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.
RADIOLUMINISCENCIATRIBOLUMINISCENCIABIOLUMINISCENCIAQUIMIOLUMINISCENCIA
FOTOLUMINISCENCIA LASERESTADO SÓLIDO (DIODOS)VAPOR DE SODIOVAPOR DE MERCURIOGASES NOBLES
PROCESOS PRODUCTORES DE LUZ
ELECTROLUMINISCENCIA
GASQUINQUÉSVELAS
PIROLUMINISCENCIA INCANDESCENCIABOMBILLASHALÓGENAS
LUMINISCENCIA
FLUORESCENTESLED BLANCOHALOGENUROS METÁLICOS
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)
100 1.000 10.000380 770
50
100
0
[nm]
P()
mWnm
P()
mWnm
20 W dentro del visible
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
Lámpara incandescente de 100 W con el filamento a T=3500 K"Equivale a 12 mm2 de superficie de cuerpo negro a esta temperatura"
Lámpara incandescente de 100 W con el filamento a T=2500 K"Equivale a 45 mm2 de superficie de cuerpo negro a esta temperatura"
5.5 W dentro del visible
Lámpara incandescente de 100 W con el filamento a T=2500 K"Equivale a 45 mm2 de superficie de cuerpo negro a esta temperatura"
5.5 W dentro del visible
ESTE MÁXIMO ABSOLUTO ES INALCANZABLE(NO HAY MATERIALES)
40.001.53.803Carbón
0.0419.13.668Tungsteno
0.0188.91.367Cobre
Resistividad 20ºC
PESO ESPECÍFICO[gr/cm3]
PUNTO DE FUSIÓN[K]
MATERIAL
40.001.53.803Carbón
0.0419.13.668Tungsteno
0.0188.91.367Cobre
Resistividad 20ºC
PESO ESPECÍFICO[gr/cm3]
PUNTO DE FUSIÓN[K]
MATERIAL
LÁMPARAS INCANDESCENTES: CONSTITUCIÓN
ATMÓSFERA GASEOSAVACIÓ PARA MENOS DE 40 WN CON Ar, Kr, Xe EN EL RESTO
FILAMENTO DE TUNGSTENO (WOLFRAMIO)CARACTERÍSTICAS BÁSICAS
1.- Encendidos y reencendidos instantáneos2.- Sobreintensidad de encendido de 10-15 veces la intensidad nominal3.- Espectro continuo4.- Temperatura de color cálida (2700 K)5.- Baja eficiencia luminosa 10-20 lm/W6.- Baja duración 1000-2000 horas
LÁMPARAS HALÓGENAS
TUNGSTENOIODO WI2
CORRIENTES DE CONVECCIÓN
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
CARACTERÍSTICAS
1.- AUMENTO SIGNIFICATIVO DE LA VIDA DE LA LÁMPARA. 4000 HORAS.
2.- MINIATURIZACIÓN DE LA LÁMPARA.
3.- POSICIÓN DE FUNCIONAMIENTO ADECUADA Y NO SE DEBE DE TOCAR LA AMPOLLA.
FILAMENTO
350 400 450 500 550 600 650 700 750 [nm]
INCANDESCENTE - HALÓGENA
P()
Wnm
ESPECTRO CARACTERÍSTICO
DISTINTAS IMÁGENES DE LÁMPARAS INCANDESCENTES Y HALÓGENAS
ALIMENTACIÓN CONVENCIONAL DE LÁMPARAS HALÓGENAS E INCANDESCENTES
+
1.- BUEN FACTOR DE POTENCIA2.- NO EMI CONDUCIDO3.- PICOS DE CONEXIÓN4.- PARPADEO 50 Hz5.- NO REGULACIÓN6.- SENCILLEZ7.- MUY SENSIBLE A FLUCTUACIONES8.- CON TRANSFORMADOR: VOLUMINOSO Y PESADO
DESDE RED
BAJA TENSIÓN
DESDE BATERÍA
APORTACIONES CON UN CIRCUITO ELECTRÓNICO
1.- CONTROL DE PICOS DE CONEXIÓN2.- REGULACIÓN CONTINUA3.- ELIMINACIÓN DE PARPADEO4.-ALIMENTACIÓN DESDE OTRAS TENSIONES5.-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 MATERIAL2.- DEPENDE DE LA ESTRUCTURA ATÓMICA DEL MATERIAL3.- 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.
