Una lámpara fluorescente compacta ( CFL ), también llamada luz fluorescente compacta , luz de bajo consumo y tubo fluorescente compacto , es una lámpara fluorescente diseñada para reemplazar una bombilla incandescente ; algunos tipos encajan en luminarias diseñadas para bombillas incandescentes. Las lámparas utilizan un tubo que se curva o se pliega para encajar en el espacio de una bombilla incandescente y un balasto electrónico compacto en la base de la lámpara.
En comparación con las lámparas incandescentes de uso general que dan la misma cantidad de luz visible , las CFL utilizan entre una quinta y una tercera parte de la energía eléctrica y duran entre ocho y quince veces más. Una CFL tiene un precio de compra más alto que una lámpara incandescente, pero puede ahorrar más de cinco veces su precio de compra en costos de electricidad durante la vida útil de la lámpara. [1] Al igual que todas las lámparas fluorescentes, las CFL contienen mercurio tóxico , [2] lo que complica su eliminación. En muchos países, los gobiernos han prohibido la eliminación de CFL junto con la basura normal. Estos países han establecido sistemas especiales de recolección para CFL y otros desechos peligrosos.
El principio de funcionamiento sigue siendo el mismo que en otras luces fluorescentes : los electrones que están unidos a los átomos de mercurio se excitan a estados en los que irradiarán luz ultravioleta cuando regresan a un nivel de energía más bajo; esta luz ultravioleta emitida se convierte en luz visible cuando incide en el revestimiento fluorescente y en calor cuando es absorbida por otros materiales como el vidrio.
Las lámparas fluorescentes compactas emiten una distribución de potencia espectral distinta a la de las lámparas incandescentes. Las formulaciones mejoradas de fósforo han mejorado el color percibido de la luz emitida por las lámparas fluorescentes compactas, de modo que algunas fuentes califican a las mejores lámparas fluorescentes compactas "blancas suaves" como subjetivamente similares en color a las lámparas incandescentes estándar. [3]
Las lámparas LED blancas compiten con las CFL por la iluminación de alta eficiencia. [4] Desde entonces, General Electric ha dejado de producir lámparas CFL domésticas en los Estados Unidos a favor de las LED. [5]
La lámpara fluorescente moderna fue inventada en la década de 1890 por Peter Cooper Hewitt . [6] Las lámparas Cooper Hewitt se utilizaban en estudios e industrias fotográficas. [6]
Edmund Germer , Friedrich Meyer y Hans Spanner patentaron una lámpara de vapor de alta presión en 1927. [6] Más tarde, George Inman se asoció con General Electric para crear una lámpara fluorescente práctica, vendida en 1938 y patentada en 1941. [6] Se idearon lámparas circulares y en forma de U para reducir la longitud de los artefactos de iluminación fluorescentes. La primera bombilla y el artefacto de iluminación fluorescente se exhibieron al público en general en la Feria Mundial de Nueva York de 1939 .
La bombilla fluorescente compacta espiral fue inventada en 1976 por Edward E. Hammer , un ingeniero de General Electric, [7] en respuesta a la crisis del petróleo de 1973. [ 8] Aunque el diseño cumplió sus objetivos, habría costado a GE alrededor de 25 millones de dólares construir nuevas fábricas para producir las lámparas, por lo que la invención fue archivada. [9] El diseño fue finalmente copiado por otros. [9]
En 1980, Philips presentó su modelo SL*18, que era una lámpara de montaje en bayoneta o roscado con balasto magnético integrado. [10] La lámpara usaba un tubo T4 plegado, fósforos tricolores estables y una amalgama de mercurio . Este fue el primer reemplazo exitoso de rosca para una lámpara incandescente, utilizando nuevos fósforos de aluminio de tierras raras en red para resolver el problema de la depreciación del lumen que normalmente ocurriría rápidamente en un tubo tan delgado; sin embargo, no fue ampliamente adoptado, debido a su gran tamaño, peso (más de medio kilogramo), parpadeo pronunciado de 50 Hz y tiempo de calentamiento de 3 minutos. [11] Se basó en el prototipo SL1000 de 1976. [12] En 1985, Osram comenzó a vender su modelo Dulux EL, que fue la primera CFL en incluir un balasto electrónico. [13]
El volumen fue un problema en el desarrollo de las lámparas fluorescentes compactas, ya que las lámparas fluorescentes debían caber en el mismo volumen que las lámparas incandescentes comparables. Esto requirió el desarrollo de nuevos fósforos de alta eficacia que pudieran soportar más energía por unidad de área que los fósforos utilizados en los tubos fluorescentes más antiguos y de mayor tamaño. [13]
En 1995, las lámparas fluorescentes compactas helicoidales, fabricadas en China por Shanghai Xiangshan, comenzaron a comercializarse. Fueron propuestas por primera vez por General Electric, que vio dificultades para doblar tubos de vidrio en espirales utilizando maquinaria automatizada. Xiangshan resolvió este problema doblando los tubos a mano, lo que fue posible gracias a los bajos costos de mano de obra en China. [14] Desde entonces, las ventas aumentaron de manera constante. [15] El revestimiento de fósforo en las lámparas fluorescentes compactas espirales es desigual, siendo más grueso en la parte inferior que en la superior, debido al efecto de la gravedad durante el proceso de revestimiento. [14] Aunque su popularidad varió según los países, en China las lámparas fluorescentes compactas fueron la "tecnología dominante en el segmento residencial" en 2011. [16]
