Luminarios con lámparas de plasma para alumbrado público de vialidades

Actualmente a nivel mundial la incorporación de nuevos luminarios con lámparas de plasma para el alumbrado público de vialidades se está considerando como una alternativa de sustitución para los actuales luminarios que utilizan lámparas de aditivos metálicos, vapor de sodio en alta presión o vapor de mercurio, por lo que el ingeniero Gabriel Torres Aguilar, consultor en iluminación, nos presenta el siguiente articulo técnico.

El alumbrado público de vialidades es un sistema de iluminación utilizado para zonas públicas con tránsito vehicular y peatonal que proporciona una visión confortable, agudeza visual, rapidez de percepción y capacidad de visibilidad a conductores y peatones en calles, calzadas, ejes viales, vías primarias, carreteras, boulevares y autopistas.

Para el alumbrado público de vialidades a nivel mundial se han utilizado luminarios diseñados específicamente para operar lámparas de descarga en gas por alta presión (aditivos metálicos, vapor de sodio o de mercurio) y recientemente se han desarrollado nuevos diseños de luminarios con fuentes luminosas artificiales de avanzada tecnología, como las lámparas de plasma.

Una lámpara de plasma es una fuente luminosa artificial de última generación, integrada por una capsula de cuarzo que no incorpora filamentos, electrodos o inductores, la cual contiene en su interior mercurio, gases inertes (criptón y argón) y elementos químicos lantánidos (cerio, disprosio, holmio, gadolinio y tulio).

La lámpara de plasma emite luz visible al ser evaporados los elementos químicos lantánidos mediante un plasma producido por la ionización de los átomos de mercurio y las moléculas de los gases inertes.

El principio de operación de la lámpara de plasma se basa en la emisión de una señal de radio frecuencia que genera un campo magnético de muy alta intensidad que ioniza (excita eléctricamente) a los átomos de mercurio y a las moléculas de los gases inertes del interior de la capsula de cuarzo, produciendo un plasma (estado gaseoso cargado eléctricamente con alta presión interna y muy alta temperatura de operación) el cual al evaporar los elementos químicos lantánidos emite una radiación visible de amplio espectro lumínico.

Para su encendido y operación una lámpara de plasma requiere de dos dispositivos:
I.- Emisor resonante de cerámica que tiene dos principales funciones:
a) Proporcionar un medio de soporte y fijación de la capsula de cuarzo.
b) Direccionar una señal de radio frecuencia para generar y concentrar un campo magnético de alta intensidad dentro de la capsula de cuarzo.
II.- Amplificador electrónico de radio frecuencia que emite una señal de muy alto rango hacia el emisor resonante de cerámica, el cual tiene las siguientes características:
• Voltaje universal de alimentación: 120 – 277 V
• Factor de potencia: 98 %
• Distorsión total de armónicas: <10%
• Frecuencia de operación: 2 -3 GHz
• Potencia de consumo: 10% de la potencia de lámpara

Las lámparas de plasma tienen las siguientes características:
• Vida útil promedio: 50 mil horas
• Potencias de lámpara: 160 o 230 W
• Flujo luminoso inicial: 12 mil lúmenes (160W) o 16 mil lúmenes (230 W)
• Temperatura de color: 5,500 K
• Índice de rendimiento de color: 80
• Eficacia promedio: 72 lm/W
• Depreciación del flujo luminoso: 10% al 80% de la vida útil promedio
• Relación S/P: 2.4
• Rango de atenuación: 20 a 100% del flujo luminoso emitido
• Temperatura de operación: – 40º a + 50º C
• Encendido y reencendido: rápido
• Dimensiones de la cápsula de cuarzo: 8 mm. x 20 mm.

