Sistema Electrónicos para Iluminación
Día 3
 Lámparas de Alta Intensidad de Descarga (HID)
Ponentes:
Marco Antonio Dalla Costa
Gustavo Ariel Barbera
13 a 18 de Febrero de 2012
SUMARIO
 Lámparas HID:
 Vapor de Mercurio
 Vapor de Sodio
 Halogenuros Metálicos
 Etapas de Operación de Lámparas HID
 Resonancias Acústicas
 Balastos Electrónicos para Lámparas HID
PRINCIPALES LÁMPARAS HID
 Lámpara de Mercurio de Alta Presión.
 Lámpara de Vapor de Sodio.
 Lámpara de Halogenuros Metálicos.
LÁMPARAS DE MERCURIO EN ALTA PRESIÓN
 Lámpara de Mercurio de Alta Presión.
 Lámpara de Vapor de Sodio.
 Lámpara de Halogenuros Metálicos.
Mercúrio em Alta Pressão (HPM)
IRC
Vida Útil
Eficiência Luminosa
55 %
15.000 horas
50 lm/W
LÁMPARAS DE MERCURIO EN ALTA PRESIÓN
ÁTOMO DE MERCURIO
ENERGIA
[eV]
ENERGÍA DE EXCITACIÓN
10
365 313 297
546 436 405
8
185
3S
1P
1
3P
2
3P
1
3P
0
6
4
253.7
DOMINANTE
ULTRAVIOLETA
2
0
NIVELES DE ENERGÍA SIMPLIFICADOS DEL ÁTOMO DE MERCURIO
LÁMPARAS DE MERCURIO EN ALTA PRESIÓN
AL AUMENTAR LA PRESIÓN EN LA LÁMPARA DE MERCURIO AUMENTA DE FORMA
MUY IMPORTANTE EL RENDIMIENTO LUMINOSO
 Lm 
 
W 
APARECEN LÍNEAS DE
EXCITACIÓN DENTRO DEL
ESPECTRO VISIBLE
60
40
20
1
COMPRENDE 3 TIPOS BÁSICOS DE LÁMPARAS:
- VAPOR DE MERCURIO PROPIAMENTE
- VAPOR DE MERCURIO CON COLOR CORREGIDO
- VAPOR DE MERCURIO LUZ MEZCLA
102
104
106
P [Pa]
LÁMPARAS DE MERCURIO EN ALTA PRESIÓN
LAS LÁMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO DE ALTA PRESIÓN (VMAP)
TRABAJAN ENTRE 2 - 4 BARES CARECE DE EMISIÓN EN EL ROJO Y
PRESENTA UNA MALA REPRODUCCIÓN CROMÁTICA (IRC = 25).
VAPOR DE MERCURIO DE ALTA PRESIÓN
350
400
450
500
550
600
650
700
 [nm]
750
VM
LÁMPARAS DE MERCURIO EN ALTA PRESIÓN
LA INCORPORACIÓN DE SUSTANCIAS FLUORESCENTES PARA APROVECHAR
LA LUZ ULTRAVIOLETA PRODUCIDA Y CONVERTIRLA EN ROJA, DA LUGAR A LAS
LÁMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO DE COLOR CORREGIDO.
MEJORA LA CALIDAD DE LA LUZ, PUDIENDO LLEGAR A IRC = 60 (ACEPTABLE)
VAPOR DE MERCURIO DE ALTA PRESIÓN COLOR CORREGIDO IRC =60
350
400
450
500
550
600
650
700
750
 [nm]
FÓSFOROS
ROJOS.
FLUOROGERMANATO
DE MAGNESIO
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA LÁMPARAS DE VMAP
1.- ARRANCAN CON TENSIONES MUY BAJAS (LEY DE PASCHEN).
NO NECESITAN ARRANCADOR DESDE RED.
2.- PRECISA DE TIEMPOS DE 4-5 MINUTOS HASTA ALCANZAR EL
EQUILIBRIO DE FUNCIONAMIENTO
UNA VEZ SE HA LLEGADO AL EQUILIBRIO
SE ALCANZAN PRESIONES Y
TEMPERATURAS MUY ELEVADAS EN EL
TUBO DE DESCARGA.
DENSIDAD
DE VAPOR
DE MERCURIO
PRESIÓN
P del orden de 2. 105 hasta 20 . 105 Pa
T del orden de 630 K (357 ºC)
¡ CUIDADO CON ROTURAS Y
EXPLOSIONES DEL TUBO DE DESCARGA!
Ts
TEMPERATURA
Ts = TEMPERATURA DE SATURACIÓN
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA LÁMPARAS DE VMAP
3.- LA CORRIENTE DURANTE LA FASE DE CALENTAMIENTO PUEDE
LLEGAR A 2-3 VECES LA DE FUNCIONAMIENTO NORMAL (DURANTE
ESTA FASE LA LÁMPARA ES UNA RESISTENCIA MUY PEQUEÑA).
4.- LA TEMPERATURA DE COLOR ES INTERMEDIA 3500 - 4500 K
(CON FÓSFOROS)
5.- LA VIDA MEDIA PUEDE LLEGAR HASTA LAS 25.000 HORAS
6.- LA EFICIENCIA LUMINOSA PUEDE LLEGAR HASTA LOS 60 Lm/W
7.- LOS ENCENDIDOS EN CALIENTE SON COMPLICADOS, YA QUE
LA PRESIÓN EN EL TUBO ES ELEVADA (PUEDE REQUERIR VARIOS
KV).
HABITUALMENTE EL CIRCUITO REINTENTA EL ENCENDIDO HASTA
QUE LA LÁMPARA ENFRÍA (DISMINUYE LA PRESIÓN).
BALASTO CONVENCIONAL PARA LÁMPARAS DE VMAP
LA DESCARGA SE INICIA EN EL
ELECTRODO AUXILIAR
PROPORCIONANDO SUFICIENTES
ELECTRONES PARA INICIAR LA
DESCARGA ENTRE LOS DOS
ELECTRODOS PRINCIPALES
ELECTRODO
AUXILIAR
BALASTO
ARCO
RESISTENCIA
DE ARRANQUE
ELECTRODOS
PRINCIPALES
TUBO DE
CUARZO
LÁMPARA DE MERCURIO EN ALTA PRESIÓN
TUBO DE CUARZO
ELECTRODO
AUXILIAR
RESISTENCIA
DE ARRANQUE
ELECTRODOS
PRINCIPALES
LÁMPARA DE MERCURIO EN ALTA PRESIÓN DE COLOR CORREGIDO
AMPOLLA EXTERIOR CON RECUBRIMIENTO DE
FRUOROGERMANATO DE MAGNESIO (FOSFORO
ROJO)
SOLO MEDIA LÁMPARA (LÁMPARA DE PRUEBA)
LÁMPARA DE MERCURIO EN ALTA PRESIÓN CON LUZ MEZCLA
SE USA COMO BALASTO UN FILAMENTO INCANDESCENTE QUE
APORTA EL COLOR ROJO NECESARIO Y REALIZA LAS FUNCIONES
PROPIAS DE LIMITAR LA CORRIENTE EN FUNCIONAMIENTO.