Philips Lighting abandonó la investigación sobre fluorescentes compactos en 2008 y comenzó a dedicar la mayor parte de su presupuesto de investigación y desarrollo a la iluminación de estado sólido, como la iluminación LED. [17]
Sin embargo, el auge de la iluminación LED afectó significativamente las ventas y la producción de CFL. Como resultado de la disminución de los costos y las mejores características, los clientes migraron cada vez más hacia los LED. En la India, "casi el 60 por ciento del mercado de la iluminación ... ha sido absorbido por los LED" en 2018. [18] Los precios de los LED cayeron muy por debajo de los 5 dólares estadounidenses por una bombilla básica en 2015. [19] En los Estados Unidos, las CFL también se enfrentaban a la posibilidad de regulaciones propuestas para 2017 que crearían dificultades para calificar para la calificación Energy Star . [19] A principios de 2016, General Electric anunció que eliminaría gradualmente la producción de CFL en los EE. UU. [19] [5]
El 1 de septiembre de 2021, la UE prohibió la exportación, importación, fabricación y venta de todas las lámparas fluorescentes compactas con balastos integrados. [20]
Existen dos tipos de lámparas fluorescentes compactas: lámparas integradas y no integradas, donde CFL-i denota un balasto integrado y CFL-ni denota un balasto no integrado. Las lámparas integradas combinan el tubo y el balasto en una sola unidad. Estas lámparas permiten a los consumidores reemplazar fácilmente las lámparas incandescentes por lámparas fluorescentes compactas. Las lámparas fluorescentes compactas integradas funcionan bien en muchas luminarias incandescentes estándar, lo que reduce el costo de conversión a fluorescentes. Hay lámparas de 3 vías y modelos regulables con casquillos estándar.
Las lámparas fluorescentes compactas no integradas tienen el balasto instalado permanentemente en la luminaria y, por lo general, solo se cambia el tubo fluorescente al final de su vida útil. Dado que los balastos se colocan en la luminaria, son más grandes y duran más en comparación con los integrados, y no necesitan reemplazarse cuando el tubo llega al final de su vida útil. Las carcasas de las lámparas fluorescentes compactas no integradas pueden ser más caras y sofisticadas. Tienen dos tipos de tubos: un tubo de dos pines diseñado para balastos convencionales, por ejemplo, con base enchufable G23 o G24d, y un tubo de cuatro pines diseñado para un balasto electrónico o un balasto convencional con un cebador externo. Un tubo de dos pines contiene un cebador integrado, lo que evita la necesidad de pines de calentamiento externos pero causa incompatibilidad con los balastos electrónicos. Las lámparas fluorescentes compactas no integradas también se pueden instalar en una luminaria convencional utilizando un adaptador que contiene un balasto magnético incorporado. El adaptador consta de un tornillo de bombilla normal, el propio balasto y un clip para el conector de la lámpara.
Las lámparas fluorescentes compactas tienen dos componentes principales: un balasto magnético o electrónico y un tubo lleno de gas (también llamado bombilla o quemador). La sustitución de los balastos magnéticos por balastos electrónicos ha eliminado la mayor parte del parpadeo y el encendido lento que tradicionalmente se asociaban a la iluminación fluorescente, y ha permitido el desarrollo de lámparas más pequeñas que se pueden intercambiar directamente con más tamaños de bombillas incandescentes.
Los balastos electrónicos contienen una pequeña placa de circuito con un rectificador de puente , un condensador de filtro y, por lo general, dos transistores de conmutación , que a menudo son transistores bipolares de puerta aislada . La corriente CA entrante primero se rectifica a CC, luego se convierte a CA de alta frecuencia por los transistores, conectados como un inversor CC a CA en serie resonante . La alta frecuencia resultante se aplica al tubo de la lámpara. Dado que el convertidor resonante tiende a estabilizar la corriente de la lámpara (y la luz emitida) en un rango de voltajes de entrada, las CFL estándar responden mal en aplicaciones de atenuación y experimentarán una vida útil más corta y, a veces, fallas catastróficas. Se requieren balastos electrónicos especiales (integrados o separados) para el servicio de atenuación.
La salida de luz de las lámparas fluorescentes compactas es aproximadamente proporcional al área de superficie del fósforo, y las lámparas fluorescentes compactas de alto rendimiento suelen ser más grandes que sus equivalentes incandescentes. Esto significa que las lámparas fluorescentes compactas pueden no encajar bien en las luminarias existentes. Para que quepa suficiente área recubierta de fósforo dentro de las dimensiones generales aproximadas de una lámpara incandescente, las formas estándar de los tubos de las lámparas fluorescentes compactas son una hélice con una o más vueltas, varios tubos paralelos, un arco circular o una mariposa.
