ILUMINACION LASER

ILUMINACION LASER

Un láser (de la sigla inglesa Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, amplificación de luz por emisión estimulada de radiación) es un dispositivo que utiliza un efecto de la mecánica cuántica, la emisión inducida o estimulada, para generar un haz de luz coherente tanto espacial como temporalmente. La coherencia espacial se corresponde con la capacidad de un haz para permanecer con un pequeño tamaño al transmitirse por el vacío en largas distancias y la coherencia temporal se relaciona con la capacidad para concentrar la emisión en un rango espectral muy estrecho.

TIPOS DE LASER

- Semiconductores

• Diodos láser, es el emisor láser más común, utiliza una unión semiconductora p-n similar a la que se utiliza en los led pero en este caso está colocada en una cavidad reflectora. Son utilizados en punteros láser, impresoras láser, grabadores/reproductores de CD, DVD, Blu-Ray, HD-DVD y como energía de bombeo de muchos láseres de estado sólido.
• Láser de punto cuántico, un tipo de láser semiconductor que usa puntos cuánticos como el medio activo en su región de emisión de luz. Debido al denso confinamiento de los portadores de carga en los puntos cuánticos, exhiben una estructura electrónica similar a la de los átomos. Los láseres fabricados con medios tan activos exhiben un comportamiento bastante cercano a los láseres de gas, pero no presentan algunos de los inconvenientes asociados a los tradicionales láseres de semiconductores basados en medios activos sólidos o de pozo cuántico. Se han observado mejoras en la modulación de ancho de banda, umbral de excitación, ruido relativo de intensidad, factor de realce de ancho de línea y estabilidad con la temperatura. La región activa del punto cuántico puede diseñarse para operar con diferentes longitudes de onda variando el tamaño y la composición del punto cuántico. Esto permite que este tipo de láser pueda fabricarse para operar en longitudes de onda imposibles de obtenerse con la tecnología de láser semiconductor actual.¹¹
• Láser de cascada cuántica Comúnmente llamado QCL en inglés, funciona con inyección eléctrica en un material semiconductor estructurado. Bajo un determinado potencial eléctrico, la inversión de población es realizada cuando niveles energéticos de la banda de conducción se alinean de una forma determinada. Estos niveles energéticos se repiten de forma periódica a lo largo de toda la estructura del láser formando, desde el punto de vista energético, una serie de «cascadas» o «escalones energéticos». Un electrón, al recorrer una a una estas cascadas energéticas, genera quantos de luz, fotones, en cada uno de estos saltos energéticos.

- Gas

• Láser de Helio-Neón, o láser HeNe, es un tipo de láser de gas que utiliza como medio activo una mezcla gaseosa de helio y neón. Los láseres de helio-neón emiten, habitualmente, a una longitud de onda de 633 nm, luz visible de color rojo. Son un tipo de láser habitual en laboratorios docentes o en el caso de láseres estabilizados, en aplicaciones de metrología de alta precisión. El medio activo del láser es una mezcla de helio y de neón contenida en un tubo de vidrio cerrado, en una proporción de 5:1 aproximadamente y a una presión relativamente baja (habitualmente alrededor de 300 Pa). La energía para el bombeo se consigue con una descarga eléctrica de unos 1.000 V a través de dos electrodos situados a cada extremo del tubo. La cavidad resonante suele estar formada por un espejo plano de alta reflectancia en un extremo y un espejo cóncavo con una transmisión de un 1% al otro extremo, separados normalmente unos 15-20 cm. Los láseres de helio-neón tienen unas potencias de salida de entre 1 mW y 100 mW. La longitud de onda es de 632,816 nm en el aire, que corresponde a una longitud de onda de 632,991 nm en el vacío. En cada caso particular, la longitud de onda obtenida se encuentra en un intervalo de 0,002 nm alrededor de este valor, debido a las fluctuaciones térmicas que provocan pequeñas oscilaciones de las dimensiones de la cavidad.
• Láser de dióxido de Carbono, emite en el infrarojo lejano a 10.6 µm.
• Láser de Nitrógeno, emite en el UV a 337 nm normalmente en régimen de operación pulsado.
• Láser excimer, el medio activo puede estar formado por diversas moléculas excímeras de vida muy corta formadas por gases nobles y halógenos, producen luz ultravioleta.
• Láser de Argón, tiene varias líneas de emisión aunque las principales son 514 nm y 488 nm. Trabaja en régimen continuo con potencias de hasta unas decenas de W.

