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Conocimientos básicos sobre fuentes de luz
2021-11-12
Fuente de luz:
En términos simples, una fuente de luz es un objeto que puede emitir luz por sí mismo, pero cuando normalmente nos referimos a una fuente de luz, principalmente nos referimos a una fuente de luz visible, específicamente fuentes de iluminación en el rango de longitud de onda de 380nm-760nm.
Tipos de fuentes de luz:
Las fuentes de luz se pueden dividir en fuentes de luz natural y fuentes de luz artificial según su formación.
Fuentes de luz natural: Sol, relámpago, fuentes bioluminiscentes.
Fuentes de luz artificial: Lámparas de aceite, velas, fuentes de luz eléctrica.
Hoy, hablemos sobre los principios y características de las fuentes de luz eléctrica.
1. Lámpara incandescente
La fuente de luz eléctrica con la que nuestra generación está más familiarizada es la bombilla, también conocida como lámpara incandescente.
△ Diagrama de estructura de una bombilla.
La estructura de una bombilla se puede dividir simplemente en tres partes: la base de la lámpara, el filamento y la bombilla de vidrio. La construcción del filamento es una condición importante para la emisión de luz. Cuando la corriente entra desde el punto de soldadura y llega al alambre de tungsteno con mayor resistencia, comienza a calentarse. Después de alcanzar una cierta temperatura, el alambre de tungsteno producirá radiación térmica y emitirá luz.
Ventajas: Buena reproducción del color, luz suave, luz uniforme, fácil atenuación, inicio rápido, inicio instantáneo, no se necesitan accesorios, no hay interferencia electromagnética, mantenimiento simple y conveniente, bajo costo inicial.
Desventajas: Alta temperatura, frágil, propenso a explosiones, baja seguridad, baja eficiencia luminosa, corta vida útil, mantenimiento frecuente, alto consumo de energía, altos costos operativos, no es eficiente en energía. Debido al alto consumo de energía y la corta vida útil de las lámparas incandescentes, y su rendimiento muy por debajo del de la nueva generación de fuentes de luz, las lámparas incandescentes han sido reemplazadas por otras fuentes de luz verdes para ahorrar energía y proteger el medio ambiente.
2. Lámpara de tungsteno halógena
Una lámpara incandescente llena de gas que contiene algunos elementos halógenos se llama lámpara de tungsteno halógena. Su principio de funcionamiento es el mismo que el de una lámpara incandescente: la corriente fluye a través del alambre de tungsteno, calentándolo para emitir luz. En comparación con las lámparas incandescentes, las lámparas de tungsteno halógena tienen una mejor eficiencia luminosa y vida útil. Las lámparas de tungsteno halógena comunes incluyen: baja presión: lámpara de cuarzo de maní, taza de cuarzo, lámpara halógena reflectante de gran diámetro.
Alta presión: taza de cuarzo, foco halógeno de vidrio duro, tubo de cuarzo de doble extremo.
Luces de escenario familiares, luces de automóviles, y MR11, MR16, QR80, QR111, PAR20, PAR30, PAR38, etc.
Ventajas: Bajo costo, fácil atenuación, temperatura de color constante, espectro completo, índice de reproducción del color cercano a la luz solar, inicio rápido.
Desventajas: Corta vida útil, solo temperatura de color cálido, alta generación de calor, baja eficiencia luminosa en comparación con lámparas de haluro metálico y LED. Debido a las características de las lámparas de tungsteno halógena, a menudo se utilizan en lugares con altos requisitos de calidad de luz, como museos, galerías, joyerías y para iluminación de emergencia.
3. Lámpara fluorescente
El principio de emisión de luz en las lámparas fluorescentes se debe a la descarga de gas cuando los átomos de gas se ionizan. La presencia de mercurio y fósforo en la pared interna de la lámpara provoca una descarga cuando la corriente fluye a través, excitando el fósforo para emitir luz.
Ventajas:
Mayor eficiencia luminosa, hasta 104lm/W, alta tasa de mantenimiento de lúmenes, bajo decaimiento de luz, múltiples temperaturas de color disponibles, la temperatura de color de la fuente de luz depende principalmente del fósforo recubierto en la pared del tubo. Larga vida útil de hasta 12,000 horas, reduciendo costos de mantenimiento, bajos costos de adquisición, fácil de reemplazar.
Desventajas: Tamaño más grande, diseño de lámpara más difícil, solo se puede usar para iluminación básica, reproducción de color promedio generalmente Ra80+, la atenuación es más compleja, requiere equipos de conducción especiales, puede tener interferencia electromagnética.
Lámparas fluorescentes comunes: T5, T8, T12, y lámparas fluorescentes compactas también conocidas como "lámparas de ahorro de energía." Debido a las características de las lámparas fluorescentes, son adecuadas para iluminación uniforme en grandes áreas, comúnmente utilizadas en oficinas con requisitos generales de iluminación y en la iluminación de vestíbulos.
4. Lámpara HID (Descarga de Alta Intensidad)
Se establece un arco eléctrico dentro del tubo, y lámparas de descarga con una carga superficial que excede 3W/c㎡. Esto incluye lámparas de mercurio de alta presión, lámparas de sodio de alta presión y lámparas de haluro metálico.
Ventajas: Eficiencia luminosa relativamente alta, alta tasa de mantenimiento de salida de luz, tamaño compacto, larga vida útil, reduciendo costos de mantenimiento.
Desventajas: Generalmente no pueden encenderse instantáneamente, deben esperar a que la lámpara se enfríe después de apagarse antes de poder reiniciarse, generalmente toma alrededor de 10 minutos. Debido a las características de inicio y apagado retardados de las lámparas de descarga de alta intensidad (HID), no son adecuadas para lugares como hogares y hoteles donde se utilizan interruptores de manera flexible.
5. LED
LED significa Diodo Emisor de Luz, que está hecho de materiales semiconductores. Los semiconductores se pueden dividir en semiconductores tipo P y tipo N. Los semiconductores tipo N llevan electrones adicionales, mientras que los semiconductores tipo P llevan "huecos" adicionales. Los electrones pueden moverse entre los huecos, y el flujo de electrones genera corriente. Cuando una corriente directa pasa a través, los electrones se combinan con los huecos en la región P y liberan energía, que existe en forma de fotones. Este es el principio de emisión de luz en diodos emisores de luz semiconductores.
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