Algunas lámparas fluorescentes compactas están etiquetadas para no funcionar con la base hacia arriba, ya que el calor acorta la vida útil del balasto. Estas lámparas fluorescentes compactas no son adecuadas para su uso en luces colgantes y, especialmente, no son adecuadas para luminarias empotradas . Existen lámparas fluorescentes compactas diseñadas para su uso en dichas luminarias. [21] Las recomendaciones actuales para luminarias completamente cerradas y sin ventilación (como las empotradas en techos aislados) son utilizar "lámparas fluorescentes compactas reflectoras" (R-CFL), [22] [23] lámparas fluorescentes compactas de cátodo frío o reemplazar dichas luminarias por otras diseñadas para lámparas fluorescentes compactas. [22] Una lámpara fluorescente compacta prosperará en áreas que tengan un buen flujo de aire, como en una lámpara de mesa. [24]
Las lámparas fluorescentes compactas emiten luz a partir de una mezcla de fósforos , cada uno de los cuales emite una banda de color con algunas bandas aún en el rango ultravioleta , como se puede ver en el espectro de luz. Los diseños de fósforo modernos equilibran el color de la luz emitida, la eficiencia energética y el costo. Cada fósforo adicional agregado a la mezcla de revestimiento mejora la reproducción cromática, pero disminuye la eficiencia y aumenta el costo. Las lámparas fluorescentes compactas de buena calidad para el consumidor utilizan tres o cuatro fósforos para lograr una luz "blanca" con un índice de reproducción cromática (CRI) de aproximadamente 80, donde el máximo de 100 representa la apariencia de los colores bajo la luz del día u otras fuentes de radiación de cuerpo negro , como una bombilla incandescente (dependiendo de la temperatura de color correlacionada ).
La temperatura de color se puede indicar en kelvins o mireds (1 millón dividido por la temperatura de color en kelvins). La temperatura de color de una fuente de luz es la temperatura de un cuerpo negro que tiene la misma cromaticidad (es decir, color) que la fuente de luz. Se asigna una temperatura nocional, la temperatura de color correlacionada , la temperatura de un cuerpo negro que emite luz de un tono que, para la percepción humana del color, se asemeja más a la luz de la lámpara.
La temperatura de color es característica de la radiación de cuerpo negro; las fuentes de luz blanca prácticas se aproximan a la radiación de un cuerpo negro a una temperatura dada, pero no tendrán un espectro idéntico. En particular, bandas estrechas de radiación de longitud de onda más corta suelen estar presentes incluso para lámparas de baja temperatura de color (luz "cálida"). [25]
A medida que aumenta la temperatura de color, el matiz de la luz blanca cambia de rojo a amarillo, a blanco y a azul. Los nombres de los colores que se utilizan para las lámparas fluorescentes compactas modernas y otras lámparas trifósforo varían entre los fabricantes, a diferencia de los nombres estandarizados que se utilizan con las lámparas fluorescentes de halofosfato más antiguas. Por ejemplo, las lámparas fluorescentes compactas Daylight de Sylvania tienen una temperatura de color de 3500 K, mientras que la mayoría de las demás lámparas llamadas Daylight tienen temperaturas de color de al menos 5000 K. En Estados Unidos, la especificación de Energy Star proporciona un conjunto de temperaturas de color con nombre para las luminarias certificadas.
Las lámparas fluorescentes compactas suelen tener una vida útil nominal de 6000 a 15 000 horas, mientras que las lámparas incandescentes estándar tienen una vida útil de 750 o 1000 horas. [27] [28] [29] Sin embargo, la vida útil real de cualquier lámpara depende de muchos factores, incluidos el voltaje de funcionamiento, los defectos de fabricación, la exposición a picos de voltaje , los golpes mecánicos , la frecuencia de encendido y apagado, la orientación de la lámpara y la temperatura ambiente de funcionamiento , entre otros factores. [30]
La vida útil de una CFL es significativamente más corta si se enciende y se apaga con frecuencia o se usa en una luminaria totalmente cerrada. Esto sucede porque los electrodos de una CFL sufren una pulverización cada vez que se enciende; esto también sucede en los tubos fluorescentes. Como resultado, el material de los electrodos se expulsa cada vez que se produce la pulverización y se deposita en las paredes del tubo fluorescente, mostrándose como un oscurecimiento del extremo de la lámpara. En el caso de un ciclo de encendido y apagado de 5 minutos, la vida útil de algunas CFL puede reducirse a la de las bombillas incandescentes. El programa Energy Star de EE. UU. sugiere que las lámparas fluorescentes se dejen encendidas al salir de una habitación durante menos de 15 minutos para mitigar este problema. [31] Las CFL emiten menos luz más adelante en su vida útil que cuando son nuevas. La disminución de la salida de luz es exponencial , y las pérdidas más rápidas se producen poco después de que la lámpara se usa por primera vez. Al final de su vida útil, se puede esperar que las CFL emitan el 70-80% de su salida de luz original. [32] La respuesta del ojo humano a la luz es logarítmica . Es decir, mientras que el ojo humano es muy sensible a los cambios en la intensidad de las fuentes de luz tenues, es menos sensible a los cambios en la intensidad de las fuentes de luz más brillantes, ya que las pupilas compensan dilatándose o contrayéndose. [33] Por lo tanto, suponiendo que la iluminación proporcionada por la lámpara era suficiente al principio de su vida, y la salida de luz de una bombilla disminuye gradualmente en un 25%, los espectadores percibirán un cambio mucho menor en la intensidad de la luz. [34]