- MEJORA EL TIEMPO DE
CALENTAMIENTO (1-2 MINUTOS)
FILAMENTO
INCANDESCENTE
- LAS FLUCTUACIONES DE LA RED
AFECTAN A LA VIDA DEL FILAMENTO.
- TEMPERATURA DE COLOR 3600 K
- IRC = 60 (ACEPTABLE)
- VIDA MEDIA 6.000 HORAS (BAJA
BASTANTE)
- EFICIENCIA LUMINOSA DEL ORDEN DE
30 Lm/W
- NO NECESITA BALASTO
LÁMPARA DE MERCURIO EN ALTA PRESIÓN CON LUZ MEZCLA
350
400
450
500
550
600
650
700
750
 [nm]
LÁMPARA DE VMAP CON LUZ MEZCLA PANASONIC
FILAMENTO
INCANDESCENTE
LÁMPARAS DE VAPOR DE SODIO EN BAJA PRESIÓN
1.- EL 90% DE LA RADIACIÓN SE PRODUCE EN LA BANDA 589 - 589,6 nm (AMARILLO).
ES LA LÁMPARA MAS EFICAZ DE TODAS LAS FUENTES DE LUZ QUE EXISTEN.
2.- LA TEMPERATURA EN EL TUBO DE DESCARGA ES MUY ELEVADA (DEL ORDEN DE
LOS 260 ºC)
3.- LOS ELECTRODOS NO SON PRECALENTADOS (ARRANQUE EN FRIO) POR LO
QUE REQUIERE UNA TENSIÓN DE CEBADO BASTANTE ELEVADA (400 - 600 V).
SON LÁMPARAS GRANDES
ESPECTRO TÍPICO DE UNA LÁMPARA DE
VAPOR DE SODIO DE BAJA PRESIÓN (VSBP)
VSBP
LPS
350
400
450
500
550
600
650
700
750
 [nm]
- TIENEN UNA EFICACIA LUMINOSA MUY ELEVADA DE HASTA 183 lm/W
- DURACIÓN DEL ORDEN DE 6000 HORAS
- EL ÍNDICE DE REPRODUCCIÓN CROMÁTICA ES MUY MALO (AMARILLO PRÁCTICAMENTE PURO)
- LA LUZ MONOCROMÁTICA ACENTÚA LOS CONTRASTES Y LAS FORMAS SE PERCIBEN MEJOR.
(IMPORTANTE PARA VIALES CON NIEBLA)
ESTRUCTURA LÁMPARA VSBP
AMPOLLA
EXTERIOR
(PROTECCIÓN Y FILTRO IR)
¡CUIDADO TIENEN POSICIÓN
DE FUNCIONAMIENTO!
TUBO DE
DESCARGA
DOBLADO
ELECTRODOS
SODIO EN FRIÓ
DEPOSITADO EN
FORMA DE GOTITAS
COMENTARIOS LÁMPARA VSBP
- ES IMPORTANTE REDUCIR LA RADIACIÓN DE CALOR DEL TUBO DE
DESCARGA AL MÍNIMO PARA ASEGURAR SU LA TEMPERATURA DE
FUNCIONAMIENTO ÓPTIMA (260 ºC).
- LA AMPOLLA EXTERIOR SUELE LLEVAR FILTROS INFRARROJO (EMISIÓN
MÁXIMA SOBRE 5.500 nm - CUERPO NEGRO A 260 ºC).
- EL SODIO ES MUY ACTIVO CON LA MAYOR PARTE DE LOS CRISTALES (SE
USAN CRISTALES ESPECIALES DE BORATO EN EL TUBO DE DESCARGA).
- LA PRESIÓN ÓPTIMA DE TRABAJO ES DE 0.4 Pa (260 ºC):
SI ES DEMASIADO BAJA NO TENEMOS SUFICIENTE ÁTOMOS DE
SODIO PARA SER EXCITADOS
SI ES DEMASIADO ALTA SE PRODUCE ABSORCIÓN DE LA LÍNEAS DE
RESONANCIA DEL SODIO Y SE REDUCE LA EFICIENCIA.
GAS AUXILIAR DE ARRANQUE
EN LÁMPARAS VSBP
LAS LÁMPARAS DE VSBP CONTIENEN MUCHO
MAS SODIO DEL QUE SE NECESITA PARA
ALCANZAR LA PRESIÓN DE VAPOR DE
SATURACIÓN.
(NO ALCANZAN NUNCA LA SATURACIÓN)
1012 atomos Na/mm3
TENSIÓN
DE
ENCENDIDO
[V]
580
DENSIDAD
DE VAPOR
DE SODIO
MEZCLA
PENNING
1 bar
PRESIÓN
540
600 K TEMPERATURA
0.3 0.5
1
ARGÓN EN NEÓN [%]
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS LÁMPARAS VSBP
1.- TARDAN EN ALCANZAR EL RÉGIMEN TÉRMICO DESPUÉS DEL
ARRANQUE UNOS 15 MINUTOS.
2.- SIN EMBARGO LA RESISTENCIA DURANTE LA FASE DE
CALENTAMIENTO ES SIMILAR A LA DE RÉGIMEN PERMANENTE
(NO HAY SOBRECORRIENTES DURANTE ESTA FASE)
3.- LA TENSIÓN DE ENCENDIDO ES DEL ORDEN DE 400-600 V EN
FRIÓ. PUDIENDO LLEGAR HASTA VARIOS kV EN CALIENTE.
4.- LA TENSIÓN DE ARCO (LA RESISTENCIA DE LA LÁMPARA)
CRECE A LO LARGO DE LA VIDA DE LA MISMA.
5.- A PESAR DE TODO, EL FLUJO LUMINOSO ES MUY ESTABLE.
LA EFICIENCIA LUMINOSA DE LA LÁMPARAS DE VSBP
INICIALMENTE DECRECE CON LA FRECUENCIA DE
EXCITACIÓN PARA POSTERIORMENTE AUMENTAR.
PARA OBTENER BENEFICIOS DE RENDIMIENTO LUMINOSO
ES NECESARIO SUBIR POR ENCIMA DE LOS 100 KHz
RENDIMIENTO
LUMINOSO
[%]
115
100
50
25K
100K
400K
FRECUENCIA
ASPECTOS DE SEGURIDAD CON LAS LÁMPARAS DE VSBP
EL SODIO REACCIONA VIOLENTAMENTE CON EL AGUA PRODUCIENDO SODA
CÁUSTICA (HIDRÓXIDO DE SODIO) E HIDROGENO.
