Los faros del futuro

Los sistemas de iluminación en el automóvil están experimentando rápidos avances, principalmente debido a la introducción de los diodos luminosos, más conocidos por sus siglas led.

Una auténtica revolución han sido los led blancos de alta potencia para los faros principales, que se combinan o reemplazan a las lámparas de xenón. Sin embargo, en muchas unidades de faros conviven ambas fuentes de luz, incluso se están aplicando lámparas halógenas muy perfeccionadas.

Un tema sensible es la temperatura en los circuitos.

Las luces eléctricas con lámparas de filamento se aplicaron a los automóviles a partir de la primera década del siglo XX y fueron reinas y señoras hasta que aparecieron en 1964 las lámparas halógenas, que aunque conservan el filamento de tungsteno, tienen un elevado rendimiento y dan una luz blanca muy intensa. Tienen una alta eficiencia lumínica y su flujo luminoso se mantiene casi en forma constante a lo largo de toda su vida útil. Las ampollas de estas lámparas son en muchos casos de cuarzo, en lugar del vidrio común. Su interior está lleno de un gas halógeno, es decir, uno de los elementos químicos pertenecientes al grupo de los halógenos: cloro, blomo, flúor o yodo. Cuando aparecieron, estas lámparas se denominaron de yodo, ya que el gas empleado era precisamente el yodo, el menos corrosivo de los halógenos. Cuando se apreciaron cabalmente sus ventajas, las lámparas halógenas fueron desplazando rápidamente a las comunes en las unidades de faros principales, hasta el punto que dominaron ampliamente el mercado hasta nuestros días.

Pero en 1991 apareció un competidor, la lámpara de descarga de gas, más conocida como lámpara de xenón, introducía por primera vez por BMW en su Serie 7. Dicha lámpara fue desarrollada inicialmente para las luces bajas y desde 2001 también para las luces de larga distancia en lo que se denominan faros bi-xenon. En estos últimos, se utiliza la misma lámpara para las luces bajas y altas. Para alterar el alcance se utiliza una cubierta mecánica que se antepone al rayo de luz.

También existen faros xenón dobles en los que no se utiliza ninguna cubierta, sino que cuentan con lentes o reflectores propios.

La denominación faros de xenón es algo confusa, pues se trata de una lámpara de plasma con vapor de mercurio a alta presión, para que el relleno de xenón solo su rol para el encendido inicial.

Un arco eléctrico arde entre dos electrodos en la lámpara de descarga, por lo que desaparece el clásico filamento. Ese espacio es extremadamente pequeño, una capsula de cristal de cuarzo contiene una cantidad de gas xenón a alta presión así como mercurio y sales metálicas, en total menos de un miligramo para el encendido requiere de un impulso de alta tensión que se creó por medio de un balastro electrónico. Este dispositivo se encarga, acto seguido, del control de la intensidad de la luz. Las lámparas de xenón superan a las halógenas en rendimiento luminoso, dan una luz todavía más blanca y poseen una larga vida útil.

Las lámparas led

A todos le llega su hora, y como el progreso tecnológico nunca se detiene, los faros de xenón se enfrentan ahora a un peligroso enemigo, los diodos emisores de luz “Led”; que en los faros principales son blancos y del tipo de potencia. El Audio R8 de 2007 fue el primero en incorporar faros con lámparas cien por ciento led. Este sistema también se extiende a todas las demás luces exteriores de dicho modelo deportivo alemán. Gracias a los diodos luminosos cristalinos, se obtiene una drástica reducción en el consumo de corriente eléctrica, se proporciona una luz blanca más natural y se obtiene una extraordinariamente larga vida útil, superior en algunos casos a las 100.000 horas. Con los led no hay balastros ni impulsos de alta tensión ni descargas eléctricas a través de gases.

La temperatura, un tema

Además del Audi, son muchos los modelos que traen unidades de faros con diodos led de potencia, se ha señalado en una reciente presentación de un automóvil, que “Los diodos led no emiten calor y que por ello la luz es fría, obteniéndose una gran ventaja para los usuarios”. Si bien es cierto que al tocar un faro o al estar cerca de él o de cualquier otro elemento que trae diodo led no sentiremos la sensación de calor, lo que ocurre exactamente es que, al contrario de lo que sucede con las demás lámparas, los led no emiten radiaciones de calor, pero el mismo se concentra en sus circuitos electrónicos internos, necesarios para que las lámparas led funcionen. Y es así que, si se supera los 100°C en dichos chips los led se quemaran, aunque hay diodos luminosos especiales con circuitos para altas temperaturas que llegan a tolerar hasta los 200°C.

El problema es bastante severo y prueba de ello es que Audi y otros fabricantes han tenido que diseñar conductos de ventilación especiales para que el aire de la marcha impacte en las cajas de los circuitos electrónicos. Asimismo, los propios led de potencia tienen su base en un bloquecito de cobre, metal que disipa muy bien el calor, incluso se llegan a utilizar pequeños ventiladores eléctricos.

Luz blanca con led

De acuerdo a que señala en el reciente libro sobre principios de iluminación publicado por la firma Philips Electronics de Eindhoven, Holanda, por su propia naturaleza los led solo pueden generar colores monocromos, es decir, cada chip genera un solo color y depende también de la tensión aplicada. Por ello, para generar luz blanca, es necesario combinar dos o más colores. Una solución para general luz blanca con led es mezclar chips semiconductores rojos, verdes y azules muy juntos mezclando óptimamente la radiación emitida.

Otra solución consiste en usar led que emite luz azul y cubrirlos con una capa de fosforo que convierte parte de luz azul en luz amarilla que al combinarse crea luz blanca. Estos led blancos tienen unas temperaturas de color que van de los 4,5 a los 8°K (grados Kelvin), al usar múltiples capas de fósforo, la luz azul se convierte en más colores, lo que mejora el índice de rendimiento del color a un nivel de 80 y así alcanza niveles de bueno a excelente.

Espectro continuo y discontinuo

Un espectro de luz en el que estén presentes todas las longitudes de onda, desde el rojo pasando por el naranja, amarillo, verde y azul hasta el violeta, se conoce como un espectro continuo. Algunas luces blancas, como la luz del día, la luz blanca de los llamados radiadores térmicos como la llamada de la vela y el filamento de una bombilla incandescente, tienen un espectro continuo. Sin embargo, y como explican los especialistas de Philips, también se pueden conseguir luces blancas compuestas de dos o más longitudes de onda selectivas y con ausencia total de los demás. Por ejemplo, mezclando rojo, verde y azul, o simplemente azul y amarillo. Las fuentes de luz de longitudes de onda selectivas, como por ejemplo las lámparas de descarga de gas de los automóviles (de xenón), tiene espectros discontinuos.

Las ventajas de la incorporación de estos excelentes dispositivos son más que aceptables, debido a su eficiencia, larga vida útil, gran cantidad de luz homogénea, y blanca que no provoca cansancio a la vista. Contrarrestándose con la disminución en la emisión de luz en climas difíciles (lluvias, zonas desérticas o nieve) y su costo de reparación en el momento de reemplazo de sus piezas.

Por Alvaro Carbajal

Profesor del Instituto Tecnológico de Capacitación Automotriz (ITCA) Prof.acarbajal@itca.com.ar / www.ITCA.com.ar
Consultas por cursos de mecánica y electrónica automotriz al: 0810-220-4822