Una luz negra , también llamada luz UV-A , lámpara de Wood o luz ultravioleta , es una lámpara que emite luz ultravioleta de onda larga ( UV-A ) y muy poca luz visible . [1] [2] [3] [4] Un tipo de lámpara tiene un material de filtro violeta , ya sea en la bombilla o en un filtro de vidrio separado en la carcasa de la lámpara, que bloquea la mayor parte de la luz visible y permite el paso de los rayos UV, [3] por lo que la lámpara tiene un brillo violeta tenue cuando está en funcionamiento. [5] [6] Las lámparas de luz negra que tienen este filtro tienen una designación de la industria de la iluminación que incluye las letras "BLB". [3] [5] Esto significa "azul luz negra". Un segundo tipo de lámpara produce luz ultravioleta pero no tiene el material filtrante, por lo que produce luz más visible y tiene un color azul cuando está en funcionamiento. [3] [4] [5] Estos tubos están hechos para su uso en trampas para insectos " bug zapper " y se identifican con la designación industrial "BL". [5] [6] Esto significa "luz negra".
Las fuentes de luz negra pueden ser lámparas fluorescentes , lámparas de vapor de mercurio , diodos emisores de luz (LED), láseres o lámparas incandescentes especialmente diseñadas . En medicina , ciencia forense y algunos otros campos científicos, esta fuente de luz se conoce como lámpara de Wood, en honor a Robert Williams Wood , quien inventó los filtros UV de vidrio originales de Wood .
Aunque muchos otros tipos de lámparas emiten luz ultravioleta con luz visible, las luces negras son esenciales cuando se necesita luz UV-A sin luz visible, particularmente para observar la fluorescencia , [4] [5] el brillo coloreado que muchas sustancias emiten cuando se exponen a los rayos UV. . Las luces negras se emplean para efectos de iluminación decorativos y artísticos, usos diagnósticos y terapéuticos en medicina, [3] la detección de sustancias marcadas con tintes fluorescentes , la caza de rocas , la caza de escorpiones, [7] la detección de dinero falso , la curación de resinas plásticas, la atracción de insectos [4] y la detección de fugas de refrigerante que afectan a refrigeradores y sistemas de aire acondicionado . En las camas de bronceado se utilizan potentes fuentes de luz ultravioleta de onda larga . [4]
Los rayos UV-A presentan un peligro potencial cuando los ojos y la piel están expuestos, especialmente a fuentes de alta energía. Según la Organización Mundial de la Salud , los rayos UV-A son responsables del bronceado inicial de la piel y contribuyen al envejecimiento y las arrugas de la piel. Los rayos UV-A también pueden contribuir a la progresión de los cánceres de piel. [8] Además, los rayos UV-A pueden tener efectos negativos en los ojos tanto a corto como a largo plazo. [9]
Los tubos fluorescentes de luz negra generalmente se fabrican de la misma manera que los tubos fluorescentes normales , excepto que en el interior del tubo se utiliza un fósforo que emite luz UVA en lugar de luz blanca visible. El tipo más comúnmente utilizado para luces negras, denominado azul luz negra o "BLB" por la industria, tiene un revestimiento de filtro azul oscuro en el tubo, que filtra la mayor parte de la luz visible, de modo que se puedan observar los efectos de fluorescencia . [10] Estos tubos tienen un brillo violeta tenue cuando están en funcionamiento. No deben confundirse con los tubos de "luz negra" o "BL", que no tienen revestimiento de filtro y tienen un color azul más brillante. [11] [10] Están hechos para su uso en trampas para insectos " bug zapper " donde la emisión de luz visible no interfiere con el rendimiento del producto. El fósforo que normalmente se utiliza para un pico de emisión cercano a 368 a 371 nanómetros es fluoroborato de estroncio dopado con europio ( SrB
2F
8: UE2+
) o borato de estroncio dopado con europio ( Sr
3B
2oh
6: UE2+
) mientras que el fósforo utilizado para producir un pico de alrededor de 350 a 353 nanómetros es silicato de bario dopado con plomo ( BaSi
2oh
5: Pb+
). Las lámparas "azul luz negra" alcanzan su máximo a 365 nm. [12]
Los fabricantes utilizan diferentes sistemas de numeración para los tubos de luz negra. Philips utiliza un sistema que está quedando obsoleto (2010), mientras que el sistema (alemán) Osram se está volviendo dominante fuera de Norteamérica. La siguiente tabla enumera los tubos que generan azul, UVA y UVB, en orden decreciente de longitud de onda del pico más intenso. [a] Las composiciones aproximadas de fósforo, los números de tipo de los principales fabricantes y algunos usos se brindan como una descripción general de los tipos disponibles. La posición del "pico" se aproxima a las 10 nm más cercanas. "Ancho" es la medida entre puntos sobre los hombros del pico que representan el 50% de intensidad.