ELECTRÓNLIBRE
COLISIÓN ELÁSTICA
ELECTRÓNLIBRE
COLISIÓN ELÁSTICA
ÁTOMOIONIZADO
ELECTRÓNLIBRE
ÁTOMOIONIZADO
ELECTRÓNLIBRE
ÁTOMOEXCITADO
ELECTRÓNLIBRE
RADIACIÓNÁTOMOEXCITADO
ELECTRÓNLIBRE
RADIACIÓNGENERACIÓN DE CALOR(AUMENTO DE LA TEMPERATURA)
GENERACIÓN DE ELECTRONES E IONES(MANTENIMIENTO DE LA DESCARGA)
EXCITACIÓN(EMISIÓN DE RADIACIÓN)
EXCITACIÓN DE UN GAS DENTRO DE UN TUBO DE DESCARGA
MAYOR ES EL SALTO (mayor energía) MENOR ES LA LONGITUD DE ONDA
chE
CONSTANTE DE PLANCKh = 6.60 x 10-34 V/S
LA RADIACIÓN PRODUCIDA DEPENDE DE LA ESTRUCTURA DEL GAS Y DE LA ENERGÍA
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 retardadaLASER: 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
EXCITACIÓNELÉCTRICA
DESCARGA RADIACIÓN LUMINOSA
GAS
OTRO MATERIAL(FÓSFORO, p.e.)
RADIACIÓN
¿COMO SE PRODUCE LA PRIMERA DESCARGA ELÉCTRICA EN EL SENO DE UN GAS?
CORRIENTE
TENSIÓNCORRIENTE DE SATURACIÓN(DESCARGA OSCURA)
TENUE LUMINOSIDAD
DESCARGA LUMINISCENTERUPTURA
DESCARGA DE ARCO
1.- EN LA ZONA DE DESCARGA DE ARCO EXISTE NECESIDAD DE LIMITAR LA CORRIENTE(ZONA DE RESISTENCIA NEGATIVA)
2.- PARA AYUDAR A INICIAR LA DESCARGA SE INTRODUCEN GASES INERTES O MEZCLAS DE GASES(MEZCLAS PENNING)
3.- LA TENSIÓN DE RUPTURA DEPENDE DE VARIOS FACTORES: GEOMETRÍA, PRESIÓN DEL GAS DE LLENADO, ETC.
TENSIÓN DE RUPTURA
TENIENDO EN CUENTA LAS IDEAS EXPUESTAS HASTA AHORA LAS LÁMPARAS DE DESCARGA PUEDEN CLASIFICARSE:
ELECTROLUMINISCENCIAPURA
MIXTAELECTROLUMINISCENCIA-
FOTOLUMINISCENCIA
DESCARGALUMINISCENTE
DESCARGADE ARCO
LÁMPARAS DE XENÓN
TUBOS LUMINISCENTES (HELIO, NEON,...)