- Estado sólido

Estos láseres emplean típicamente vidrios, cristales o fibras dopadas como medio activo. Aunque los semiconductores son también de estado sólido, se suelen tomar en una categoría diferente. Algunos láseres de estado sólido son:

• Materiales dopados con tierras raras:
  • Láser neodimio-YAG, El medio activo es un cristal YAG (Yttrium Aluminium Garnet) dopado con neodimio trivalente. Emite en el infrarojo cercano a 1064 nm. Es frecuentemente convertido a verde 532 nm utilizando un cristal no lineal que dobla la frecuencia como por ejemplo, el KTP.
  • YAG dopado con erbio trivalente, emite a eficientemente a 2900nm pero también puede operar a 1645 nm.
  • YAG dopado con tulio trivalente, que opera normalmente a 2015 nm.
  • YAG dopado con holmio trivalente, que emite a 2090 nm. Es absorbido de manera explosiva por tejidos impregnados de humedad en secciones de menos de un milímetro de espesor. Generalmente opera en modo pulsante y pasa a través de dispositivos quirúrgicos de fibra óptica. Se utiliza para quitar manchas de los dientes, vaporizar tumores cancerígenos y deshacer cálculos renales y vesiculares.
  • Láser de fibra dopada con erbio, un tipo de láser formado de una fibra óptica especialmente fabricada, se utiliza principalmente como amplificador para comunicaciones ópticas de larga distancia.
• Materiales dopados con metales de transición:
  • Láser de zafiro dopado con titanio trivalente, es un láser sintonizable desde el rojo hasta el infrarrojo cercano, entre 650 y 1100 nm. Tienen la característica de que según el diseño óptico de la cavidad puede operar en modo continuo o emitiendo pulsos ultra cortos.
  • Láser de rubí. Fue el primer tipo de láser que se produjo, se construyó en 1960 y emite luz a 694.3 nm, visible como un rojo profundo.

- Colorante o líquidos

• Láser de colorante, formados por un colorante orgánico como la Rodamina 6G y un medio generalmente líquido que circula a través de la cavidad. Según el colorante utilizado, pueden operar en ultravioleta, visible o infrarrojo.

LUZ ULTRAVIOLETA

 LUZ ULTRAVIOLETA

La luz ultravioleta también es conocida como luz negra. Para generar este tipo de luz se usan unas lámparas fluorescentes especiales. En estas lámparas se usa solo un tipo de fósforo en lugar de los varios usados en las lámparas fluorescentes normales. También se reemplaza el vidrio claro por uno de color azul-violeta, llamado cristal de wood.

Arte con materiales fluorescentes, iluminado con luz ultravioleta (artista: Beo Beyond).

El vidrio de Wood contiene óxido de niquel, y bloquea casi toda la luz visible que supere los 400 nanómetros. El fósforo normalmente usado para un espectro de emisión de 368 nm a 371 nm puede ser tanto una mezcla de europio y fluorato de estonio (SrB₄O₇F:Eu²⁺), o una mezcla de europio y borato de estroncio (SrB₄O₇:Eu²⁺), mientras que el fósforo usado para el rango de 350 nm a 353 nm es plomo asociado con silicato de bar (BaSi₂O₅:Pb⁺).

