Componentes eletrônicos, Consumo de energia, Eletrônica, Luz

Funcionamento e parâmetros das lâmpadas (Parte 3, HID e neon)

Na terceira parte do funcionamento e parâmetros das lâmpadas, o assunto é sobre as lâmpadas de alta descarga ou HID e neon.

HID

O tipo de lâmpada de alta descarga (HID) cria uma descarga elétrica entre os eletrodos de tungstênio. O gás dentro da lâmpada fica ionizado e se torna um condutor. Uma corrente elétrica é produzida, elétrons colidem com átomos do gás ionizado, elétrons do átomo ganham energia e vão para outra órbita de maior energia. Quando retornam à órbita mais estável emitem luz.

O tubo do arco, onde ficam o gás e os eletrodos, é feito de quartzo ou óxido de alumínio (Al_{2}O_{3}), por serem bons isolantes elétricos e alta resistência ao calor. O bulbo externo serve para proteger as partes internas e bloquear a luz ultravioleta (UV), esta é convertida em luz visível quando há uma camada de fósforo na parede interna do bulbo externo. Alguns tipos de lâmpadas não têm revestimento de fósforo.

Para produzir estas descargas de alta tensão, as lâmpadas precisam de um circuito chamado reator. O funcionamento deste aparelho será assunto para outro artigo.

Neon

Tem um gás neônio a baixa pressão. Uma lâmpada neon precisa de uma tensão elétrica alternada por volta de 15.000 V para funcionar. Nesta tensão, átomos de neônio (3) perdem elétrons, os elétrons livres (5) vão para o terminal positivo e átomos ionizados (4) são atraídos pelo terminal negativo.

Pode funcionar com tensão DC, mas apenas o eletrodo negativo (catodo) ficará aceso. Existem lâmpadas neon pequenas que funcionam com tensões menores.

O gás neônio (Ne) produz a cor vermelha, o argônio (Ar) gera cor azul, outros gases nobres produzem as cores mostradas abaixo. Para criar outras cores, tem que combinar os gases ou colocar fósforo no lado interno do tubo.


A vida útil varia entre 10.000 e 25.000 horas, depende da cor. O rendimento luminoso também depende da cor, a luz vermelha tem 50 lumens/watt, enquanto o verde tem 65 lumens/watt. O IRC da lâmpada de luz branca é de 70. A lâmpada neon é entre 5 a 10% menos eficiente que o LED na questão de eficiência energética.

Tipos de lâmpadas HID

Vapor de mercúrio de alta pressão

É a mais antiga das lâmpadas HID. Neste tipo, gás argônio e mercúrio sólido ficam dentro do tubo interno e gás nitrogênio é preenchido fora do tubo de quartzo. Quando é ligada, o mercúrio é evaporado e emite UV, por esta razão, o bulbo externo é feito de borosilicato para reduzir esta radiação. Tem um eletrodo de partida ligado a um resistor que gera o arco com o eletrodo principal para aquecer o tubo para o mercúrio evaporar, fica do lado de um dos eletrodos principais. Com isto, reduz a tensão mínima necessária.

O rendimento luminoso é entre 30 e 60 lumens/watt. A vida útil é de 24.000 horas, algumas duram até 175 mil horas. O IRC é de 20, mas com o revestimento de fósforo, pode chegar a 60.

Esta lâmpada leva um tempo para aquecer antes de ficar acesa na intensidade máxima. Após desligar, tem que esperar alguns minutos para ligar novamente. Também perde luminosidade com o passar do tempo.

Vapor de sódio de alta pressão (HPS)

É usada na iluminação pública, o tubo interno é feito de cerâmica de óxido de alumínio. Dentro do tubo interno tem gás xenônio, mercúrio e sódio. Ao acender, primeiro o xenônio é ionizado, depois o mercúrio é vaporizado e em seguida, a vaporização do sódio. O sódio produz a cor amarela, combinando com o mercúrio é gerado um tom alaranjado. O bulbo externo filtra UV e protege as partes internas da oxidação.

O sódio é muito reativo, não pode ser exposto ao ar devido à umidade ou pode queimar. Estas lâmpadas precisam de um dispositivo chamado getter, tem a função de manter a estabilidade do vácuo dentro do bulbo externo, sugando o oxigênio e gases indesejados.

O índice de reprodução de cores é muito baixo, entre 20 e 30, portanto é usado em aplicações onde a reprodução de cores não é importante. A vida útil é de 24.000 horas. O rendimento luminoso é entre 80 e 150 lumens/watt.

Também precisa de tempo para aquecimento e após o desligamento, algumas lâmpadas de 2 tubos podem religar instantaneamente. Existem as lâmpadas deluxe HPS, têm IRC entre 60 e 80. No entanto, são mais caras, menos eficientes e têm vida útil menor.

Haleto metálico

Emitem uma luz muito branca e brilhante, são usadas em estádios, depósitos, estacionamentos e onde a qualidade da luz for importante. Porém são caras e causam poluição luminosa.

Dentro do tubo interno de quartzo contém gás argônio, mercúrio e sais de haleto. Haleto metálico é um sal de um metal (geralmente prata) com um halogênio. Primeiro o argônio é ionizado, depois o mercúrio é evaporado e em seguida, a vaporização dos sais. Também precisa de tempo para aquecimento e para religar. Esta lâmpada também tem eletrodo auxiliar para dar a partida.

O rendimento luminoso é entre 65 e 115 lumens por watt, depende do tamanho da lâmpada. São 3 a 5 vezes mais eficientes que as lâmpadas incandescentes. Podem durar de 6.000 a 20.000 horas. IRC é entre 60 e 90, depende da composição do sal.

 

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