Sistema Eletrônicos para Iluminação
Dia 2
 Lâmpadas Incandescentes
 Lâmpadas Fluorescentes
Docente: Marco Antonio Dalla Costa
19 a 23 de Novembro de 2012
SUMARIO
 Lámparas Incandescentes;
 Lámparas de Descarga;
 Lámparas Fluorescentes;
 Balastos Magnéticos x Balastos Electrónicos;
 Ejemplo de Simulación;
 Conclusión.
PROCESOS PRODUCTORES DE LUZ
PIROLUMINISCENCIA
LUMINISCENCIA
GAS
QUINQUÉS
VELAS
INCANDESCENCIA
RADIOLUMINISCENCIA
TRIBOLUMINISCENCIA
BIOLUMINISCENCIA
QUIMIOLUMINISCENCIA
FOTOLUMINISCENCIA
ELECTROLUMINISCENCIA
BOMBILLAS
HALÓGENAS
FLUORESCENTES
LED BLANCO
HALOGENUROS METÁLICOS
LASER
ESTADO SÓLIDO (DIODOS)
VAPOR DE SODIO
VAPOR DE MERCURIO
GASES NOBLES
LÁMPARAS INCANDESCENTES
LÁMPARAS INCANDESCENTES
Fundamento físico: TERMORADIACIÓN
"Emisión de energía radiante que depende exclusivamente de la
temperatura de material"
EL MODELO MATEMÁTICO ES LA ECUACIÓN DEL CUERPO NEGRO.
LA MÁXIMA ENERGÍA LUMINOSA SE PRODUCIRÍA A UNA TEMPERATURA DE 4300 K
(0.36 vatios-luz/W O
251.2 lm/W)
Lámpara incandescente de 100 W con el filamento a T=2500 K
"Equivale a 45 mm2 de superficie de cuerpo negro a esta temperatura"
P(l)
100
5.5 W
dentro del visible
mW
nm
ESTE MÁXIMO ABSOLUTO ES
INALCANZABLE
(NO HAY MATERIALES)
MATERIAL
50
0
100
380
770 1.000
10.000
l [nm]
Lámpara incandescente de 100 W con el filamento a T=3500 K
"Equivale a 12 mm2 de superficie de cuerpo negro a esta temperatura"
20 W dentro del visible
PUNTO DE FUSIÓN PESO ESPECÍFICO
[K]
[gr/cm3]
Resistividad
20ºC
Cobre
1.367
8.9
0.018
Tungsteno
3.668
19.1
0.04
Carbón
3.803
1.5
40.00
LÁMPARAS INCANDESCENTES: CONSTITUCIÓN
ATMÓSFERA GASEOSA
VACIÓ PARA MENOS DE 40 W
N CON Ar, Kr, Xe EN EL RESTO
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS
1.- Encendidos y reencendidos instantáneos
2.- Sobreintensidad de encendido de 10-15 veces
la intensidad nominal
3.- Espectro continuo
4.- Temperatura de color cálida (2700 K)
5.- Baja eficiencia luminosa 10-20 lm/W
6.- Baja duración 1000-2000 horas
FILAMENTO DE TUNGSTENO
(WOLFRAMIO)
LÁMPARAS HALÓGENAS
SON LÁMPARAS INCANDESCENTES A LAS QUE SE LES HA INCORPORADO UN
HALÓGENO (YODO, BROMO, RECIENTEMENTE FLÚOR).
LAS CORRIENTES DE CONVECCIÓN DEL
HALÓGENO PERMITEN LA REGENERACIÓN
DEL FILAMENTO DE WOLFRAMIO
CORRIENTES DE CONVECCIÓN
CARACTERÍSTICAS
FILAMENTO
1.- AUMENTO SIGNIFICATIVO DE LA
VIDA DE LA LÁMPARA. 4000 HORAS.
2.- MINIATURIZACIÓN DE LA LÁMPARA.
TUNGSTENO
IODO
WI2
3.- POSICIÓN DE FUNCIONAMIENTO
ADECUADA Y NO SE DEBE DE TOCAR
LA AMPOLLA.