La radiación ultravioleta, al iluminar ciertos materiales, se hace visible debido al fenómeno denominado fluorescencia. Este método es usado comúnmente para autenticar antigüedades y billetes, pues es un método de examen no invasivo y no destructivo. En estructuras metálicas, se suele aplicar líquidos fluorescentes para después iluminarla con una luz negra, y así detectar grietas y otros defectos.

En ciencia forense, la luz negra se usa para detectar rastros de sangre, orina, semen (entre otros), causando que estos líquidos adquieran fluorescencia y facilitando así su detección.

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LA ILUMINACIÓN EN LA FOTOGRAFIA

LA ILUMINACIÓN EN LA FOTOGRAFÍA

La iluminación en fotografía consiste en dirigir y rebotar luz hacia un objeto con la intención de que ésta pueda ser registrada por una película, un sensor electrónico CCD o CMOS. La luz resulta fundamental en la fotografía ya que sin ésta no es posible plasmar una imagen. Aparte de ser un factor físico imprescindible en el proceso fotográfico, la luz posee una función plástica de expresión y modelado que confiere un significado y un carácter tal, que muchas veces ella sola determina la calidad de una fotografía, aunque esto depende del gusto del fotógrafo y la técnica que él mismo emplee.



La luz tiene dirección y calidad, la dirección la determina donde está colocada la luz en referencia con el sujeto, por ejemplo si se encuentra en un ángulo de noventa grados del sujeto es una luz lateral, si se coloca frente al sujeto entonces se conoce como luz frontal, si se encuentra ubicada detrás del sujeto y hacia la cámara es una iluminación a contraluz. La dureza o suavidad de la luz, viene determinada por la relación entre el tamaño de la fuente de luz y el tamaño del sujeto a fotografiar y no es una propiedad inherente a la propia luz. En un día soleado se producen sombras duras, al ser la superficie del sol, pequeña en comparación al sujeto. En cambio un día nublado, produce una iluminación más suave, ya que las nubes, aumentan el tamaño de la fuente de luz. Una iluminación básica en la técnica de retrato consiste en el uso de cuatro luces: principal, relleno, de recorte y de acento. Por otro lado, la iluminación de artículos o productos, utilizada frecuentemente en publicidad, requiere de diversas técnicas de iluminación dependiendo de la textura y forma del objeto a fotografiar. Un ejemplo claro son los artículos hechos de material de vidrio, ya que requieren de un control específico en la posición de la luz para acentuar su figura, volumen, textura y color.

TIRAS DE LED DE COLORES (RBG)

TIRAS DE LED DE COLORES (RBG)

Las tiras LED son productos de alta resistencia, muy flexibles e ideales para decorar e iluminar tanto pequeños rincones como amplios espacios. Son ideales para crear pequeños ambientes ya que producen iluminación muy variada y fácil de controlar su intensidad. Utilizadas principalmente para la iluminación decorativa, las hay rígidas y flexibles dependiendo de su uso. Ideales para fachadas, guías de escaleras y decoración en general. Las tiras LEDs están disponibles en varias longitudes, colores y tensiones de trabajo.

Con las nuevas tiras de LED puede iluminar cualquier esquina o perfil produciendo diferentes ambientes sin costes de mantenimiento ni instalaciones complicadas. Existen Kits con todo lo necesario para una fácil y rápida conexión.

LAMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO

LAMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO

Las lámparas de vapor de mercurio de alta presión consisten en un tubo de descarga de cuarzo relleno de vapor de mercurio, el cual tiene dos electrodos principales y uno auxiliar para facilitar el arranque.

HISTORIA DE LA ILUMINACION

Historia de la iluminación

EL FUEGO, EL COMIENZO DE LA ILUMINACIÓN

En la prehistoria el hombre descubrió el fuego y lo utilizó para obtener calor y cocer alimentos, y no tardó mucho en usarlo para la iluminación de sus cavernas mediante las llamas. La luz solar se aprovechaba durante el día.

