Tipos de lámparas y su relación con la eficiencia energética

Los sistemas de iluminación artificial juegan un papel vital en nuestras vidas y representa en muchos casos un porcentaje elevado del consumo eléctrico de los edificios. Este porcentaje de consumo de energía eléctrica puede llegar a alcanzar en algunos casos más del 50%.

Es por todo ello que tiene una gran importancia conocer que tipos de lamparas existen y cuales son más eficientes energeticamente.  

Sistemas de iluminación

Los sistemas de iluminación están formados por:

• Fuente de luz: Las fuentes de luz son las lámparas.
• Luminarias: Las luminarias cumplen funciones energéticas, mecánicas, térmicas y estéticas, al distribuir especialmente la luz generada por las fuentes de luz.
• Equipos auxiliares: Los equipos auxiliares resultan imprescindibles para conseguir la funcionalidad del sistema e influyen en gran medida en su calidad, consumo energético, economía y durabilidad.

Cada uno de los elementos que forman el sistema de iluminación tiene una relación con la eficiencia energética, sin embargo en este articulo nos vamos a centrar en comentar los tipos de lamparas que existen en el mercado y su relación con la eficiencia energética. En el caso de querer mayor información al respecto puede ser necesario una auditoria energética.

Tipos de lámparas

1. Lámparas Incandescentes
2. Lámparas de descarga
3. Lámparas de tecnología LED

Lámparas incandescentes

Lámparas incandescentes no halógenas

Las lámparas incandescentes no halógenas han sido tradicionalmente las más utilizadas, principalmente en el sector residencial y domestico. Su funcionamiento se basa en hacer pasar una corriente eléctrica por un filamento de wolframio hasta que alcanza una temperatura tan elevada que emite radiaciones visibles por el ojo humano.

Después de más de 130 años de existencia, el 1 de septiembre de 2012, en virtud de la Directiva Ecodesign 2009/125/CE, ha quedado prohibido fabricar en la Unión Europea lámparas incandescentes no halógenas. Previamente, ya se había procedido a la retirada de las lámparas incandescentes no halógenas de más de 100 vatios (2009), al fin de la venta de las de 75 vatios (2010) y a las de 60 vatios (2011). 
Esta prohibición ha supuesto que se vayan sustituyendo este tipo de lamparas por otras más eficientes energéticamente, La vida útil de las lámparas incandescentes no halógenas oscilaba entre las 750 y las 1.000 horas, presentaba un importe de consumo eléctrico en un año que fácilmente podía rondar los 55 euros (apenas convertía el 2,6% de la energía que consumía en luz visible).

Lámparas incandescentes halógenas

Las lámparas incandescentes halógenas son de reducidas dimensiones, normalmente de forma lineal, de cápsula o estándar y dicroicas, con modelos que van desde los 110W o 220W de potencia a los 12W (con transformador reductor de tensión o voltaje). Incorporan un gas halógeno para evitar que se evapore el wolframio del filamento y se deposite en la ampolla disminuyendo el flujo útil como ocurre en las incandescentes estandar. 

Estas lámparas se caracterizan por aportar mayor intensidad de luz y alcanzar elevadas temperaturas, para lo cual suelen utilizar cristal de cuarzo, que soporta muy bien este calor.
El consumo de una lámpara incandescente halógena de 70W funcionando una hora consume 0,07 kWh frente a los 0,100 kWh de su equivalente incandescente no halógena.
El importe energético anual es de unos 38€, lo que significa alrededor de un 30% de ahorro frente a las lámparas incandescentes no halógenas (bombillas tradicionales).
La vida útil de una lámpara incandescente halógena es de unas 3.000 horas (3 veces más que una lámpara incandescente no halógena).
Este tipo de lámparas se usa habitualmente en estancias que requieren de un encendido rápido ya que su arranque es instantáneo, así como lugares donde su uso sea corto como los baños, aseos o pasillos de uso esporádico. También se usa habitualmente donde se requiere una reproducción cromática buena con temperatura de color cálida. En contrapartida supone una mayor potencia y ello supone un mayor consumo energético y consecuentemente un mayor coste económico del suministro eléctrico.
No obstante, en los últimos años las diferentes modalidades, sobre todo entre las dicroicas (las de forma semiesférica que suelen empotrarse en el techo), han propiciado que ya puedan utilizarse en infinidad de aplicaciones, desde puntos de luz de acentuación decorativos a dormitorios, salones o, incluso, exhibidores de productos en comercios.
Es habitual pensar que todas las lámparas incandescentes halógenas dicroicas requieren de un transformador, lo que puede incrementar el coste de instalación. Esta afirmación es falsa, ya que existen lámparas de baja tensión que pueden conectarse directamente a la línea de 220V, ofreciendo una elevada salida de luz capaz de iluminar una estancia habitual de una vivienda, bares o hasta salas de museos y exposiciones.