Las lámparas fluorescentes compactas pierden intensidad a lo largo de su vida útil [35], por lo que lo que comienza como una luminosidad adecuada puede llegar a ser insuficiente. En una prueba realizada por el Departamento de Energía de los EE. UU. sobre productos Energy Star en 2003-2004, una cuarta parte de las lámparas fluorescentes compactas probadas ya no cumplían con su potencia nominal después del 40% de su vida útil nominal. [36] [37]
Debido a que la sensibilidad del ojo cambia con la longitud de onda, la salida de las lámparas se mide comúnmente en lúmenes , una medida de la potencia de la luz tal como la percibe el ojo humano. La eficacia luminosa de las lámparas es la cantidad de lúmenes emitidos por cada vatio de energía eléctrica utilizada. La eficacia luminosa de una CFL típica es de 50 a 70 lúmenes por vatio (lm/W) y la de una lámpara incandescente típica es de 10 a 17 lm/W . [38] En comparación con una lámpara teóricamente 100% eficiente ( 680 lm/W ), las lámparas CFL tienen rangos de eficiencia de iluminación de 7 a 10%, [39] frente a 1,5 a 2,5% [40] para las incandescentes. [41]
Debido a su mayor eficacia, las CFL utilizan entre una séptima y una tercera parte de la energía de las lámparas incandescentes equivalentes. [38] De las ventas totales de iluminación mundial de 2010, entre el 50 y el 70 por ciento fueron incandescentes. [42] Reemplazar toda la iluminación ineficiente con CFL ahorraría 409 teravatios-hora (1,47 exajulios ) por año, el 2,5% del uso mundial de electricidad. En los EE. UU., se estima que reemplazar todas las incandescentes ahorraría 80 TWh al año. [43] Dado que las CFL utilizan mucha menos energía que las lámparas incandescentes (IL), una eliminación gradual de IL resultaría en una menor emisión de dióxido de carbono (CO 2 ) a la atmósfera. Cambiar IL por CFL eficientes a escala global lograría reducciones anuales de CO 2 de 230 Mt (millones de toneladas), más que las emisiones anuales combinadas de CO 2 de los Países Bajos y Portugal. [44]
Si las lámparas incandescentes de interior de un edificio se sustituyen por lámparas fluorescentes compactas, el calor emitido por la iluminación se reduce significativamente. En climas cálidos, o en edificios de oficinas o industriales donde a menudo se requiere aire acondicionado , las lámparas fluorescentes compactas reducen la carga en el sistema de refrigeración en comparación con el uso de lámparas incandescentes, lo que da como resultado ahorros en electricidad además de los ahorros en eficiencia energética de las lámparas. Sin embargo, en climas más fríos en los que los edificios requieren calefacción, el sistema de calefacción debe reemplazar el calor reducido de los artefactos de iluminación. En Winnipeg , Canadá, se estimó que las lámparas fluorescentes compactas solo generarían un 17% de ahorro en energía en comparación con las bombillas incandescentes, en comparación con el 75% de ahorro que podría haberse esperado sin consideraciones de calefacción de espacios. [46]
Si bien el precio de compra de una bombilla fluorescente compacta suele ser entre 3 y 10 veces mayor que el de una lámpara incandescente equivalente, una bombilla fluorescente compacta dura entre 8 y 15 veces más y utiliza entre dos tercios y tres cuartos menos de energía. Un artículo estadounidense afirmaba: "Un hogar que invirtiera 90 dólares en cambiar 30 luminarias por bombillas fluorescentes compactas ahorraría entre 440 y 1.500 dólares a lo largo de los cinco años de vida útil de las bombillas, dependiendo de su coste de electricidad. Observe su factura de servicios públicos e imagine un descuento del 12 % para calcular el ahorro". [47]
Las lámparas fluorescentes compactas son extremadamente rentables en edificios comerciales cuando se utilizan para reemplazar las lámparas incandescentes. Utilizando las tarifas comerciales promedio de electricidad y gas de EE. UU. para 2006, un artículo de 2008 descubrió que reemplazar cada lámpara incandescente de 75 W con una lámpara fluorescente compacta resultó en ahorros anuales de $22 en consumo de energía, menor costo de HVAC y menor mano de obra para cambiar las lámparas. La inversión de capital incremental de $2 por luminaria generalmente se recupera en aproximadamente un mes. Los ahorros son mayores y los períodos de recuperación más cortos en regiones con tarifas eléctricas más altas y, en menor medida, también en regiones con requisitos de refrigeración más altos que el promedio de EE. UU. [48] Sin embargo, el ciclo frecuente de encendido y apagado (encendido y apagado) de las lámparas fluorescentes compactas reduce en gran medida su vida útil.
El precio actual de las lámparas fluorescentes compactas refleja la fabricación de casi todas ellas en China, donde la mano de obra cuesta menos. En septiembre de 2010, la planta de General Electric en Winchester, Virginia , cerró [49] , dejando a Osram Sylvania y a la pequeña American Light Bulb Manufacturing Inc. como las últimas empresas que fabricaban bombillas incandescentes estándar en Estados Unidos [50] . En ese momento, Ellis Yan, cuya empresa china fabricaba la mayoría de las lámparas fluorescentes compactas vendidas en Estados Unidos, dijo que estaba interesado en construir una fábrica en Estados Unidos para fabricar bombillas fluorescentes compactas, pero quería 12,5 millones de dólares del gobierno estadounidense para hacerlo. General Electric había considerado cambiar una de sus plantas de bombillas para fabricar bombillas fluorescentes compactas, pero dijo que incluso después de una inversión de 40 millones de dólares en la conversión de una planta, las diferencias salariales significarían que los costes serían un 50% más altos [49] .