Otra clase de bombilla fluorescente UV está diseñada para usarse en trampas para insectos voladores " bug zapper ". Los insectos se sienten atraídos por la luz ultravioleta, que pueden ver, y luego el dispositivo los electrocuta . Estas bombillas utilizan la misma mezcla de fósforo que emite UV-A que la luz negra filtrada, pero como no necesitan suprimir la salida de luz visible, no utilizan un material de filtro violeta en la bombilla. El vidrio simple bloquea menos parte del espectro de emisión de mercurio visible, lo que hace que parezca azul violeta claro a simple vista. Estas lámparas reciben la denominación "luz negra" o "BL" en algunos catálogos de iluminación norteamericanos. Estos tipos no son adecuados para aplicaciones que requieren la baja salida de luz visible de las lámparas de tubos "BLB" [14] .
También se puede formar una luz negra simplemente usando una capa de filtro UV, como el vidrio de Wood , en la envoltura de una bombilla incandescente común . Este fue el método que se utilizó para crear las primeras fuentes de luz negra. Aunque las bombillas incandescentes de luz negra son una alternativa más económica a los tubos fluorescentes, son excepcionalmente ineficientes para producir luz ultravioleta, ya que la mayor parte de la luz emitida por el filamento es luz visible que debe bloquearse. Debido a su espectro de cuerpo negro , una luz incandescente irradia menos del 0,1% de su energía en forma de luz ultravioleta. Las bombillas incandescentes UV, debido a la necesaria absorción de la luz visible, se calientan mucho durante su uso. De hecho, en este tipo de bombillas se fomenta este calor, ya que un filamento más caliente aumenta la proporción de rayos UVA en la radiación de cuerpo negro emitida. Sin embargo, esta alta temperatura de funcionamiento reduce drásticamente la vida útil de la lámpara, de unas 1.000 horas típicas a unas 100 horas.
Las lámparas de luz negra de vapor de mercurio de alta potencia se fabrican con potencias nominales de 100 a 1000 vatios. Estos no utilizan fósforos, sino que se basan en la línea espectral de mercurio intensificada y ligeramente ampliada de 350 a 375 nm procedente de una descarga a alta presión entre 5 y 10 atmósferas estándar (500 y 1000 kPa), según el tipo específico. Estas lámparas utilizan envolturas de vidrio de Wood o revestimientos de filtros ópticos similares para bloquear toda la luz visible y también las líneas de mercurio de longitud de onda corta (UVC) a 184,4 y 253,7 nm, que son perjudiciales para los ojos y la piel. Algunas otras líneas espectrales, que se encuentran dentro de la banda de paso del vidrio de Wood entre 300 y 400 nm, contribuyen a la salida. Estas lámparas se utilizan principalmente para fines teatrales y presentaciones en conciertos. Son productores de UVA por unidad de consumo de energía más eficientes que los tubos fluorescentes.
