Imagem 1 - Lâmpadas fluorescentes
Nesta sequência de artigos, vamos desbravar as lâmpadas de descarga, que além de estarem presentes em muitas casas pelo mundo, são utilizadas em projetores 3LCD e DLP e também nos displays LCD antigos, além de serem mais eficientes que as velhas lâmpadas incandescentes. Para tal façanha, iremos inicialmente dividir tudo em níveis de abstração, e assim tornar fácil compreender as diferenças muitas vezes ignoradas ou até mesmo enroladas em explicações espalhadas pela internet.
→ Como é por dentro:
-> Gás e Plasma;
-> Íons;
-> Condução de elétrons;
-> Vapor Metálico;
-> Raios ultravioleta;
-> Relação entre o gás inerte e o vapor Metálico;
-> O Pó fluorescente.
→ O invólucro:
-> Motivos principais pelos quais as lâmpadas fluorescentes se degradam;
-> Compostos de vidro comumente utilizados;
-> O 'problema-pivô': O tal do Sódio;
-> Os dois bulbos das lâmpadas de descarga com vapor de Sódio.
-> Lâmpadas à descarga de baixa pressão com vapor de Mercúrio;
-> Lâmpadas à descarga de baixa pressão com vapor de Sódio.
-> Lâmpadas à descarga de alta pressão com vapor de Mercúrio;
-> Lâmpadas à descarga de alta pressão com vapor de Sódio;
-> Lâmpada mista (incandescente / fluorescente) de vapor de Mercúrio (que dispensa reator).
Parte 4 - Você está neste aqui!
→ O circuito que faz a lâmpada funcionar:
-> O starter para lâmpadas com vapor de Mercúrio;
-> O ignitor para lâmpadas com vapor de Sódio à alta pressão;
-> reatores de partida rápida;
-> reatores eletrônicos e o inverter.
Para estabilizar a corrente elétrica nominal de uma lâmpada fluorescente, é necessário o uso de um reator. O reator pode ser feito de uma grande bobina com um capacitor, como nos mais antigos, ou um complexo circuito eletrônico, como nos mais atuais.
O reator realiza as seguintes funções:
-> Possibilitar a ignição da lâmpada;
-> estabilizar a corrente elétrica;
-> Atender as especificações de funcionamento da lâmpada, isto é, a especificação de onda que é necessária para o perfeito funcionamento da lâmpada.
Nas especificações das lâmpadas a corrente elétrica dela, operando em regime permanente, deve ter um fator de crista que não ultrapasse 1.8, para não degradar, sublimar a camada de Óxido do filamento emissor de elétrons. O fator de crista é dado pelo quociente do valor de pico da forma de onda pelo seu valor eficaz (chamado de valor RMS ou valor quadrático médio).
Reator Indutivo
No Brasil, antigamente, a maioria dos reatores eram constituídos de indutores com núcleo de Aço-Silício. Também podem ser usados transformadores com características especiais. Atualmente, os reatores que ainda restam no mercado são circuitos eletrônicos não tão complexos.
Variações de corrente elétrica impostas pelo circuito externo são transformadas pelo indutor numa diferença de potencial entre seus terminais, sendo esta DDP proporcional à taxa de variação de corrente. Em corrente alternada, o indutor oferece resistência elétrica à variações de corrente, e isto justifica seu uso como estabilizador em lâmpadas de vapor de Mercúrio.
De acordo com o tipo de ignição do circuito, o reator indutivo pode ser classificado como:
-> Reator de partida rápida;
-> Reator com pré-aquecimento (necessita de um “starter”).
Veja os dois modelos abaixo:
Diagrama 1
A tensão fornecida pelas concessionárias de energia elétrica é significativamente menor do que a necessária para provocar a ignição da lâmpada fluorescente em condições de temperatura ambiente normais.
Uma das maneiras de reduzir a tensão de ignição da lâmpada é fazendo um pré-aquecimento dos filamentos, proporcionando uma redução da rigidez dielétrica da área preenchida com gases. Para fazer este pré-aquecimento é necessário uma chave em paralelo com a lâmpada. Com esta chave ativa, os filamentos da lâmpada ficam ligados em série. Neste momento, a tensão CA promove um fluxo de elétrons entre os filamentos, que pode variar entre 0.8 e 1.2 Amperes, sendo este valor definido pelo reator instalado no circuito.