LÁMPARAS DE CÁTODO FRIO
FLUORESCENTES DEALTA TENSIÓN
LÁMPARAS DE VAPOR DE SODIO
LÁMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO
LÁMPARAS FLUORESCENTES
LÁMPARAS DEHALOGENUROS 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
MERCURIOHgNÚMERO ATÓMICO 80PESO ATÓMICO 200,59121 NEUTRONESPUNTO DE FUSIÓN 234,28 KPUNTO DE EBULLICIÓN 629.88 K
ESTRUCTURA ELECTRÓNICA[Xe] 4f14 5d10 6s2
0
2
4
6
ENERGÍA[eV]
8
10365 313 297
185546 436 405
253.7
3P0
3P1
3P2
3S1P1
ENERGÍA DE EXCITACIÓN
NIVELES DE ENERGÍA SIMPLIFICADOS DEL ÁTOMO DE MERCURIO
DOMINANTEULTRAVIOLETA
ÁTOMO DE MERCURIO
SODIONaNÚMERO ATÓMICO 11PESO ATÓMICO 22.9897712 NEUTRONESPUNTO DE FUSIÓN 370.95 KPUNTO DE EBULLICIÓN 826.05 K
ESTRUCTURA ELECTRÓNICA[Ne] 3s1
ÁTOMO DE SODIO
515
616
589.0 589.6
498568
819
2S
2P
2D2S
ENERGÍA[eV]
0
2
4
6
NIVELES DE ENERGÍA SIMPLIFICADOS DEL ÁTOMO DE SODIO
ENERGÍA DE EXCITACIÓN
DOMINANTESVISIBLE AMARILLO
ÁTOMO DE SODIO
350 400 450 500 550 600 650 700 750
LPS
LÁMPARAS FLUORESCENTES
Mercado Europeo en 2007
Fuente: Polonskii, Seidel (2008);
% Ventas % 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)
100 380 770
10
20
0
[nm]
P()
Wnm
253.7
(100-280 nm) (280-315 nm) (315-400 nm)
OZONO GERMICIDAUV-C UV-B UV-A
LA RADIACIÓN ULTRAVIOLETA DEBE CONVERTIRSE EN VISIBLE MEDIANTE SUSTANCIAS FOSFORESCENTES SITUADAS EN LA PARED DEL TUBO.
LA RADIACIÓN UV, POTENCIALMENTE DAÑINA, DEBE SER FILTRADA POR EL VIDRIO DEL TUBO
TEMPERATURA DE OPERACIÓN 40oC
Luz Visible
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
LÁMPARA FLUORESCENTE
Excitación
Ionización
Radiación UV
Recubrimiento de fósforos Ampolla
tubularVapor de Mercurio
CasquilloElectrodo o filamento
Mercurio
EL FLUJO LUMINOSO DEPENDE DEL TIPO DE POLVOS FLUORESCENTES UTILIZADOS.
FOSFOROSTUNGSTATO DE CALCIO AZUL OSCUROTUNGSTATO DE MAGNESIO AZUL CLAROSILICATO DE CINC Y BERILIO AMARILLO CLAROSILICATO DE CINC AMARILLO-VERDOSOSILICATO DE CADMIO AMARILLO-ROSADOBORATO DE CADMIO ROSA CLARO
MEZCLA DE FOSFOROSTRIFOSFOROS (HALOFOSFATO DE CALCIO ) BLANCOTRIFOSFORO (STRONTIUM) 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.
350 400 450 500 550 600 650 700 750 [nm]
ESPECTRO DE EMISIÓN DE UN TRIFÓSFORO
BaMg2Al16O27:Eu2
+
CeMgAl11O19:Tb3+ Y2O3:Eu3+
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/
Carácterísticas de IRC
350 400 450 500 550 600 650 700 750 [nm]
FLUORESCENTE (VAPOR DE MERCURIO BAJA PRESIÓN)LUZ 927 BLANCO CÁLIDO
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 ENTRADA100%
CALOR38%
DESCARGA60%
VISIBLE22%
INFRARROJO36%
CALOR42%
2% 20% 36% 4% 38%
DURACIÓN LÁMPARAS PHILIPS TL-D SUPER -80
200001600012000800040000
Duración horas
100
80
50
60
70
90
Lúm
enes
%
20ºC
100 %
70ºC
TEMPERATURA DEL TUBO
EFICIENCIA LUMINOSA
50 %
TUBONORMAL
TUBOCON AMALGAMA DE INDIO
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
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
FLUORESCENTECÁTODO 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
CALDEODE FILAMENTOS
TENSIÓN DEENCENDIDO
CALENTAMIENTO RÉGIMENPERMANENTE
LA ALIMENTACIÓN DE UNA LÁMPARA FLUORESCENTE DEBE SEGUIR 4 ETAPAS:
TENSIÓNLÁMPARA
TIEMPO
PARA TENER UNA VIDA ADECUADA EN LOS FILAMENTOS ES IMPORTANTE CALENTAR EL FILAMENTO HASTA UNOS 950 K
CALDEO DE FILAMENTOS
4COLD
HOT
RR
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)
FILAMENTO
UNA CORRIENTE/TENSIÓN DE CALDEO DEBE SER APLICADA A LOS FILAMENTOS DURANTE EL TIEMPO NECESARIO (0.4 -3 S)
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)
CORRIENTES DE CALDEO DEL ORDEN DE 200 - 300 mA
Pre-calentamiento de los filamentos y métodos de partida
Partida rápida;
Partida programada;
Partida instantanea.
