Tabla de contenidos
Las luces navideñas son una gran parte de la temporada navideña. A medida que avanzan noviembre y diciembre, es posible que veas haces de luces por todas partes: en árboles de Navidad, casas, arbustos, arbustos e incluso en algún automóvil ocasional. ¿Alguna vez te has preguntado cómo funcionan estas luces? ¿Por qué si sacas o rompes una de las bombillas, se apaga toda la tira de luces? ¿Y cómo crean las luces que se secuencian en diferentes patrones de color?
Contenido similar: Cómo funciona la electricidad
Si retrocedieras 30 o 40 años en el tiempo y observaras cómo la gente decoraba sus casas y árboles con luces, descubrirías que la mayoría de la gente usaba pequeñas bombillas incandescentes de 120 voltios. Cada bombilla era de 5 o 10 vatios, como las que se encuentran en las lamparas de noche. Todavía se pueden encontrar hebras de estos bulbos hoy en día, pero ya no son muy comunes por tres razones:
- Consumían mucha energía. Si tuvieras un hilo de 50 bombillas de 5 vatios, ¡el hilo consumía 250 vatios! Considera que la mayoría de la gente necesitaba dos o tres hilos para hacer un árbol y cinco o 10 hilos para hacer una casa y ¡estás hablando de mucho poder!
- Como las bombillas consumían tanta energía, generaban mucho calor. Cuando se usaban en interiores, tres hilos de 250 vatios cada uno generaban tanto calor como un calentador de 750 vatios. El calor de las bombillas individuales también podría derretir cosas.
- Eran caros. Puedes comprar un paquete de 10 bombillas en miniatura por aproximadamente un dólar. Las bombillas grandes pueden costar entre cinco y diez veces más.
La única ventaja de esta disposición es que el fallo de una bombilla no tiene absolutamente ningún impacto en el resto de las bombillas. Esto se debe a que un sistema de bombillas de 120 voltios coloca las bombillas en paralelo.
Puedes tener dos, 20 o 200 bombillas en un hilo conectado en paralelo. El único límite es la cantidad de corriente que pueden transportar los dos cables.
En este artículo, veremos las luces navideñas para que puedas entender todo sobre ellas, empezando por las miniluces navideñas que ahorran energía.
Miniluces navideñas
En los años 70 se produjo una revolución en la iluminación decorativa: se introdujeron las miniluces. Ahora dominan el mercado en lo que respecta a las tiras de luces. Una miniluz es una pequeña bombilla incandescente de 2,5 voltios. Estas bombillas no son muy diferentes de cualquier bombilla de linterna incandescente (consulte los detalles a continuación).
Dado que estás conectando estas miniluces de 2,5 voltios a un tomacorriente de 120 voltios, la pregunta obvia es: «¿Cómo puede funcionar eso?»
La clave para utilizar estas pequeñas bombillas de bajo voltaje con la corriente normal de la casa es conectarlas en serie. Si multiplicas 2,5 voltios por 48, obtienes 120 voltios y, originalmente, esa era la cantidad de bombillas que tenían los hilos. Hoy en día, a una cadena típica se le añaden dos bombillas más, de modo que hay 50 luces en la cadena, un bonito número redondo.
Agregar los dos extras atenúa el conjunto imperceptiblemente, por lo que no importa. Las luces en un hilo de 50 bombillas están conectadas como una «serie» de luces a lo largo de un camino eléctrico. Por lo tanto, la electricidad debe pasar de una luz a la siguiente para que se encienda toda la hebra. Cuando se funde un filamento de una bombilla, se crea un circuito abierto en el cableado, por lo que no pasa electricidad.
Esto explica por qué los hilos de las miniluces son tan sensibles al quitar una bombilla. Rompe el circuito, por lo que ninguna de las bombillas puede encenderse. Cuando se introdujeron por primera vez las miniluces, cualquier bombilla quemada oscurecería toda la hebra. Hoy en día, las bombillas pueden quemarse y el hilo permanecerá encendido, pero si sacas una de las bombillas de su casquillo, todo el hilo se apagará. Esta diferencia de comportamiento se produce porque las nuevas bombillas contienen una derivación interna.