¡¡¡MUCHO CUIDADO CON LAS ROTURAS DE ESTAS LÁMPARAS
(INCLUSO SIN CONECTAR)!!!
ANIMACIÓN:
PEQUEÑA CANTIDAD DE SODIO EN AGUA
FOTO:
GRAN CANTIDAD DE SODIO EN AGUA
LÁMPARAS DE VAPOR DE SODIO EN BAJA PRESIÓN
LAS LÁMPARAS VSAP SON DE DESARROLLO RECIENTE.
PROBLEMA: EL SODIO A ALTA PRESIÓN Y TEMPERATURA ES ALTAMENTE AGRESIVO.
LA OPTIMA PRESIÓN DE VAPOR NECESARIA ES MENOS QUE EN EL CASO DEL
MERCURIO Y EN SATURACIÓN DE LA PRESIÓN DE VAPOR DE SODIO.
SE REQUIERE AMPLIA SEPARACIÓN DE LOS ELECTRODOS PARA TENER UNA
TENSIÓN ADECUADA.
T=2.000
K
VSBP
RENDIMIENTO
350
LUMINOSO
BAJA
[%]
100
PRESIÓN
80
400
450
500
550
600
650
700
750
 [nm]
350 400
VSAP:
EVOLUCIÓN DEL RENDIMIENTO
LUMINOSO Y DEL ESPECTRO CON
LA PRESIÓN EN EL TUBO DE
DESCARGA
450
VSAP
IRC=20
500
550
600
650
700
750
 [nm]
T=2.150
K
VSAP
IRC=60
60
40
20
ESTÁNDAR (IRC 20)
IRC 60
IRC 80
ALTA
PRESIÓN
1
10
100 1.000 10.000 100.000
PRESIÓN EN EL TUBO DE DESCARGA
350 400
450
500
550
600
450
700
750
 [nm]
VSAP
IRC=80
T=2.500
K
350 400
650
500
550
600
650
700
750
 [nm]
CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LA LÁMPARA DE VSAP
1.- TEMPERATURA DE COLOR CÁLIDA (ENTRE 2.000 - 2.200 K)
2.- IRC DEPENDIENTE DEL MODELO (ENTRE 20 - 80)
3.- VIDA MEDIA DE HASTA 24.000 HORAS
4.- EFICACIA LUMINOSA DE HASTA 130 lm/W
5.- NO TIENEN PRÁCTICAMENTE ULTRAVIOLETA
TUBO DE DESCARGA
(T HASTA 1.000 ºC)
"OXIDO DE ALUMINIO
SINTERIZADO"
ANILLO DE ARRANQUE PARA
FACILITAR EL CEBADO
LÁMPARAS VSAP
EL TUBO DE DESCARGA CONTIENE UNA
AMALGAMA DE SODIO (ALEACIÓN DE SODIO
Y MERCURIO) JUNTO AL GAS NOBLE
HABITUAL
VAPOR DE SODIO DE ALTA PRESIÓN IRC 23
VSAP
IRC=20
HPS 150 W
350
400
450
500
550
600
650
700
750
 [nm]
VAPOR DE SODIO DE ALTA PRESIÓN IRC=60
VSAP
IRC=60
HPS 150 W
350
400
450
500
550
600
650
700
750
 [nm]
VAPOR DE SODIO DE ALTA PRESIÓN IRC=80
VSAP
IRC=80
HPS 150 W
350
400
450
500
550
600
650
700
750
 [nm]
VSAP: RE-ENCENDIDO EN CALIENTE
8
6
REQUIERE
TENSIONES DE
ENCENDIDO
ELEVADAS EN
CALIENTE
TENSIÓN
DE
ENCENDIDO 4
[KV]
2
200
400 600
800 1.000
TEMPERATURA [K]
VSAP:
DETALLE DE LA EVOLUCIÓN DE LA TENSIÓN DE ENCENDIDO
CON EL TIEMPO DE ENFRIAMIENTO
3
Tensión de ruptura (KV)
VSAP 70 W
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0
1
2
3
4
5
Tiempo de enfriamiento (min)
6
LÁMPARA DE VSAP:
RESISTENCIA EQUIVALENTE EN ALTA FRECUENCIA
(VARIA POCO CON LA POTENCIA)
Pla
VSAP 70W Osram
70 W
35 W
90 - 95 
Rla
LÁMPARA DE VSAP:
DIFERENCIAS ENTRE FABRICANTES
12 % Fluctuación
(medida experimental sobre 5 lamp.
Mazda, Osram and Philips)
Pla
70 W
VSAP 70W
85 
90 
95.5 
Rla
LÁMPARA DE VSAP: ENVEJECIMIENTO
Nueva
5.000 H
10.000 H
70 W
La resistencia
aumenta al
envejecer la lámpara
Efecto del envejecimiento
90 
120 
DR
VSAP 70 W
180 
Rla
DR varía dependiendo de la lámpara y
puede ser mayor de 100%
LÁMPARAS DE HALOGENUROS METÁLICOS
- ESTÁN DERIVADAS DE LAS DE VAPOR DE MERCURIO DE ALTA PRESIÓN Y SE LES HAN
INCORPORADO ADITIVOS METÁLICOS PARA MEJORAR LA CALIDAD DE LA LUZ
- NO EXISTE ELECTRODO AUXILIAR DE ENCENDIDO.
- REQUIEREN TENSIONES DE CEBADO ELEVADAS (ENTRE 1.5 Y 5 KV).
- SE PRECISA UN ARRANCADOR ELECTRÓNICO.
- LA FASE DE CALENTAMIENTO PUEDE DURAR DE 3 A 10 MINUTOS
EXISTEN VARIOS ADITIVOS:
DISPROSIO Y TALIO, SODIO Y ESCANDIO, TALIO Y TIERRAS RARAS.
HALOGENUROS METÁLICOS TALIO Y TIERRAS RARAS
350
400
450
500
550
600
650
700
750
 [nm]
- LA DURACIÓN ES DE UNAS 6000 HORAS.
