A lámpada paira sempre: esta é a manga!

1993/05/01 Mujika, Alfontso - Elhuyar Fundazioa Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Ingeniaritza
• Patenteak/Asmakizunak

A noticia publicouse o pasado verán. Una empresa estadounidense, "Intersource Technologies", reivindicou a catro ventos: Inventamos una lámpada eléctrica revolucionaria paira o fogar, sen filamentos nin electrodos. En condicións normais de traballo funcionará durante 14 anos e só necesitará una cuarta parte da enerxía eléctrica absorbida polas lámpadas convencionais (lámpadas incandescentes) paira proporcionar o mesmo fluxo luminoso.

A noticia provocou numerosas tintas nos medios de comunicación. Parecía que o novo produto ía revolucionar a industria das lámpadas eléctricas da noite para a mañá e polas patas para arriba. Esta nova lámpada é una lámpada de indución. Como todas as lámpadas eléctricas, a enerxía eléctrica transfórmase en enerxía luminosa, pero paira iso utiliza ondas de radio. As ondas provocan una descarga eléctrica nunha mestura de gases dentro do tubo de vidro. A maior parte das reaccións físicas e químicas que deterioran as lámpadas incandescentes (lámpadas normais) e as lámpadas de descarga (tubos fluorescentes, etc.) e finalmente deterióranas, evitan as lámpadas de indución, separando os compoñentes eléctricos da parte da lámpada na que se xera a luz. Por tanto, modifica a base tecnolóxica da industria de lámpadas.

En principio, a idea de iluminación de indución non é nova, pero até agora non se conseguiu una lámpada de indución economicamente competitiva no mercado. O problema é que un emisor de radio de potencia suficiente paira producir luz nunha mestura de gas nun tubo de vidro emite ondas longas que interferen os sinais de televisión e outras como as dos marcapasos. Paira limitar ou eliminar estas emisións necesítanse aparellos electrónicos caros ou cubertas físicas. Por exemplo, Philips lanzou hai dous anos una lámpada de indución, pero é moi cara: 70.000 pts. (3.500 volumes) son válidas paira cada lámpada e de gran potencia, polo que non son válidas paira uso doméstico. Este tipo de lámpadas empezáronse a utilizar en túneles de estradas debido ao elevado custo da súa substitución.

A empresa californiana parece idear un sistema económico paira solucionar o problema das interferencias, cun prezo de 1.100-2.000 pts. (55-100 vol.) anunciou que será o medio.

É certo o que vén a revolución?

A industria de iluminación está a investigar a tecnoloxía de indución e, en xeral, o que está a facer é certo. Con todo, ninguén cre que as lámpadas convencionais se obsoletas nada máis dicir a Jesús amén. Por outra banda, se alguén cre que a industria da iluminación non quere impulsar lámpadas de longa duración e que os petos se enchen de face lanzando lámpadas de curta duración, está completamente equivocado. A tecnoloxía de iluminación está en continua renovación en catro áreas: eficiencia lumínica (é dicir, aumento do fluxo luminoso da lámpada sen aumentar a potencia eléctrica absorbida), duración das lámpadas, estética e, por último, prezo. Noutras palabras, o rendemento das lámpadas é cada vez maior, duran máis, son cada vez máis pequenas e bonitas, e cada vez máis baratas.

Pero, a que mira o consumidor medio ao comprar a lámpada? Estética e prezo, que deixa en segundo plano a eficiencia luminosa e a duración. Por iso, as lámpadas convencionais (lámpadas incandescentes con filamentos de wolframio) son as máis utilizadas aínda nos fogares. Pola contra, na iluminación pública prevalece a eficiencia. É por iso que en rúas e estradas utilízanse lámpadas de sodio a baixa presión, a pesar de que proporcionan luz amarela e baixa.

E as lámpadas de sempre que?

O deseño da lámpada tradicional non variou demasiado desde que Thomas Alva Edison patentou fai máis de 100 anos. A través dun filamento, rodeado dun gas inerte, faise pasar a corrente eléctrica quentando o filamento até a súa elevación (até 2.500 ºC en lámpadas normais da casa). Estas lámpadas son moi baratas e de fácil fabricación, pero teñen dous grandes defectos: 1) Só o 10% da enerxía eléctrica que absorben transfórmase en enerxía luminosa.