Lámparas de descarga

Las lámparas de descarga son más eficientes que las lámparas incandescentes. La luz se consigue por excitación de un gas sometido a descarga eléctrica entre dos electrodos.
A diferencia de la incandescencia, la tecnología de descarga necesita un equipo auxiliar (balasto, cebador) para que esta puedan funcionar.
Según el tipo de gas y la presión a la que se someten, existen distintos tipos de lámparas de descarga.

Lámparas fluorescentes tubulares

La lámpara tubular fluorescente, es un tubo de vidrio fino que tiene en su interior, un gas que tiene la propiedad de emitir luz blanca cuando le atraviesan electrones (corriente eléctrica).

La pared interior del tubo se encuentra recubierta de trifosforo, una capa de sustancia fosforescente o fluorescente, cuya misión es convertir los rayos de luz ultravioleta invisible (que se generan dentro y que no son visibles para el ojo humano), en radiaciones de luz visible gracias al polvo fluorescente.

Para que eso ocurra, su interior se encuentra relleno con un gas inerte, generalmente argón (Ar) y una pequeña cantidad de mercurio (Hg) líquido

Para que el tubo emita luz deben de cumplirse dos cosas:

• Que el gas este a una temperatura elevada.
• Que puedan pasar los electrones de un extremo a otro del tubo (atravesar el gas).

*Fuente: Autor Luis Maria Benítez, (Paintman) es wikipedia.

Este tipo de lámparas requiere de un equipamiento auxiliar para funcionar formado por un balasto y un cebador. El balasto más tradicional y más habitual es el balasto electromagnético.

Recientemente existen balastos electrónicos de alta frecuencia, que son más eficientes porque limitan el consumo de electricidad.

Las cualidades de color y su baja luminancia las hacen idóneas para interiores de altura reducida.
Actualmente ocupan el segundo lugar de consumo después de las lámparas incandescentes no halógenas, principalmente en oficias, comercios, locales públicos, industrias, etc....
Hay lámparas de flurorescentes tubulares de 38mm de diámetro (T12), de 26 mm de diámetro (T-8) y de 16mm de diámetro (T5). Las más usadas hoy en día son las T8, sin embargo las más eficientes son las T5 que sólo funcionan con equipo auxiliar electrónico.

Los tubos T5 tienen una longitud diferente a las T8. Para poderse realizar la sustitución de tubos T8 a T5 se utiliza un adaptador donde se inserta el nuevo fluorescente T5. La utilización de estos adaptadores permiten disfrutar de la economía y confort del sistema de iluminación T5 sin cambio de luminarias. El adaptador aloja un balastro electrónico que permite el cambio del sistema electromagnético al sistema electrónico que en breve pasará a ser el estándar en fluorescencia.

Existe el mito de que las lámparas fluorescentes producen cansancio. El parpadeo de 50 hertzios de los antiguos tubos fluorescentes es cosa del pasado. Los tubos modernos cuentan con tecnología capaz de emitir la corriente alterna a una frecuencia de 20.000 a 60.000 ciclos por segundo, anulando el parpadeo. 