- LA EFICIENCIA LUMINOSA PUEDE LLEGAR HASTA LOS 80
Lm/W
- LA TEMPERATURA DE COLOR PUEDE ESTAR ENTRE
3.000 Y 5.500 K DEPENDIENDO DEL ADITIVO EMPLEADO
LA CALIDAD DE LUZ Y EL ÍNDICE DE REPRODUCCIÓN
CROMÁTICA OBTENIDA CON ESTAS LÁMPARAS ES EXCELENTE
LÁMPARA DE
MERCURIO
IRC 45
FLUORESCENTE
IRC 85
HALOGENUROS
METÁLICOS
IRC 90
LÁMPARA DE MH CON ELECTRODOS A AMBOS LADOS PARA
RE-ENCENDIDO INSTANTÁNEO CON ALTAS TENSIONES
ELECTRODOS
DE RE-ENCENDIDO
LÁMPARA MH PARA ESTUDIO DE TELEVISIÓN
VARIOS TIPOS DE LÁMPARA MH
ETAPAS DE OPERACIÓN DE LÁMPARAS HID
Lâmpara HID:
Vácuo
ETAPAS DE OPERACIÓN DE LÁMPARAS HID
Cebado
Tensión Elevada: 3kV p/ Lámpara fría
30kV p/ Lámpara caliente
Ancho de pulso controlado: mínimo 1µs (normativa)
Calentamiento
Fase crítica para balastos electrónicos: corriente
elevada y tensión reducida.
Régimen Permanente
Comportase como una resistencia.
Cuidado: característica dinámica.
ETAPAS DE OPERACIÓN DE LÁMPARAS HID - CEBADO
Ruptura del gas
 Pulso de sobretensión;
 Reducción de la tensión;
 Modificación de las propiedades
del gas de ignición.
Transición para un arco estable
 Fornecer energía para que los
electrodos atinjan la temperatura
correcta de emisión;
 Inercia en la variación de
temperatura de los electrodos;
 Transporte de energía pequeño;
 Reducción de la vida útil de la
lámpara.
ETAPAS DE OPERACIÓN DE LÁMPARAS HID - CEBADO
1.- En la zona de descarga de arco se debe limitar la
corriente (zona de resistencia negativa)
CORRIENTE
2.- Para ayudar a iniciar la descarga, se introducen gases
inertes o una mezcla de gases (mezcla Penning)
3.- La tensión de ruptura depende de varios factores:
geometría, presión del gas, temperatura ambiente, etc
DESCARGA DE ARCO
RUPTURA
DESCARGA LUMINICENTE
TENUE LUMINOSIDAD
CORRIENTE DE SATURACIÓN
(DESCARGA OSCURA)
TENSIÓN
TENSIÓN DE RUPTURA
ETAPAS DE OPERACIÓN DE LÁMPARAS HID - CEBADO
Los gases que forman la descarga son buenos aislantes. Para iniciar la descarga se introducen gases inertes.
TENSIÓN DE
RUPTURA
Ar
Xe
Ne
MEZCLA PENNING
Ne + 0.1% Ar
PRESIÓN
ETAPAS DE OPERACIÓN DE LÁMPARAS HID - CEBADO
8
6
TENSIÓN
DE
CEBADO
[kV]
4
2
200
400 600
800 1.000
TEMPERATURA [K]
ETAPAS DE OPERACIÓN DE LÁMPARAS HID - CEBADO
Tensión de Ignición (kV)
3
HPS 70 W
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0
1
2
3
4
5
Tempo de enfriamiento (min)
6
ETAPAS DE OPERACIÓN DE LÁMPARAS HID - CEBADO
Tipos de cebado
 Por pulso de tensión;
 Con condensador auxiliar;
 Filtro LCC resonante.
Topologías Estudiadas
 Spark Gap;
 SIDAC;
 Condensador;
 Filtro LCC.
ETAPAS DE OPERACIÓN DE LÁMPARAS HID - CEBADO
Cebado por Pulso de Tensión
IGNITOR SERIE PARA HPS Y MHL
3-5 kV - 3 PULSOS DE 50 S EN CADA CICLO
ETAPAS DE OPERACIÓN DE LÁMPARAS HID - CEBADO
Cebado por Pulso de Tensión
IGNITOR SERIE PARA HPS Y MHL
3-5 kV DURANTE 50 S
ETAPAS DE OPERACIÓN DE LÁMPARAS HID - CEBADO
Cebado por Pulso de Tensión
Spark Gap / Sidac:
 Facilidad de operación;
 Circuito auxiliar simple;
 Coste elevado.
ETAPAS DE OPERACIÓN DE LÁMPARAS HID - CEBADO
Cebado con Condensador Auxiliar
Condensador auxiliar:
 Circuito simple;
 Influencia en la salida.
ETAPAS DE OPERACIÓN DE LÁMPARAS HID - CEBADO
Cebado con Filtro LCC Resonante
Filtro LCC resonante:
 Gaño de tensión elevado en el cebado;
 Menor tensión para partida de la lámpara;
 Gaño de tensión adecuado en régimen permanente;
 Metodología de proyecto fácilmente encontrada en la literatura;
 Corriente elevada nos interruptores durante el cebado.
ETAPAS DE OPERACIÓN DE LÁMPARAS HID - CEBADO
Cebado con Filtro LCC Resonante
ETAPAS DE OPERACIÓN DE LÁMPARAS HID - CALENTAMIENTO
FASE DE CALENTAMIENTO
 La temperatura del tubo aumenta y los metales se vaporizan;
 El proceso sigue hasta que se atinge el equilibrio;
 La tensión de arco en esta fase es pequeña.
Formas de Onda Experimentales de la Etapa de Calentamiento – MHL
35W (20V/div; 0,2A/div; 20s/div).
ETAPAS DE OPERACIÓN DE LÁMPARAS HID - CALENTAMIENTO
Lámparas HID:
RFRIA = 10%-20% RCALIENTE
ETAPAS DE OPERACIÓN DE LÁMPARAS HID – RÉGIMEN PERMANENTE
Pla
HPS 70W Osram
70 W
35 W
90 - 95 
Rla
Resistencia varía poco con la potencia.
ETAPAS DE OPERACIÓN DE LÁMPARAS HID – RÉGIMEN PERMANENTE
Pla
12 % flutuacción
(medida experimental sobre 5 lamp.
Mazda, Osram and Philips)
70 W
HPS 70W
85  90  95.5 
Rla
Diferencias entre fabricantes.
ETAPAS DE OPERACIÓN DE LÁMPARAS HID – RÉGIMEN PERMANENTE
Nueva
5.000 H
10.000 H
La resistencia
aumenta al
envejecer la lámpara
70 W
Efecto del envejecimiento
90 
120 
DR
VSAP 70 W
180 
Rla
DR varía dependiendo de la lámpara y
puede ser mayor de 100%
Efecto del envejecimiento.
ETAPAS DE OPERACIÓN DE LÁMPARAS HID – RÉGIMEN PERMANENTE
Lámparas HID:
RVIEJA = 200% RNUEVA
Efecto del envejecimiento.