ESPECTRO CARACTERÍSTICO
INCANDESCENTE - HALÓGENA
P(l)
W
nm
350
400
450
500
550
600
650
700
750
l [nm]
DISTINTAS IMÁGENES DE LÁMPARAS INCANDESCENTES Y HALÓGENAS
ALIMENTACIÓN CONVENCIONAL DE LÁMPARAS HALÓGENAS E INCANDESCENTES
DESDE RED
BAJA TENSIÓN
+
DESDE BATERÍA
1.- BUEN FACTOR DE POTENCIA
2.- NO EMI CONDUCIDO
3.- PICOS DE CONEXIÓN
4.- PARPADEO 50 Hz
5.- NO REGULACIÓN
6.- SENCILLEZ
7.- MUY SENSIBLE A FLUCTUACIONES
8.- CON TRANSFORMADOR:
VOLUMINOSO Y PESADO
APORTACIONES CON UN
CIRCUITO ELECTRÓNICO
1.- CONTROL DE PICOS DE CONEXIÓN
2.- REGULACIÓN CONTINUA
3.- ELIMINACIÓN DE PARPADEO
4.-ALIMENTACIÓN DESDE OTRAS TENSIONES
5.-INCORPORACIÓN DE CONTROL/ INTELIGENCIA
(MANDOS A DISTANCIA, ETC)
6.-TRANSFORMADOR ELECTRÓNICO:
PEQUEÑO Y LIGERO
PRINCÍPIO FÍSICO DE LAS LÁMPARAS DE DESCARGA
LÁMPARAS DE DESCARGA
FUNDAMENTO FÍSICO: LUMINISCENCIA:
RADIACIÓN LUMINOSA EMITIDA POR UN CUERPO POR EFECTO DE
AGENTE EXTERIOR QUE EXCITA SUS ÁTOMOS
1.- NO DEPENDE DE LA TEMPERATURA DEL MATERIAL
2.- DEPENDE DE LA ESTRUCTURA ATÓMICA DEL MATERIAL
3.- ESPECTRO DISCONTINUO (NÚMERO LIMITADO DE LONGITUDES DE
ONDA)
LAS PRINCIPALES LÁMPARAS SURGEN DE LA EXCITACIÓN DE UN GAS
(MERCURIO Y SODIO PRINCIPALMENTE) EN UN TUBO DE DESCARGA.
EN LA DESCARGA DE UN GAS SE PRODUCE CALOR, IONES DEL GAS Y
RADIACIÓN.
EXCITACIÓN DE UN GAS DENTRO DE UN TUBO DE DESCARGA
ÁTOMO
IONIZADO
COLISIÓN ELÁSTICA
ELECTRÓN
LIBRE
ELECTRÓN
LIBRE
GENERACIÓN DE ELECTRONES E IONES
(MANTENIMIENTO DE LA DESCARGA)
GENERACIÓN DE CALOR
(AUMENTO DE LA TEMPERATURA)
ÁTOMO
EXCITADO
ELECTRÓN
LIBRE
EXCITACIÓN
(EMISIÓN DE RADIACIÓN)
RADIACIÓN
LA RADIACIÓN PRODUCIDA DEPENDE DE LA ESTRUCTURA DEL GAS Y DE LA ENERGÍA
MAYOR ES EL SALTO (mayor energía) MENOR ES LA LONGITUD DE ONDA
E 
h c
l
CONSTANTE DE PLANCK
h = 6.60 x 10-34 V/S
DEPENDIENDO DEL AGENTE EXCITADOR PODEMOS TENER:
ELECTROLUMINISCENCIA: El agente excitador es un campo eléctrico.
(Lámparas de Xenón, LED, etc)
FOTOLUMINISCENCIA:
El agente excitador es una radiación de distinta
longitud de onda.
FLUORESCENCIA: excitación y emisión simultanea
(Lámparas Fluorescentes)
FOSFORESCENCIA: emisión retardada
LASER: emisión monocromática
EN LOS GASES LA EMISIÓN CESA CASI INSTANTÁNEAMENTE
1/10-8 S (FLUORESCENCIA).
EN LOS SÓLIDOS LA LUMINISCENCIA PERSISTE DESDE DÉCIMAS DE SEGUNDO
HASTA HORAS. (FOSFORESCENCIA).
