Una lámpara halógena (también llamada lámpara halógena de tungsteno , halógena de cuarzo y lámpara de yodo de cuarzo ) es una lámpara incandescente que consta de un filamento de tungsteno sellado en una envoltura transparente compacta que se llena con una mezcla de un gas inerte y una pequeña cantidad de una sustancia halógena . , como el yodo o el bromo . La combinación del gas halógeno y el filamento de tungsteno produce una reacción química del ciclo del halógeno, que vuelve a depositar el tungsteno evaporado en el filamento, aumentando su vida útil y manteniendo la claridad de la envoltura. Esto permite que el filamento funcione a una temperatura más alta que una lámpara incandescente estándar de potencia y vida útil similares; esto también produce luz con mayor eficacia luminosa y temperatura de color . El pequeño tamaño de las lámparas halógenas permite su uso en sistemas ópticos compactos para proyectores e iluminación. La pequeña envoltura de vidrio puede estar encerrada en una bombilla exterior de vidrio mucho más grande, que tiene una temperatura más baja, protege la bombilla interior de la contaminación y hace que la bombilla sea mecánicamente más similar a una lámpara convencional. [1]
Las bombillas incandescentes estándar y halógenas son mucho menos eficientes que las LED y las lámparas fluorescentes compactas y, por lo tanto, han sido o están siendo eliminadas en muchos lugares .
En 1882 se patentó una lámpara de filamento de carbono que utilizaba cloro para evitar el oscurecimiento de la envoltura , y en 1892 se comercializaron lámparas "NoVak" rellenas de cloro .
El uso de yodo fue propuesto en una patente de 1933, [4] que también describía la redeposición cíclica de tungsteno nuevamente sobre el filamento. En 1959, General Electric patentó [4] una práctica lámpara que utilizaba yodo. [5]
En 2009, la UE y otros países europeos iniciaron una eliminación gradual de las bombillas ineficientes . La producción e importación de bombillas halógenas direccionales de red se prohibieron el 1 de septiembre de 2016 y las bombillas halógenas no direccionales siguieron el 1 de septiembre de 2018. [6] Australia prohibió algunas bombillas halógenas de más de 10 W a partir de septiembre de 2021 en favor de las bombillas halógenas ecológicas. , [7] más tarde de la fecha prevista de septiembre de 2020 [8] para mantener la política en consonancia con la Unión Europea. [9] En junio de 2021, el gobierno del Reino Unido también anunció planes para poner fin a la venta de bombillas halógenas a partir de septiembre, como parte de los esfuerzos más amplios del Reino Unido para abordar el cambio climático . [10]
En las lámparas incandescentes comunes, el tungsteno evaporado se deposita principalmente en la superficie interna de la bombilla, lo que hace que ésta se ennegrezca y que el filamento se debilite cada vez más hasta que finalmente se rompa. La presencia del halógeno, sin embargo, establece un ciclo de reacción química reversible con este tungsteno evaporado. El ciclo halógeno mantiene la bombilla limpia y hace que la salida de luz permanezca casi constante durante toda la vida útil de la bombilla. A temperaturas moderadas, el halógeno reacciona con el tungsteno que se evapora y el haluro formado se mueve en el relleno de gas inerte. En algún momento, sin embargo, alcanzará regiones de mayor temperatura dentro de la bombilla donde luego se disociará , liberando tungsteno nuevamente al filamento y liberando al halógeno para repetir el proceso. Sin embargo, la temperatura total de la envoltura de la bombilla debe ser significativamente mayor que en las lámparas incandescentes convencionales para que esta reacción tenga éxito: sólo a temperaturas superiores a 250 °C (482 °F) [11] en el interior de la envoltura de vidrio las halógenas El vapor puede combinarse con el tungsteno y devolverlo al filamento en lugar de que el tungsteno se deposite en el vidrio. [12] Una bombilla halógena tubular de 300 vatios que funciona a máxima potencia alcanza rápidamente una temperatura de aproximadamente 540 °C (1004 °F), mientras que una bombilla incandescente normal de 500 vatios funciona a sólo 180 °C (356 °F) y una de 75 vatios Incandescente regular a sólo 130 °C (266 °F). [13]
La bombilla debe estar hecha de sílice fundida (cuarzo) o de un vidrio de alto punto de fusión (como el vidrio de aluminosilicato ). Dado que el cuarzo es muy fuerte, la presión del gas puede ser mayor, [14] lo que reduce la tasa de evaporación del filamento, permitiéndole funcionar a una temperatura más alta (y por lo tanto a una eficacia luminosa ) durante la misma vida promedio. El tungsteno liberado en regiones más calientes generalmente no se vuelve a depositar en su lugar de origen, por lo que las partes más calientes del filamento eventualmente se adelgazan y fallan.