ALIMENTACIÓN DE LÁMPARAS HID
 Baja frecuencia  Balastos Magnéticos
 Ruido audible
 Parpadeo
 Re-encendido disminuye la vida útil de la lámpara
 Pesado y voluminoso
 Bajo coste
 Fiabilidad
 Alta frecuencia  Balastos Electrónicos
 No presenta ruido audible
 No presenta parpadeo de la luz
 Aumento de la vida útil de la lámpara
Volumen y peso reducidos
 Posibilidad de comunicación y otros recursos
 Coste elevado
 Baja fiabilidad
 Resonancias Acústicas
ALIMENTACIÓN DE LÁMPARAS HID
Comportamiento en Frecuencia
Baja frecuencia
(50 Hz – 60 Hz)
Comportamiento no lineal
Alta frecuencia
(10 kHz – en adelante)
Comportamiento resistivo
ALIMENTACIÓN DE LÁMPARAS HID
Balasto Electrónico Convencional para FL
Rectif.
/
Filtro EMI
PFC
/
Bus DC
Ba
te
ría
DC
Inversor
HF
Estabilidad
Bus DC
Estabilidad
Potencia
Regulación
Control, Monitorización
Protecciones
...
Resonancia Acústica
Resonancia Acústica (RA)
Tensão
Corrente
 Variación periódica de la potencia en la lámpara;
 Consecuencias:
 Alteración del coloy y parpadeo;
 Destruición del tubo de descarga.
Potência
Resonancia Acústica
Ejemplo de Resonancia Acústica (RA)
Resonancia Acústica
Ejemplo de Resonancia Acústica (RA)
Resonancia Acústica
 Disturbio en la descarga de arco;
Resonancia Acústica
 Disturbio en la descarga de arco;
 Causa;
 Frecuencia natural del tubo  Frecuencia de Alimentación
 Consecuencias:
 Cambio en el color;
 Parpadeo;
 Rompimiento del tubo de descarga.
Resonancia Acústica
 Frecuencia Natural del tubo
 Frecuencia Natural del tubo
Resonancia Acústica
 Frecuencia Natural del tubo
 Aspectos físicos del tubo de descarga:
 Geometría:
 Presión;
 Temperatura.

Envejecimiento;
Cambio en la energía de activación
Nuevas frecuencias de resonancia
Predicción Teórica
Las oscilaciones de presión son dadas por la siguiente ecuación de
onda acústica simplificada en el dominio del tiempo:
Condición de contorno:
Coordenadas del tubo de descarga:
Predicción Teórica
En este sistema de coordenadas, la solución de la ecuación de onda es:
De las condiciones de contorno:
dp
0
dz
Frecuencias de resonancia para un tubo de descarga cilíndrico:
Resonancias Acústicas
Predicción Teórica
Radial
Principales
Modos
Longitudinal
Azimutal
Compuestos
Radial
Resonancias
Longitudinal
Azimutal
Resonancias Acústicas
Predicción Teórica
Radial
Principales
Longitudinal
Modos
Azimutal
Compuestos
Primer Orden
Resonancias
Órdenes
Órdenes
Superiores
Primer Orden
Segundo Orden
Tercer Orden
Resonancias Acústicas
Predicción Teórica
Radial
Principales
Modos
Longitudinal
Azimutal
Compuestos
Primer Orden
Resonancias
Órdenes
Órdenes
Superiores
Distribución Espectral
Frecuencia
Resonancias Acústicas
Predicción Teórica
Radial
Principales
Modos
Longitudinal
Azimutal
Compuestos
Primer Orden
Resonancias
Órdenes
Órdenes
Superiores
Energía de
Activación
Distribución Espectral
Frecuencia
Energía de Activación
Representación gráfica de las RA teóricas
Considerando un tubo de descarga de L=5mm y R=2,5mm, con C=500m/s
Cómo definir la amplitud de la RA? Cuál el valor umbral que excita la
RA? Cómo el envejecimiento de las lámparas afecta la RA?
Métodos de caracterización de RA existentes
Los métodos de análisis de RA pueden ser divididos en:
Excitación
Detección
La excitación puede ser clasificada en:
Excitación en potencia nominal (Laskai, IAS 1997)
Excitación en pequeña señal
Arriba del límite superior, 270kHz, (Olsen, IAS 1997)
Abajo del límite inferior, 60Hz, (Olsen, IAS 1998)
Métodos de caracterización de RA existentes
Las RA causan perturbaciones en baja frecuencia (0-80Hz) en los
parámetros de las lámparas. Así, los métodos de detección pueden ser
clasificados en:
Detección de parámetros eléctricos:
 Corriente de la lámpara (Qian, APEC 1999)
 Tensión de la lámpara (Hsiao, IAS 2003)
 Resistencia de la lámpara (Hui, PESC 2001)
 Potencia de la lámpara (García, Ph.D. Thesis 2003)
Detección de parámetros físicos de la lámpara:
 Parpadeo en la luz emitida (Olsen, IAS 1997 y 1998)
Método de caracterización con CC propuesto
- Potencia nominal en CC,
excitación en pequeña señal.
- Detección por fotodiodo.
- Distintos envejecimientos: 100,
2500, 5000 y 7500 horas.
- Temperatura controlada en 33ºC.
ilamp
x%
100%
t
Parámetros de los ensayos de CC
Parámetros:
Lámparas (5 muestras)
Philips Master Colour CDM-T 35W
(35W/830)
Osram Powerstar HCI-T 35W/WDL
Envejecimientos: 100, 2500, 5000 y
7500 horas
Rango de frecuencias: 0 a 200kHz
Paso de frecuencias: 100Hz
Ejemplos de los mapas de resonancia obtenidos
Ensayo I
Ensayo IV
Ejemplos de los mapas de resonancia obtenidos
Ensayo I
Ensayo IV
Método de caracterización con onda cuadrada propuesto
- Potencia nominal en CA,
excitación en pequeña señal.
- Detección por fotodiodo.
- Distintos envejecimientos: 100,
2500, 5000 y 7500 horas.
- Temperatura controlada en 33oC.
Balastos de onda cuadrada de baja frecuencia
Diagrama de Bloques Típico
CONTROL
DE
POTENCIA
PREREGULADOR
Convertidor
DC/DC
i
INVERSOR
Convertidor
DC/AC
Lámpara
+
Arrancador
i
VDC
t
t
¿Cuánto rizado se
puede permitir?
Control de Corriente o Potencia
Balastos de onda cuadrada de baja frecuencia
Convertidor
CC/CC
MCC
MCD
Rizado  C
Rizado  Magnéticos
C  Estabilidad
ZL (s)  K
sz
sp
Parámetros de los ensayos de OCBF
Parámetros:
Lámparas (5 muestras)
Philips Master Colour CDM-T 35W
(35W/830)
Osram Powerstar HCI-T 35W/WDL
Envejecimientos: 100, 2500, 5000 y
7500 horas
Rizados inyectados: 5, 10, 20 y 30%
Rango de frecuencias: 0 a 200kHz
Paso de frecuencias: 100Hz
Ejemplos de los mapas de resonancia obtenidos
Conclusiones sobre los ensayos de resonancia
• Los valores de frecuencia de RA no cambian significativamente
con el envejecimiento.
