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Disección de una lámpara de bajo consumo

Las lámparas de bajo consumo, ahorradoras de energía o CFL (Compact Fluorescent Lamp) utilizan un 80% menos de energía eléctrica y pueden durar hasta 12 veces más que las lámparas incandescentes. Estas características sumadas a las mejoras en su funcionamiento y la reducción de su precio hacen que sus ventas incrementan constantemente.
Procederemos la disección de una de estas lámparas hasta llegar a sus más mínimos componentes y analizaremos su funcionamiento. 


Las lámparas de bajo consumo, ahorradoras de energía o CFL (Compact Fluorescent Lamp) utilizan un 80% menos de energía eléctrica y pueden durar hasta 12 veces más que las lámparas incandescentes.

Orígenes

Las lámparas de bajo consumo, son una variante mejorada de los tubos fluorescentes rectos, que fueron presentados por primera vez al público en la Feria Mundial de New York efectuada en el año 1939.
En la práctica el rendimiento de esas lámparas es mucho mayor, consumen menos energía eléctrica y disipan mucho menos calor al medio ambiente que las lámparas incandescentes.
Los tubos fluorescentes rectos son voluminosos, pesados y frágiles, por lo que en 1976 el ingeniero Edward Hammer, de la empresa norteamericana GE, creó una lámpara fluorescente compuesta por un tubo de vidrio alargado y de reducido diámetro, que dobló en forma de espiral para reducir sus dimensiones. Así construyó una lámpara fluorescente del tamaño aproximado de una lamparita común, cuyas propiedades de iluminación eran muy similares a la de una lámpara incandescente, pero con un consumo mucho menor y prácticamente sin disipación de calor al medio ambiente.
Aunque esta lámpara fluorescente de bajo consumo prometía buenas perspectivas de explotación, el proyecto de producirla masivamente fue archivado, pues la tecnología existente en aquel momento no permitía la producción en serie de una espiral de vidrio tan frágil como la que requería en aquel momento ese tipo de lámpara.
No obstante, en la década del 80 del siglo pasado otros fabricantes apostaron por la nueva lámpara y se arriesgaron a lanzarla al mercado, pero a un precio de venta elevado, equivalente a lo que hoy serían 30 dólares por unidad. Sin embargo, los grandes pedidos que hizo en aquellos momentos el gobierno norteamericano a los fabricantes y su posterior subvención por el ahorro que representaban estas lámparas para el consumo de energía eléctrica, permitieron ir disminuyendo poco a poco su precio, hasta acercarlo al costo de producción.

Las lámparas de bajo consumo, son una variante mejorada de los tubos fluorescentes rectos, que fueron presentados por primera vez al público en la Feria Mundial de New York efectuada en el año 1939.


La posterior aceptación obtenida por las nuevas lámparas de bajo consumo de energía dentro de los amplios círculos económicos y de la población, estimuló a los fabricantes a acometer las inversiones necesarias, emprender la producción masiva y bajar mucho más el precio de venta al público.
Con el avance de las tecnologías de producción, hoy en día, además de las lámparas CFL con tubos rectos, las podemos encontrar también con el tubo en forma de espiral, tal como fueron concebidas en sus orígenes.


Como funciona una lámpara de bajo consumo CFL

El funcionamiento de una lámpara fluorescente de bajo consumo es el mismo que el de un tubo fluorescente común, excepto que es mucho más pequeña y manuable.
Cuando enroscamos la lámpara CFL en un portalámpara (igual al que utilizan la mayoría de las lámparas incandescentes) y accionamos el interruptor de encendido, la corriente eléctrica alterna fluye hacia el balasto electrónico, donde un rectificador diodo de onda completa se encarga de convertirla en corriente continua y mejorar, a su vez, el factor de potencia de la lámpara. A continuación un circuito oscilador, compuesto fundamentalmente por un circuito transistorizado en función de amplificador de corriente, un enrollado o transformador (reactancia inductiva) y un capacitor o condensador (reactancia capacitiva), se encarga de originar una corriente alterna con una frecuencia, que llega a alcanzar entre 20 mil y 60 mil ciclos o hertz por segundo (20 KHz a 30 KHz)

