21 julio 2011

Iluminación fluorescente y eficiencia energética (3ªPARTE)




El efecto de la temperatura en la eficiencia y rendimiento luminoso

Distinto a lo que ocurre con la iluminación incandescente y HID, la eficiencia y rendimiento de la iluminación fluorescente es sensible a la temperatura que rodea la lámpara. La razón principal es que la temperatura de superficie de la lámpara determina la presión de vapor del mercurio, que es principalmente fuente de luz.


Como se mencionó previamente, la densidad óptima para el vapor de mercurio ocurre a alrededor de 40 ºC. Teniendo en cuenta el efecto del aislamiento en la bombilla de vidrio y el fósforo, esto significa que la superficie exterior de la lámpara estará a una temperatura de alrededor de 30 ºC.  La eficiencia declina seriamente a temperaturas más altas y más bajas.

Ya que la presión de vapor de mercurio declina con la temperatura, la producción de luz declina también.

Es posible usar lámparas fluorescentes en ambientes más fríos instalando accesorios sellados que retienen mejor el calor. Sin embargo, esto simplemente cambia la temperatura óptima. La pérdida de luz en el recinto también reduce la eficiencia máxima efectiva de la lámpara.

Las lámparas fluorescentes compactan operan con temperaturas más altas debido a que tienen densidades de corriente más altas. Como consecuencia de ello, estas lámparas pueden usarse en ambientes más fríos. Sin embargo, la desviación de la temperatura óptima de estas lámparas también reduce la eficiencia.

El efecto de la forma de la lámpara en la eficiencia

La longitud del tubo es un factor en la eficiencia. Los electrodos consumen energía sin producir luz, y la emisión de luz en la vecindad de los electrodos es ineficiente. Estas pérdidas son esencialmente constantes, independientemente de la longitud del tubo. Asimismo, los tubos más grandes tienden a ser más ineficientes que los tubos más cortos. Por ejemplo, un tubo típico de 8 pies es alrededor de un 10 % más eficiente que los tubos de 4 pies, que sucesivamente es alrededor de un 20 % más eficiente que un tubo de 2 pies comparables.

La curvatura de los tubos contribuye a la ineficiencia. La emisión de luz en un tipo de lámpara dada es menos eficiente junto a la pared del tubo. Las curvas en el tubo fuerzan el tubo más cerca a la pared del tubo, así que los tubos en U y las configuraciones circulares tienden a ser menos eficientes que los tubos rectos. Por ejemplo, un tubo de 4 pies recto es alrededor de un 10 % más eficiente que un tubo U.

El diámetro del tubo es un compromiso entre factores de eficiencia compitiendo. Si el tubo es grueso, se re-absorbe demasiada radiación del centro del tubo por el vapor de mercurio. Si el tubo es más fino, tiene más área de superficie en relación al volumen de gas, que incrementa el enfriamiento del arco de mercurio en la superficie del tubo. Asimismo, un diámetro más pequeño incrementa la densidad de corriente para una potencia dada, lo cual puede reducir la eficiencia. Ya que el diámetro de una lámpara fluorescente afecta la eficiencia de varias formas, no podemos juzgar la eficiencia de una lámpara fluorescente tan solo con el diámetro.

El alto coste del fósforo de alta eficiencia motiva diámetros de tubos más pequeños. Este factor es en gran medida responsable de la introducción de tubos T8 (diámetro 1”) para aplicaciones que previamente usaban tubos T12 (diámetro 1,5”).

Vida en servicio y número de ciclos de arranque

La vida de servicio nominal de las lámparas fluorescentes convencionales es en promedio de 20.000 horas. La vida de servicio actual está afectada fuertemente por el número de ciclos de arranque durante la vida de la lámpara. El motivo es que el arranque causa que los electrodos pierdan una parte de su material emisivo.

La vida de servicio nominal usualmente se basa en tres horas de operación por arranque. Los fabricantes de las lámparas son reacios en indicar la vida en servicio para periodos de operación más cortos.

Si nos vamos al otro extremo y las lámparas funcionan continuamente la vida en servicio puede incrementarse en un 50 %

Degradación de lúmenes

La degradación de lúmenes tiene lugar en los tubos fluorescentes convencionales. La degradación va del 10 al 40 % dependiendo del tipo de lámpara.

La causa principal de la degradación de lúmenes en lámparas fluorescentes es la degradación del fósforo y oscurecimiento de la lámpara por material perdido del electrodo. La degradación del fósforo es mucho mayor en lámparas que tienen corrientes más altas.

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