QUIMIOLUMINISCENCIA:
El agente excitador es una reacción química.
(en seres vivos BIOLUMINISCENCIA: luciérnaga hembra)
TRIBOLUMINISCENCIA:
El agente excitador es mecánico (p.e. fricción)
RADIOLUMINISCENCIA:
El agente excitador es un material radiactivo
(algunos relojes antiguos, señalizaciones en submarinos)
LAS LÁMPARAS DE DESCARGA HABITUALES TRABAJAN POR:
- ELECTROLUMINISCENCIA PURA
- MIXTAS ELECTROLUMINISCENCIA-FOTOLUMINISCENCIA
NO OBSTANTE, LA PRIMERA FASE DE EXCITACIÓN SIEMPRE ES ELÉCTRICA, BIEN PARA
PRODUCIR RADIACIÓN LUMINOSA DIRECTAMENTE, BIEN PARA PRODUCIR OTRO TIPO DE
RADIACIÓN (POR EJEMPLO ULTRAVIOLETA) QUE POSTERIORMENTE SE UTILIZARÁ COMO
AGENTE EXCITADOR
DESCARGA
EXCITACIÓN
ELÉCTRICA
GAS
RADIACIÓN
OTRO MATERIAL
(FÓSFORO, p.e.)
RADIACIÓN
LUMINOSA
¿COMO SE PRODUCE LA PRIMERA DESCARGA ELÉCTRICA EN EL SENO DE UN GAS?
1.- EN LA ZONA DE DESCARGA DE ARCO EXISTE
NECESIDAD DE LIMITAR LA CORRIENTE
(ZONA DE RESISTENCIA NEGATIVA)
CORRIENTE
2.- PARA AYUDAR A INICIAR LA DESCARGA SE
INTRODUCEN GASES INERTES O MEZCLAS DE
GASES
(MEZCLAS PENNING)
DESCARGA DE ARCO
3.- LA TENSIÓN DE RUPTURA DEPENDE DE VARIOS
FACTORES: GEOMETRÍA, PRESIÓN DEL GAS DE
LLENADO, ETC.
RUPTURA
DESCARGA LUMINISCENTE
TENUE LUMINOSIDAD
CORRIENTE DE SATURACIÓN
(DESCARGA OSCURA)
TENSIÓN
TENSIÓN DE RUPTURA
TENIENDO EN CUENTA LAS IDEAS EXPUESTAS HASTA AHORA LAS LÁMPARAS DE
DESCARGA PUEDEN CLASIFICARSE:
DESCARGA
LUMINISCENTE
LÁMPARAS DE XENÓN
ELECTROLUMINISCENCIA
PURA
TUBOS LUMINISCENTES
(HELIO, NEON,...)
DESCARGA
DE ARCO
LÁMPARAS DE
VAPOR DE SODIO
LÁMPARAS DE
VAPOR DE MERCURIO
LÁMPARAS FLUORESCENTES
MIXTA
ELECTROLUMINISCENCIAFOTOLUMINISCENCIA
LÁMPARAS DE CÁTODO FRIO
FLUORESCENTES DE
ALTA TENSIÓN
LÁMPARAS DE
HALOGENUROS METÁLICOS
LÁMPARAS DE
VAPOR DE SODIO
CON ADITIVOS
LOS DOS ELEMENTOS PRINCIPALES QUE SE EMPLEAN EN LAS LÁMPARAS
DE DESCARGA SON EL MERCURIO Y EL SODIO
MERCURIO
Hg
NÚMERO ATÓMICO 80
PESO ATÓMICO 200,59
121 NEUTRONES
PUNTO DE FUSIÓN 234,28 K
PUNTO DE EBULLICIÓN 629.88 K
ESTRUCTURA ELECTRÓNICA
[Xe] 4f14 5d10 6s2
ÁTOMO DE MERCURIO
ENERGÍA
[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
ÁTOMO DE SODIO
SODIO
Na
NÚMERO ATÓMICO 11
PESO ATÓMICO 22.98977
12 NEUTRONES
PUNTO DE FUSIÓN 370.95 K
PUNTO DE EBULLICIÓN 826.05 K
ESTRUCTURA ELECTRÓNICA
[Ne] 3s1
ÁTOMO DE SODIO
350