Lámparas fluorescentes compactas

Generalmente son conocidas como LFC o “bombillas de bajo consumo” y se dividen en dos grandes categorías: las de tubo y las compactas, que son las que mayoritarias y las más eficientes según diferentes estudios, dado que dedican hasta el 15% de la energía consumida en cumplir su misión de iluminar.

El importe energético anual es de menos de 22 euros. Sólo con utilizar una de estas lámparas de 18W en lugar de la tradicional incandescente de 75W se ahorra durante la vida útil de la lámpara más de 60 euros o, lo que es lo mismo en términos de energía, 570 kWh. Además se evita la emisión de cientos de kilogramos de gases de efecto invernadero.
Una lámpara de bajo consumo de 40W funcionando una hora consume 0,04 kW. Este tipo de lámpara consume un 80% menos que las tradicionales (el equivalente a la demanda de 2.500 hogares).
La vida util de una lampara fluorescente compacta es aproximadamente de unas 8.000 horas, es decir, unas 8 veces más que una lampara incandescente no halógena. Algunos modelos de lamparas compactas llegan a alcanzar una vida útil de 15.000 horas.
Dado que a las lamparas fluorescentes les cuesta encenderse y alcanzar su punto de máxima luminosidad, son recomendables en lugares en los que la luz estará mucho tiempo encendida, como un salón o una cocina. Es mejor evitar su uso en lugares donde su encendido y apagado sea constante (acorta su vida útil), como en pasillos o descansillos de portales. Además, su forma también es importante, puesto que mientras las que tienen forma espiral reparten la luz en todas las direcciones y las lineales son perfectas para iluminar toda la estancia, las redondas se utilizan fundamentalmente para las salas de interior.
Otro gran mito es pensar que las lamparas fluorescente compactas consume menos energía estando encendido que apagándolo y volviéndolo a encender cuando entremos de nuevo en la habitación. Sólo si como máximo estuviera sin funcionar 23 segundos podría compensar mantenerlo encendido, pero resulta raro entrar y salir del cuarto cada menos de medio minuto. Así que no debe olvidarse nunca de apagar una lampara compacta  fluorescente cuando se sale de una estancia.

Lámparas fluorescentes sin electrodos

Las lámparas fluorescentes sin electrodos o de inducción emiten la luz mediante la transmisión de energía en presencia de un campo magnético junto con una descarga en gas.

Este tipo de lámparas tiene una mayor vida útil cercana a las 60.000 horas. La limitación de la vida útil esta condicionada por los componentes electronicas de la lámpara. 

Lámparas de vapor de mercurio o alta presión

Las lámparas de vapor de mercurio a alta presión emiten un flujo luminoso mayor que el resto de lamparas de fluorescencia, aunque su eficacia energética es menor.

Este tipo e lámparas se suelen emplear en iluminación de grandes áreas; calles, naves industriales, polideportivos, etc.....

Fotografia de la iluminación del campo de futbol del Europa

Lámparas de luz mezcla

Las lámparas de luz mezcla son una combinación de las lámparas de vapor de mercurio a alta presión y lámparas incandescentes y habitualmente, un recubrimiento fosforescente.

Este tipo de lámparas no necesitan balasto ya que el filamento actúa como estabilizador de corriente.
Su eficacia luminosa y su reproducción en color son muy pobres y actualente es un tipo de lámpara en desuso.

Lámparas de halogenuros metálicos

Este tipo de lámparas posee halogenuros metálicos además del relleno de mercurio por lo que mejoran considerablemente la capacidad de reproducir el color, además de mejorar la eficacia.

Su uso más habitual es en alumbrado público, comercial, de fachadas, monumentos, etc... Raramente se utiliza este tipo de lamparas en interior de edificios. 

Lámparas de halogenuros metálicos cerámicos

Estas lámparas combinan la tecnología de lás lámparas de halogenuros metálicos con la tecnología de las lámparas de sodio de alta presión (quemador cerámico).