De este modo la llama fue la primer forma de iluminación artificial utilizada por el hombre. Se calcula que hace alrededor de unos 500.000 años se utilizó la llama para aclarar las tinieblas.

Se encontraron restos de hogares y fogones, en los que se utilizaba como combustibles madera, carbón de leña y grasas animales.

El primer candil probablemente haya aparecido hace 50.000 años, usando como combustibles aceite o grasa de origen animal del que además se utilizaba el cráneo para colocar en su interior estos combustibles con una mecha de trenza de pelos. Más tarden se fabricaron unos tipos de recipientes de piedra para la misma función.

Hace un 4.500 años , en la zona de Ur, en Mesopotamia, se utilizaban valvas de moluscos marinos como lámparas, o se fabricaban con formas similares en oro o alabastro.

Siglos más tarde se comenzó a utilizar los tizones, que los cretos y egipcios fueron mejorándolos, colocando paja envuelta o estopa alrededor de un pedazo de madera, embadurnadas con cera de abejas y resina, algunas veces perfumada.

Candiles llamados lúchnoi se usaron en la antigua Grecia. Estaban realizados con una variedad de materiales como ser metales y cerámica; lucían muy similares a lo que hoy se piensa como lámpara de Aladino.

La vela se inventó en Egipto alrededor del siglo XIV AC.

LAMPARAS DE ACEITE

En Cártago y Fenicia se encontraron lámparas de aceite fabricadas en cerámica que datan del siglo X AC, y que se dispersaron inmediatamente por todo el Mediterráneo.

En la antigua Roma se utilizaban como iluminación las lámparas de aceite, que se colgaban al techo con una cadena, que a lo largo del tiempo se iban decorando con labrados y ornamentos de metal. Las más luminosas poseían varios picos con sus respectivos pabilos. Las teas eran principalmente utilizadas en los casamientos y entierros.

Más tarde, en la Edad Media, aparecieron otros tipos de iluminación, como las linternas con pabilos internos. La iluminación de amplios recintos se realizaba con hacheros y candelabros de hierro forjado, artesanalmente ornamentados. Las velas se mejoraron y al encenderse producían menos humo.

En 1859 se realizan en Estados Unidos las lámparas de querosén, derivado del petróleo por destilación.

ILUMINACION DE GAS

En 1795, William Murdoch, instaló un sistema de iluminación a gas de hulla para una fábrica en Inglaterra. El inventor alemán Freidrich Winzer fue la primer persona en patentar la iluminación a gas de hulla en 1804 y una "termolámpara" usando gas destilado de madera se patentó en 1799.

A comienzo del siglo XIX, la mayoría de las ciudades de Europa y Norteamérica tenían calles con este tipo de iluminación. La iluminación a gas dió lugar a la iluminación con sodio de baja presión y mercurio de alta presión en la década de 1930 y el desarrollo de la luz eléctrica la reemplazó gas en los hogares.

ILUMINACION ELECTRICA

El químico inglés Sir Humphry Davy inventó la primer lámpara eléctrica de arco provocando la incandescencia de un hilo fino de platino en el aire al aplicar tensión en sus extremos para que circulase corriente.

                 Basándose en los descubrimientos de Davy, el francés Foucault desarrolló una lámpara de arco, que por descarga eléctrica entre doselectrodos de carbón producía luz. Este método se utilizó para el alumbrado exterior en las calles.

En Francia, A.E. Becquerel teorizó acerca de la lámpara fluorescente en 1857.

Sir joseph swan y Thomas Edison inventaron la primer lámpara eléctrica incandescente en la década de 1870.

Thomas Edison encendió la primer lámpara con filamento de carbono en Nueva York, el 27 de octubre de 1879, y se mantuvo por dos días en funcionamiento continuo.

En 1901 se inventó la lámpara de vapor de mercurio que es la precursora de la lámpara fluorescente.

Just y Haran fabricaron en 1906 una lámpara con filamento de tungsteno que reemplazaba al de carbono. Un año más tarde se sustituyen con filamentos de wolframio a los de tungsteno, y en 1913 se fabricaron las primeras bombillas incandescentes rellenadas con gas.