400
450
500
550
ENERGÍA
[eV]
6
4
ENERGÍA DE EXCITACIÓN
LPS
515
2S
568
2D
498
616
819
2P
2
589.0
0
589.6
DOMINANTES
VISIBLE AMARILLO
2S
NIVELES DE ENERGÍA SIMPLIFICADOS DEL ÁTOMO DE SODIO
600
650
700
750
LÁMPARAS FLUORESCENTES
Mercado Europeo en 2007
% Ventas
Fuente: Polonskii, Seidel (2008);
% Lúmenes
LÁMPARAS FLUORESCENTES (LÁMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO A BAJA PRESIÓN)
LA DESCARGA EN VAPOR DE MERCURIO A BAJA PRESIÓN (APROX 1Pa) GENERA,
FUNDAMENTALMENTE, RADIACIÓN ULTRAVIOLETA (253.7 nm)
P(l)
20
W
nm
LA RADIACIÓN ULTRAVIOLETA DEBE
CONVERTIRSE EN VISIBLE MEDIANTE
SUSTANCIAS FOSFORESCENTES
SITUADAS EN LA PARED DEL TUBO.
10
LA RADIACIÓN UV, POTENCIALMENTE
DAÑINA, DEBE SER FILTRADA POR EL
VIDRIO DEL TUBO
0
100
(100-280 nm)
253.7
380
(280-315 nm)
UV-C
OZONO GERMICIDA
UV-B
770
l [nm]
(315-400 nm)
UV-A
TEMPERATURA DE OPERACIÓN  40oC
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Luz
Visible
Radiació
n UV
Excitación
Ionización
Recubrimiento
de fósforos Electrodo o
filamento
Mercurio
Ampolla
tubular
LÁMPARA
FLUORESCENTE
Vapor de
Mercurio
Casquillo
EL FLUJO LUMINOSO DEPENDE DEL TIPO DE POLVOS FLUORESCENTES UTILIZADOS.
FOSFOROS
TUNGSTATO DE CALCIO
TUNGSTATO DE MAGNESIO
SILICATO DE CINC Y BERILIO
SILICATO DE CINC
SILICATO DE CADMIO
BORATO DE CADMIO
AZUL OSCURO
AZUL CLARO
AMARILLO CLARO
AMARILLO-VERDOSO
AMARILLO-ROSADO
ROSA CLARO
MEZCLA DE FOSFOROS
TRIFOSFOROS
(HALOFOSFATO DE CALCIO )
TRIFOSFORO (STRONTIUM)
BLANCO
BLANCO ROJIZO
LOS TRIFOSFOROS SON UNA MEZCLA DE SUSTANCIAS QUE PRODUCEN
RADIACIÓN AZUL (460 nm), VERDE (540 nm) Y NARANJA-ROSA (619 nm) QUE
MEZCLADOS PERMITEN LÁMPARAS DE UNA REPRODUCCIÓN CROMÁTICA DE
85-95 SIMILAR A UNA LÁMPARA INCANDESCENTE.
COMERCIALMENTE EXISTEN VARIAS POSIBILIDADES:
BLANCO CÁLIDO, BLANCO, LUZ DÍA, ETC.
ESPECTRO DE EMISIÓN DE UN TRIFÓSFORO
CeMgAl11O19:Tb3+
Y2O3:Eu3+
BaMg2Al16O27:Eu
2+
350
400
450
500
550
600
650
700
750
l [nm]
Carácterísticas de IRC
Las lámparas fluorescentes mejoraron su IRC con la mejora de los fósforos;
Lámparas con alofósforos mejoraron el IRC, sin embargo reduciendo los lm/W;
Los trifósforos de tierras raras permitieron control preciso sobre los colores rojo,
verde y azul;
Las características de color y eficiencia son directamente relacionadas con el
fósforo utilizado.