Las lámparas de yodo de cuarzo, que utilizan yodo elemental, fueron las primeras lámparas halógenas comerciales lanzadas por GE en 1959. [15] [16] Muy pronto, se descubrió que el bromo tenía ventajas, pero no se utilizaba en forma elemental. Ciertos compuestos de bromo hidrocarbonados dieron buenos resultados. [17] [18] La regeneración del filamento también es posible con flúor, pero su reactividad química es tan grande que otras partes de la lámpara son atacadas. [17] [19] El halógeno normalmente se mezcla con un gas noble , a menudo criptón o xenón . [20] Las primeras lámparas usaban solo tungsteno como soporte de filamento, pero algunos diseños usan molibdeno ; un ejemplo es el escudo de molibdeno en el faro de doble filamento H4 para el haz de cruce asimétrico europeo.
Para una potencia y vida fijas, la eficacia luminosa de todas las lámparas incandescentes es mayor con un voltaje de diseño particular. Las lámparas halógenas fabricadas para funcionar con 12 a 24 voltios tienen buena salida de luz y los filamentos muy compactos son particularmente beneficiosos para el control óptico (ver imagen). Las gamas de lámparas reflectoras multifacéticas "MR" de 20 a 50 vatios se concibieron originalmente para la proyección de películas de 8 mm , pero ahora se utilizan ampliamente para la iluminación de exhibiciones y en el hogar. Más recientemente, están disponibles versiones de haz más ancho diseñadas para uso directo con tensiones de alimentación de 120 o 230 V.
Las lámparas halógenas de tungsteno se comportan de manera similar a otras lámparas incandescentes cuando funcionan con un voltaje diferente. Sin embargo, la salida de luz se informa como proporcional a y la eficacia luminosa proporcional a . [21] La relación normal respecto a la vida útil es que es proporcional a . Por ejemplo, una bombilla que funcione con un voltaje un 5 % más alto que su voltaje de diseño produciría aproximadamente un 15 % más de luz y la eficacia luminosa sería aproximadamente un 6,5 % mayor, pero se esperaría que tuviera sólo la mitad de la vida útil nominal.
Las lámparas halógenas se fabrican con suficiente halógeno para igualar la tasa de evaporación de tungsteno en su voltaje de diseño. Al aumentar el voltaje aplicado, aumenta la tasa de evaporación, por lo que, en algún momento, es posible que no haya suficiente halógeno y la lámpara se apague. Generalmente no se recomienda el funcionamiento con sobretensión. Con un voltaje reducido, la evaporación es menor y puede haber demasiados halógenos, lo que puede provocar fallos anormales. A voltajes mucho más bajos, la temperatura de la bombilla puede ser demasiado baja para soportar el ciclo halógeno, pero en ese momento la tasa de evaporación es demasiado baja para que la bombilla se ennegrezca significativamente. Si las bombillas se ennegrecen, se recomienda hacer funcionar las lámparas al voltaje nominal para reiniciar el ciclo. [22] Hay muchas situaciones en las que las lámparas halógenas se atenúan con éxito. Sin embargo, es posible que la vida útil de la lámpara no se prolongue tanto como se prevé. La vida útil de la atenuación depende de la construcción de la lámpara, del aditivo halógeno utilizado y de si normalmente se espera atenuación para este tipo.
Como todas las bombillas incandescentes , una lámpara halógena produce un espectro continuo de luz, desde el ultravioleta cercano hasta el infrarrojo profundo. [23] Dado que el filamento de la lámpara puede funcionar a una temperatura más alta que una lámpara no halógena, el espectro se desplaza hacia el azul, produciendo luz con una temperatura de color efectiva más alta y una mayor eficiencia energética.
Los filamentos de alta temperatura emiten algo de energía en la región UV . Se pueden mezclar pequeñas cantidades de otros elementos con el cuarzo, de modo que el cuarzo dopado (o el revestimiento óptico selectivo) bloquee la dañina radiación ultravioleta. El vidrio duro bloquea los rayos UV y se ha utilizado ampliamente para las bombillas de los faros de los automóviles. [24] Alternativamente, la lámpara halógena se puede montar dentro de una bombilla exterior, similar a una lámpara incandescente ordinaria, lo que también reduce los riesgos derivados de la alta temperatura de la bombilla. Las lámparas halógenas de cuarzo sin dopar se utilizan en algunos instrumentos científicos, médicos y dentales como fuente de UV-B.
