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Lâmpadas Indução

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Lâmpadas EDL: Lâmpadas de Indução

03-05-2023 Por : Luís Timóteo 1

(EDL) Electrodeless Discharge Lamp

Lâmpadas sem Eléctrodos

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LÂMPADAS de INDUÇÃO

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Lâmpadas sem Eléctrodos (EDL- Electrodeless Discharge Lamp)

Introdução Quase todas as fontes luminosas (lâmpadas), têm uma coisa em comum. Eléctrodos ou

filamentos encapsulados no interior da lâmpada, para a ligação da alimentação eléctrica, que com o tempo e o ligar/desligar e vibrações, se vão gastando e limitando assim a vida útil das lâmpadas.

O sonho dos inventores de lâmpadas era que se produzisse uma lâmpada sem eléctrodo internos, de modo a eliminar esta falha limitadora.

Nas lâmpadas EDL (Electrodeless Discharge Lamp) a lâmpada é completamente fechada e selada não havendo chance de contaminação devido a problemas de isolamento ou eléctrodos que se desgastam com o tempo.

Então como é que se pode obter uma corrente eléctrica dentro de um bolbo de vidro (lâmpada) para excitar os iões de mercúrio?

Há dois tipos de lâmpadas sem eléctrodos no mercado hoje, as lâmpadas de microondas e as lâmpadas de Indução magnética.

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Lâmpadas de Indução: Introdução Em 23 de Junho de 1891 Nicholas Tesla registou a patente US 454.622 de uma forma

primitiva de lâmpada de indução, que aliás ninguém viu até ao final do século XX.

Até ao anos 90 do século XX, os fabricantes, Panasonic, Philips, GE, Osram/Sylvania, puseram no mercado modelos práticos de lâmpadas de indução, mas com pouca procura no mercado devido ao seu preço e formas pouco comuns.

Com o evento dos mercados emergentes da China e da Índia, estão hoje disponíveis no mercado lâmpadas de indução de qualidade formas mais comuns e a preços razoáveis, tendo em conta a durabilidade e economia deste tipo de lâmpada…

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Lâmpadas de Indução: Introdução Nicholas Tesla “O Homem da lâmpada!....”

…Tesla pegou numa lâmpada incandescente tipo globo com o elemento condutor suspenso, e excitou-o através de campo magnético de uma bobine Tesla de muito alta tensão, acendendo a lâmpada através do ar!....

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Lâmpadas de Indução: Principio de transferência de energia

Esquema simplificado do High Frequency Generator (Balastro)

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Lâmpadas de Indução: Introdução A descarga eléctrica é capaz de excitar a lâmpada fluorescente, mesmo estando esta a

uma certa distância da “Tesla Coil”. Uma prova de que a energia da radiação se propaga através do espaço. Quando uma pessoa coloca a mão na lâmpada, esta ilumina-se até à zona em que a mão encosta, pois a pessoa actua como linha de retorno!.......

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Cristais de Fósforo

Irradiação UV

Ião de Mercúrio

As lâmpadas de Indução magnética são basicamente lâmpadas fluorescentes com eléctrodos enroladas á volta do tubo, mas na parte exterior ou no interior mas num compartimento isolado.

Lâmpadas de Indução: Introdução

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Lâmpadas de Indução: Princípio de funcionamento

O principio de funcionamento das Lâmpadas de Indução magnética é idêntico ao das lâmpadas fluorescentes convencionais, com a diferença da inexistência de filamentos ou eléctrodos dentro da lâmpada….

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Hg-EDL operation in the block

Os electrões acelerados colidem com os átomos de Árgon (Ar) e ionizando-os (Ar+) ou excitam-nos (Ar*).

Os átomos excitados de Árgon (Ar*) colidem com os átomos de Mercúrio que passam a um estado excitado (Hg*), e emitem energia (hn) como radiação UV/VIS quando voltam ao seu estado normal (Hg). 

Lâmpadas de Indução: Princípio de funcionamento

Os electrões livres (e-) na EDL são acelerados pelo campo de microondas.

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A energia é indutivamente acoplada à lâmpada por dois núcleos de Ferrite, que funcionam com os núcleos de um transformador (Principio da indução electromagnética). A corrente de alta frequência (HF) AC circula pela bobine do primário, criando um campo magnético á volta da lâmpada, induzindo uma voltagem no seu interior. A própria lâmpada funciona como bobine do secundário de uma só espira.

Bobine

Ferrite Campo Magnético

Electrão Átomo de Mercúrio

Luz Visível

Radiação UV

Lâmpadas de Indução: Princípio de funcionamento

Gás de preenchimento Árgon/Mercúrio

Alimentação AC HF

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Lâmpada de Indução Externa

Alimentação AC HF

Conjunto IndutorBobine Indutora

Luz Visível

Luz Visível

Tubo de vidro Envolvente

Revestimento Interno de Fósforo

Vácuo ou Gás inerte de preenchimento

Amalgama de Mercúrio

Luz UV

Campo Magnético

Lâmpadas de Indução: Externa (Rectangular)

External-coil induction lamp

O campo magnético é produzido por dois (ou um) anéis de ferrite, o que constitui uma vantagem importante para a duração da lâmpada. O sistema consta, além do tubo fluorescente sem eléctrodos, de um equipamento electrónico a uma frequência de 250 kHz aproximadamente, separado da lâmpada, o que permite alcançar a energia óptima para a descarga na lâmpada e obter um elevado rendimento luminoso.