O resto gástase quentando a lámpada. 2) A duración media é só dunhas 1000 horas. A duración pode aumentar si o filamento quéntase lentamente, debido a erros microscópicos na estrutura cristalina do metal filamentoso que se quenta rapidamente. Ao pulsar o interruptor hai dispositivos que aumentan progresivamente a tensión eléctrica no filamento, pero son caros e non son rendibles.

Lámpadas halógenas

Con todo, producíronse innovacións no campo da lámpada incandescente. Na década de 1960 produciuse un avance significativo na duración e eficiencia luminosa coa aparición de lámpadas de wolframio/halógeno. Canto maior é a temperatura do filamento, máis luz dá. Con todo, o sobrecalentamiento do filamento nas lámpadas convencionais fai que as fraccións de wolframio se evaporen e logo acumúlense formando una capa escura dentro da lámpada. Entón a lámpada emite menos luz e ademais o filamento adelgázase, é dicir, rompe antes.

A finais da década de 1950 os investigadores descubriron algo sorprendente: si engadimos un pouco de halógeno ao gas inerte dentro da lámpada, o gas reacciona co wolframio evaporado que se escapa do filamento formando un halogenuro metálico, que se sitúa nas partes máis frías do filamento. Este “ciclo do halógeno” permitiu a fabricación dun filamento de maior duración, que permite una maior temperatura, é dicir, una lámpada de maior eficiencia lumínica.

A eficiencia actual das lámpadas halógenas é o dobre que a das lámpadas convencionais e 3 (?) duran máis veces. Pero son máis caros.

Lámpadas de descarga

A área de lámpadas de descarga é a que máis desenvolveu a industria de iluminación. Nestas lámpadas a luz xérase mediante a excitación dun gas ou vapor mediante unha descarga eléctrica. A eficiencia destas lámpadas é moito maior que a das incandescentes: As normais de watt e incandescencia emiten máis de 200 plumas, só 12. Ademais, duran moito máis. Pero non todas son vantaxes. Estas lámpadas son moi eficientes, pero teñen un amplo espectro de cores.

Por exemplo, as lámpadas de sodio dan moita luz, pero a luz é amarela, non branca. Ademais, a diferenza das incandescentes, a intensidade luminosa total non se alcanza bruscamente: necesitan un “tempo de quecemento”. Doutra banda, paira o mantemento do arco eléctrico requírese un circuíto de control, é dicir, a lámpada necesita un dispositivo xunto ao que necesita espazo e que encarece a lámpada. Por último, cabe sinalar que este tipo de lámpadas dificilmente poden fabricarse a unha potencia nominal inferior a 150 watts. En consecuencia, non se poden utilizar en vivendas, oficinas, comercios, etc. de pequeno volume, xa que proporcionan un exceso de luz.

Con todo, a industria de iluminación tratou constantemente de superar os inconvenientes destas lámpadas. Froito diso son as lámpadas fluorescentes que todos coñecemos, cunha eficiencia de 80-90 lúmenes por watt. Son lámpadas de descarga de vapor de mercurio. No tubo de descarga atópase o vapor de mercurio mesturado con cripton e argona. O tubo é de vidro e a súa superficie interior está cuberta por unha capa de po de fósforo. No ambiente desta mestura de gas e vapor, a descarga eléctrica produce radiación verde e azul, pero sobre todo radiación ultravioleta invisible paira o ollo humano.

A capa de fósforo en po absorbe a radiación ultravioleta e expúlsaa como radiación de lonxitude de onda visible. Isto, mesturado coa radiación azul e verde, parece dar luz branca. Dependendo do po de fósforo que se utilice, obterase esta cor. Con todo, a cor da luz obtida está algo máis lonxe da cor da luz do día que o das lámpadas incandescentes. Na escala de obtención da “calidade” da luz, as lámpadas incandescentes teñen un valor de 100, é dicir, a luz do día, e os tubos fluorescentes convencionais entre 55 e 90.