Según un artículo de prensa de agosto de 2009, algunos fabricantes afirmaron que las bombillas fluorescentes compactas podrían utilizarse para sustituir a las lámparas incandescentes de mayor potencia que la justificada por su salida de luz. [51] Las afirmaciones sobre potencia equivalente pueden sustituirse por una comparación de la salida de luz real emitida por la lámpara, que se mide en lúmenes y está marcada en el embalaje. [52]
Además de los modos de falla por desgaste que son comunes a todas las lámparas fluorescentes, el balasto electrónico puede fallar, ya que tiene varios componentes. Las fallas del balasto generalmente se deben al sobrecalentamiento y pueden ir acompañadas de decoloración o distorsión de la carcasa del balasto, olores o humo. [53] Las lámparas están protegidas internamente y están diseñadas para fallar de manera segura al final de su vida útil. Las asociaciones de la industria están trabajando para informar a los consumidores sobre los diferentes modos de falla de las lámparas fluorescentes compactas en comparación con las lámparas incandescentes y para desarrollar lámparas con modos de falla inofensivos. [54] Las nuevas normas técnicas norteamericanas apuntan a eliminar el humo o el calor excesivo al final de la vida útil de la lámpara. [55]
Solo algunas lámparas fluorescentes compactas están etiquetadas para el control de atenuación . El uso de un regulador de intensidad con una lámpara fluorescente compacta estándar es ineficaz y puede acortar la vida útil de la bombilla y anular la garantía. [56] [57] Hay lámparas fluorescentes compactas regulables disponibles. El interruptor de regulación utilizado junto con una lámpara fluorescente compacta regulable debe coincidir con su rango de consumo de energía; [58] muchos reguladores instalados para su uso con bombillas incandescentes no funcionan de manera aceptable por debajo de los 40 W, mientras que las aplicaciones de lámparas fluorescentes compactas generalmente consumen energía en el rango de 7 a 20 W. Las lámparas fluorescentes compactas regulables se han comercializado antes de que existieran reguladores adecuados. El rango de atenuación de las lámparas fluorescentes compactas suele estar entre el 20% y el 90%, [59] [ fuente poco confiable ] pero muchas lámparas fluorescentes compactas modernas tienen un rango de atenuación del 2% al 100%, más parecido al de las luces incandescentes. Existen dos tipos de lámparas fluorescentes compactas regulables en el mercado: las lámparas fluorescentes compactas regulables estándar y las lámparas fluorescentes compactas "regulables por interruptor". Estas últimas utilizan un interruptor de luz estándar y la electrónica incorporada elige el nivel de salida de luz en función de la cantidad de veces que se enciende y se apaga rápidamente el interruptor. Las lámparas fluorescentes compactas regulables no son un reemplazo del 100 % para las luminarias incandescentes que se atenúan para "escenas de ambiente", como los apliques de pared en un comedor. Por debajo del límite del 20 %, la lámpara puede permanecer al 20 % o parpadear o el circuito de arranque puede detenerse y reiniciarse. [60] Por encima del 80 %, la bombilla puede funcionar al 100 %. Sin embargo, los productos recientes han resuelto estos problemas para que funcionen más como lámparas incandescentes. Las lámparas fluorescentes compactas regulables son más caras que las lámparas fluorescentes compactas estándar debido al circuito adicional.
Las bombillas fluorescentes compactas de cátodo frío se pueden atenuar a niveles bajos, lo que las convierte en reemplazos populares de las bombillas incandescentes en circuitos con atenuación.
Cuando se atenúa la intensidad de una bombilla fluorescente compacta, su temperatura de color (calidez) permanece igual. Esto es contrario a lo que ocurre con las fuentes de luz incandescentes, en las que el color se torna más rojo a medida que la fuente de luz se vuelve más tenue. La curva de Kruithof de 1934 describió una relación empírica entre la intensidad y la temperatura de color de las fuentes de luz visualmente agradables. [ cita requerida ]
La etapa de entrada de una CFL es un rectificador, que presenta una carga no lineal a la fuente de alimentación e introduce distorsión armónica en la corriente extraída de la fuente. [61] [62] El uso de CFL en hogares no tiene un efecto apreciable en la calidad de la energía , pero cantidades significativas de ellas en una instalación grande pueden tener un efecto adverso. El factor de potencia de las CFL no afecta significativamente sus beneficios de ahorro de energía para los consumidores individuales, pero su uso en grandes cantidades, como en aplicaciones comerciales o en millones de hogares en un sistema de distribución, podría requerir actualizaciones de infraestructura. En tales casos, se deben seleccionar CFL con baja distorsión armónica total (THD) (por debajo del 30 por ciento) y factores de potencia mayores a 0,9. [63] [64] [65]
Los dispositivos electrónicos que funcionan con un control remoto infrarrojo pueden interpretar la luz infrarroja emitida por las lámparas fluorescentes compactas como una señal; esto puede limitar el uso de las lámparas fluorescentes compactas cerca de televisores, radios, controles remotos o teléfonos móviles . Las lámparas fluorescentes compactas con certificación Energy Star deben cumplir con los estándares de la FCC, por lo que se les exige que incluyan en el paquete todas las incompatibilidades conocidas. [66] [67]
Las lámparas fluorescentes compactas no suelen estar diseñadas ni clasificadas para su uso en exteriores y algunas no se encienden en climas fríos. Las lámparas fluorescentes compactas están disponibles con balastos para climas fríos, que pueden tener una clasificación de hasta -28,8 °C (-20 °F). [68] La salida de luz durante los primeros minutos de funcionamiento es limitada a bajas temperaturas antes de alcanzar el brillo máximo. [69] Las lámparas fluorescentes compactas de cátodo frío se encienden y funcionan en un amplio rango de temperaturas debido a su diseño diferente.