• En general, el umbral de excitación de las RA disminuye con el
envejecimiento.
• No se han detectado RA con rizados de hasta 5%.
• Las RA son muy intensas en este tipo de lámpara.
• Los mapas obtenidos son una herramienta muy importante en el
diseño de balastos electrónicos.
Resonancia Acústica
Resonancia Acústica (RA)
 Región de baja frecuencia (f<1kHz):
 RA no ocurre;
 Región de alta frecuencia (1kHz<f<1MHz):
 RA pode ocurrir de forma destructiva;
 Frecuencias de RA dependen de la lámpara;
 Región de extra-alta frecuencia (f>1MHz):
 RA no ocurre de forma destructiva;
 Proyecto del balasto es complejo (EMI y pérdidas).
Estrategias Propuestas para evitar la Resonancia Acústica
Operación en una ventana libre de RA.
Y. Koshimura, et al.“Several Ways for
Stabilizing HID Lamps Operation on
High Frequency Power.” Journal of
Illuminating Engineering Institute of
Japan, 1983.
Resonancias
Teóricas
Voltage
Current
Bajo Coste
Potencia
Instantánea
Fiabilidad
Power
Estrategias Propuestas para evitar la Resonancia Acústica
Operación por encima de 1MHz.
Pérdidas de Conmutación
J. Ribas, et. al. "Electronic Ballast for
Metal Halide Lamps based on a Class
E Resonant Inverter Operating at 1
MHz." APEC 2005.
Modulación.
P
f
SENOIDAL
f max
portadora
L. Laskai, et al. “White-Noise
Modulation of High-Frequency HighIntensity Discharge Lamp Ballasts.”
IEEE Trans. on Ind. Appl., 1998.
f min
f
time
f
P
P
TRIANGULAR
PORTADORA
f min
f max
f max
portadora
f min
f
time
f
P
f max
freqüência
RUIDO
BLANCO
Coste Elevado
Complejo
EMI
portadora
f min
time
f
Realimentación.
J. Correa, et. al. “Evaluation of Close
Loop Digital Control Based in a
Microcontroller and Used to Eliminate
Acoustic Resonances in HID Lamps.”
PESC 2004.
Lámpara
Balasto
Detección de RA
Comando
Coste Elevado
Complejo
Fiabilidad
Onda Cuadrada de Baja Frecuencia.
M. Shen, et. al. “Design of a Two-Stage Low-Frequency Square Wave
Electronic Ballast for HID Lamps.” IEEE Trans. on Ind. Appl. 2003.
vlamp
i lamp
t
Plamp
Fiable
Coste Elevado
Eficiencia
t
Balastos Electrónicos de Onda Cuadrada
Etapas necesarias para alimentación com Onda Cuadrada de Baja
Frecuencia
Balastos Electrónicos de Onda Cuadrada
Etapas necesarias para alimentación com Onda Cuadrada de Baja
Frecuencia
Balastos Electrónicos de Onda Cuadrada
v
I
t
LA ETAPA DE ENTRADA DEL
BALASTO ELECTRÓNICO TIENE
UN EFECTO IMPORTANTE EN LA
FORMA DE LA CORRIENTE
v
I
t
¡¡IMPORTANTE!!
v
I
t
LA CORRIENTE
DEJA DE SER
SENOIDAL
IEC 61000-3-2
¿Equipo trifásico equilibrado?
CLASE A
¿Regulador de luz de lámp. incand.?
SI
¿Equipo de audio?
NO
SI
¿Soldadura por arco no profesional?
CLASE B
¿Herramienta portátil?
NO
SI
¿Equipo de iluminación?
CLASE C
NO
¿PC o monitor?
¿Receptor de TV?
NO
SI
CLASE D
Límites armónicos impuestos por la norma IEC 61000-3-2 Clase C
(Equipos de Iluminación)
Balastos Electrónicos de Onda Cuadrada
Corrección del Factor de Potencia (PFC)
 Métodos Activos:
 Semiconductores activos;
 Convertidores CC-CC (DCM o CCM);
 Métodos Pasivos:
 Filtro Valley-Fill y derivaciones;
 No utiliza semiconductores activos;
Balastos Electrónicos de Onda Cuadrada
Corrección del Factor de Potencia (PFC) – Convertidores CC-CC
Balastos Electrónicos de Onda Cuadrada
Corrección del Factor de Potencia (PFC) – Convertidores CC-CC
Balastos Electrónicos de Onda Cuadrada
Corrección del Factor de Potencia (PFC) – Convertidores CC-CC
Corrección del Factor de Potencia (PFC) – Convertidores CC-CC
Buck-Boost, Flyback, Sepic e Zeta
IEC61000-3-2
39a Harm x 60 Hz = 2340 Hz
FP 
cos(1 )
1  THD2

THD 
I
n 2
I1
2
n
Corrección del Factor de Potencia (PFC) – Convertidores CC-CC
Buck-Boost, Flyback, Sepic e Zeta
Corrección del Factor de Potencia (PFC) – Convertidores CC-CC
Buck-Boost, Flyback, Sepic e Zeta
Vin (t )  D2  TS
Iin (t ) 
2  Lbb
Corrección del Factor de Potencia (PFC) – Convertidores CC-CC
Boost
Corrección del Factor de Potencia (PFC) – Convertidores CC-CC
Boost
Vin (t )  Dbo2  TS
Dbo2  TS Vin (t )2
Iin (t ) 

2  Lbo
2  Lbo  Vbus Vin (t )
Vbus
320
Vbus / Vin(ef)
1,455
FP
0,770
THD (%)
82,8%
Harmônicas
3, 5, 7, 9, 11, 13, 15
330
1,500
0,850
62,1%
3, 5, 7, 9, 11
340
1,545
0,888
51,8%
3, 5, 7
350
1,591
0,911
45,2%
3, 5
360
1,636
0,927
40,4%
3, 5
370
1,682
0,939
36,7%
3
380
1,727
0,947
33,8%
3
390
1,773
0,954
31,3%
3
400
1,818
0,960
29,3%
410
1,864
0,964
27,5%
420
1,909
0,968
26,0%
430
1,955
0,971
24,6%
440
2,000
0,974
23,4%
450
2,045
0,976
22,3%
460
2,091
0,978
21,3%
470
2,136
0,979
20,9%
480
2,182
0,981
19,6%
490
2,227
0,983
18,8%
Atendem a norma
IEC 61000-3-2
Corrección del Factor de Potencia (PFC) – Convertidores CC-CC
Buck
Corrección del Factor de Potencia (PFC) – Convertidores CC-CC
Buck
Iin
Vin (t ) Vbus   D2  TS

(t ) 
2  Lbu
 V 
1  arcsen  bus 
 Vin( pk ) 
2    1
Vbus
40
Vbus / Vin(ef)
0,182
FP
0,997
THD (%)
8,1%
Harmônicas
50
0,227
0,995
10,2%
60
0,273
0,992
12,3%
70
0,318
0,990
14,5%
80
0,364
0,986
16,8%
90
0,409
0,982
19,1%
100
0,455
0,978
21,5%
110
0,500
0,973
23,9%
120
0,545
0,967
26,4%
130
0,591
0,960
29,0%
140
0,636
0,953
31,8%
3
150
0,682
0,945
34,6%
3
160
0,727
0,936
37,6%
3
170
0,773
0,926
40,8%
3
180
0,818
0,915
44,2%
3
190
0,864
0,902
47,8%
3, 7
200
0,909
0,889
51,6%
3, 7, 11
210
0,955
0,873
55,8%
3, 7, 11
Atendem a
norma
IEC61000-3-2
Balastos Electrónicos de Onda Cuadrada
Etapas necesarias para alimentación com Onda Cuadrada de Baja
Frecuencia
Problema: Impedancia Incremental de la Lámpara
Método convencional para obtener el modelo dinámico de la LHM
E. Deng, et. al. “Negative incremental impedance and
stability of fluorescent lamps”. APEC 1997.
