FLUORESCENTES

La tecnología en la que basa la iluminación fluorescente consiste en el uso de una lámpara de vapor de mercurio a baja presión para producir luz eléctrica. Estas lámparas están compuestas por un tubo fino de vidrio cuyo interior se encuentra revestido por fósforos, compuestos químicos que emiten luz visible cuando están expuestos a una radiación ultravioleta, y que contienen también en su interior vapor de mercuriogases inertes, comúnmente argón y neón, a una presión inferior que la atmosférica. 


El funcionamiento de los sistemas de iluminación fluorescente depende de otros dos elementos a mayores de las lámparas fluorescentes: de un cebador (también conocido como arrancador, partidor o starter) y de un balasto (también conocido como balastro o reactancia). En los últimos años, estos elementos han sido sustituidos por balastos electrónicos, que no funcionan sin necesidad de un cebador a mayores. Aún así, siguen existiendo y usándose una gran cantidad de luminarias fluorescentes con balastos tradicionales y cebadores, por lo que ambos formatos serán tratados en esta lección. 


En el caso de las lámparas fluorescentes tradicionales, el cebador consiste en una pequeña ampolla de cristal que contiene gases a baja presión (vapor de mercurio, neón y argón), una lámina bimetálica en forma de "U" que sirve de contacto, y, en muchos modelos, un condensador situado en paralelo a esta última que incrementa su vida útil. Por su parte, el balasto es una bobina de alambre de cobre esmaltado, enrollada sobre un núcleo de hierro o acero al silicio (también conocido como acero eléctrico o acero magnético), que hace las veces de reactor y que provee al sistema de reactancia.


En cuánto la tensión eléctrica alimenta al cebador, el voltaje provoca que los gases contenidos en el mismo se ionicen, calentándose tanto que causan la deformación de la lámina bimetálica. Ésta, a su vez, transmitirá, a través de los pines de contacto, su alta temperatura a los filamentos del tubo fluorescente, de forma que los llevará al rojo vivo, lo que conlleva la liberación de electrones que ioniza los gases del interior de la lámpara en las cercanías de los filamentos. Al deformarse la lámina, el cebador se apaga y sus gases se enfrían, por lo que unos segundos después la lámina vuelve a su forma original, abriéndose, y haciendo desaparecer el campo magnético, que fue formado por la reactancia inductiva del balasto. Esto, de acuerdo con la ley de la inducción de Faraday, genera, mediante el fenómeno de la autoinducción, un pico de alta tensión que ioniza el resto de los gases del tubo,  formando un plasma conductor en todo el tubo fluorescente.


El plasma es atravesado por una corriente de electrones que reacciona con los átomos de mercurio, neón y argón, excitándolos. Al desexcitarse emiten luz, en su mayoría en el espectro de banda de la ultravioleta (UV), aunque una pequeña parte dentro del espectro visible. El revestimiento interior de la lámpara filtra y convierte buena parte de la luz ultravioleta en visible, cuyo color depende del material (los fósforos) que lo compongan. Además, el tubo de vidrio se encarga de reducir la cantidad de luz UV, que no haya sido convertida con éxito en visible, liberada por la lámpara. 


La conexión de una lámpara fluorescente directamente a la red eléctrica, al tratarse de una fuente de tensión eléctrica constante, causaría tal grado de ionización de los gases y tan poca resistencia eléctrica a la corriente que la atraviesa, que la lámpara acabaría destruyéndose en apenas unos instantes. Por ello, se usa el balasto como un limitador de corriente, al proveer al sistema de una reactancia inductiva que absorbe la diferencia de tensión entre la red eléctrica y la del tubo, y, por tanto, impidiendo que haya un exceso de corriente eléctrica en el mismo. 


Este método de generar luz tiene sus inconvenientes característicos, principalmente que la luz se encuentre en un parpadeo veloz pero continuo, que tarde unos segundos en encenderse y unos momentos más en alcanzar su luminosidad óptima, y que apagados y encendidos constantes acorten su vida útil. Para combatir la mayor parte de estos problemas, en los fluorescentes modernos el balasto y el cebador son reemplazados por un balasto electrónico. Éste permite un arranque instantáneo, lo que alarga su vida útil, y que el parpadeo sea imperceptible, aunque sigue tardando unos segundos en llegar su pico de luminosidad. 