Las lámparas incandescentes alcanzan su brillo máximo una fracción de segundo después de encenderse. A partir de 2009 [actualizar], las CFL se encienden en un segundo, pero muchas aún tardan un tiempo en alcanzar su brillo máximo. [70] El color de la luz puede ser ligeramente diferente inmediatamente después de encenderse. [71] Algunas CFL se comercializan como "de encendido instantáneo" y no tienen un período de calentamiento notable, [72] pero otras pueden tardar hasta un minuto en alcanzar el brillo máximo, [73] o más en temperaturas muy frías. Algunas que utilizan una amalgama de mercurio pueden tardar hasta tres minutos en alcanzar la salida máxima. [72] Esto y la vida útil más corta de las CFL cuando se encienden y apagan durante períodos cortos pueden hacer que las CFL sean menos adecuadas para aplicaciones como la iluminación activada por movimiento. Las lámparas híbridas, que combinan una lámpara halógena con una CFL, están disponibles donde el tiempo de calentamiento es inaceptable. [74] La lámpara halógena se enciende inmediatamente y se apaga una vez que la CFL ha alcanzado el brillo máximo.
Según el Comité Científico de Riesgos Sanitarios Emergentes y Recientemente Identificados (SCENIHR) de la Comisión Europea en 2008, las lámparas fluorescentes compactas pueden suponer un riesgo adicional para la salud debido a la luz ultravioleta y azul que emiten. Esta radiación podría agravar los síntomas en personas que ya padecen afecciones cutáneas que las hacen excepcionalmente sensibles a la luz. La luz emitida por algunas lámparas fluorescentes compactas de una sola envoltura a distancias inferiores a 20 cm (7,9 pulgadas) podría dar lugar a exposiciones a la luz ultravioleta cercanas al límite actual en el lugar de trabajo establecido para proteger a los trabajadores de daños en la piel y la retina. Sin embargo, fuentes de la industria afirman que la radiación ultravioleta recibida de las lámparas fluorescentes compactas es demasiado pequeña para contribuir al cáncer de piel y el uso de lámparas fluorescentes compactas de doble envoltura mitiga "en gran medida o totalmente" cualquier otro riesgo. [75]
Las pruebas han demostrado que la exposición a la radiación de las lámparas fluorescentes compactas es insignificante a una distancia de 150 centímetros de la fuente. A distancias más cercanas, las comparaciones muestran que las lámparas fluorescentes compactas emiten menos radiación UVA (longitud de onda larga) que las bombillas incandescentes. Sin embargo, emiten niveles más altos de radiación UVB (longitud de onda corta). [76] La radiación UVB puede penetrar profundamente en la piel, mientras que niveles suficientes de radiación UVA pueden quemar las capas superficiales. Las lámparas fluorescentes compactas cerradas (de doble envoltura) están protegidas y emiten una radiación UV total menor en comparación con las bombillas incandescentes o halógenas de potencia similar.
Para el usuario medio, la radiación ultravioleta de las luces interiores no parece ser un problema. Para las personas con sensibilidad cutánea, la exposición prolongada a las luces interiores puede ser un problema, en cuyo caso es posible que deseen utilizar una bombilla con una emisión de radiación ultravioleta menor. Parece haber más variabilidad dentro de los tipos de bombillas que entre ellos, pero la mejor opción son las bombillas fluorescentes compactas protegidas.
Un estudio de 2012 que comparaba los efectos de la luz CFL y la luz incandescente sobre la salud celular encontró daños celulares estadísticamente significativos en cultivos expuestos a la luz CFL. El análisis espectroscópico confirmó la presencia de radiación UVA y UVC significativa, que los autores del estudio conjeturaron que era atribuible al daño en los recubrimientos de fósforo internos de las bombillas. No se observó daño celular después de la exposición a luz incandescente de intensidad equivalente. Los autores del estudio sugieren que la exposición a la luz ultravioleta podría limitarse mediante el uso de bombillas de "doble pared" fabricadas con una cubierta de vidrio adicional que rodea la capa recubierta de fósforo. [77]
Cuando la base de la bombilla no está fabricada para ser retardante de llama, como lo exige la norma voluntaria para bombillas fluorescentes compactas, el sobrecalentamiento de los componentes eléctricos de la bombilla puede crear un riesgo de incendio. [78]
Las lámparas fluorescentes compactas, como todas las lámparas fluorescentes compactas , contienen mercurio [79] [80] en forma de vapor dentro del tubo de vidrio. La mayoría de las lámparas fluorescentes compactas contienen entre 3 y 5 mg por bombilla, y las bombillas etiquetadas como "ecológicas" contienen tan solo 1 mg. [81] [82] Debido a que el mercurio es venenoso , incluso estas pequeñas cantidades son una preocupación para los vertederos y los incineradores de residuos donde el mercurio de las lámparas puede liberarse y contribuir a la contaminación del aire y del agua . En los EE. UU., los fabricantes de iluminación miembros de la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA) han limitado voluntariamente la cantidad de mercurio utilizado en las lámparas fluorescentes compactas. [83] En la UE, la ley RoHS exige el mismo límite .