El tubo de descarga ceramico permite operar a temperaturas más altas que el tubo de descarga al cuarzo de los halogenuros metalicos convencionales, aumentando la vida util hasta las 15.000 horas. Tambien mejora la eficacia luminosa, la estabilidad del color a lo largo de la vida de las lámparas. 
En definitiva estas lámparas son muy adecuadas para su uso en edificios del sector terciario: comercios, oficinas, iluminación arquitectónica, escaparates, hoteles, etc....

Lámparas de vapor de sodio a baja presión

En este tipo de lámparas se origina la descarga eléctrica en un tubo de vapor de sodio a baja presión, produciéndose una radiación prácticamente mmonocromática

Actualmente són las lámparas más eficientes del mercado, es decir, las de menor consumo eléctrico, sin embargo, su uso está limitado a aplicaciones  en las que el color de la luz no sea relevante ya que está es amarillenta. 
Se usa habitualmente en autopistas, túneles, áreas industriales y muy raramente en edificación.

Ademas su elevado tamaño para grandes potencias obliga a utilizar luminarias de tamaño excesivamente grandes.

Lámparas de vapor de sodio a alta presión

Las lamparas de sodio a alta presión mejorando la reproducción crómatica respecto las de baja presión y aunque la eficacia disminuye su valor, sigue siendo alto comparado con otros tipos de lamparas.

El tamaño formado por el conjunto de óptica i lámpara hace que este tipo de luminaria sea muy eficiente.
Actualmente está creciendo su uso al sustituir a las lámparas de vapor de mercurio, ya que presentan una mayor vida útil con una mayor eficacia.
Este tipo de lámparas se emplea en instalaciones exteriores de trafico e industriales, así como en instalaciones interiores de edificios industriales y comercios.

Lámparas con tecnología LED

Las lámparas con tecnología LED son diodos semiconductores que emiten luz. Su nombre es un acrónimo en ingles que significa "LED: Lighting Emitting Diode". 
La tecnologia LED, no posee filamento, por lo que tiene una elevada vida y son muy resistentes a los golpes. Las lamparas LED permite un mayor control de la distribución de la luz. Entre sus ventajas, además de su amplia gama de colores, destaca que, a diferencia de las de bajo consumo, no precisa calentarse para funcionar a pleno rendimiento. A ello también se suma que son muy eficientes a bajas temperaturas, lo que no sucede con las lámparas fluorescentes.

Una lámpara LED de 20W consume 0,02 kWh frente a los 0,100 kWh de una lampara incandescente no halogena.
El importe energético anual es de menos de 11 euros, cinco veces menos que una lampara incandescente no halógena. 
La disipación de calor y la calidad de los materiales sobre la vida útil y la salida de la luz son factores que influyen sobre este tipo de bombillas. No todas las tecnologías, marcas y modelos duran lo mismo pero los valores de referencia se mueven en la horquilla de las 45.000 y 50.000 horas, una diferencia astronómica si se compara con las 1.000 horas de las lámparas incandescentes no halógenas.

Las lámparas LED tienen actualmente un elevado coste inicial (a partir de los 20 euros), por lo que se estima que requiere de una media de 10 horas al día para que en menos de dos años el gasto quede amortizado, prolongando de esta forma el ahorro energético debido a su duración elevada. Es por ello que son muchos los que confían en que esta tecnología sea el futuro de la iluminación.
Existe la idea de que no todos los colores de LED sirven para todos los usos. Esta afirmación no es cierta no obstante muy a menudo se recomienda otro tipo de lamparas para usos domésticos.  En todas las lámparas que se comercializan se puede encontrar indicado en la etiqueta la calidez de su luz. En concreto se ha de observar los dos últimos dígitos de la numeración que viene a continuación de los vatios, pudiendo ser 27, 30, 40 o 65. De este modo, si 27 hace referencia a 2.700 Kelvin, es decir, a una luz cálida similar a la de una cerilla, el 65 serían 6.500 Kelvin o, lo que es lo mismo, una color blanco muy frío sólo apto para ambientes muy específicos de interior.