Fonte:http://www.sylvania.com/LearnLighting/LightAndColor/FluorescentTechnology/
FLUORESCENTE (VAPOR DE MERCURIO BAJA PRESIÓN)
LUZ 927 BLANCO CÁLIDO
350
400
450
500
550
600
650
700
750
l [nm]
LAS LÁMPARAS FLUORESCENTES TIENEN UNA DURACIÓN DE 20.000 HORAS
(LOS FILAMENTOS SON LA PARTE MAS DÉBIL DE LA LÁMPARA)
LA EFICIENCIA LUMINOSA ES DEL ORDEN DE LOS 70-100 lm/W
(EL 22% DE LA POTENCIA SE APROVECHA PARA PRODUCIR LUZ)
SE PUEDE LOGRAR UNA GRAN VARIEDAD DE COLORES Y TEMPERATURAS DE COLOR
JUGANDO CON LOS FÓSFOROS DESDE 2600 k HASTA 7000 k
POTENCIA DE ENTRADA
100%
DESCARGA
60%
2%
20%
VISIBLE
22%
36%
INFRARROJO
36%
CALOR
38%
4%
38%
CALOR
42%
Lúmenes %
DURACIÓN LÁMPARAS PHILIPS TL-D SUPER -80
100
90
80
70
60
50
0
4000
8000
12000
16000
20000
Duración horas
LAS VARIACIONES DE TEMPERATURA EN LA LÁMPARA
INFLUYEN BASTANTE EN EL FLUJO LUMINOSO.
SE EMPLEAN AMALGAMAS (AMALGAMA DE INDIO) PARA
ESTABILIZAR EL FLUJO LUMINOSO CON LA TEMPERATURA
100 %
EFICIENCIA
LUMINOSA
50 %
TUBO
NORMAL
20ºC
TUBO
CON AMALGAMA
DE INDIO
70ºC
TEMPERATURA DEL TUBO
DISTINTOS TIPOS DE LÁMPARAS FLUORESCENTES
FLUORESCENTES COMPACTAS
TUBULARES
LÁMPARAS FLUORESCENTES ESPECIALES
1.- FLUORESCENTES DE CÁTODO FRIO O ARRANQUE INSTANTANEO.
- SE LES SUELE DENOMINAR "SLIMLINE" LÍNEA FINA, YA QUE SON DE POCO DIÁMETRO
- NO TIENEN FILAMENTO, NECESITAN ALTA TENSIÓN DE ARRANQUE
- SON TUBOS DE CONSIDERABLE LONGITUD
- ENCENDIDO INMEDIATO INCLUSO A BAJA TEMPERATURA
- PROPORCIONAN POCA LUZ
- DURACIÓN ENTRE 6000 HASTA 9000 HORAS
2.- LÁMPARAS DE LUZ NEGRA
- EMITEN UV-A ENTRE 300 - 400 nm
- MEDICINA, FILATELIA, NUMISMÁTICA, ARQUEOLOGÍA, INDUSTRIA TEXTIL, ALIMENTACIÓN, ETC
3.- LÁMPARAS DE LUZ ACTÍNICA
- EMITEN UV-A Y VISIBLE (AZUL-VIOLETA)
- REPROGRAFÍA, FOTOQUÍMICA, FOTOTERAPIA, TRAMPAS DE INSECTOS, BRONCEADO, ETC
FLUORESCENTE
CÁTODO FRÍO
VAPOR DE MERCURIO
DE BAJA PRESIÓN
GERMICIDA
4.- LÁMPARAS ERITÉRMICAS
- UV-B Y ALGO DE VISIBLE (< 10%)
- LÁMPARAS SOLARES
5.- LÁMPARAS GERMICIDAS
- UV-C DE 253,7 nm
- DESINFECIÓN, ESTERILIZACIÓN, ELIMINACIÓN DE PARÁSITOS, POLIMERIZACIÓN DE
RESINAS,
GENERACIÓN DE OZONO, ELECTRÓNICA, ETC.
- CUIDADO CON SU USO
6.- LÁMPARAS PARA ESTIMULAR EL CRECIMIENTO DE LAS PLANTAS
- EMITEN PRINCIPALMENTE EN EL ROJO Y EL AZUL.