En 1911 Georges Claude inventó en Francia la lámpara de neón.

En 1927 se patentó la lámpara fluorescente. Los bulbos de las lámparas fluorescentes están recubiertos en la parte interior para maximizar la eficiencia.

ILUMINACIÓN AVANZADOS EN COCHES

 ILUMINACIÓN AVANZADOS EN COCHES

El sistema más sencillo comenzó con la regulación de la altura de la luz de cruce en los faros de xenón. Como este tipo de faros puede deslumbrar más a los conductores con los que nos crucemos, se impuso un sistema automático que corrigiera la altura instantáneamente para mantener siempre la altura óptima. Mediante unos sensores en la suspensión (en el eje trasero y en el eje delantero), el microprocesador puede saber qué ángulo de cabeceo tiene el coche. Al acelerar (o al cargar mucho peso en el maletero) este es positivo (el haz de luz “se sube”) y al frenar el ángulo es negativo (el haz de luz “se baja”).

Otro sistema que se está implantando es el de luz de carretera (largas) automática. Sabiendo la velocidad a la que circula el coche (normalmente se ajusta a velocidades por encima de los 70 km/h), de nuevo un sensor de luminosidad permite saber al microprocesador si viene un vehículo en sentido contrario o si nos acaba de adelantar (detecta la luz de sus faros) y opta por quitar las luces largas automáticamente para no deslumbrarle. Cuando vuelve a haber oscuridad vuelve a poner las luces de carretera.

Lo último y más sofisticado es la adaptación de la luz de manera activa (o faros adaptativos), ya sea en varios niveles, ya sea de manera continua, combinando todos los sistemas que he explicado previamente. En este caso la unidad electrónica de control de la iluminación está permanentemente procesando los datos de velocidad, luminosidad, ángulo de giro del volante y ángulo de guiñada (de giro efectivo del vehículo).

Con estos datos se adaptan automáticamente las luces para tener la mejor iluminación posible. Si es en varios niveles, lo normal es tener luz de cruce (complementada con la luz de giro) y dos o tres niveles más en la luz de carretera, una para carreteras secundarias (hasta 90 km/h), en el que el haz de luz es más ancho, sobre todo hacia la izquierda, y otros dos para autopista, a partir de 90 km/h (aumentando la potencia de las lámparas de xenón para tener más intensidad luminosa y a partir de 110 km/h elevando algo el faro para tener más alcance.

Si el sistema es todavía más avanzado, entonces el cambio no es por niveles, sino de manera continua, adaptándose a la distancia que hay con los vehículos que nos preceden (medida por un radar), o con los vehículos con los que nos cruzamos, de nuevo variando la potencia de las lámparas o variando la altura del faro, de modo que el cono del faro finaliza siempre delante de los otros vehículos, sin que exista riesgo de deslumbramiento.

Para las luces largas además de variar con servomotores (pequeños motores eléctricos) la altura del faro, también se puede optar por emplear obturadores variables (que se accionan eléctricamente, según lo que considere el microprocesador), que tapan parcialmente (la parte de arriba) de la lámpara, para que el haz sea bajo, y pueden ir destapándola, ya sea de golpe (dos posiciones, corta/larga), ya sea progresivamente (variación continua), para que el haz sea también alto (y tener así la luz de carretera que puede llegar a alumbrar hasta 300 m por delante del coche).

Incluso la adaptabilidad casi total del faro puede utilizarse para mejorar las condiciones de visibilidad en caso de niebla, y complementar a los faros antiniebla específicos. El faro se orienta hacia abajo (hacia el suelo) y hacia afuera, para reducir los reflejos y aumentar la anchura del campo visual.

