Tiempo de respuesta de luminarias

Publicado en el blog de Martín Monteiro .
Léelo completo en su sitio: http://fisicamartin.blogspot.com/2019/02/tiempo-de-respuesta-de-luminarias.html

Hace poco más de un siglo se encendían las primeras lámparas eléctricas que en pocas décadas transformarían el mundo. Desde entonces los sistemas de iluminación se han diversificarse en diferentes tecnologías, alterando costos, potencias, colores, eficiencias y otros factores que analizaremos en otras notas.
Uno de los factores que caracterizan a los sistemas de iluminación es el tiempo de respuesta, a veces conocido como tiempo de calentamiento o tiempo de estabilización. En general ocurre que apenas tocamos el interruptor parece que se hace la luz en forma instantánea. Sin embargo eso no es del todo cierto en algunos casos. Los tubos fluorescentes demoran algunos segundos durante los cuales producen varios destellos hasta que finalmente se estabilizan. Las lámparas fluorescentes compactas parecen encenderse inmediatamente, sin embargo demoran varios segundos, a veces algunos minutos hasta alcanzar su máximo brillo. Un caso extremo es el de las lámparas de mercurio, que tienen un tiempo de calentamiento (mientras se vaporiza el mercurio) que es de varios minutos, por lejos uno de los sistemas con respuesta más lenta.
Para analizar en forma cuantitativa el comportamiento de diferentes lámparas (incandescentes, fluorescentes, led, etc.), se puede utilizar el sensor de iluminación de un smartphone, con el cual se puede medir de forma muy sencilla y con bastante exactitud cómo evoluciona en el tiempo el brillo de una lámpara. Aquí comparto algunos ejemplos, sin entrar en detalles, para los cuales utilicé un Samsung S7 y la app Physics Toolbox.

Lámpara incandescente.

El paso de la corriente eléctrica por el filamento eleva la temperatura en algunas décimas de segundo, por lo que perceptivamente es un sistema casi instantáneo. También le lleva un tiempo igualmente breve en apagarse.

Tubo fluorescente.

La ionización del gas en el interior de un tubo requiere que se establezca una corriente por su interior. Hasta que esta corriente se establece, breves destellos de arranque se pueden observar como pequeños picos al comienzo de la gráfica de luminancia.

Lámpara fluorescente compacta.

Algo muy peculiar y molesto de estos sistemas es que no se enciende en su máximo brillo sino que puede demorar un minuto o más, como se aprecia en las gráficas. En esta lámpara en particular puede observarse incluso que el brillo alcanza un máximo y luego desciende para volver a aumentar y estabilizarse luego de varios minutos.

Lámpara LED.

Por varias razones el mejor sistema, la respuesta es prácticamente instantánea, aunque la estabilidad no es perfecta debido al aumento de temperatura que cambia levemente su rendimiento.

Respuesta al apagado y encendido.

Lámpara de vapor de mercurio.

Uno de los sistemas más antiguos, con casi dos siglos de las primeras ideas, en esta lámpara se ioniza gas de mercurio, pero para ello la lámpara demora casi 10 minutos en vaporizar el mercurio y finalmente alcanzar su máximo brillo. Una de las cosas más molestas de estas lámparas es que una vez calientes y en funcionamiento, si se apagan y se encienden inmediatamente vuelven a comenzar todo el ciclo, demorando otros 10 o 15 minutos en llegar al máximo.

Respuesta al apagado y encendido.

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