En 1959, nueve años después de comenzar los primeros experimentos, surgió una nueva lámpara incandescente, completamente diferente a la conocida hasta ese momento, que bautizaron con el nombre de “lámpara halógena de tungsteno” o “lámpara de cuarzo”. Era una lámpara más pequeña y eficiente comparada con sus antecesoras incandescentes comunes de igual potencia, pero con la ventaja añadida de brindar una iluminación mucho más brillante y con un tiempo de vida útil más prolongado.

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Tres tipos de lámparas halógenas de cápsula transparente: con patillas o pines, con rosca y de tubo lineal con bornes de conexión de presión.

ESTRUCTURA DE LA LÁMPARA HALÓGENA


La estructura de una lámpara halógena es extremadamente sencilla, pues consta prácticamente de los mismos elementos que las incandescentes comunes. Sus diferentes partes se pueden resumir en: (A) un bulbo o, en su defecto, un tubo de cristal de cuarzo, relleno con gas halógeno; (B) el filamento de tungsteno, con su correspondiente soporte y (C) las conexiones exteriores. Estas lámparas se pueden encontrar con diferentes formas, tamaños, versiones y potencia en watt. Normalmente se fabrican algunos modelos para trabajar con 110 ó 220 volt de tensión y otros con 12 volt, utilizando un transformador reductor de tensión o voltaje.

Sus formas más comunes son: lineales, de cápsula o estándar y dicroica reflectora. Para su conexión a la corriente eléctrica las lámparas lineales poseen un borne en cada extremo, mientras que las de cápsula y las dicroicas reflectoras se fabrican con dos patillas o pines, aunque también podemos encontrarlas de cápsula con rosca.



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Tipos más comunes de lámparas halógenas. De izquierda a derecha: lámpara de cápsula o estándar, con patillas (pines) de contacto. De cápsula, con rosca. Lineal, con extremo de conexión de presión. Dicroica (con pantalla reflectora).

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Cuando la corriente fluye por el fino alambre metálico que compone el filamento de tungsteno de una lámpara incandescente común, las cargas eléctricas o electrones provocan que se produzca una fricción mucho mayor que cuando fluyen por un cable de mayor grosor. Bajo esas condiciones la propia fricción o choques que ejercen los electrones que fluyen por el hilo del filamento contra los átomos de tungsteno, excitan sus electrones hasta que alcanza el estado de incandescencia y emite luz visible.
De esa forma, algunos electrones son forzados a abandonar la órbita fija que ocupan en los átomos de tungsteno, pasando a ocupar otra más externa con un nivel superior de energía. Esa nueva posición la ocupa sólo por breves instantes, pues la atracción que ejerce el propio núcleo de los átomos de tungsteno sobre sus electrones, los obligan a reintegrarse de inmediato a la órbita que inicialmente ocupaban.
En el mismo momento que los electrones se incorporan nuevamente a sus órbitas originales, emiten un fotón de luz visible, liberando de esa forma el exceso de energía adquirida al saltar de una órbita a la otra. Es así como el filamento, al incrementar su temperatura, emite luz blanca visible en las lámparas incandescentes.
Sin embargo, la temperatura a la que se somete el filamento en una lámpara incandescente normal para que emita luz es tan alta (2 500 ºC ó 4 500 ºF aproximadamente), que el metal de tungsteno tiende a evaporarse a pesar de encontrarse encerrado en una bombilla de cristal al vacío.
Ese deterioro del filamento por evaporación normalmente se trata de frenar lo más posible en las lámparas incandescentes normales sustituyendo el vacío con un gas inerte, como el argón (Ar).
En las lámparas halógenas, para poder someter el filamento a una temperatura mucho más alta que la que normalmente soportan las lámparas comunes (3 000 ºC ó 5 432 ºF aproximadamente) y obtener una mayor intensidad de iluminación por unidad de energía, el gas argón se sustituye por un gas halógeno, como el iodo (I) o el bromo (Br). Además, en lugar de cristal común, para la cápsula o envoltura de protección se utiliza cristal de cuarzo, que soporta mucho mejor la altísima temperatura a la que se ve sometido el filamento, sin derretirse.



FUNCIONAMIENTO DE LA LÁMPARA HALÓGENA


El principio de funcionamiento de una lámpara halógena es muy similar al de una lámpara incandescente común. En los dos tipos de lámpara la incandescencia que produce la luz visible se basa en la altísima temperatura de calentamiento que alcanza el filamento.