- EL ROJO ESTIMULA LAS DETERMINADAS REACCIONES QUÍMICAS (CAROTINOIDES)
- EL AZUL ESTIMULA OTRA FAMILIA DE REACCIONES QUÍMICAS (RIBOFLAVINAS)
- LA EMISIÓN DEL VERDE ES REDUCIDO
CIRCUITO DE ALIMENTACIÓN PARA UNA LÁMPARA FLUORESCENTE
LA ALIMENTACIÓN DE UNA LÁMPARA FLUORESCENTE DEBE SEGUIR 4 ETAPAS:
CALDEO
DE FILAMENTOS
TENSIÓN
LÁMPARA
TENSIÓN DE
ENCENDIDO
CALENTAMIENTO
RÉGIMEN
PERMANENTE
TIEMPO
CALDEO DE FILAMENTOS
FILAMENTO
PARA TENER UNA VIDA ADECUADA EN
LOS FILAMENTOS ES IMPORTANTE
CALENTAR EL FILAMENTO HASTA
UNOS 950 K
CORRIENTES DE CALDEO DEL ORDEN DE 200 - 300 mA
LA CONDICIÓN SE TRADUCE EN LA
PRÁCTICA, EN QUE LA RESISTENCIA
EN EL MOMENTO DEL ARRANQUE
(RHOT) DEBE SER DEL ORDEN DE 4
VECES
LA
RESISTENCIA
DEL
FILAMENTO EN FRIÓ (RCOLD)
R HOT
R COLD
UNA CORRIENTE/TENSIÓN DE CALDEO
DEBE
SER
APLICADA
A
LOS
FILAMENTOS DURANTE EL TIEMPO
NECESARIO (0.4 -3 S)
4
LA APLICACIÓN DE LA TENSIÓN DE ENCENDIDO
ANTES DE QUE EL FILAMENTO ESTÉ
CORRECTAMENTE CALDEADO PRODUCE
"SPUTTERING" Y EL FILAMENTO SE DESGASTA
RÁPIDAMENTE.
(ENNEGRECIMIENTO EN EL BORDE DEL TUBO Y
REDUCCIÓN DRÁSTICA DE LA VIDA DE LA
LÁMPARA)
Pre-calentamiento de los filamentos y métodos de partida
Partida rápida;
Partida programada;
Partida instantanea.
Fonte: http://www.answers.com/topic/fluorescent-lamp
Pre-calentamiento de los filamentos y métodos de partida
Partida rápida
 Tensión de 3,5 V es aplicada a cada electrodo, en el caso de una lámpara
de 32W;
 Algunos balastos mantienen la tensión después del cebado de la lámpara
y otros no (partida rápida modificada).
Pre-calentamiento de los filamentos y métodos de partida
Partida programada
 Los electrodos son pre-calentados;
 Después del pre-calentamiento uma tensión es
aplicada para iniciar la descarga;
 Em el caso de balastos no dimerizables, el
calentamiento es reducido o eliminado;
 ReH es la resistencia del electrodo caliente y ReC es la
resistencia del electrodo frío (temperatura ambiente 25
oC);
 Para ReH/ReC = 2,75 la vida util es de 12.000 horas, y
para ReH/ReC = 4,25 la vida util llega hasta 42.000 horas.
Fuente: http://www.answers.com/topic/fluorescent-lamp
Pre-calentamiento de los filamentos y métodos de partida
Partida instantanea
 Una tensión elevada (>700V) es aplicada a la lámpara, sin precalentamiento. Este tipo de partida reduce la vida de la lámpara.
TENSIÓN DE ENCENDIDO
- EL ARRANQUE DE LAS LÁMPARAS DE DESCARGA REQUIERE ALTA TENSIÓN.
- LOS GASES INERTES SE USAN COMO GASES AUXILIARES (NO REACCIONAN CON EL MERCURIO).
- LA TENSIÓN DE ENCENDIDO ES ELEVADA A PRESIONES BAJAS Y DISMINUYE AL AUMENTAR LA PRESIÓN (LEY DE
PASCHEN).
- PENNING DESCUBRIÓ QUE LA ADICIÓN DE PEQUEÑAS DOSIS DE ARGÓN DISMINUYE MUCHO LA TENSIÓN DE
ENCENDIDO.