Luminario con lámpara de plasma
Luminario con lámpara de plasma para el alumbrado público de vialidades. Foto: Experto en Luminarios ©

Actualmente los luminarios convencionales para el alumbrado público de vialidades a nivel mundial que operan lámparas de aditivos metálicos, vapor de sodio en alta presión o de mercurio de 250 o 400 W con balastros electromagnéticos se pueden sustituir respectivamente por nuevos luminarios que operan lámparas de plasma de 160 o 230W que tienen las siguientes características:
• Carcasa del módulo de potencia con superficie superior disipadora de temperatura fabricada en fundición de aluminio inyectada en alta presión con acabado de pintura de resina poliéster en polvo aplicada mediante proceso electrostático.
• Carcasa del conjunto óptico y tapa portarefractor inferior con abatimiento frontal para acceso al interior, fabricadas en fundición de aluminio inyectada en alta presión con acabado de pintura de resina poliéster en polvo aplicada mediante proceso electrostático.
• Conjunto óptico con alto grado de protección ante el ingreso de partículas sólidas y liquidas (IP65), integrado por un refractor de vidrio claro termotemplado resistente a cambios bruscos de temperatura y un reflector segmentado multifacetado fabricado de aluminio con alta reflectancia y acabado especular.
• Empaques termoformados de hule silicón de larga vida útil para asegurar una alta hermeticidad del conjunto óptico y módulo de potencia.
• Sistema de cierre entre la tapa portarefractor y la carcasa del conjunto óptico mediante tornillos de acero inoxidable.
• Emisor resonante de cerámica incorporado en la parte superior de la carcasa del conjunto óptico.
• Cápsula de cuarzo de 160 o 230 W colocada en posición horizontal dentro del emisor resonante de cerámica.
• Amplificador de radio frecuencia de 160 o 230 W con voltaje universal de alimentación de 120 – 277 V, alojado dentro de la carcasa del módulo de potencia.
• Sistema de desplazamiento vertical de la carcasa del conjunto óptico mediante herraje graduado de + 15° a -15° de inclinación.
• Tubo conector de polipropileno de alta densidad para proteger los cables de conexión entre la carcasa del módulo de potencia y la carcasa del conjunto óptico.
• Sistema de montaje lateral de la carcasa del módulo de potencia mediante adaptador horizontal ajustable con entrada de brazo para colocación en postes con alturas de 9 metros (160W) o 12 metros (230W).
• Curvas de distribución fotométrica IES tipo II corta y tipo II media con control cut-off.
• Eficiencia del luminario del 90% y alto coeficiente de utilización hacia el lado calle.

Luminario con lámpara de plasma
Interior del conjunto óptico de un luminario para alumbrado público de vialidades con lámpara de plasma. Foto: Experto en Luminarios ©

Los luminarios para el alumbrado público con lámparas de plasma son una reciente alternativa de sustitución para los actuales luminarios que existen instalados en las vialidades de todo el mundo y al igual que los luminarios que operan lámparas de inducción electromagnética, diodos emisores de luz y lámparas compactas de aditivos metálicos con tubo cerámico de descarga, son nuevas tecnologías en fuentes luminosas artificiales que permiten obtener significativos ahorros en el consumo de energía eléctrica y mejorar las características de eficacia, índice de rendimiento de color, vida útil promedio, temperatura de color, relación S/P ó depreciación del flujo luminoso respecto a las actuales lámparas de aditivos metálicos, vapor de sodio en alta presión o de mercurio en potencias de 250 o 400 W.

Lámparas de plasma
Las lámparas de plasma para el alumbrado público de vialidades son una reciente alternativa de sustitución para las lámparas convencionales de descarga en alta intensidad. Foto: Lighting Master ©

La actual tendencia en el diseño y construcción de los luminarios para el alumbrado público de vialidades a nivel mundial va dirigida hacia la incorporación de lámparas más eficaces que utilicen dispositivos electrónicos más eficientes para su encendido y operación, lo cual permite tener una mayor eficiencia óptica y eficacia energética al considerar la utilización de fuentes luminosas artificiales de última generación, como las lámparas de plasma en potencias de 160 o 230 W.

Luminarios para el alumbrado público
Luminarios para el alumbrado público de vialidades con lámparas de plasma de 230 W. Foto: Lighting Master ©

Agradecemos al ingeniero Gabriel Torres Aguilar su colaboración para la realización de este articulo; Usted puede dejar un comentario directamente en este articulo (recuadro inferior).