A última novidade en lámpadas de descarga son as lámpadas de descarga de alta intensidade comercializadas hai poucos anos, que achegan una alta eficiencia e unha cor de luz “natural”. A eficiencia destas lámpadas é 6 veces maior que a da lámpada convencional. Pero a potencia mínima fabricada é de 150 watts. Isto proporciona una intensidade luminosa de 12.000 lúmenes, demasiado grande paira usos domésticos e similares. Ademais, é caro: case 9.000 ptas. (450 vols.) Válido. Por iso, este tipo de lámpadas só poden utilizarse en escaparates de tendas e similares.

E por que cambiar a lámpada de sempre?

Por que estas novas lámpadas son tan caras? Porque teñen un proceso de fabricación difícil. Os compostos químicos deben mesturarse en cantidades moi pequenas e precisas, controlados por computador e en condicións moi especiais. Por iso, na industria de iluminación ninguén cre polo momento que ningunha lámpada substituirá á lámpada tradicional nos nosos fogares.

Con todo, con este obxectivo habilitouse outro tipo de lámpadas: a lámpada fluorescente compacta, comercializada fai uns 8 anos. A industria da iluminación investiu miles de millóns no desenvolvemento e mercadotecnia desta lámpada. Que teñen ben? Por unha banda, paira a mesma intensidade luminosa, absorbe entre 4 e 5 veces menos enerxía eléctrica que a lámpada convencional. Doutra banda, ten una duración entre 6 e 8 veces superior á bomba convencional. Son pequenas e compatibles, é dicir, pódense substituír a lámpada convencional (non sempre, en verdade) porque se conectan na mesma casa de lámpadas. En canto á cor de luz, os novos pos de fósforo atopados permiten obter una boa luz: 85 nunha escala de 100.

As vantaxes deste tipo de lámpadas, por tanto, son evidentes. Pero os consumidores normais non utilizamos este tipo de argumentacións. 3.000 ptas (150 vols.) Máis que pagar una vez e esquecerse da lámpada de longo tempo, 125 pts. (6 vols.) Preferimos comprar lámpadas convencionais de valor sen parar e pagar máis á compañía eléctrica. Malgastamos enerxía e diñeiro como se ve no cadro da páxina anterior. As escusas son fáciles de atopar: teñen forma fea, ao principio hai que pagar moito, non sempre serven paira cambiar de ...

A lámpada compacta retira aínda a pequena parte do mercado da lámpada tradicional. Ademais, cerca do 70% das lámpadas compactas que se venden utilízanse na industria e non nos fogares.

Se xa tivo un éxito limitado, agora parece que lle aparecerá un duro competidor, a lámpada de indución que mencionamos ao comezo do artigo. Por tanto, en breve podería iniciarse a guerra comercial entre as lámpadas compactas e as lámpadas de indución. Nesta hipotética batalla, ademais dos prezos, a duración e a eficiencia, é fácil detectar que se utilizará a “mercadotecnia do verde”, que agora está en plena actualidade en produtos industriais. A ecoloxía véndese.

Por tanto, quérennos vender “verdor”, dicindo que esa lámpada é máis verde que a outra. Pero coidado! O verdor non se mide só polo consumo de enerxía. Cada lámpada fluorescente compacta contén 12 miligramos de mercurio, moi tóxico. Así mesmo, o proceso de fabricación destes complexos circuítos con lámpadas de indución é prexudicial paira o medio ambiente. Neste sentido, a lámpada incandescente con filamento de wolframio convencional, a lámpada de sempre, a pesar de ser un malgaste de enerxía, habería que dicir que é “máis verde” que os seus competidores.

Diferentes características das lámpadas eléctricas paira vivendas Eficiencia luminosa (en watios lumen)Vida (en horas)Cor

Incandescentes
Lámpadas halógenas Tubos
fluorescentes Fluorescentes
compactos Lámpadas de
indución

12
22
80

50
1.000
6.000
6.000

6.000
euros
de
sobresaliente