En las zonas donde la energía eléctrica se genera principalmente en centrales térmicas de carbón, la sustitución de las bombillas incandescentes por bombillas fluorescentes compactas reduce las emisiones de mercurio, ya que la menor demanda de energía eléctrica, que a su vez reduce la cantidad de mercurio que libera el carbón al quemarse, compensa con creces la cantidad de mercurio que liberan las bombillas fluorescentes compactas rotas y desechadas. [84] En julio de 2008, la EPA de Estados Unidos publicó una hoja de datos en la que se afirmaba que la emisión neta de mercurio del sistema de iluminación con bombillas fluorescentes compactas era inferior a la de la iluminación incandescente de una salida de lúmenes comparable. Esto se basaba en la tasa media de emisión de mercurio de la producción de electricidad de Estados Unidos y en el escape medio estimado de mercurio de una bombilla fluorescente compacta que se deposita en un vertedero. [85] Las plantas térmicas de carbón también emiten otros metales pesados, azufre y dióxido de carbono.
En Estados Unidos, la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos estimó que si los 270 millones de lámparas fluorescentes compactas vendidas en 2007 se enviaran a vertederos, se liberarían alrededor de 0,13 toneladas métricas de mercurio, el 0,1% de todas las emisiones de mercurio de Estados Unidos (alrededor de 104 toneladas métricas ese año). [86] El gráfico supone que las lámparas fluorescentes compactas duran un promedio de 8.000 horas independientemente del fabricante y de la rotura prematura. En las zonas donde no se utiliza carbón para producir energía, las emisiones serían menores para ambos tipos de bombillas. [86]
En muchos países, las instrucciones de manipulación especiales en caso de rotura no están impresas en el embalaje de las bombillas fluorescentes compactas domésticas. La cantidad de mercurio liberado por una bombilla puede superar temporalmente las directrices federales de los EE. UU. para la exposición crónica. [87] [88] Sin embargo, la exposición crónica implica una exposición durante un tiempo significativo y no está claro cuáles son los riesgos para la salud de la exposición a corto plazo a niveles bajos de mercurio elemental. [88] A pesar de seguir las directrices de limpieza de mejores prácticas de la EPA en el caso de las bombillas fluorescentes compactas rotas, los investigadores no pudieron eliminar el mercurio de la alfombra, y la agitación de la alfombra (por ejemplo, por parte de niños pequeños que juegan) creó concentraciones localizadas de hasta 0,025 mg/m 3 en el aire cerca de la alfombra, incluso semanas después de la rotura inicial. [88]
La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) ha publicado en su sitio web las mejores prácticas para la limpieza de bombillas fluorescentes compactas rotas y las formas de evitar que se rompan. [89] Recomienda ventilar la habitación y desechar con cuidado los trozos rotos en un frasco. Un estudio del Departamento de Protección Ambiental de Maine (DEP) de 2008 que compara los métodos de limpieza advierte que el uso de bolsas de plástico para almacenar bombillas fluorescentes compactas rotas es peligroso, porque siguen saliendo vapores muy por encima de los niveles seguros de las bolsas. La EPA y el DEP de Maine recomiendan un frasco de vidrio sellado como el mejor lugar para guardar una bombilla rota. [90]
Desde finales de 2018, la exportación, importación y fabricación de lámparas fluorescentes compactas dentro de la Unión Europea está prohibida según el Reglamento sobre el mercurio de la UE. [91]
Las preocupaciones medioambientales y de salud relacionadas con el mercurio han llevado a muchas jurisdicciones a exigir que las lámparas usadas se desechen o reciclen de forma adecuada, en lugar de incluirlas en el flujo general de residuos que se envían a los vertederos. La eliminación segura requiere almacenar las bombillas intactas hasta que puedan procesarse.
En los Estados Unidos , la mayoría de los estados han adoptado y actualmente implementan la Regla de Residuos Universales (UWR) federal. [92] Varios estados, incluidos Vermont , New Hampshire , California , Minnesota , Nueva York , Maine , Connecticut y Rhode Island , tienen regulaciones que son más estrictas que la UWR federal. [92] Las cadenas de tiendas de artículos para el hogar hacen que el reciclaje gratuito de CFL esté ampliamente disponible. [93]
En la Unión Europea , las lámparas fluorescentes compactas son uno de los muchos productos sujetos al programa de reciclaje de RAEE . El precio de venta al público incluye un importe a pagar por el reciclaje, y los fabricantes e importadores tienen la obligación de recoger y reciclar las lámparas fluorescentes compactas.
Según el Proyecto de Reciclaje de Lámparas Fluorescentes Compactas del Noroeste, dado que los usuarios domésticos del noroeste de Estados Unidos tienen la opción de desechar estos productos de la misma manera que desechan otros residuos sólidos, en Oregón "una gran mayoría de las lámparas fluorescentes compactas domésticas se destinan a los residuos sólidos municipales". También señalan las estimaciones de la EPA sobre el porcentaje del mercurio total que se libera en las lámparas fluorescentes cuando se desechan de las siguientes maneras: vertedero de residuos municipales 3,2%, reciclaje 3%, incineración de residuos municipales 17,55% y eliminación de residuos peligrosos 0,2%. [94]
El primer paso para procesar las bombillas fluorescentes compactas consiste en triturarlas en una máquina que utiliza ventilación con presión negativa y un filtro que absorbe el mercurio o una trampa de frío para contener el vapor de mercurio. Muchos municipios están adquiriendo este tipo de máquinas. [ cita requerida ] El vidrio y el metal triturados se almacenan en bidones, listos para su envío a las fábricas de reciclaje.