Este balasto electrónico consiste en un circuito eléctrico y una bobina con núcleo de ferrita, y, como se ha mencionado anteriormente, se conecta al tubo fluorescente directamente sin necesidad de cebador. El balasto electrónico, por tanto, actúa básicamente como un circuito con semiconductores que genera dos bajas tensiones que encienden los filamentos de tungsteno de los extremos del tubo, y una alta tensión de alta frecuencia que se aplica entre ambos, sirviendo su función a las veces de reactancia y de cebador. Las tensiones generadas suman sus efectos para ionizar los gases del interior del tubo, siguiendo el mismo proceso que en las lámparas fluorescentes ya mencionadas.


En la actualidad, esta tecnología se aplica principalmente para la fabricación de dos tipos distintos de productos de iluminación: las luminarias fluorescentes y las bombillas de bajo consumo. Las luminarias consisten en una lámpara fluorescente, llamada en este caso tubo fluorescente, y una carcasa o armadura que contiene el resto de elementos necesarios para su funcionamiento, como el balasto tradicional y el cebador, o el balasto electrónico. En cada extremo interior del tubo se encuentra un filamento o electrodo de tungsteno, que contribuye a la ionización de los gases anteriormente mencionados al calentarse al rojo, y en cada extremo exterior, un casquillo metálico rematado en pines de contacto, también llamados terminales o clavijas. 



Por otro lado, las bombillas de bajo consumo, también conocidas como lámparas fluorescentes compactaslámparas fluocompactas o LFCs, consiste en la lámpara fluorescente doblada de formas distintas dependiendo del formato para alcanzar un tamaño similar al de una bombilla tradicional sin disminuir su superficie, un balasto electrónico en su base, y en la base de éste, un casquillo metálico y, en ocasiones, pines de contacto. 


El origen de la iluminación fluorescente se remonta a 1852, cuando el irlandés Sir George Stokes definió el fenómeno de la fluorescencia, y a 1857, año en el que el soplador de vidrio sajón Heinrich Geißler inventó el conocido como el tubo de Geißler, una lámpara que funcionaba usando vapor de mercurio, argón y neón. Este tubo fue usado como base por numerosos investigadores a lo largo de los años, en su busca de crear un sistema de iluminación eléctrica, aunque Joseph Swan y Thomas Edison (que también estudió la fluorescencia brevemente), se les adelantaron creando las primeras bombillas incandescentes comerciales.


En 1901 fueron patentadas y comercializadas las lámparas de vapor de mercurio de alta presión por el estadounidense Peter Cooper Hewitt, y en 1910 el francés George Claude, empezó a distribuir y vender sus lámparas de neón. Se trataba de los precursores de los tubos y luminarias fluorescentes, los cuales fueron perfeccionados y patentados por numerosos investigadores y científicos entre las décadas de 1920 y 1930, siendo los primeros comercializados en 1938


Tras numerosos intentos de conseguir adaptar la iluminación fluorescente a un formato de bombilla, para así suplir las desventajas de las bombillas incandescentes tradicionales y de las halógenas de la época, las primeras bombillas de bajo consumo fueron patentadas en 1976 por el estadounidense Edward E. Hammer, y comenzaron a comercializarse en 1980. Cinco años después aparecieron las primeras que sustituían el balasto y cebador tradicionales por balastos electrónicos


Estas bombillas de bajo consumo eran más eficientes que las anteriores, e incluso gracias a su balasto electrónico solucionaban muchos de los problemas presentes en los tubos fluorescentes. Cabe añadir, de hecho, que en base a una mayor eficiencia energética, el Reglamento (CE) 245/2009 y el Reglamento (UE) 347/2010 estipulan la prohibición de la fabricación y comercialización de la mayoría de los cebadores y balastos tradicionales en la Unión Europea a partir de 2017. A pesar de todo ello, algunas de las desventajas tanto de los tubos fluorescentes como de las bombillas de bajo consumo no han conseguido ser solucionadas, destacando además de las anteriormente mencionadas, que el mercurio que contienen para su funcionamiento hace que sus residuos sean considerados muy contaminantes, especialmente por el riesgo de envenenamiento por mercurio, muy dañino para la fauna. 


En la actualidad, sus mayores competidores y sustitutos son las bombillas basadas en la iluminación LEDlas más eficientes de todos los tipos de bombillas y lámparas. Éstas destacan por su superior eficiencia energética, con un rendimiento energético de hasta un 30% mayor que las fluorescentes, y una vida útil hasta 3 veces más duradera


Además, los tubos LED no presentan las desventajas de sus equivalentes fluorescentes, al contar con un encendido instantáneo a plena potencia y no parpadear, y en general, los residuos de los sistemas de iluminación LED contaminan mucho menos, al no contar con vapor de mercurio ni otros elementos peligrosos para el medio ambiente y la salud, y son reciclados con mayor facilidad.