Quando os filamentos atingem a incandescência, a chave é aberta, fazendo com que se interrompa a corrente no circuito. Neste instante, a variação brusca de corrente provoca uma diferença de potencial de valor bastante elevado entre os terminais do reator, que somado ao valor de tensão C.A é o suficiente para causar a descarga de ignição da lâmpada.
O processo de ignição descrito nos últimos três parágrafos, utiliza como chave um “starter” em paralelo com a lâmpada.
Funcionamento do STARTER
O starter nada mais é do que um termostáto bimetálico. Um termostato bimetálico possui uma ampola de vidro com dimensões aproximadas de 20 mm de comprimento por 10 mm de diâmetro, geralmente. Dentro desta ampola, um gás, sendo utilizado normalmente Neônio ou Hélio, a uma certa pressão juntamente com dois contatos separados entre si. Um dos contatos é fixo, já o outro é feito de uma lâmina bimetálica móvel e em formato de “U”.
O material bimetálico é feito de duas lâminas metálicas com coeficientes de dilatação térmica diferentes.
A tensão elétrica em regime C.A é insuficiente para dar início ao funcionamento da lâmpada, porém, no starter, esta mesma tensão provoca um arco de baixa resistência elétrica entre os dois contatos, e com isto consegue provocar a circulação de corrente entre os filamentos da lâmpada. O calor gerado com o arco provoca a deformação da lâmina bimetálica, fazendo com que ela entre em contato com a aste fixa que está dentro do starter.
No momento em que a lâmina bimetálica entra em contato com a aste fixa, ocorre um curto-circuito, e imediatamente o arco elétrico é extinguido, cessando o fluxo de corrente elétrica e consequentemente o esfriamento e separação da aste fixa da lâmina bimetálica.
Veja o desenho abaixo, que ilustra um starter, para compreender melhor a explicação.
Diagrama 2
Quando a lâmina bimetálica se separa da aste fixa, se ouve um “clic” característico.
Após cessar a corrente elétrica sobre os filamentos da lâmpada, como foi dito mais acima, um valor de tensão bastante elevado provoca a descarga de ignição da lâmpada. Caso ocorra a ignição, o starter permanece aberto, pois a tensão que circula pela lâmpada é insuficiente para mante-lo ligado.
O sucesso da ignição da lâmpada depende da temperatura e umidade atmosférica do ambiente. Após o primeiro ciclo de pré-aqucimento dos filamentos, caso não ocorra a ignição da lâmpada, o starter volta a entrar em ação. Em lugares frios e úmidos é necessário de 3 a 6 ciclos de pré-aquecimento para que a lâmpada comece a funcionar.
Vale lembrar que, para cada lâmpada instalada deve haver um starter e um reator.
Reator De Partida Rápida
Reatores de partida rápida não utilizam starter e, portanto, devem fazer a ignição da lâmpada através de outros meios, isto é, utilizando-se de uma tensão de ignição bastante alta para uma ampla faixa de temperatura ambiente ou reduzir a tensão de ignição.
Dos dois meios apresentados acima, o mais simples é o segundo. Para pré-aquecer os filamentos e provocar a descarga de ignição é utilizado um transformador acoplado magneticamente à um indutor, fazendo com que, desta forma ocorra um arranque com um valor de tensão próximo ao da rede elétrica que alimenta a lâmpada.
O transformador possui enrolamento primário (que trabalha com tensões na casa dos 2 Volts à 4 Volts) ligados em série com os enrolamentos secundários, sendo estes ligados aos filamentos da lâmpada. Diferente dos reatores com pré-aquecimento, há um fluxo de corrente permanente pelos filamentos e que é reduzido após o arranque, e isto ocorre em decorrência do aumento da resistência dos filamentos com a temperatura e pela queda de tensão no indutor, que é imposta pela circulação de corrente na lâmpada.
Com um reator de partida rápida, ocorre a ignição da lâmpada em cerca de 1 segundo, justificando o nome do equipamento.
CURIOSIDADE: Para que a tudo funcione plenamente, é necessário uma superfície metálica plana, de mesmo comprimento do tubo fluorescente e que esteja disposto a não mais que 25 mm de distância da lâmpada. A disposição de uma superfície equipotencial devidamente aterrada proporciona a distribuição de cargas estáticas na parede do tubo fluorescente, alterando então a distribuição de potencial entre os eletrodos (filamentos da lâmpada) e, consequentemente a tensão de ignição.