Algunos diodos emisores de luz pueden generar luz ultravioleta , pero las longitudes de onda inferiores a 380 nm son poco comunes y los picos de emisión son amplios, por lo que solo se emiten los fotones UV de energía más baja , dentro de la luz predominante no visible.
Aunque las luces negras producen luz en el rango UV, su espectro se limita principalmente a la región UVA de onda larga, es decir, la radiación UV más cercana en longitud de onda a la luz visible, con baja frecuencia y, por lo tanto, energía relativamente baja. Aunque es baja, todavía queda algo de potencia de una luz negra convencional en el rango UVB. [15] Los rayos UVA son el más seguro de los tres espectros de luz ultravioleta , aunque una alta exposición a los rayos UVA se ha relacionado con el desarrollo de cáncer de piel en humanos. La energía relativamente baja de la luz UVA no provoca quemaduras solares . Sin embargo, los rayos UVA son capaces de dañar las fibras de colágeno , por lo que tienen el potencial de acelerar el envejecimiento de la piel y provocar arrugas . Los rayos UVA también pueden destruir la vitamina A en la piel.
Se ha demostrado que la luz UVA causa daño al ADN , pero no directamente, como la UVB y la UVC. Debido a su longitud de onda más larga , se absorbe menos y llega más profundamente a las capas de la piel , donde produce intermediarios químicos reactivos como radicales hidroxilo y oxígeno , que a su vez pueden dañar el ADN y provocar un riesgo de melanoma . Sin embargo, la débil emisión de luces negras no se considera suficiente para causar daños en el ADN o mutaciones celulares como lo hace la luz solar directa en verano, aunque hay informes de que la sobreexposición al tipo de radiación ultravioleta utilizada para crear bronceadores artificiales en las tumbonas puede causar Daño al ADN, fotoenvejecimiento (daño a la piel por exposición prolongada a la luz solar), endurecimiento de la piel, supresión del sistema inmunológico, formación de cataratas y cáncer de piel. [16] [17]
Los rayos UV-A pueden tener efectos negativos en los ojos tanto a corto como a largo plazo. [9]
La radiación ultravioleta es invisible para el ojo humano, pero iluminar ciertos materiales con radiación UV provoca la emisión de luz visible, haciendo que estas sustancias brillen con varios colores. Esto se llama fluorescencia y tiene muchos usos prácticos. Se requieren luces negras para observar la fluorescencia, ya que otros tipos de lámparas ultravioleta emiten luz visible que ahoga el tenue brillo fluorescente.
La lámpara de Wood es una herramienta de diagnóstico utilizada en dermatología mediante la cual se irradia luz ultravioleta (a una longitud de onda de aproximadamente 365 nanómetros) sobre la piel del paciente; Luego, un técnico observa cualquier fluorescencia posterior . Por ejemplo, las porfirinas , asociadas con algunas enfermedades de la piel, tendrán una fluorescencia rosada. Aunque la técnica para producir una fuente de luz ultravioleta fue ideada por Robert Williams Wood en 1903 utilizando " vidrio de Wood ", fue en 1925 cuando Margarot y Deveze utilizaron la técnica en dermatología para la detección de infecciones fúngicas del cabello. Tiene muchos usos, tanto para distinguir las condiciones fluorescentes de otras condiciones como para localizar los límites precisos de la condición.