La función de esa frecuencia tan elevada es disminuir el parpadeo que provoca el arco eléctrico que se crea dentro de las lámparas fluorescentes cuando se encuentran encendidas. De esa forma se anula el efecto estroboscópico que normalmente se crea en las antiguas lámparas fluorescentes de tubo recto que funcionan con balastos electromagnéticos (no electrónicos). En las lámparas fluorescentes antiguas el arco que se origina posee una frecuencia de sólo 50 ó 60 hertz, la misma que le proporciona la red eléctrica doméstica a la que están conectadas.

El funcionamiento de una lámpara fluorescente de bajo consumo es el mismo que el de un tubo fluorescente común, excepto que es mucho más pequeña y manuable.


Para el alumbrado general el efecto estroboscópico es prácticamente imperceptible, pero en una industria donde existe maquinaria funcionando, impulsadas por motores eléctricos, puede resultar peligroso debido a que la frecuencia del parpadeo de la lámpara fluorescente se puede sincronizar con la velocidad de giro de las partes móviles de las máquinas, creando la ilusión óptica de que no están funcionando, cuando en realidad se están moviendo.

En las lámparas CFL no se manifiesta ese fenómeno, pues al ser mucho más alta la frecuencia del parpadeo del arco eléctrico en comparación con la velocidad de giro de los motores, nunca llegan a sincronizarse ni a crear efecto estroboscópico.

Desde el mismo momento en que los filamentos de una lámpara CFL se encienden, el calor que producen ionizan el gas inerte que contiene el tubo en su interior, creando un puente de plasma entre los dos filamentos. A través de ese puente se origina un flujo de electrones, que proporcionan las condiciones necesarias para que el balasto electrónico genere una chispa y se encienda un arco eléctrico entre los dos filamentos. En este punto del proceso los filamentos se apagan y se convierten en dos electrodos, cuya misión será la de mantener el arco eléctrico durante todo el tiempo que permanezca encendida la lámpara. El arco eléctrico no es precisamente el que produce directamente la luz en estas lámparas, pero su existencia es fundamental para que se produzca ese fenómeno.


A partir de que los filamentos de la lámpara se apagan, la única misión del arco eléctrico será continuar y mantener el proceso de ionización del gas inerte. De esa forma los iones desprendidos del gas inerte al chocar contra los átomos del vapor de mercurio contenido también dentro de tubo, provocan que los electrones del mercurio se exciten y comiencen a emitir fotones de luz ultravioleta. Dichos fotones, cuya luz no es visible para el ojo humano, al salir despedidos chocan contra las paredes de cristal del tubo recubierto con la capa fluorescente. Este choque de fotones ultravioletas contra la capa fluorescente provoca que los átomos de fluor se exciten también y emitan fotones de luz blanca, que sí son visibles para el ojo humano, haciendo que la lámpara se encienda. 



Componentes

 
Al desmantelar nuestra lámpara de bajo consumo encontramos los siguientes componentes:

Al desmantelar nuestra lámpara de bajo consumo encontramos los siguientes componentes:

Base: La base de la lámpara de bajo consumo CFL se compone de un receptáculo de material plástico, en cuyo interior hueco se aloja el balasto electrónico. Unido a la base se encuentra un casquillo con rosca normal E-27 (conocida también como rosca Edison), la misma que utilizan la mayoría de las bombillas o lámparas incandescentes. Se pueden encontrar también lámparas CFL con rosca E-14 de menor diámetro (conocida como rosca candelabro). No obstante, existen variantes con otros tipos de conectores, de presión o bayoneta, en lugar de casquillos con rosca, que funcionan con un balasto electrónico externo, que no forma parte del cuerpo la lámpara.

Tubo fluorescente: de unos 6 mm de diámetro aproximadamente, doblados en forma de “U” invertida, cuya longitud depende de la potencia en watt que tenga la lámpara. En sus extremos se encuentran dos pares de alambres de conexión de los filamentos, aislados con spaghetti de amianto.