Os reatores atuais alimentam duas lâmpadas fluorescentes ligadas em série e, portanto, possuem um transformador elevador de tensão com enrolamentos feitos pra alimentar ambas as lâmpadas. No gráfico abaixo, vemos um gráfico com a tensão de alimentação (Vf), onda de tensão (Vl) e onda de corrente (Vi) válidas apenas para reatores indutivos, independente de sua configuração.
Gráfico 1
A tensão sobre a lâmpada tem um formato quase retangular e apresenta oscilações de frequência bem alta e superposta, e isto se deve as instabilidades da descarga na região anódica.
Gráfico 2
O Gráfico acima apresenta as formas de onda de tensão e corrente em diversos tipos de carga, alimentadas por uma fonte de tensão senoidal. Nas cargas puramente resistivas, tensão e corrente estão em fase. Por outro lado, em cargas puramente indutivas (ou capacitivas) a corrente absorvida está atrasada (ou adiantada) em relação a tensão de alimentação.
Define-se potência ativa P, medida em Watt (W), pela expressão:
Onde:
-> V: É o valor eficaz da tensão de alimentação;
-> I: É o valor eficaz da corrente absorvida;
-> f: Defasagem da corrente em relação à tensão.
Esta fórmula só se aplica para circuitos onde a tensão e a corrente são perfeitamente senoidais. Nestas condições, define-se fator de potência (cos f) como o quociente da potência ativa (P) pelo produto (VI) dos valores eficazes de tensão e corrente.
Em circuitos resistivos com componentes ideais, o fator de potência é unitário (cos f=1), ou seja, a corrente fornecida pela fonte de alimentação é utilizada integralmente para transportar potência ativa para a carga. Já em circuitos capacitivos ou indutivos ideais, existe circulação de corrente da fonte para a carga, porém a potência ativa na carga é nula, pois f =90°. Em circuitos reais, a corrente provoca aquecimento nos cabos que ligam a fonte com a carga, uma vez que os mesmos apresentam característica resistiva.
As concessionárias de energia elétrica têm o máximo interesse que os seus condutores sejam aproveitados da melhor forma possível, isto é, que a corrente circulante seja utilizada exclusivamente no transporte de potência ativa para a carga.
Pelo Gráfico 1 pode-se verificar que a corrente da lâmpada (IL) não é perfeitamente senoidal, porém as considerações a seguir permanecem válidas. No caso, (IL) é a própria corrente de alimentação e está atrasada em relação à tensão de alimentação (VF). Portanto, como esperado, o reator apresenta o comportamento de uma carga resistivo-indutiva. Os modelos comerciais de reatores, sem compensação, possuem um fator de potência da ordem de 0.5.
Para se aumentar o fator de potência em reatores, utiliza-se uma técnica denominada compensação, que consiste em adiantar a corrente, de forma a minimizar a sua defasagem em relação à tensão de alimentação. Geralmente utiliza-se um capacitor (CFP), que é conectado entre os terminais da alimentação CA, conforme mostra o Diagrama 1. Alguns reatores de partida rápida comerciais já apresentam um capacitor de compensação interno e o seu fator de potência é da ordem de 0.9.
Reatores Eletrônicos Para Lâmpadas Fluorescentes Tubulares
Reator eletrônico é a denominação popular de um equipamento que converte a tensão de rede (50 Hz ou 60 Hz) em uma tensão de alta frequência (acima de 18 kHz), adequada para alimentar lâmpadas fluorescentes.
Lâmpadas fluorescentes, operando na sua potência nominal apresentam uma elevação de fluxo luminoso de 6% a 12% em relação ao valor obtido na frequência da rede (50 ou 60 Hz) quando alimentadas em alta frequência (acima de 5 kHz) com tensão senoidal. A eficiência da lâmpada aumenta continuamente com a elevação da frequência da tensão de alimentação, até atingir um patamar para frequências acima de 5 kHz. O valor percentual do aumento de fluxo luminoso depende, entre outros fatores, das dimensões físicas do tubo de descarga.
A seguir é apresentada a justificativa para o aumento de eficiência.