- EL CORRECTO CALDEO DE LOS FILAMENTOS AYUDA Y REDUCE NOTABLEMENTE LA TENSIÓN DE ENCENDIDO
(GENERACIÓN DE ELECTRONES LIBRES)
- A BAJA TEMPERATURA EL ARRANQUE ES MAS COMPLICADO.
-LAS LÁMPARAS VIEJAS ARRANCAN PEOR.
- LA LUMINARIA DEBE TENER REFERENCIA DE MASA (TECHOS DE MADERA PREYUDICAN EL CEBADO).
TENSIÓN
DE
ENCENDIDO
LEY DE
PASCHEN
PRESIÓN DEL GAS AUXILIAR
TENSIÓN
DE
ENCENDIDO
MEZCLA
PENNING
0.5
1
ARGÓN EN NEÓN [%]
Resistencia equivalente
(p.u.)
FASE DE CALENTAMIENTO
Flujo luminoso (p.u.)
1.4
0.8
0
Tiempo (s)
500
Rectas
1.2
0.6
0
Tiempo (s)
Compactas
- Mayor variación de Req en compactas (40-45%) que en rectas (20%)
- Duración de la fase de calentamiento similar
- Estabilización del flujo luminoso: 1 a 2 minutos
- Estabilización de características eléctricas: 4 a 6 minutos
500
COMPORTAMIENTO EN RÉGIMEN PERMANENTE
Baja frecuencia (50 Hz)
tensión
Equivalente BF
corriente
Alta frecuencia (50 KHz)
tensión
Equivalente AF
corriente
APROXIMACIÓN SIMPLISTA EN RÉGIMEN PERMANENTE
REPRESENTACIÓN EN DIAGRAMA X-Y
Alta frecuencia
Eje X: tensión
Baja frecuencia (red)
Eje Y: corriente
Características en Baja y Alta Frecuencia
 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
 Mejora de la eficiencia (lm/W) de la lámpara (cerca de 15%)
 Volumen y peso reducidos
 Posibilidad de comunicación y otros recursos
 Coste elevado
 Baja fiabilidad
SISTEMA DE ALIMENTACIÓN CONVENCIONAL (ELECTROMAGNÉTICO)
1.- AL APLICAR TENSIÓN TIENE LUGAR UNA DESCARGA LUMINISCENTE EN LOS EXTREMOS DEL CEBADOR, QUE
CALIENTA UNA LÁMINA BI-METÁLICA HACIÉNDOLA FLEXIONAR HASTA CERRAR EL CIRCUITO.
2.- COMIENZA EL CALDEO DE FILAMENTOS.
3.- AL CERRARSE EL CONTACTO BI-METÁLICO SE ANULA LA DESCARGA LUMINISCENTE Y SE ENFRÍA EL BIMETAL. AL CABO DE UN RATO SE ABRE EL CIRCUITO.
4.- EL CORTE BRUSCO DE CORRIENTE EN LA REACTANCIA PROPORCIONA LA TENSIÓN DE ARRANQUE
NECESARIA.
5.- CUANDO ARRANCA LA LÁMPARA LA TENSIÓN EN EL CEBADOR ES INSUFICIENTE PARA PROVOCAR DE NUEVO
LA DESCARGA LUMINISCENTE.
6.- LA INDUCTANCIA HACE UN EFECTO LIMITADOR DE LA CORRIENTE DE DESCARGA.
7.- EL CONDENSADOR ES NECESARIO PARA TENER UN BUEN FACTOR DE POTENCIA.
RED
ELÉCTRICA
REACTANCIA
BALASTO
CEBADOR
DETALLE DE UN CEBADOR
CONVENCIONAL
ELECTRÓNICO
ESQUEMA DE UN CEBADOR
ELECTRÓNICO
PROBLEMA DEL PARPADEO (FLICKERING) EN LOS BALASTOS CONVENCIONALES
- PUEDE LLEGAR A SER MOLESTO.
- LAS MÁQUINAS ROTATIVAS PUEDEN PARECER PARADAS
- EFECTO NEGATIVO EN SISTEMA DE VISIÓN
LUZ
LUZ
t
UNA SOLA
LÁMPARA
LUZ
t
LÁMPARA COMBINADA
(BALASTO CAPACITIVO
+ BALASTO INDUCTIVO
t
TRES LÁMPARAS
EN UN SISTEMA
TRIFÁSICO.