Fonte: http://www.answers.com/topic/fluorescent-lamp
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 pre-calentamiento. Este tipo de partida reduce la vida de la lámpara.
Pre-calentamiento de los filamentos y métodos de partida
TENSIÓN DE ENCENDIDO
TENSIÓNDE
ENCENDIDO
PRESIÓN DEL GAS AUXILIAR
LEY DE PASCHEN
TENSIÓNDE
ENCENDIDO
ARGÓN EN NEÓN [%]
MEZCLA PENNING
0.5 1
- 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).
0 500
0.6
1.2
Tiempo (s)
Fluj
o lu
min
oso
(p.u
.)
0 500
0.8
1.4
Tiempo (s)Res
iste
ncia
equ
ival
ente
(p
.u.)
CompactasRectas
- 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
FASE DE CALENTAMIENTO
Baja frecuencia (50 Hz)
Alta frecuencia (50 KHz)
corriente
tensión
tensión
corriente
Equivalente BF
Equivalente AF
APROXIMACIÓN SIMPLISTA EN RÉGIMEN PERMANENTE
COMPORTAMIENTO EN RÉGIMEN PERMANENTE
Eje X: tensión Eje Y: corriente
Alta frecuencia Baja frecuencia (red)
REPRESENTACIÓN EN DIAGRAMA X-Y
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
REACTANCIABALASTO
CEBADOR
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 BI-METAL. 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
DETALLE DE UN CEBADOR
ESQUEMA DE UN CEBADORELECTRÓNICO
CONVENCIONAL ELECTRÓNICO
LUZ
t
LUZ
t
LUZ
t
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
UNA SOLALÁMPARA
LÁMPARA COMBINADA(BALASTO CAPACITIVO + BALASTO INDUCTIVO
TRES LÁMPARAS EN UN SISTEMA
TRIFÁSICO.UNA A CADA FASE
CIRCUITO CLÁSICO CON DOS TUBOS EN SERIE
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.
SISTEMA DE ALIMENTACIÓN OPTIMIZADO (ELECTRÓNICO)
ESTRUCTURA Y NORMATIVAS 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
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.
Limites de emissão harmônica, norma IEC61000-3-2 Classe C.
ESPECIFICACIONES DE UN BALASTO ELECTRÓNICO
ESTRUCTURA DE UN BALASTO ELECTRÓNICO
ESTRUCTURA DE UN BALASTO ELECTRÓNICO
ESTRUCTURA DE UN BALASTO ELECTRÓNICO
Inversor Half-Bridge
simétrico
assimétrico
Filtro+Lamp
Filtro+Lamp
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
ESTRUCTURA DE UN BALASTO ELECTRÓNICO
Circuitos Integrados, MicroControladores.
Circuito Integrado
CI
ESPECIFICACIONES DE UN BALASTO ELECTRÓNICO
Simple;Fiable;Sin fuente auxiliar;Bajo coste.
Secundários (LS1 e LS2)
primário (LP)
Circuito de Comando auto-Oscilante
ESPECIFICACIONES DE UN BALASTO ELECTRÓNICO
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.
Filtro
EMI
Capacitor
+
Filtro
Correção
FatorPotência
Inversor Filtro
Resso nante
110/220V60Hz
Lâmpada( s)
www.ufsm.br/[email protected]