A descarga em lâmpadas fluorescentes, alimentadas na frequência da rede, se extingue parcialmente toda vez que a tensão de alimentação cai abaixo do valor de pico da tensão de arco, ou seja, em 60 Hz este processo se repete 120 vezes por segundo. O processo de restabelecimento da descarga a cada semi-ciclo envolve consumo de energia. Aumentando-se a frequência até um valor, no qual o semi-período da tensão é inferior à vida média das partículas da descarga, esta torna-se mais estável na região próxima dos eletrodos. Nestas condições, a lâmpada se comporta como um resistor, pois a sua tensão torna-se praticamente senoidal, em fase com a corrente, e as oscilações de alta frequência, mostradas no Gráfico 1 desaparecem por completo.
Um reator eletrônico, representado pelo diagrama funcional do Diagrama 3 é composto de:
-> Um conversor CA / CC, que transforma a tensão da rede em tensão contínua;
-> Um inversor que converte a tensão CC em uma tensão CA de alta frequência;
-> Circuitos que realizam a ignição e estabilização da corrente na lâmpada.
Veja abaixo o diagrama de um reator eletrônico para lâmpadas fluorescentes:
Diagrama 3
O inversor gera uma tensão com frequência constante, cujo valor é superior ao limiar da audição (18 kHz) e inferior a 50 kHz para evitar problemas de interferência em transmissões por rádio. A maioria dos reatores eletrônicos alimenta a lâmpada com corrente senoidal para atender as especificações de fator de crista descritas início do Capítulo 2 desta série de artigos.
Um reator eletrônico de boa qualidade apresenta filtros nos seus terminais de alimentação com a finalidade de:
-> Evitar a circulação pela rede de correntes de frequência elevada que podem provocar interferência em sistemas de comunicação;
-> Providenciar a filtragem adequada da corrente absorvida pelo reator, eliminando os seus componentes harmônicos e mantendo-a em fase com a tensão de alimentação para assegurar um fator de potência elevado.
As funções de ignição e estabilização da corrente da lâmpada são em geral realizados por circuitos utilizando indutores e capacitores. Os indutores apresentam dimensões físicas reduzidas, uma vez que os valores de indutância são, em geral, 2 a 3 ordens de grandeza inferiores aos utilizados nos reatores indutivos convencionais.
A versatilidade e diversidade de recursos oferecidos pela eletrônica permite incluir o pré-aquecimento de filamentos e funções de proteção, as quais desligam o reator em caso de falha de ignição da lâmpada ou desconectam-no da rede em caso de curto-circuito interno.
Alguns reatores eletrônicos permitem variar a luminosidade da lâmpada (“dimming”) e possuem interfaces para sistemas de controle centralizado. Alterando-se a frequência de alimentação da lâmpada é possível aumentar ou diminuir o fluxo luminoso.
As perdas dos reatores eletrônicos são significativamente inferiores aos de seus similares indutivos. Por exemplo, o conjunto constituído de um reator indutivo de partida rápida e duas lâmpadas fluorescentes de 40W (T12), ambas operando na condição nominal de fluxo luminoso, absorve 102W. Já um reator eletrônico nas mesmas condições consome apenas 79W, resultando uma economia de energia elétrica de 25%. No entanto, a escolha do reator eletrônico deve ser criteriosa, pois existem diversos modelos que alimentam a lâmpada fora da sua especificação nominal de fluxo luminoso.
CURIOSIDADE: As normas estabelecem que a temperatura da carcaça de reatores indutivos não pode ultrapassar de 65°C em relação a temperatura ambiente, ou seja, a temperatura da carcaça de um reator indutivo pode atingir 100°C quando a temperatura ambiente estiver a 35°C. Por outro lado, nos reatores eletrônicos comerciais a elevação de temperatura na carcaça não ultrapassa 20°C. Portanto, luminárias com reatores eletrônicos aquecem menos, reduzindo a carga térmica do sistema de ar condicionado e proporcionando uma economia adicional de energia elétrica.
CURIOSIDADE: O fluxo luminoso emitido por lâmpadas fluorescentes alimentadas por reatores indutivos, apresenta uma modulação de amplitude que acompanha a frequência da rede. Quando a luz da lâmpada ilumina um corpo que gira com uma rotação igual ou próxima à um múltiplo da frequência da rede, o observador vê a imagem de um corpo em repouso ou girando lentamente. Este fenômeno, conhecido por efeito estroboscópico, desaparece quando se utilizam reatores eletrônicos, devido a alimentação da lâmpada com alta frequência.