Las lámparas halógenas deben funcionar a temperaturas mucho más altas que las lámparas incandescentes normales para funcionar correctamente. Su pequeño tamaño ayuda a concentrar el calor en una superficie envolvente más pequeña, más cerca del filamento que una incandescente no halógena. Debido a las temperaturas muy altas, las lámparas halógenas pueden presentar riesgos de incendio y quemaduras. En Australia, cada año numerosos incendios domésticos se atribuyen a downlights halógenos montados en el techo. [25] [26] El Departamento de Bomberos y Servicios de Emergencia de Australia Occidental recomienda que los propietarios consideren en su lugar utilizar lámparas fluorescentes compactas que funcionen a menor temperatura o lámparas de diodos emisores de luz . [27] Las lámparas de pie halógenas Torchère han sido prohibidas en algunos lugares, como en los dormitorios , debido al gran número de incendios que han provocado. La Comisión de Seguridad de Productos de Consumo de EE. UU. los consideró responsables de 100 incendios y 10 muertes entre 1992 y 1997. [28] Las bombillas halógenas funcionan a altas temperaturas y la gran altura de las lámparas puede acercarlas a materiales inflamables , como cortinas . [29] Algunos códigos de seguridad exigen que las bombillas halógenas estén protegidas por una rejilla o rejilla, especialmente para las bombillas de alta potencia (1 a 2 kW) utilizadas en teatros , o por la carcasa de vidrio y metal del dispositivo, para evitar la ignición de las cortinas. u objetos inflamables en contacto con la lámpara. Para reducir la exposición involuntaria a los rayos ultravioleta (UV) y contener fragmentos calientes de la bombilla en caso de que falle una bombilla explosiva, las lámparas de uso general suelen tener un filtro de vidrio que absorbe los rayos UV sobre o alrededor de la bombilla. Alternativamente, las bombillas pueden estar dopadas o recubiertas para filtrar la radiación UV. Con un filtrado adecuado, una lámpara halógena expone a los usuarios a menos rayos UV que una lámpara incandescente estándar, produciendo el mismo nivel efectivo de iluminación sin filtrado. [ cita necesaria ]
Cualquier contaminación de la superficie, en particular el aceite de las yemas de los dedos humanos, puede dañar la envoltura de cuarzo cuando se calienta. Los contaminantes, debido a que absorben más luz y calor que el vidrio, crearán un punto caliente en la superficie de la bombilla cuando se encienda la lámpara. Este calor extremo y localizado hace que el cuarzo cambie de su forma vítrea a una forma cristalina más débil que pierde gas. Este debilitamiento también puede hacer que la bombilla forme una burbuja, debilitándola y provocando su explosión. [30]
La pequeña envoltura de vidrio puede estar encerrada en un bulbo exterior de vidrio mucho más grande, lo que proporciona varias ventajas si no se requiere un tamaño pequeño: [1]
Las lámparas halógenas están disponibles en una serie de diferentes formas y tamaños, y se designan según un sistema de codificación que especifica el diámetro de la bombilla, así como si la bombilla tiene incorporado un reflector dicroico transparente a los infrarrojos. Muchas de estas lámparas tienen designaciones que comienzan con la letra "T" para indicar que son "tubulares" seguida de un número que indica el diámetro del tubo en octavos de pulgada: una bombilla T3, luego es una bombilla halógena tubular que mide 9,5 mm ( 3 ⁄ 8 pulgadas) de diámetro. [Nota 1] La designación MR significa " Reflector multifacético ", y el número que sigue todavía corresponde a octavos de pulgada de diámetro de la bombilla en general. [Nota 2] Si una lámpara tiene un código "G", [Nota 3] esto significará que la lámpara tiene forma de dos pines y el número que sigue a la G indicará la distancia en milímetros entre los pines, generalmente 4, 6,35 o 10. ; si a la G le sigue una letra "Y", entonces las clavijas de la lámpara son más gruesas de lo normal; por lo tanto, una G6.35 tiene clavijas de 1 mm de diámetro, pero una GY6.35 tiene clavijas de 1,3 mm de diámetro. Si hay un código "C", representa el número de bobinas del filamento. [31] La longitud (a veces también denominada "altura") de cualquier bombilla cilíndrica de dos extremos debe especificarse por separado de su código de factor de forma, generalmente en milímetros, al igual que el voltaje y la potencia de la lámpara; por lo tanto, T3 120 V 150 W 118 mm significa una bombilla en forma de tubo de doble extremo con un diámetro de 9,5 mm ( 3 ⁄ 8 pulgadas) que funciona a 120 V y tiene 150 W y que también mide 118 mm de largo.