Impedancia
Incremental
I
2·i
V
2·v
vˆ
Zl 
ˆi
Z L s  k
Demasiados Ensayos
Resonancias Acústicas
sz
s p
Método de caracterización por escalón propuesto
iL(t)
Rb
Vi
+
Escalón
Tensión
Vi
vL(t)
Lámpara
t
iL
iL(s)
i L(0)
Rb
t1
i L (t1)
iL ( )
+
Vi
s
ZL(s)
vL(s)
-
Vˆi
iL ( s ) 

Rb  k
s p
 R p  kz 
s  s  b

R

k
b


t
vL
vL( )
vL (0)
t
Método de caracterización por escalón propuesto
Respuesta Temporal
Sistema a Resolver
1
ˆiL ( t  0 ) 
Vˆi
Rb  k
2
ˆiL ( t   ) 
Vˆi p
Rb p  k z
3
ˆi L ( t1 ) 
 R p  kz 
Vˆi p
Vˆi
k  p  z


 exp b
t1 
Rb p  kz Rb p  kz Rb  k
 Rb  k 
k , p, z
Z L s  k
sz
s p
Ejemplo de caracterización por escalón propuesto
Philips CDMT35W830
Tensión de la fuente
220V
185V
0,419A
Corriente de la lámpara
0,304A
Tensión de la lámpara 84,2V
81,3V
Instante (μs)
(mA)
Parámetro
Valor
t=0
-73
k
149,4 
t=
-115
z
- 1,835 krad·s-1
t = 100
-96
p
10,69 krad·s-1
Ejemplo de caracterización por escalón propuesto
Balastos Electrónicos de Onda Cuadrada
Control de Potencia (PC)
 Limitación de la corriente en la lámpara;
 Buck;
 Simple y con pocos componentes;
 Flyback;
 Aislamiento entre entrada y salida;
 Permite obtener más de una salida en un único convertidor.
Balastos Electrónicos de Onda Cuadrada
Etapas necesarias para alimentación com Onda Cuadrada de Baja
Frecuencia
Balastos Electrónicos de Onda Cuadrada
Etapa Inversora
 Fornecer forma de onda cuadrada a la lámpara a partir del bus de
continua de la etapa de control de potencia;
 Full-Bridge;
 Half-Bridge;
Balastos Electrónicos de Onda Cuadrada
Etapa Inversora
Balastos Electrónicos de Onda Cuadrada
Etapa Inversora
Balastos Electrónicos de Onda Cuadrada
Etapa Inversora
Balastos Electrónicos de Onda Cuadrada
Etapa Inversora
Balastos Electrónicos de Onda Cuadrada
Corrección del Factor
de Potencia
Control de la Corriente
de la Lámpara
Etapa Inversora
Balastos de OCBF: Elevados Coste y Complejidad.
Solución: Integración de Etapas.
Balastos Electrónicos de Onda Cuadrada
Balasto de 2 etapas.
Qian, IEEE Trans on Ind Appl. 2003.
Balasto de 1 etapa.
Simonetti, IAS 2003.
Desventajas: esfuerzos en los semiconductores, elevadas pérdidas.
Balastos Electrónicos de Onda Cuadrada
Dalla Costa, et al. “Low-Cost Electronic Ballast to Supply MH Lamps based
on Flyback Converter.” IEE Electronic Letters, May, 2005.
Ventajas: Inversor en medio puente.
Posibilidad de integración con una etapa de CFP.
Balastos Electrónicos de Onda Cuadrada
Reductor + Retroceso
Elevador + Retroceso
Reductor-Elevador + Retroceso
Balastos Electrónicos de Onda Cuadrada
Retroceso + Retroceso
Sepic + Retroceso
Zeta + Retroceso
Integración de Etapas
Grafted switches:
T-Type:
i-T-Type:
Wu et al. “Off-Line Applications with Single-Stage Converters.” IEEE
Transactions on Industrial Electronics, 1997.
¡Sobrecorriente!
Integración de Etapas
Grafted switches:
-Type:
i-  -Type:
¡Sobretensión!
Ejemplo de Integración de Etapas
Reductor + Retroceso
Celda de Sobretensión (ST)
Celda de Sobrecorriente (SC)
Ejemplo de Integración de Etapas
Balastos Integrados Propuestos
Reductor + Retroceso
Elevador + Retroceso
Reductor-Elevador + Retroceso
Balastos Integrados Propuestos
Retroceso + Retroceso (SC)
Sepic + Retroceso
Retroceso + Retroceso (ST)
Zeta + Retroceso
Resultados Experimentales del Buck + Flyback
SG
Encendido:
 Lámpara fría – 3kV durante 1μs.
 Lámpara caliente – 30kV durante
1 μs.
Pulso de encendido – sin
lámpara (2 kV/div; 500 ns/div).
Rign
TENSIÓN
EN C1
SPARK-GAP
230V
1:nign
Cign
Pulso de encendido – con
lámpara (1 kV/div; 200 ns/div).
LÁMPARA EN
SERIE
Resultados Experimentales del Buck + Flyback
Calentamiento:
 Tensión sube de 20 hasta 90 V.
 MCD debe ser mantenido.
 Hay que regular D.
 Debe ser lo más corto posible.
Formas de onda experimentales del calentamiento de la
LHM (20V/div; 0,2A/div; 20s/div).