Veja abaixo um reator eletrônico desmontado:
Imagem 2 - Reator eletrônico 127 / 220 V para até duas lâmpadas de 18W
CURIOSIDADE: É comum que em carcaças de reatores eletrônicos, além de suas especificações técnicas, seja adicionado o esquema de ligação elétrica. Para o circuito da Imagem 2, temos a seguinte especificação:
Imagem 3 - Especificações e esquema de montagem de um reator eletrônico
Na imagem 3, podemos observar que este reator deve ser aplicado em duas lâmpadas de 18W cada e que operam na faixa de 35 kHz. Para uma ligação em rede 220V, há uma corrente máxima de 0,16 Amperes e um fator de potência de 0,96. Independente se a tensão da rede for 127V ou 220V, o Fator de Fluxo Luminoso (FFL) será 0,90. Quanto ao diagrama de ligação elétrica, podemos ver que as duas lâmpadas devem ser ligadas em série.
CURIOSIDADE: o FFL de uma Lâmpada indica qual será o fluxo luminoso emitido por ela de acordo com o reator utilizado. Se uma lâmpada de 2700 lúmens for instalada com um reator eletrônico cujo FFL seja "1,1", ela emitirá 2970 lúmens. Para saber mais sobre lúmens e outras unidades de medida, CLIQUE AQUI!
Em resumo, os reatores eletrônicos apresentam as seguintes vantagens em relação aos seus similares indutivos:
-> Redução do consumo de energia;
-> Aumento da eficácia luminosa da lâmpada fluorescente tubular;
-> Eliminação do efeito estroboscópico;
-> Fator de potência elevado;
-> Proteções para desligamento do reator em caso de falha;
-> Partida rápida da lâmpada;
-> Redução da carga térmica do sistema de ar condicionado;
-> Redução no peso e dimensões físicas do reator;
-> Alimentação tanto em CA com em CC;
-> Aumento da vida útil do conjunto reator+lâmpada.
Lâmpadas Fluorescentes Compactas
Em lâmpadas fluorescentes compactas, os reatores eletrônicos já dominam. Veja abaixo a imagem de um reator eletrônico presente na base das lâmpadas compactas:
Imagem 4
Há um filtro EMI para impedir que o ruído gerado no circuito de comutação interna volte para a rede, um transformador, uma ponte retificadora feita de diodos, um filtro com capacitor e um circuito semi-inversor que tem a função de converter o sinal de CC para CA para elevar a frequência para valores superiores a 20 kHz.
Uma frequência alta é necessária para que uma lâmpada fluorescente funcione normalmente.
A principal desvantagem do reator eletrônico era o custo, que, dependendo do modelo, poderia ser de 2 a 4 vezes superior ao de reatores de partida rápida. Com o passar do tempo sua aplicação se tornou economicamente viável em instalações de iluminação de grande porte, onde é obtida uma elevada eficiência global com a utilização de lâmpadas com “tri-fósforo” e luminárias com películas refletoras. O aumento da produção dos reatores eletrônicos reduziram o seu custo e hoje são uma alternativa viável para qualquer instalação, sendo possível encontrar lâmpadas de LED e fluorescentes compactas em qualquer mercadinho e por preços semelhantes.
O Inverter
No caso das lâmpadas CCFL utilizadas em televisores LCD antigos, também há um conversor de sinal CC para CA, pois estes aparelhos utilizam frequências que vão de 40 kHz até 80 kHz. Veja abaixo o diagrama simplificado de um inverter de TV LCD:
Diagrama 4 - Inverter de um televisor LCD com backlight de lâmpadas CCFL
Neste caso, a placa principal controla o Dimmer que altera o brilho da tela. Normalmente são duas lâmpadas CCFL que iluminam uma tela LCD, porém em vários modelos pode haver algumas a mais.
-> Para as TVs inferiores à 22 polegadas, se utiliza uma fonte de 12 Volts;
-> Para as TVs superiores à 24 polegadas, se utiliza uma fonte de 24 Volts.
A tensão de entrada alimenta o Oscilador, que converte esta diferença de potencial num sinal de alta frequência, frequência esta que depende da classe da lâmpada CCFL e das polegadas do Display.