17 comentarios en “Luminarios con lámparas de plasma para alumbrado público de vialidades

  1. ING GABRIEL TORRES, ESTA TECNOLOGIA ES MUY INTERESANTE, PERO CUAL ES EL DISTRIBUIDOR DE ESTE EQUIPO PARA PODER ADQUIRIR EQUIPOS Y LAS CURVAS IES PRA REALIZAR PRUEBAS.

    COMO COMENTARIO, ESTA TECNOLOGIA YA LLEVA VARIOS AÑO TRATANDOSE DE INTRODUCIR, SOLO QUE NOSE HA LOGRADO DIFUNDIR LA TECNOLOGIA COMO DEBERIA. ADEMAS DE QUE EN UN INICIO EL COSTO ERA MUCHO MAYOR A SEGUIR CON LAS TECNOLOGIAS TRADICIONALES.

  2. comparando

    Las lámparas de plasma tienen las siguientes características:

    • Vida útil promedio: 50 mil horas (LAS DE INDUCCION MAG 100,000)

    • Potencias de lámpara: 160 o 230 W (CON 60W SUSTITUYES 150W DE VSAP)

    • Temperatura de color: 5,500 K (ANDAN IGUAL)

    • Índice de rendimiento de color: 80 (< 90 DE INDUCCION MAG)

    • Eficacia promedio: 72 lm/W ( LA INDUCCION MAG TIENE 85+)

    • Depreciación del flujo luminoso: 10% al 80% de la vida útil promedio (5% AL 95% VIDA UTIL 100,000HRS)

    • Relación S/P: 2.4 (INDUCCION S/P: 1.96_ A VER SI PUEDEN PROPORCIONAR EL ESTUDIO DE LAB)

    • Rango de atenuación: 20 a 100% del flujo luminoso emitido (ANDAN IGUAL)

    • Temperatura de operación: – 40º a + 50º C (IGUAL)

    • Encendido y reencendido: rápido (rapido… que es eso? jajajaja este parametros se mide en Segundos!)

    saludos

  3. De hecho desde 1990 se dio inicio con el desarrollo de las primeras lamparas de plasma que incorporaban azufre,las cuales a diferencia de esta ultima y de reciente generacion de lamparas de plasma aqui expuestas , se diferenciaba en que las lamparas de plasma de azufre incorporaban magnetrones para su operacion y la lampara era un esfera que rotaba con un motor como parte del sistema.

    Las lamparas de plasma de este articulo que son recientes en su incorporacion son totalmente diferentes a las lamparas de plasma de azufre de ese entonces ,la unica diferencia es que las aqui expuestas no utilizan azufre y son totalmente estaticas sin movimiento a diferencia de las de azufre que tambien producen energia radiante luminosa por una plasma que evapora el azufre en forma de polvo contenido en la lampara esferica.

    De hecho las lamparas de plasma de azufre o simplemente de azufre no han tenido el exito para su incorporacion a nivel mundial en aplicaciones industriales o de alumbrado publico por la limitada vida util del magnetron que utilizan y por las altas potencias disponibles para su operacion.

    Hasta le fecha existe un fabricante coreano que ha logrado continuar con el desarrollo de las lamparas de plasma de azufre y que adquirio los derechos de patente de la empresa que a principios de la decada de los 90 invento la lampara de plasma de azufre ,el cual considera que sus lamparas son de plasma y no de azufre como realmente lo son, lo cual ha esta generando confusion respecto a la designacion correcta. E incluso a nvivel mundial se esta dando esta confusion de considerar a las lamparas de plasma de azufre como lamparas de plasma,ya que en realidad se les debe conocer como lamparas de azufre.

    Las lamparas de plasma que utilizan una capsula de cuarzo junto con su emisor resonante de ceramica y su amplificador de radio frecuencia tienen a lo sumo un par de años desarrolladas y ya son una realidad de aplicacion en luminarios para el alumbrado publico de vialidades en Estados Unidos y China e incluso ya existe su aplicacion para la iluminacion industrial.

    Ing.Gabriel Torres Aguilar
    Consultor en Iluminacion.