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A. Filamento de tungsteno apagado. B. Filamento encendido. La alta temperatura que presenta provoca. su evaporación en forma de vapor de tungsteno. C. El vapor desprendido, cuando toca la superficie. interior del cristal de cuarzo, se combina con el gas halógeno que contiene la cápsula o el tubo en su. interior y se convierte en halogenuro de tungsteno. D. El halogenuro formado tiende fluir en dirección al. filamento, donde la alta temperatura que éste presenta lo convierte de nuevo en metal tungsteno. Como. resultado, el filamento se reconstruye liberando gas halógeno durante ese proceso, permitiendo que. continúe efectuándose el denominado "ciclo del halógeno".




En la lámpara de cuarzo, cuando el filamento alcanza la temperatura más alta que puede soportar y comienza el proceso de evaporación, los átomos de tungsteno se gasifican y se expanden buscando la superficie interior de la cápsula de cristal de cuarzo. Al llegar a la superficie del cristal, la temperatura del gas desciende a unos 800 ºC (1 472 ºF) aproximadamente.
Bajo esas circunstancias los átomos del tungsteno reaccionan espontáneamente con el gas halógeno y se transforma en otro gas conocido como halogenuro de tungsteno. Inmediatamente el nuevo gas que se ha formado tiende a retornar hacia el centro de la lámpara donde se encuentra situado el filamento deteriorado.
Debido a que el halogenuro de tungsteno es un gas inestable, cuando sus moléculas reciben directamente el calor del filamento, se descomponen en forma de tungsteno metálico, que se deposita como tal en el filamento y lo reconstruye. Este proceso permite al filamento reciclarse y aportar mucho más tiempo de vida útil (entre 3 mil y 10 mil horas, según el tipo de lámpara halógena), en comparación con las mil horas de explotación que permite una lámpara incandescente común. Todo este proceso llamado “ciclo del halógeno” se mantiene ininterrumpidamente durante todo el tiempo que la lámpara permanece encendida.



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Lámparas halógenas de diferentes potencias: A. 20 watt; B. 35 watt y C. 50 watt. Note como las. dimensiones y grueso del filamento en esas lámparas varía según aumentan los watt que desarrolla cada. lámpara. D. Lámpara halógena de 50 watt, con cristal nevado.


Ventajas en comparación con las lámparas incandescentes comunes:

  • Emiten una luz 30 % más blanca y brillante empleando menos potencia en watt.
  • Son más eficientes, por lo que consumen menos energía eléctrica por lumen de intensidad de luz aportado.
  • Son mucho más pequeñas comparadas con una incandescente normal de la misma potencia en watt.
  • No pierden intensidad de luz con las horas de trabajo, pues los vapores de tungsteno no ennegrecen la envoltura del cristal de cuarzo
  • Prestan un mayor número de horas servicio.
  • La mayoría de los modelos se conectan directamente a la red de distribución eléctrica doméstica de 110 o 220 volt y en otros modelos a un transformador que reduce la tensión a los 12 volt que requieren para funcionar.

Desventajas:

  • Al igual que ocurre con las lámparas incandescentes comunes, las halógenas consumen más energía disipando calor al medio ambiente que emitiendo luz, aunque su rendimiento es más económico.
  • Debido a que el filamento se encuentra muy cerca de la envoltura el cristal de cuarzo se calienta excesivamente.
  • Emiten radiaciones ultravioleta junto con la luz blanca visible, por lo que para utilizarla como lámpara de lectura se recomienda colocarle delante un cristal común de protección para que absorba esas radiaciones.
  • No se pueden tocar directamente con los dedos, pues el sudor o la grasa de las manos altera la composición química del cristal de cuarzo. Esa reacción, conocida como “desvitrificación”, deteriora la cápsula o el tubo de protección, provocando que el filamento se funda.

Las lámparas halógenas tienen también un amplio y eficiente empleo en la iluminación del hogar, tiendas comerciales, oficinas, faros delanteros de los automóviles o coches, etc. Su eficiencia luminosa alcanza entre 20 y 25 lm/W (lúmenes por watt de consumo) en comparación con los 10 ó 18 lm/W que aporta una lámpara incandescente.