Fontes e inverters são os que mais dão problemas nessas TVs, pois são eles que trabalham com altas frequências e com temperaturas elevadas. Algumas TVs possuem o circuito da fonte de alimentação e o circuito do inverter na mesma placa.
Veja abaixo a imagem de um placa de inverte de TV LCD CCFL:
Imagem 5 - Inverter de TV LCD CCFL
O funcionamento de inverter depende da comunicação em harmonia do processador principal, dos sinais de controle e do próprio inverter. Estas sinais tem a função de ajuste, como por exemplo, o Dimmer (DIM), relacionadas ao ajuste do brilho das lâmpadas, e os sinais de proteção (INV_ERROR, INV_DISABLE ERROR, ERROR_OUT). Todos estes sinais vem do processador principal e ditam a forma com que o CI Oscilador funciona. Estas sinais podem ser identificados na serigrafia do circuito impresso. Os sinais de controle estão diretamente relacionadas com a habilitação de circuitos do inverter. No caso, para o circuito inverter temos a sinal "BLK_ON", mas também podemos encontrar este sinal como "ON/OFF". A sigla "BL_ON" significa "Backlight ligado". Se BL_ON está em nível LOW, o inverter não vai ser ligado, embora as tensões do circuito estejam corretas. São alguns detalhes que diferem o circuito de acionamento de lâmpadas CCFL para televisores das lâmpadas CCFL de uso comum.
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O Reator e o Eletrodo Auxiliar
Assim como as lâmpadas de baixa pressão com vapor de Mercúrio, as de alta pressão também necessitam de componentes extras para funcionarem de forma estável. No caso destas lâmpadas, é necessário um reator indutivo, como pode ser visto no diagrama abaixo:
Diagrama 5
RECAPITULANDO: O eletrodo auxiliar encontra-se conectado em série com eletrodo principal, localizado na extremidade oposta do tubo, através de um resistor de partida. Nestas condições a tensão C.A. da rede é suficientemente elevada para realizar a ignição da descarga de Argônio entre o eletrodo auxiliar e o principal adjacente, que vaporiza o Mercúrio líquido e produz íons necessários para estabelecer o arco entre os eletrodos principais. Após a ignição do arco principal, a queda de tensão sobre o resistor de partida reduz a diferença de potencial entre os eletrodos auxiliar e principal adjacente, extinguindo o arco entre ambos.
A estabilização da descarga é realizada através de um reator indutivo, mostrado no diagrama da figura 16. A tensão de ignição da lâmpada aumenta com a pressão vapor de Mercúrio, ou seja, com a temperatura do tubo de descarga. Quando se desliga uma lâmpada alimentada por um reator indutivo convencional, a sua re-ignição só é possível após 3 a 5 minutos, intervalo de tempo necessário para o esfriamento da lâmpada.
Nos instantes iniciais da descarga, a lâmpada emite uma luz verde clara. A intensidade luminosa aumenta gradativamente até estabilizar-se após 6 a 7 minutos, quando a luz se torna branca com uma tonalidade levemente esverdeada.
Lâmpadas de Luz Mista
Lâmpadas de luz mista também necessitam de um reator indutivo para serem ativadas.
O Ignitor
Para a estabilização da lâmpada, a utilização de reatores indutivos é atualmente a melhor solução sob o aspecto técnico-econômico. Para a ignição da lâmpada, aplicam-se pulsos de tensão com amplitude de 1,8 a 5 kilovolts e largura de 1 ms a 15 ms entre os seus eletrodos. Nas lâmpadas HPS convencionais, esta função é desempenhada por um dispositivo externo à lâmpada, conhecido por ignitor. Existem lâmpadas HPS especiais, as quais serão descritas no próximo item, que apresentam um dispositivo de ignição interno e são intercambiáveis (utilizam o mesmo reator) com lâmpadas de vapor de Mercúrio de alta pressão.
Os pulsos de alta tensão são aplicados entre os eletrodos da lâmpada somente até que se estabeleça a circulação de corrente pelo tubo de descarga, devendo ser inibidos em seguida. As normas internacionais especificam que o ignitor deve fornecer pelo menos um pulso a cada ciclo da rede (50 ou 60 Hz), o qual deve estar sobreposto à tensão da rede no instante de pico (máxima amplitude) da senoide, conforme mostra a figura 8.
