Lámpara de descarga de gas, Historia, Color, Tipos, Otros ejemplos



Lámparas de descarga de gas son una familia de fuentes de luz artificial que generan luz mediante el envío de una descarga eléctrica a través de un gas ionizado, un plasma. El carácter de la descarga de gas depende de la presión del gas, así como la frecuencia de la corriente: ver la entrada en una clasificación de frecuencia de los plasmas. Por lo general, dichas lámparas utilizan un gas noble o una mezcla de estos gases. La mayoría de las lámparas se llenan con materiales adicionales, como el mercurio, de sodio, y haluros de metal. En funcionamiento, el gas es ionizado, y electrones libres, acelerados por el campo eléctrico en el tubo, chocan con átomos de gas y metal. Algunos electrones en los orbitales atómicos de los átomos son excitados por estas colisiones a un estado de energía más alto. Cuando el átomo excitado cae de nuevo a un estado de menor energía, emite un fotón de una energía característica, lo que resulta en el infrarrojo, luz visible o radiación ultravioleta. Algunas lámparas convierten la radiación ultravioleta a la luz visible con un revestimiento fluorescente en el interior de la superficie de vidrio de la lámpara. La lámpara fluorescente es quizás el mejor de la lámpara de descarga de gas conocido.

Lámparas de descarga de gas ofrecen una larga vida útil y una alta eficiencia, pero son más complicados de fabricar, y que requieren equipos electrónicos auxiliares como los balastos para controlar el flujo de corriente a través del gas. Debido a su mayor eficiencia, lámparas de descarga de gas están sustituyendo a las luces incandescentes en muchas aplicaciones de iluminación.

Historia

La historia de las lámparas de descarga de gas se inició en 1675 cuando el astrónomo francés Jean-Felix Picard observa que el espacio vacío en su barómetro de mercurio brillaba como el mercurio se sacudía mientras él llevaba el barómetro. Los investigadores, incluyendo Francis Hauksbee, trataron de determinar la causa del fenómeno. Hauksbee primero demostró una lámpara de descarga de gas en 1705 - Demostró que un globo de vidrio al vacío o parcialmente evacuado, en la que se coloca una pequeña cantidad de mercurio, mientras que cargado con electricidad estática podría producir suficiente una brillante luz para leer. El fenómeno de arco eléctrico fue descrita por primera vez por Vasily V. Petrov, un científico ruso, en 1802, Sir Humphry Davy demostró en el mismo año que el arco eléctrico en la Royal Institution de Gran Bretaña. Desde entonces, se descargan las fuentes de luz se han investigado porque crean la luz de la electricidad mucho más eficiente que las bombillas incandescentes.

El padre de la lámpara de descarga de gas de baja presión fue soplador de vidrio alemán Heinrich Geissler, que a partir de 1857 tubos de cátodo frío artísticas coloridas construidas con diferentes gases en los que brillaban con muchos colores diferentes, llamados tubos de Geissler. Se encontró que los gases inertes como el neón gases nobles, argón, criptón o xenón, así como dióxido de carbono trabajaron bien en tubos. Esta tecnología fue comercializada por el ingeniero francés Georges Claude en 1910 y se convirtió en luz de neón, que se utiliza en luces de neón.

La introducción de la lámpara de vapor de metal, incluyendo varios metales dentro del tubo de descarga, fue un avance más tarde. El calor de la descarga de gas vaporizado algunos de los metales y la descarga a continuación, se produce casi exclusivamente por el vapor de metal. Los metales habituales son el sodio y el mercurio debido a su emisión de espectro visible.

Cien años de investigaciones posteriores llevaron a las lámparas sin electrodos que están en lugar energizados por fuentes de frecuencia de microondas o radio. Además, se han creado fuentes de luz de salida mucho más bajo, extendiendo las aplicaciones de iluminación de alta al domicilio o su uso en interiores.

Color

Cada gas, dependiendo de su estructura atómica emite ciertas longitudes de onda que se traduce en diferentes colores de la lámpara. Como una forma de evaluar la capacidad de una fuente de luz para reproducir los colores de varios objetos está iluminado por la fuente, la Comisión Internacional de Iluminación introdujo el índice de rendimiento de color. Algunas lámparas de descarga de gas tienen una relativamente baja CRI, lo que significa que los colores que iluminan parece sustancialmente diferente de lo que hacen bajo la luz solar u otra iluminación de alto CRI.