  4. Buenos dias, soy ing. mecanico electricista, quiero actualizarme en el area de iluminacion, para desarrollar proyectos conjunto que se me han presentado. Donde puedo actualizarme.
    Muchas gracias por su amable atencion.
    J. Alfredo Gonzalez.

    • Que tal Alfredo.
      Te sugerimos que entres en contacto con la Sociedad de Ingeniero de Iluminación (IES, pos sus siglas en inglés) Sección México.
      Puedes encontrar la liga a su página aquí mismo en Iluminet.

  5. Estimado Ing.

    Que antecedentes existen de instalación de estas luminarias con fuente luminosa de plasma y su aplicación en diferentes temperaturas ambientales?
    Qué temp. de régimen tiene el plasma y como lo controla?, tiene un cooler adicional?
    La disposición final de la fuente luminosa al final de su vida útil es contaminante?, cómo se hace el tratamiento de los residuos?
    Idem anterior sobre los equipos de comando (fuente de alimentación).
    Por favor envíe información fotométrica de la luminaria en 160 y 230 Watts.
    saludos cordiales.

  6. ESTIMADO ING GABRIEL.

    DONDE PUEDO OBTENER DATOS TECNICOS DE LAS LUMINARIAS MOSTRADAS EN EL ARTICULO, ASI COMO CURVAS EN ARCHIVOS IES PARA REALIZAR SIMULACIONES. TU ERES EL DISTRIBUIDOR?

    SALUDOS

  7. SOY DIRECTOR DE ESCUELA PRIMARIA EN MORELOS Y NECESITO INSTALAR ALUMBRADO DENTRO DE LA ESCUELA Y DESEO SABER DE COSTOS Y DONDE ADQUIRIRLAS NECESITO TRES LAMPARAS AUTOMATICAS O SOLARES NO SE COMO SE LES LLAMEN OJALA Y PRONTO SE PONGA EN CONTACTO CONMIGO PARA VER QUE POSIBILIDADES TIENE DE APOYARME CON ESTA PETICION DE COMPRA. UN SALUDO POR EL MOMENTO

  8. me parece que la desventaja de estas luminarias de plasma esta en la incorporacion de gases raros y contaminantes como el mercurio y otros gases raros…ademas en fisica ya se sabe que para hecer plasma se ocupa el mercurio… debemos de llegar a sintetizar un gas o elemento para la creacion o generacion del palsma de alata emision luminica que sea inofensivo al medoa ambiente la madre tierra ya no aguanta mas contaminacion.En esta linea y, en mi opinion me parece que la mejor opcion asta ahora son las lamparas basadas en LED’S esto debido a su alta eficiencia y mediano o equivalente costo promedio;creo que los tegnologos debemos de empezar a pensar en forma integral y en forma mutidisciplinaria…

  9. Mi empresa H3 GUATEMALA, S.A. se encuentra en la planificación y desarrollo por cuenta propia de proyectos de alumbrado público basados en la economía de consumo que es la fuente de financiamiento y pago de la inversión, nosotros hemos tenido problemas con la tecnología LED por razón de las variaciones en el voltaje de las distribuidoras, estamos estudiando alternativas para estabilizar la corriente pero al mismo tiempo las condiciones climáticas y medio ambiente rural nos han puesto a analizar la conveniencia de buscar alternativas y nos sorprendió grtamente las experiencias que se han tenido en México con otras tecnologías, nosotros agradeceríamos si podemos comunicarnos o recibir comunicación del Ingeniero Gabriel Torres Aguilar, muchas gracias por su atención .

  10. Me intereso mucho por la iluminación y sus nuevas tendencias, actualmente me encuentro realizando un estudio de toda la tecnología de iluminación para hacer una comparativa seria de las diferentes fuentes de luz artificial, por lo tanto me surgen algunas dudas, pero me gustaría tratarlo con algún correo suyo que me pudiese proporcionar, gracias que tenga un excelente día.

  11. Y alguien sabe que las lámparas ahorradoras que el gobierno venezolano a instalado en los hogares son transportadoras de de radio frecuencia es decir desde satélites se pe puede extraer vídeo y audio en tiempo real ? Y así saber las quejas y pro de un estado y proveer para manipular

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