Gráfico 3
A maioria dos ignitores comerciais utilizam basicamente quatro componentes: capacitores, resistores, um dispositivo eletrônico de chaveamento e um transformador elevador de tensão.
Pulsos de baixa tensão são obtidos a partir da descarga de um capacitor sobre uma resistência de valor baixo, os quais são amplificados por um transformador elevador de tensão, cujos terminais do seu enrolamento secundário (com elevado número de espiras) encontram-se ligados em série com a lâmpada.
Os ignitores podem ser classificados em dois tipos:
-> Ignitor conjugado, utilizado em conjunto com um reator indutivo com derivação, conforme mostrado no Diagrama 6;
-> Ignitor independente do reator, apresentado no Diagrama 6.
Diagrama 6
O ignitor conjugado é utilizado em conjunto com um reator indutivo, cujo enrolamento apresenta uma derivação com características especificadas por norma, que desempenha a função do transformador elevador de tensão.
Já a configuração independente possui um transformador com isolação compatível incorporado ao ignitor. Desta forma o reator indutivo não fica submetido aos pulsos de alta tensão. Seu custo, porém, é mais elevado e o comprimento da fiação que interliga o ignitor com a lâmpada não pode exceder um dado comprimento para evitar uma atenuação excessiva na amplitude dos pulsos gerados.
A tensão de arco da lâmpada é fortemente dependente da temperatura e aumenta naturalmente ao longo da sua vida útil. Portanto, as lâmpadas HPS necessitam de luminárias com características geométricas especiais, para limitar o aquecimento do tubo de descarga pela reflexão das componentes infravermelhas do espectro geradas pela lâmpada. Caso contrário, podem ocorrer aumentos anormais da tensão de arco e uma redução significativa da vida útil da lâmpada.
Quando se desliga uma lâmpada HPS alimentada por um reator indutivo com ignitor convencionais, a sua re-ignição só é possível após 3 a 7 minutos, intervalo de tempo necessário para o esfriamento da lâmpada.
O Ignitor Interno
As lâmpadas HPS com dispositivo de ignição interno são projetadas para serem intercambiáveis com lâmpadas de vapor de Mercúrio, ou seja, utilizando o mesmo reator e dispensando o ignitor.
O tubo descarga é monolítico e similar ao de lâmpadas HPS convencionais. Geralmente adiciona-se Argônio ou Neônio para reduzir a tensão de ignição e utiliza-se uma concentração de Mercúrio mais elevada, para se obter uma tensão de arco próxima à da lâmpada de Mercúrio de alta pressão.
O dispositivo de ignição, ilustrado pelo Diagrama 7, é constituído de uma chave térmica (disjuntor bimetálico), inicialmente em curto-circuito e uma espiral de fio envolvendo o tubo de descarga. A circulação de corrente elétrica pela espiral impõe uma distribuição de potencial eletrostática no interior do tubo de descarga, que reduz a tensão de ignição da lâmpada. Após a ignição, o tubo de descarga aquece e a espiral é eletricamente desconectada do circuito pelo disjuntor térmico.
Diagrama 7
As lâmpadas HPS com ignitor incorporado de 110W, 210W e 350W podem ser utilizadas no lugar das lâmpadas de Mercúrio de alta pressão de 125W, 250W e 400W, respectivamente. A eficácia da lâmpada HPS com ignitor interno é similar à da HPS convencional, porém, sua vida útil é 30% menor.
E este foi o último artigo sobre lâmpadas fluorescentes!
Lembrando que este artigo foi baseado na mistura de um artigo antigo sobre lâmpadas fluorescentes aqui do HC e um PDF da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, que pode ser acessado CLICANDO AQUI!
Sugestões, reclamações ou ideias, entre em contato através do e-mail hardwarecentrallr@gmail.com.
FONTES E CRÉDITOS:
Texto: Leonardo Ritter; Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
Diagramas e tabelas: Leonardo Ritter; Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
Fontes: Hardware Central; Escola Politécnica da Universidade de São Paulo; InfoEscola; SóQuímica; Wikipedia (Somente artigos com fontes verificadas); VRBrasil; Mundo Educação; Esquadrão do Conhecimento; novaeletronica.com; 3LCD.com; Fegargai Eletrônica.
Última atualização: 06 de Novembro de 2022.