También es útil para diagnosticar:
Se puede utilizar una lámpara de Wood para evaluar rápidamente si un individuo sufre intoxicación por etilenglicol como consecuencia de la ingestión de anticongelante . Los fabricantes de anticongelantes que contienen etilenglicol suelen añadir fluoresceína , lo que hace que la orina del paciente emita fluorescencia bajo la lámpara de Wood. [21]
La lámpara de Wood es útil para diagnosticar afecciones como la esclerosis tuberosa [22] y el eritrasma (causado por Corynebacterium minutissimum , ver arriba). [23] Además, la detección de porfiria cutánea tardía a veces se puede realizar cuando la orina se vuelve rosada al iluminarse con la lámpara de Wood. [24] Las lámparas de Wood también se han utilizado para diferenciar la hipopigmentación de la despigmentación, como en el caso del vitíligo . La piel de un paciente con vitiligo aparecerá de color amarillo verdoso o azul bajo la lámpara de Wood. [ cita necesaria ] Se ha informado su uso en la detección de melanoma . [25]
Luz Bili . Un tipo de fototerapia que utiliza luz azul con un rango de 420 a 470 nm y se usa para tratar la ictericia neonatal .
La luz negra se utiliza habitualmente para autenticar pinturas al óleo , antigüedades y billetes de banco . Las luces negras se pueden utilizar para diferenciar la moneda real de los billetes falsos porque, en muchos países, los billetes legales tienen símbolos fluorescentes que solo se muestran bajo una luz negra. Además, el papel utilizado para imprimir dinero no contiene ninguno de los agentes abrillantadores que hacen que los papeles disponibles comercialmente emitan fluorescencia bajo luz negra. Ambas características hacen que los billetes ilegales sean más fáciles de detectar y más difíciles de falsificar con éxito. Las mismas características de seguridad se pueden aplicar a tarjetas de identificación como pasaportes o licencias de conducir .
Otras aplicaciones de seguridad incluyen el uso de bolígrafos que contienen tinta fluorescente, generalmente con una punta suave, que pueden usarse para marcar artículos de manera "invisible". Si posteriormente se roban los objetos así marcados, se puede utilizar una luz negra para buscar estas marcas de seguridad. En algunos parques de diversiones , discotecas y otros eventos diurnos (o nocturnos), se estampa con goma una marca fluorescente en la muñeca de un huésped que luego puede ejercer la opción de irse y regresar sin pagar más. cuota de admisión.
Los materiales fluorescentes también se utilizan ampliamente en numerosas aplicaciones de la biología molecular, a menudo como "etiquetas" que se unen a una sustancia de interés (por ejemplo, el ADN), permitiendo así su visualización.
Miles de coleccionistas de polillas e insectos de todo el mundo utilizan varios tipos de luces negras para atraer especímenes de polillas e insectos para fotografiarlos y coleccionarlos. Es una de las fuentes de luz preferidas para atraer insectos y polillas por la noche. La luz negra también se puede utilizar para ver excrementos de animales, como orina y vómitos, que no siempre son visibles a simple vista.
La luz negra se utiliza ampliamente en pruebas no destructivas. Se aplican fluidos fluorescentes a estructuras metálicas y se iluminan con una luz negra que permite detectar fácilmente grietas y otras debilidades del material.
Además, si se sospecha una fuga en un refrigerador o un sistema de aire acondicionado , se puede inyectar un tinte trazador UV en el sistema junto con el aceite lubricante del compresor y la mezcla de refrigerante. Luego se hace funcionar el sistema para hacer circular el tinte a través de las tuberías y los componentes y luego se examina el sistema con una lámpara de luz negra. Cualquier evidencia de tinte fluorescente indica la parte con fugas que necesita reemplazo.
También se utiliza para iluminar cuadros pintados con colores fluorescentes, especialmente sobre terciopelo negro , lo que intensifica la ilusión de autoiluminación. El uso de dichos materiales, a menudo en forma de mosaicos vistos en una sala sensorial bajo luz ultravioleta, es común en el Reino Unido para la educación de estudiantes con profundas y múltiples dificultades de aprendizaje. [26] Esta fluorescencia de ciertas fibras textiles, especialmente aquellas que contienen residuos de abrillantadores ópticos , también puede usarse para efectos recreativos, como se ve, por ejemplo, en los créditos iniciales de la película de James Bond A View to a Kill . Los títeres de luz negra también se representan en un teatro de luz negra.