En algunos lugares, como Quebec y Columbia Británica en 2007, la calefacción central de los hogares se proporcionaba principalmente mediante la quema de gas natural , mientras que la electricidad se obtenía principalmente de la energía hidroeléctrica . Un análisis de los impactos de la prohibición de las bombillas incandescentes en ese momento introdujo la idea de que en esas zonas, el calor generado por las bombillas eléctricas convencionales puede haber estado reduciendo significativamente la liberación de gases de efecto invernadero de la calefacción a gas natural. [95] Ivanco, Karney y Waher estimaron que "si se exigiera a todos los hogares de Quebec que cambiaran de bombillas (incandescentes) a CFL, habría un aumento de casi 220.000 toneladas en las emisiones de CO2 en la provincia, equivalente a las emisiones anuales de más de 40.000 automóviles".
Las lámparas fluorescentes compactas se fabrican para su uso tanto en corriente alterna (CA) como en corriente continua (CC). Las lámparas fluorescentes compactas de CC son populares para su uso en vehículos recreativos y viviendas aisladas . Existen varias iniciativas de organismos de ayuda en países en desarrollo para reemplazar las lámparas de queroseno , que tienen riesgos asociados para la salud y la seguridad, por lámparas fluorescentes compactas alimentadas por baterías, paneles solares o generadores de energía eólica . [96]
Debido a su potencial para reducir el consumo eléctrico y la contaminación, varias organizaciones han fomentado la adopción de lámparas fluorescentes compactas y otras luces eficientes. Las medidas adoptadas van desde la publicidad para fomentar la concienciación hasta la distribución directa de lámparas fluorescentes compactas al público. Algunas empresas eléctricas y gobiernos locales han subvencionado las lámparas fluorescentes compactas o las han proporcionado de forma gratuita a los clientes como medio para reducir la demanda eléctrica y, de ese modo, retrasar más inversiones en generación de energía.
En los Estados Unidos, se creó el Programa para la Evaluación y Análisis de la Iluminación Residencial (PEARL, por sus siglas en inglés) como un programa de vigilancia. PEARL ha evaluado el rendimiento y el cumplimiento de la norma Energy Star de más de 150 modelos de bombillas fluorescentes compactas. [97] [98]
La iniciativa del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA)/Fondo para el Medio Ambiente Mundial (FMAM) ha desarrollado el "Programa de Asociación Mundial para la Eficiencia", que se centra en políticas y enfoques liderados por los países para permitir la implementación de iluminación energéticamente eficiente, incluidas las lámparas fluorescentes compactas, de manera rápida y rentable en países en desarrollo y emergentes.
En Estados Unidos y Canadá, el programa Energy Star etiqueta las lámparas que cumplen con un conjunto de estándares de eficiencia, tiempo de encendido, expectativa de vida, color y consistencia de rendimiento. El objetivo del programa es reducir las preocupaciones de los consumidores debido a la calidad variable de los productos. [99] Las lámparas fluorescentes compactas con una certificación Energy Star reciente se encienden en menos de un segundo y no parpadean. Energy Star Light Bulbs for Consumers es un recurso para encontrar y comparar lámparas calificadas Energy Star. Se está trabajando en la mejora de la "calidad" ( índice de reproducción cromática ) de la luz. [ cita requerida ]
En Estados Unidos, las nuevas normas propuestas por el Departamento de Energía de Estados Unidos podrían dar lugar a que las lámparas LED sustituyeran a las CFL. En opinión de Noah Horowitz, del Consejo de Defensa de los Recursos Naturales , la mayoría de las bombillas CFL no cumplirían las normas. [100]
En el Reino Unido , el Energy Saving Trust ejecuta un programa similar para identificar productos de iluminación que cumplan con las pautas de ahorro y rendimiento energético. [101]
Los sistemas de portalámparas G24 (624Q2) y GU24 fueron diseñados para reemplazar los portalámparas tradicionales, de modo que las bombillas incandescentes no se instalen en luminarias destinadas únicamente a lámparas de bajo consumo.
Si la luminancia de una fuente de luz observada se incrementa 10 veces, los espectadores no juzgan que el brillo ha aumentado 10 veces. La relación es, de hecho, logarítmica: la sensibilidad del ojo disminuye rápidamente a medida que aumenta la luminancia de la fuente. Es esta característica la que permite al ojo humano operar en un rango tan extremadamente amplio de niveles de luz.
Es interesante que, a pesar de que la luz entrante puede tener un rango dinámico de casi 14 unidades logarítmicas, las unidades neuronales pueden transferir la señal que tiene un rango dinámico de solo alrededor de 1,5 unidades logarítmicas. Es obvio que hay algún mecanismo de adaptación involucrado en nuestra visión. Significa que nos adaptamos a algún valor de luminancia y luego podemos percibir datos en un cierto rango dinámico cerca del nivel de adaptación. Una de las características más importantes que cambia con diferentes niveles de adaptación es la diferencia apenas perceptible.
![Una CFL integrada helicoidal, uno de los diseños más populares en América del Norte desde 1995, cuando una empresa china comercializó el primer diseño exitoso[14]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c3/Compact-Fluorescent-Bulb.jpg/1280px-Compact-Fluorescent-Bulb.jpg)
{{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )Taller del Comité Conjunto sobre políticas para mejorar la eficiencia de la iluminación residencial en California
{{cite web}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link)¿Cuáles son las emisiones de mercurio causadas por los seres humanos? ¿Las bombillas fluorescentes compactas que terminan en un vertedero contribuyen a estas emisiones?
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