámpara de vapor de sodio fue inventada en el año 1920 por Arthur H. Compton en WestinghouseLa lámpara de vapor de mercurio fue inventada por el ingeniero americano Peter Cooper Hewitt en el año 1901 y mejorada en 1903.
La eficacia de la lámpara de vapor de sodio es de unos 100 lúmenes/vatio.Su eficacia es de unos 35 a 65 lúmenes/vatio.
El vapor de sodio es una lámpara de descarga de gas.El vapor de mercurio también es una lámpara de descarga de gas.
Esta lámpara utiliza sodio en estado energético para emitir luz.Esta lámpara utiliza un arco eléctrico con mercurio vaporizado para emitir luz
La luz de esta lámpara procede del proceso de una emisión atómica.La luz de esta lámpara procede del proceso de emisión de fluorescencia.
Se utiliza en el alumbrado público y en otros tipos de iluminación.Se utiliza para iluminar grandes áreas como calles, estadios deportivos, gimnasios, tiendas o bancos.
Su vida útil es de unas 18.000 horas.Su vida útil es de unas 24.000 horas.
La longitud de onda de la lámpara de vapor de sodio es de 589 nmLa longitud de onda de la lámpara de vapor de mercurio es de 254 nm
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Ventajas

El ventajas de las lámparas de vapor de sodio incluyen las siguientes.

  • Su eficacia es alta.
  • Mayor vida útil.
  • Se puede eliminar fácilmente.
  • La temperatura de funcionamiento es baja.
  • Eficiencia energética.
  • Eficaz en motivos de niebla y lluvia.
  • Fuente fresca.
  • El calor es bastante bajo.
  • Va de menos a más grados.
  • Su temperatura de color es siempre cálida.
  • Son ideales para diferentes aplicaciones.

Desventajas

El desventajas de las lámparas de vapor de sodio incluyen las siguientes.

  • Temperatura de color
  • Necesita lastre
  • Necesita elementos de control del deslumbramiento.
  • No es aplicable en áreas de identificación de colores.
  • El elemento de sodio es peligroso porque puede incendiarse en contacto con el aire.
  • Necesita un transformador adicional
  • El factor de potencia es pobre.
  • Para la iluminación interior, el color amarillo no es adecuado.
  • Para obtener una potencia lumínica suficiente, necesita tubos largos.
  • Para proporcionar una salida completa, necesita de 5 a 10 minutos.

Aplicaciones

El aplicaciones de las lámparas de vapor de sodio incluyen las siguientes.

  • Estas lámparas se utilizan ampliamente en aeropuertos, patios de mercancías, iluminación de carreteras, etc
  • A veces, estas lámparas se utilizan con fines publicitarios.
  • Las potencias más utilizadas de las lámparas son de 250 vatios o más.
  • Las lámparas HPS se utilizan mucho para iluminar las industrias
  • Estas lámparas se utilizan para la iluminación de zonas exteriores como carreteras, zonas de seguridad, aparcamientos, etc.

¿Por qué el vapor de sodio emite luz amarilla?

Las lámparas de vapor de sodio emiten color amarillo porque utilizan sodio (Na) en condiciones de excitación para generar luz a una longitud de onda característica cercana a los 589 nm.

Cuando la lámpara de vapor de sodio arde se emite luz?

Cuando la lámpara de vapor de sodio arde, se emite una luz de color amarillo.

¿Por qué se utiliza un condensador en las lámparas de vapor de sodio?

El condensador de película de polipropileno metalizado se utiliza para compensar la corriente inductiva en reposo que consume la lámpara.

¿Qué gas se utiliza en la lámpara de vapor de sodio?

El gas neón se utiliza en las lámparas de vapor de sodio porque es inactivo.

Por tanto, se trata de una visión general de una lámpara de vapor de sodio, diagrama del circuito, tipos, funcionamiento con ventajas, desventajas y sus aplicaciones. Esta lámpara es la más eficazmente utilizada en diferentes aplicaciones en el mundo. Este tipo de lámparas tienen hasta 190 lúmenes de eficiencia por cada vatio en comparación con una lámpara incandescente. Aquí tienes una pregunta, ¿qué es una lámpara de vapor de mercurio?

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