Las luces negras son una herramienta común para la búsqueda de rocas y la identificación de minerales por su fluorescencia. Los minerales y rocas más comunes que brillan bajo la luz ultravioleta son fluorita, calcita, aragonita, ópalo, apatita, calcedonia, corindón (rubí y zafiro), scheelita, selenita, smithsonita, esfalerita y sodalita. La primera persona en observar la fluorescencia en minerales fue George Stokes en 1852. Observó la capacidad de la fluorita de producir un brillo azul cuando se ilumina con luz ultravioleta y llamó a este fenómeno "fluorescencia" en honor al mineral fluorita. Las lámparas utilizadas para visualizar vetas de fluorita y otros minerales fluorescentes se utilizan comúnmente en las minas, pero tienden a ser a escala industrial. Para que sean útiles para este propósito, las lámparas deben tener una longitud de onda corta y ser de calidad científica. La gama UVP de lámparas UV portátiles es ideal para este propósito y los geólogos las utilizan para identificar las mejores fuentes de fluorita en minas o en posibles nuevas minas. Algunos cristales de selenita transparentes exhiben un patrón de "reloj de arena" bajo la luz ultravioleta que no es visible con luz natural. Estos cristales también son fosforescentes. La piedra caliza, el mármol y el travertino pueden brillar debido a la presencia de calcita. Las rocas de granito, sienita y pegmatita granítica también pueden brillar.
La luz ultravioleta se puede utilizar para endurecer pegamentos, resinas y tintas concretos provocando una reacción fotoquímica dentro de esas sustancias. Este proceso de endurecimiento se llama "curado". El curado UV se adapta a la impresión, el recubrimiento, la decoración, la estereolitografía y el ensamblaje de una variedad de productos y materiales. En comparación con otras tecnologías, el curado con energía UV puede considerarse un proceso de baja temperatura, un proceso de alta velocidad y un proceso sin disolventes, ya que el curado se produce mediante polimerización directa en lugar de evaporación. Introducida originalmente en la década de 1960, esta tecnología ha simplificado y aumentado la automatización en muchas industrias del sector manufacturero. Una ventaja principal del curado con luz ultravioleta es la velocidad a la que se puede procesar un material. Acelerar el paso de curado o secado en un proceso puede reducir fallas y errores al disminuir el tiempo que una tinta o recubrimiento permanece húmedo. Esto puede aumentar la calidad de un artículo terminado y potencialmente permitir una mayor consistencia. Otro beneficio de reducir el tiempo de fabricación es que se necesita dedicar menos espacio para almacenar artículos que no se pueden utilizar hasta que finalice el paso de secado. Debido a que la energía UV tiene interacciones únicas con muchos materiales diferentes, el curado UV permite la creación de productos con características que no se pueden lograr por otros medios. Esto ha llevado a que el curado UV se vuelva fundamental en muchos campos de la fabricación y la tecnología, donde se requieren cambios en la resistencia, dureza, durabilidad, resistencia química y muchas otras propiedades.
Una de las innovaciones para vuelos nocturnos y en cualquier condición climática utilizadas por Estados Unidos, Reino Unido, Japón y Alemania durante la Segunda Guerra Mundial fue el uso de iluminación interior UV para iluminar el panel de instrumentos, brindando una alternativa más segura a las caras de los instrumentos pintadas con radio y punteros, y una intensidad que podía variarse fácilmente y sin iluminación visible que revelara la posición de un avión. Esto llegó incluso a incluir la impresión de gráficos marcados con tintas fluorescentes UV y el suministro de lápices y reglas de cálculo UV visibles como el E6B .
También se pueden utilizar para detectar LSD , que emite fluorescencia bajo luz negra, mientras que los sustitutos comunes como el 25I-NBOMe no lo hacen. [27]
En las camas de bronceado se utilizan potentes fuentes de luz ultravioleta de onda larga . [4]