Tubo fluorescente: de unos 6 mm de diámetro aproximadamente, doblados en forma de “U” invertida, cuya longitud depende de la potencia en watt que tenga la lámpara. En sus extremos se encuentran dos pares de alambres de conexión de los filamentos, aislados con spaghetti de amianto.



Filamentos: Encontramos dos filamentos de tungsteno o wolframio (W) alojados en los extremos libres del tubo que tienen la función de calentar los gases inertes, como el neón (Ne), el kriptón (Kr) o el argón (Ar), que se encuentran alojados en su interior. Junto con los gases inertes, el tubo también contiene vapor de mercurio (Hg). Las paredes del tubo se encuentran recubiertas por dentro con una fina capa de fósforo.

Filamentos: Encontramos dos filamentos de tungsteno o wolframio (W) alojados en los extremos libres del tubo que tienen la función de calentar los gases inertes, como el neón (Ne), el kriptón (Kr) o el argón (Ar), que se encuentran alojados en su interior. Junto con los gases inertes, el tubo también contiene vapor de mercurio (Hg). Las paredes del tubo se encuentran recubiertas por dentro con una fina capa de fósforo.



Balasto electrónico: Las lámparas CFL son de encendido rápido, por tanto no requieren arrancador (cebador, encendedor o starter) para encender el filamento, sino que emplean un balasto electrónico en miniatura, encerrado en la base que separa la rosca del tubo de la lámpara. Ese balasto suministra la tensión o voltaje necesario para encender el tubo de la lámpara y regular, posteriormente, la intensidad de corriente que circula por dentro del propio tubo después de encendido.

Balasto electrónico: Las lámparas CFL son de encendido rápido, por tanto no requieren arrancador (cebador, encendedor o starter) para encender el filamento, sino que emplean un balasto electrónico en miniatura, encerrado en la base que separa la rosca del tubo de la lámpara. Ese balasto suministra la tensión o voltaje necesario para encender el tubo de la lámpara y regular, posteriormente, la intensidad de corriente que circula por dentro del propio tubo después de encendido.



En el mismo se visualizan sus conexiones de entrada de tensión de alimentación protegida mediante un fusible encapsulado en vidrio conectado en serie y dos pares de conexiones de salida que alimentaran al los filamentos del tubo.

El balasto electrónico se compone, fundamentalmente, de un circuito rectificador diodo de onda completa y un oscilador, encargado de elevar la frecuencia de la corriente de trabajo de la lámpara entre 20 000 y 60 000 hertz aproximadamente, en lugar de los 50 ó 60 hertz con los que operan los balastos electromagnéticos e híbridos que emplean los tubos rectos y circulares de las lámparas fluorescentes comunes antiguas.

El balasto electrónico se compone, fundamentalmente, de un circuito rectificador diodo de onda completa y un oscilador, encargado de elevar la frecuencia de la corriente de trabajo de la lámpara entre 20 000 y 60 000 hertz aproximadamente, en lugar de los 50 ó 60 hertz con los que operan los balastos electromagnéticos e híbridos que emplean los tubos rectos y circulares de las lámparas fluorescentes comunes antiguas.

En la placa de circuito impreso del balasto electrónico encontramos los siguientes componentes que pueden ser reciclados y utilizados para otras aplicaciones:

6 Resistencias de variados valores
5 Diodos 1N4007
1 Diac DB3
1 Fusible encapsulado en vidrio
5 Capacitores de variados valores
2 Transistores MJE13001
1 Transformador toroidal
1 Inductor filtro


En la placa de circuito impreso del balasto electrónico encontramos los siguientes componentes que pueden ser reciclados y utilizados para otras aplicaciones:


En la placa se puede observar la serigrafía con la posición de montaje de los mismos:

En la placa se puede observar la serigrafía con la posición de montaje de los mismos:


Y en su parte posterior el conexionado entre los mismos mediante sendas pistas de cobre:

Y en su parte posterior el conexionado eléctrico entre los mismos mediante sendas pistas de cobre.
















Por: Leandro Kessler

Fuentes: www.asifunciona.com – Wikipedia





El ABC de las lámparas Bajo Consumo

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