Contenido relacionado: Grafeno: 200 veces más resistente que el acero, 1.000 veces más ligero que el papel
Si miras de cerca una bombilla, puedes ver el cable de derivación enrollado alrededor de los dos postes dentro de la bombilla. El cable de derivación contiene un revestimiento que le confiere una resistencia bastante alta hasta que falla el filamento. En ese punto, el calor causado por la corriente que fluye a través de la derivación quema el revestimiento y reduce la resistencia de la derivación. (Una bombilla típica tiene una resistencia de 7 a 8 ohmios a través del filamento y de 2 a 3 ohmios a través de la derivación una vez que se quema el revestimiento).
Se pueden conectar varias series o grupos de luces a un solo enchufe. Esto se conoce como cableado en paralelo. Aunque puedes comprar filamentos simples de 50 bombillas, es más común ver filamentos de 100 o 150 bombillas. Estos hilos son simplemente dos o tres soportes de 50 bombillas en paralelo. Si quitas una de las bombillas, su filamento de 50 bombillas se apagará, pero los demás no se verán afectados. Si observa un hilo cableado, verás que hay un tercer cable a lo largo del hilo, ya sea desde el enchufe o desde la primera bombilla. Este cable proporciona la conexión paralela a lo largo de la línea.
Las grandes ventajas de los filamentos de minibombillas son la baja potencia (alrededor de 25 vatios por filamento de 50 bombillas) y el bajo costo (las bombillas, los casquillos y el cable son mucho menos costosos que un sistema paralelo de 120 voltios). La gran desventaja es el problema de las bombillas sueltas. A menos que haya una derivación en el casquillo, una bombilla suelta hará que falle todo el grupo de 50 bombillas.
No es difícil tener una bombilla suelta porque los casquillos son bastante endebles. Hay probadores económicos en el mercado que pueden ayudar a encontrar bombillas sueltas más rápidamente. Apuntas el probador a cada bombilla y te indica cuál está suelta.
Luces navideñas parpadeantes
Hay dos técnicas diferentes que se utilizan para crear luces parpadeantes. Uno es tosco y el otro sofisticado.
El método básico implica la instalación de una bombilla intermitente especial en cualquier posición del hilo. La bombilla tiene una pieza extra de metal en la parte superior llamada tira bimetálica. La corriente corre desde la tira hasta el poste para encender el filamento. Cuando el filamento se calienta, hace que la tira se doble, interrumpiendo la corriente y apagando la bombilla.
Te puede interesar leer sobre: ¿Es un teclado un dispositivo de entrada o de salida?
A medida que la tira se enfría, se dobla hacia atrás, vuelve a conectar el poste y vuelve a encender el filamento para que el ciclo se repita. Siempre que esta bombilla intermitente no está encendida, el resto del hilo no recibe energía, por lo que todo el hilo parpadea al unísono. Obviamente, estas bombillas no tienen derivación (si la tuvieran, el resto del hilo no parpadearía), por lo que cuando la bombilla del intermitente se funde, el resto del hilo no se encenderá hasta que se reemplace la bombilla del intermitente.
Los juegos de luces más sofisticados vienen con controladores de 16 funciones que pueden hacer funcionar las luces en todo tipo de patrones interesantes. En estos sistemas, normalmente encontrarás una caja de control que acciona cuatro hilos separados de minibombillas. Los cuatro hilos están entrelazados en lugar de estar uno tras otro. Si alguna vez desmontas una de las cajas del controlador, descubrirás que es muy sencillo.
Contiene un circuito integrado y cuatro transistores o triacs, uno para impulsar cada hilo. El circuito integrado simplemente enciende un triac para encender uno de los cuatro hilos. ¡Al secuenciar los triacs adecuadamente, puedes crear todo tipo de efectos! La patente 4.215.277 es una buena lectura si deseas obtener más información sobre los secuenciadores.