VENTAJAS DE LAS BOMBILLAS DE BAJO CONSUMO

Ventajas de las bombillas de bajo consumo también llamadas LFC,Lámparas Fluorescentes Compactas:

Son “frías”: la mayor parte de la energía que consumen la convierten en luz que es lo que se espera de una bombilla. En cambio prácticamente la mitad de la energía que consume un bombilla incandescente se transforma en calor y no en luz.

Utilizan entre un 50 y un 80% menos de energía que una bombilla normal incandescente para producir la misma cantidad de luz. Una lámpara de bajo consumo de 22 vatios equivale a una bombilla incandescente que consume 100 vatios.

Una bombilla de bajo consumo de 18 vatios utilizada en lugar de una bombilla inscandescente de 75 vatios supone un ahorro de 570 kWh o Kilovatio hora a lo largo de toda la vida de la bombilla, lo que económicamente (precio medio en España) supone a ahorrarse 62 euros en ese período de tiempo. También significa reducir en más de media tonelada el CO2 arrojado a la atmósfera.

Las bombillas de bajo consumo duran hasta 10 veces más y solo cuestan siete veces más. “10 veces más” significa hasta 10 o 12.000 horas, que equivale a entre 5 y 10 años para un uso medio de tres horas al día a lo largo de todo un año. Las versiones “longlife” de algunos fabricantes pueden llegar a duplicar esta duración.

Una bombilla incandescente cuesta entre 5 y 10 veces su precio en electricidad para hacerla funcionar a lo largo de su vida —que es de entre 750 y 1.000 horas.

Una bombilla incandescente apenas convierte el 2,6% de la energía que consume en luz visible, mientras que una lámpara fluorescente dedica hasta el 15% de la energía consumida en cumplir su misión de iluminar.

Si cambias cinco bombillas incandescentes (de las “normales”) por cinco bombillas de bajo consumo equivalentes (28 vatios) puedes ahorrarte unos 60 euros al año en electricidad. Y lo que es más importante, reducirás la emisión de gases del efecto invernadero en 340 Kg.

El Ministerio de Industria, Turismo y Comercio ha puesto en marcha una iniciativa para dar a conocer la utilización de bombillas de bajo consumo en los hogares españoles.

Utilizar estas bombillas supone un notable ahorro de energía, ya que consumen un 80% menos que las convencionales y duran entre 6 y 8 veces más.

La Unión Europea va a implantar su uso generalizado en 2011.

Las asociaciones de fabricantes indican rangos de vida útil entre 5000 y 12000 hs y de eficacia entre 60 y 80 lm (lúmenes), sin embargo hay en el mercado muchas variaciones en función del modelo, fabricante y fecha de fabricación. Esto ha llevado internacionalmente a desarrollar estándares de eficiencia, así como implementar mecanismos de certificación como forma de ayudar a los consumidores a diferenciar las eficiencias energéticas entre los diferentes modelos de LFC disponibles en el mercado, bajo condiciones de confiabilidad y calidad.

TECNOLOGÍA LED

LAS VENTAJAS DE LA TECNOLOGÍA LED

Los leds presentan muchas ventajas sobre las fuentes de luz incandescente y fluorescente, tales como: el bajo consumo de energía, un mayor tiempo de vida, tamaño reducido, resistencia a las vibraciones, reducida emisión de calor, no contienen mercurio (el cual al exponerse en el medio ambiente es altamente nocivo), en comparación con la tecnología fluorescente, no crean campos magnéticos altos como la tecnología de inducción magnética, con los cuales se crea mayor radiación residual hacia el ser humano; reducen ruidos en las líneas eléctricas, son especiales para utilizarse con sistemas fotovoltaicos (paneles solares) en comparación con cualquier otra tecnología actual; no les afecta el encendido intermitente (es decir pueden funcionar como luces estroboscópicas) y esto no reduce su vida promedio, son especiales para sistemas antiexplosión ya que cuentan con un material resistente, y en la mayoría de los colores (a excepción de los leds azules), cuentan con un alto nivel de fiabilidad y duración.