sistema eletrônicos para iluminação dia 2 l âmpadas incandescentes lâmpadas fluorescentes

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/gedremarcodc@gedre.ufsm.br