Linternas mini-luz
Si conectas una minibombilla a una batería AA normal, la bombilla se iluminará como la bombilla de una linterna. Sin embargo, será tenue porque la bombilla espera 2,5 voltios en lugar de los 1,5 voltios que genera la batería. Puedes juntar dos baterías para crear 3 voltios, o puedes conectar la bombilla a una batería de 9 voltios.
Debido a que estás utilizando la bombilla a un voltaje significativamente más alto de lo esperado, arderá con mucha intensidad y no durará mucho tiempo (quizás 30 minutos o una hora).
Proyectores y luces navideñas LED
Hoy en día, es más común que las luces navideñas utilicen luces LED en lugar de luces incandescentes.
A Henry Joseph Round se le atribuyó el descubrimiento del diodo emisor de luz (LED) en 1907, pero no fue hasta la década de 1960 que los LED se utilizaron comercialmente. Las luces LED no tienen filamentos que se quemen y generan luz sin añadir calor. Los LED se iluminan mediante electrones que se mueven en un material semiconductor. Así es como un blog del Departamento de Energía de EE. UU. describe el proceso:
Un diodo consta de algo llamado unión pn: dos materiales semiconductores uno al lado del otro, uno con carga positiva (p) y otro con carga negativa (n). Cuando se aplica corriente al sistema, los electrones del lado negativo se mueven hacia el lado positivo. En el lado positivo, las partículas llamadas “agujeros de electrón” se mueven hacia el lado negativo. Cuando un electrón y un hueco de electrón chocan, se libera una pequeña cantidad de energía en forma de fotón. El resultado es la luz visible que vemos en un LED.
Los LED están conectados en serie paralela como las incandescentes, pero no utilizan derivaciones. Cuando una bombilla LED falla, normalmente sufre un cortocircuito, por lo que el resto de la cadena puede funcionar incluso en ausencia de una derivación. Las primeras luces navideñas LED se vendieron en 1998 y, a principios del siglo XXI, los árboles de Navidad tanto en el Capitolio de los Estados Unidos como en el Rockefeller Center se iluminaban utilizando únicamente luces LED.
Contenido que te recomendamos leer: Los 10 mejores inventos de la NASA
Aunque cuestan más a los consumidores por adelantado, las luces LED utilizan un 80 por ciento menos de energía y duran mucho más que las luces incandescentes tradicionales. Por ejemplo, 10 cadenas de miniluces incandescentes quemarían 408 vatios, pero las mismas cadenas de luces LED solo quemarían 4 vatios. Una bombilla LED puede durar entre 50.000 y 200.000 horas, mientras que una bombilla incandescente funcionará durante 3.000 horas.
Un beneficio adicional es que estas luces suelen ser programables, lo que permite a los usuarios cambiar el color de las luces y seleccionar diferentes modos de parpadeo. También vienen en una variedad de formas y estilos.
Las luces LED también han permitido el uso de proyectores láser en la decoración de luces navideñas. Cuando estos proyectores apuntan a una casa, crean efectos especiales como nieve que cae o renos volando. Así es como funcionan: la luz pasa a través de una lente, que amplía y muestra una imagen. A diferencia de los proyectores tradicionales que utilizan bombillas, los proyectores láser utilizan LED para producir luz. Los proyectores láser navideños son populares porque son más fáciles de instalar que las luces de cadena, especialmente cuando se decoran tejados.
Sin embargo, estos proyectores pueden perturbar el tráfico aéreo si no se utilizan correctamente. En 2020, se informaron a la FAA 6.852 incidentes con láser que involucraron aeronaves, en comparación con 385 en 2006. Cuando los láseres impactan en los aviones, el piloto y otros miembros de la tripulación pueden experimentar ceguera temporal, dolores de cabeza y ojos llorosos. Es importante que los consumidores apunten estos proyectores directamente a sus hogares, no al cielo.
No te vayas sin leer: Cómo funciona la radio | Todo lo que necesitas saber
Otras tendencias populares de luces navideñas incluyen el ombre (luces que pasan de un color a otro sin problemas), luces navideñas de gran tamaño y formas geométricas.