Tipos

Las lámparas se dividen en familias basadas en la presión del gas en el bulbo, a continuación. Una segunda distinción es utilizado si el cátodo se calienta:

  • Lámparas de cátodo caliente, tienen electrodos que operan a una temperatura alta, que durante el funcionamiento se calienta por la corriente en la lámpara de arco. El calor golpea electrones de los electrodos mediante la emisión termoiónica, que ayuda a mantener el arco. En muchos tipos de los electrodos consisten en filamentos eléctricos hechas de alambre fino, que son calentados por una corriente separada en el arranque, para conseguir el arco comenzó.
  • Lámparas de cátodo frío tienen electrodos que operan a temperatura ambiente. Para iniciar la conducción en la lámpara una tensión lo suficientemente alta debe ser aplicada para ionizar el gas, por lo que estas lámparas requieren un voltaje más alto al inicio.

Lámparas de descarga de baja presión

Lámparas de baja presión han presión mucho menor que la presión atmosférica de trabajo. Por ejemplo lámparas fluorescentes comunes funcionan a una presión de alrededor de 0,3% de la presión atmosférica.

  • Las lámparas fluorescentes, una lámpara de cátodo caliente, la lámpara más común en la iluminación de la oficina y muchas otras aplicaciones, producen hasta 100 lúmenes por watt
  • Iluminación de neón, una forma ampliamente utilizada de la iluminación de la especialidad de cátodo frío que consiste en tubos largos llenos de diversos gases a emocionarse por las altas tensiones, que se utiliza como publicidad en las señales de neón a baja presión.
  • Lámparas de sodio de baja presión, el gas de descarga de tipo de la lámpara más eficiente, produciendo hasta 200 lúmenes por vatio, pero a expensas de muy mala representación de color. La luz amarilla casi monocromática sólo es aceptable para el alumbrado público y otras aplicaciones similares.

Lámparas de descarga de alta presión

Lámparas de alta presión tienen una descarga que se lleva a cabo en gas a un poco menos a una mayor que la presión atmosférica. Por ejemplo, una lámpara de sodio de alta presión tiene un tubo de arco bajo presión de 100 a 200 torr, alrededor de 14% a 28% de la presión atmosférica; algunos faros HID automotrices tienen hasta 50 bar o cincuenta veces la presión atmosférica.

  • Lámparas de halogenuros metálicos. Estas lámparas producen una luz casi blanca, y alcanzar 100 lúmenes por watt de salida de luz. Las aplicaciones incluyen la iluminación interior de los edificios altos, aparcamientos, tiendas, terrenos deportivos.
  • Lámparas de sodio de alta presión, producción de hasta 150 lúmenes por vatio. Estas lámparas producen un espectro de luz más amplio que las lámparas de sodio de baja presión. También se utiliza para el alumbrado público, y por photoassimilation artificial para el cultivo de plantas
  • Lámparas de vapor de mercurio de alta presión. Este tipo de lámpara es el tipo de lámpara de alta presión más antigua, siendo sustituido en la mayoría de las aplicaciones de la lámpara de haluro de metal y la lámpara de sodio de alta presión. Se requiere una longitud de arco más corto.

Lámparas de descarga de alta intensidad

Una lámpara de descarga de alta intensidad es un tipo de lámpara eléctrica que produce luz por medio de un arco eléctrico entre los electrodos de tungsteno contenidos dentro de un tubo de descarga de cuarzo o alúmina fundido fundido translúcido o transparente. En comparación con otros tipos de lámparas, existe relativamente alta potencia de arco de la longitud del arco. Ejemplos de lámparas HID incluyen:

  • Lámparas de vapor de mercurio
  • Lámparas de halogenuros metálicos
  • Lámparas de descarga de halogenuros metálicos cerámicos
  • Lámparas de vapor de sodio
  • Lámparas de arco de xenón

Lámparas HID se utilizan normalmente cuando se desean altos niveles de luz y la eficiencia energética.

Otros ejemplos

  • Lámpara de flash de xenón. Esta lámpara se encuentra comúnmente en el cine y cámaras digitales, incluso en cámaras de un solo uso. Estas lámparas se han producido interesantes efectos de iluminación en el teatro y el baile. Las versiones más fuertes de esta lámpara, conocidas como luces estroboscópicas, pueden producir destellos intensos cortos varias veces, lo que permite el examen estroboscópico de movimiento repetitivo. Estos eran a la vez popular, "congelar" el movimiento de los actores o bailarines. Este tipo de lámpara también se utilizó para demostrar la persistencia de la visión, donde toda una habitación se ilumina con lámparas múltiples detrás de los paneles de pared difusión. En este ambiente, además, un destello oscuro periódico haría que todos los detalles de los ocupantes que se toman imágenes en la retina del observador, completamente congelado en el movimiento.