UNA A CADA FASE
CIRCUITO CLÁSICO CON DOS TUBOS EN SERIE
SISTEMA DE ALIMENTACIÓN OPTIMIZADO (ELECTRÓNICO)
APORTACIONES DE UN BALASTO ELECTRÓNICO
1.- MEJORAR EL FACTOR DE POTENCIA
2.- MEJORAR TAMAÑO Y PESO
3.- MEJORAR RENDIMIENTO
4.- ACOGERSE A LA GANANCIA DE FLUJO LUMINOSO AL
AUMENTAR LA FRECUENCIA
5.- ALIMENTACIÓN DIRECTA DESDE BATERÍA
6.- CALDEO CUIDADOSO DE FILAMENTOS
7.- REGULACIÓN DEL FLUJO LUMINOSO
8.- ELIMINAR PARPADEO
9.- INCORPORAR PRESTACIONES: CAPACIDAD DE TEST, ETC.
ESTRUCTURA Y NORMATIVAS DE UN BALASTO ELECTRÓNICO
ESPECIFICACIONES DE UN BALASTO ELECTRÓNICO
Ballast factor
Eficiência do conjunto reator-lâmpada
Tensão de entrada:
Temperatura ambiente:
Fator de Potência (FP):
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14418.
Reatores eletrônicos alimentados em corrente alternada para lâmpadas
fluorescentes tubulares: Prescrições de desempenho, Rio de Janeiro,
1999.
ESPECIFICACIONES DE UN BALASTO ELECTRÓNICO
Limites de emissão harmônica, norma IEC61000-3-2 Classe C.
Fator de crista (FC) da corrente da LF
Dimerização:
EMI: norma NBR IEC/CISPR11, que estabelece os valores
máximos de EMI conduzida na faixa de 150 kHz a 30 MHz.
ESTRUCTURA DE UN BALASTO ELECTRÓNICO
ESTRUCTURA DE UN BALASTO ELECTRÓNICO
ESTRUCTURA DE UN BALASTO ELECTRÓNICO
ESTRUCTURA DE UN BALASTO ELECTRÓNICO
Inversor Half-Bridge
Filtro+Lamp
simétrico
Filtro+Lamp
assimétrico
ESTRUCTURA DE UN BALASTO ELECTRÓNICO
Inversor Full-Bridge
Filtro+Lamp
ESTRUCTURA DE UN BALASTO ELECTRÓNICO
Inversor Ressonante Paralelo Alimentado em Tensão
ESTRUCTURA DE UN BALASTO ELECTRÓNICO
Inversor Ressonante Série- Paralelo Alimentado em Tensão
ESTRUCTURA DE UN BALASTO ELECTRÓNICO
Inversor Half-Bridge
ESTRUCTURA DE UN BALASTO ELECTRÓNICO
Inversor Full-Bridge
ESPECIFICACIONES DE UN BALASTO ELECTRÓNICO
Circuitos Integrados, MicroControladores.
Circuito Integrado
ESPECIFICACIONES DE UN BALASTO ELECTRÓNICO
Circuito de Comando auto-Oscilante
primário (LP)
Simple;
Fiable;
Sin fuente auxiliar;
Bajo coste.
Secundários (LS1 e LS2)
EJEMPLO DE SIMULACIÓN
CONCLUSIONES
 Lámparas incandescentes: simple, bajo coste, prohibidas en algunos
países.
 Producción de luz en gases: electroluminiscencia.
 Principio de funcionamiento de las lámparas fluorescentes.
 Balastos Magnéticos x Balastos Electrónicos.
 Estructura de Balastos Electrónicos.
 Ejemplo de diseño y simulación de un balasto electrónico.
1 0 / 2 0 V F iltr o C a p a c ito r C o r e ç ã o F iltr o L â m p a d a (s )
In ve rs o r
60Hz EMI +Filtro Fator Res onante
P o tê n c ia
www.ufsm.br/gedre
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lámparas incandescentes