Régimen Permanente:
Resultados Experimentales del Buck + Flyback
Circuito equivalente
Diagrama de bloques
iL
iC
+
L0
iREF(z)
iE(z)
C
i S_m
Función de Transferencia
Balasto + Lámpara
iLAMP(s)
Microcontrolador
GR(z)
zL
vL
+
PWM
(D/A)
G(s)
d(s)
Ganancia del
Sensor
-
iLAMP(z)
A/D
H(s)
Resultados Experimentales del Buck + Flyback
Para A=12,5
Respuesta ante escalón
Diagrama de Bode de
cadena abierta
Resultados Experimentales del Buck + Flyback
Resultado de simulación
Regulador digital
Circuito simulado
Scope
0.125
(z-1)
Reference
Step
Zero-Order
Hold2
Error
Discrete
Zero-Pole
G(s)
Controller
output
Zero-Order
Hold1
Transfer Fcn
Output
Zero-Order
Hold
Perturbation
Pulse
Generator
Resultados Experimentales del Buck + Flyback
1:n
Lbuck
+
D3
D4
Dbuck
CB
C1
Rign
SG
LS1
VDC LP
-
D1
1:nign
M2
Cign
DB2
M3
LS2
D5
D6
M1
RB1
iL
- VL +
C2
DB1
RB2
D2
Ril
Rilim
iLIM
LED
CAF
CL
MICROCONTROLADOR
(PIC16F684)
iL
CBF
IR2111
CBF
CBF
VBUS
Fase de encendido:
 Si la lámpara enciende, el circuito se deshabilita automáticamente (aumenta D).
 Si la lámpara no enciende, se generan picos de encendido de acuerdo con RC (1s).
 Un contador de fallos, F0, es incrementado para detectar que la lámpara está caliente
(F0=10).
 Un contador, G0, es incrementado para indicar el cambio de lámpara (G0=5).
Resultados Experimentales del Buck + Flyback
Fase de calentamiento:
 Tabla de ciclos de trabajo
 Operación en CC
VBUS (V)
D
< 43
0,1
43 – 63
0,15
63 – 90
0,17
90 – 106
0,19
106 – 129
0,21
129 – 149
0,23
149 – 156
0,25
Régimen Permanente:
 La conmutación en baja frecuencia (100Hz) es activada.
 Empieza el control de corriente (0,42A).
Resultados Experimentales del Buck + Flyback
Protecciones:
 Si la lámpara apaga.
 Sobrecorriente en el interruptor principal.
 Sobrecorriente en la salida.
1:n
Lbuck
+
D3
D4
Dbuck
CB
C1
Rign
SG
LS1
VDC LP
-
D1
1:nign
M2
Cign
DB2
M3
LS2
D5
D6
DB1
M1
D2
Ril
Rilim
iLIM
LED
CAF
CL
MICROCONTROLADOR
(PIC16F684)
RB1
iL
- VL +
C2
iL
CBF
VBUS
IR2111
CBF
CBF
RB2
Resultados Experimentales del Buck + Flyback
Aumento del ciclo de trabajo
durante el encendido
Arriba: tensión VBUS y señal PWM
(200V/div; 5V/div; 100μs/div)
Abajo: detalle con 10μs/div
Proceso de calentamiento completo
tensión (CH1) y corriente (CH2) de la lámpara
(50V/div; 200mA/div; 20s/div).
Resultados Experimentales del Buck + Flyback
CH1
CH2
Tensión (CH2) y corriente (CH1) de la
lámpara en régimen permanente
(50V/div; 200mA/div; 5ms/div).
Tensión (CH2) y corriente (CH1) de la
lámpara en régimen permanente
(50V/div; 200mA/div; 2ms/div).
Resultados Experimentales del Buck + Flyback
Respuesta a una perturbación en la
tensión de entrada: arriba – corriente de la
lámpara (500 mA/div; 10ms/div) y abajo –
tensión de la red (250V/div; 10ms/div).
Tensión en el interruptor M2
(50 V/div; 2 ms/div).
Resultados Experimentales del Buck + Flyback
Tensión (CH2) y corriente (CH1)
de entrada
(100 V/div; 500 mA/div; 5 ms/div).
Tensión de bus
(20 V/div; 5 ms/div).
Resultados Experimentales del Buck + Flyback
DC 1:1
Corriente en la bobina del convertidor
reductor (500mA/div; arriba - 1ms/div;
abajo - 10μs/div).
DC 1:1
(1ms/div)
NORM:10MS/s
Corriente y tensión en el interruptor
compartido (100 V/div; 1 A/div; 1 ms/div).
Resultados Experimentales del Buck + Flyback
Corriente y tensión en el interruptor
compartido
(100 V/div; 1 A/div; 1 ms/div (arriba) y
5 μs/div (abajo)).
Corriente y tensión en el interruptor
compartido
(100 V/div; 1 A/div; 1 ms/div (arriba) y 5 μs/div
(abajo)).
Resultados Experimentales del Buck + Flyback
VGrms (V)
IGrms (mA)
FP
THD (%)
Pent (W)
PL (W)
η (%)
220
180
0,96
17
39,6
35
88,4
Orden del
Armónico
Valor Eficaz
(mA)
2
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
27
29
31
33
35
37
39
0
25
15
5
3
1
4
2
1
3
1
3
1
1
0
1
0
0
1
0
Valor Relativo a
la Fundamental
(%)
0
14,12
8,47
2,82
1,69
0,56
2,26
1,13
0,56
1,69
0,56
1,69
0,56
0,56
0
0,56
0
0
0,56
0
Norma (%)
2
30.0,96 = 28,8
10
7
5
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
Balastos Electrónicos de Onda Cuadrada
Otros Ejemplos de Integración
Balastos Electrónicos de Onda Cuadrada
Otros Ejemplos de Integración
Balastos Electrónicos de Onda Cuadrada
Otros Ejemplos de Integración
CONCLUSIONES
 Lámparas de Vapor de Mercurio: baja eficiencia y bajo IRC – en desuso.
 Lámparas de Vapor de Sodio: alta eficiencia y bajo IRC – Iluminación Pública.
 Lámparas de Halogenuros Metálicos: media eficiencia y buen IRC –
Iluminación de Destaque.
 Etapas de Operación: Cebado, Calentamiento y Régimen Permanente.
 Resonancias Acústicas: desarrollo de Balastos Electrónicos.
 Balastos de Onda Cuadrada de Baja Frecuencia: Integración de Etapas.
 Balastos Magnéticos dominan el mercado.
1 0/2 0V Filtro Capacitor Cor eção Filtro Lâmpada(s)
Inversor
60Hz EMI +Filtro Fator Res onante
Potência
www.ufsm.br/gedre
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Lámpara de Mercurio de Alta Presión.