Una R7S es una lámpara halógena lineal empotrada de contacto único (RSC) de doble extremo, que normalmente mide una longitud de 118 mm o 78 mm. Algunas longitudes menos comunes son 189 mm, 254 mm y 331 mm. Estas lámparas tienen forma T3 sobre una base RSC/R7S. También pueden conocerse como lámparas tipo J y tipo T.
Los faros halógenos se utilizan en muchos automóviles. También se fabrican reflectores halógenos para sistemas de iluminación exterior y para embarcaciones para uso comercial y recreativo. Ahora también se utilizan en lámparas de escritorio.
Las lámparas halógenas de tungsteno se utilizan con frecuencia como fuente de luz del infrarrojo cercano en espectroscopia de infrarrojos .
Se utilizaron lámparas halógenas en la bola de Times Square de 1999 a 2006. Sin embargo, a partir de 2007, las lámparas halógenas fueron reemplazadas por LED , debido a su vida útil mucho más larga, aproximadamente diez veces más larga para las LED que para las incandescentes. [32] Los números de 'Año Nuevo' que se iluminan cuando la bola de Times Square alcanza la base utilizaron iluminación halógena por última vez para la caída de la bola de 2009. [33]
Las lámparas halógenas son elementos calefactores en hornos halógenos , calentadores de infrarrojos y placas de vitrocerámica .
Los cuidadores de lagartos monitores utilizan ampliamente conjuntos de lámparas halógenas de baja potencia . Dos o tres pequeñas lámparas halógenas pueden producir todo el calor necesario en un recinto y los animales las reconocen como fuentes de calor que impiden que los curiosos intenten tocarlas. Las gruesas lentes de vidrio de las lámparas halógenas son seguras para usar dentro de recintos de reptiles con alta humedad.
Se utilizaron potentes lámparas halógenas tubulares para simular el calor del reingreso de los vehículos espaciales . [34]
Las lámparas de montaje fijo se utilizan en iluminación de inundación interior y exterior, aunque las mejoras en los sistemas LED están desplazando a las lámparas halógenas. Los focos redondos con lámparas reflectoras multifacéticas integradas se utilizan ampliamente en iluminación residencial y comercial. Las lámparas halógenas tubulares proporcionan una gran cantidad de luz a partir de una fuente pequeña y, por lo tanto, pueden usarse para producir potentes reflectores para efectos de iluminación arquitectónicos o para iluminar grandes áreas al aire libre.
Las lámparas de bajo voltaje usan bases GU5.3 y bases bi-pin similares , mientras que las lámparas de voltaje principal usan las mismas tapas que las lámparas de filamento de tungsteno normales o una base especial GU10/GZ10. Las bases GU10/GZ10 están diseñadas para evitar el uso de lámparas reflectoras dicroicas en luminarias destinadas a lámparas reflectoras aluminizadas, lo que podría provocar un sobrecalentamiento de la luminaria. Ya están disponibles versiones LED de mayor eficiencia de todas estas lámparas.
Las lámparas tubulares con contactos eléctricos en cada extremo se utilizan ahora en lámparas independientes y accesorios domésticos. Están disponibles en distintas longitudes y potencias (50-300 W). Se utilizan lámparas más potentes como luces de trabajo portátiles, con bombillas de 250 o 500 vatios.
Las lámparas halógenas de tungsteno se utilizan en la mayoría de las luminarias de teatro y estudio (cine y televisión), incluidos los focos reflectores elipsoidales , Source Four y Fresnels . Las latas PAR también son predominantemente halógenas de tungsteno.
Las lámparas de proyección se utilizan en proyectores de películas y diapositivas para uso doméstico y en pequeñas oficinas o escuelas. El tamaño compacto de la lámpara halógena permite un tamaño razonable para proyectores portátiles, aunque se deben colocar filtros absorbentes de calor entre la lámpara y la película para evitar que se derrita. Las lámparas halógenas a veces se utilizan para luces de inspección e iluminadores de platinas de microscopios. Las lámparas halógenas se utilizaban para la retroiluminación de las primeras pantallas LCD , pero se utilizan otros tipos de lámparas como las CCFL y ahora las LED .
Las lámparas halógenas no contienen mercurio. General Electric afirma que sus lámparas halógenas de cuarzo no se clasificarían como residuos peligrosos. [35]
La industria de las lámparas halógenas emprendió voluntariamente una iniciativa para reparar unos 40 millones de lámparas de pie halógenas tipo torchère. La CPSC tiene conocimiento de 189 incendios y once muertes que se produjeron a causa de estas lámparas.
Medios relacionados con lámparas halógenas en Wikimedia Commons