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Lâmpada de Indução Externa

Amalgama de Mercúrio

(átomos excitados pelo campo magnético)

Ferrite em Anel

Bobine Indutora

Alimentação AC de Alta Frequência (100KHz)

Revestimento Interno de Fósforo

Átomo excitado

Átomo excitado gera radiação UV

Fósforo converte UV em Luz visível

Luz Visível As lâmpadas de indução externas têm a vantagem do calor gerado pelo conjunto da bobine

indutora ser dissipado por convecção ou condução. As lâmpadas de Indução externa estão mais indicadas para altas potências e podem ser circulares ou rectangulares.

Luz agradável de grande conforto visual; Estas lâmpadas utilizam-se para muitas aplicações de iluminação geral e especial, principalmente para a redução dos custos de manutenção, como em edifícios públicos, aplicações industriais, etc.

Lâmpadas de Indução: Externa (Circular)

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Lâmpadas de Indução: Interna

Lâmpada de descarga em gás a baixa pressão por indução. Este tipo de lâmpada consta de um recipiente de descarga que contém gás a baixa pressão e por um núcleo cilíndrico de ferrite bobinado (antena), que cria um campo magnético induzindo uma corrente eléctrica no gás provocando a sua ionização.

A energia suficiente para iniciar e manter a descarga é fornecida à “antena” por um gerador de alta frequência (2,65 MHz), mediante um cabo coaxial de comprimento determinado, já que faz parte do circuito oscilador.

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Composição da Lâmpada de Indução Interna

Radiação UV

Ampola de Vidro

Revestimento interior de

Fósforo

Fios de ligação do Alimentação AC HF

Base/Dissipador

Conjunto Indutor

Amalgama de Mercúrio

Tubo interno de vidro

Campo Magnético

Preenchimento interno de gás inerte

Luz visível

Bobine de Indução

Lâmpadas de Indução: Interna

Luz Visível

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Funcionamento da Lâmpada de Indução Interna

Lâmpadas de Indução: Interna

Circuito de Alimentação (Potência)

Gerador de alta frequência (balastro)

② Bobine de Indução(transfere energia por indução através do

conjunto de vidro da lâmpada)(Energia magnética através do conjunto de

vidro da lâmpada)

Electrão/ião Plasma e gás inerte(Converte energia em radiação UV)

Revestimento de Fósforo(Converte a radiação UV em luz visível)

(Gás inerte e amalgama de Mercúrio)

Luz Visível⑤

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Lâmpada de Indução Compacta : Composição

Casquilho

Controlo Electrónico

Bobine Indutora

Revestimento de Fósforo

Electrão/ião plasma

Campo magnético

Luz Visível

Induction Screw In Base Bulbs

Electrodless Induction Technology. Ultra Long Life (50,000 - 100,000 hours), ultra high output. The Induction 23 watt lamp replaces 40 watt (replaces 250-300 watt incandescent) to 200 watt. Excellent for all types of grow lights - replaces HPS and Metal Halide, REDUCES ENERGY COST AND HEAT!. INDUCTION LAMPS, LAMPS DO NOT CONTAIN MERCURY! * Lumens Per Watt - 80 lm/w * High Power Factor - >0.99 * Lumen Maintenance - 95% after 2000 hours * Working Frequency 230 khz * No electrodes, no filament to be damaged, tubes will not blacken. * Excellent for High Vibration areas * Minimal Heat, excellent for plant grow lights * Color Temperatures - 2700K to 6500K * NO MERCURY Under construction. Self-ballasted CavityInduction Lamp

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Lâmpada de Indução Compacta : Composição

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As lâmpadas de Indução, para funcionarem correctamente, requerem a ligação conveniente a um balastro electrónico. Este balastro transforma a entrada AC em DC (12 ou 24V). Circuitos electrónicos de Comutação transformam depois a tensão DC em AC de frequência 2.65 a 13.6 MHz, dependendo do design da lâmpada. Esta alta frequência produzida pelo balastro, vai depois alimentar um bobine com núcleo de ferrite enrolado á volta do tubo fluorescente.

Lâmpadas de Indução: Balastro

O balastro electrónico contém um circuito de controlo que regula a frequência e a corrente da bobine de indução, assegurando um funcionamento estável da lâmpada. Adicionalmente, o balastro contém também um circuito de “start pulse” para a ionização dos átomos de Mercúrio no arranque…

Balastro de lâmpada compacta

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Esquema simplificado do High Frequency Generator (Balastro electrónico)

Lâmpadas de Indução: Controlo de luminosidade

Os balastro electrónicos já vêm preparados para isso e no caso, é só acrescentar ao CI HY4501 o Dimming Signal que pode ser local, com fotocélula, comandado á distancia etc.…

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Lâmpadas de Indução:

Em Iluminação pública de qualidade e económica, as lâmpadas de Indução marcam a diferença ….

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Lâmpadas de Indução: Iluminação de qualidade, económica, e com um índice de reprodução de cores

perfeito…

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Lâmpadas de Indução: Vantagens As vantagens das lâmpadas de Indução são:

Devida á ausência de eléctrodos tem um tempo de vida útil extenso (entre 65.000 e 100.000 horas, dependendo do tipo e modelo da lâmpada);

Alta eficiência de conversão de energia: 62 a 85 lm/W (maior potência maior eficiência);

Alto factor de Potência (PF) devido á alta frequência do balastro electrónico que alcança eficiência próximo de 98%;

Baixa Perda de características com a idade, comparada com outros tipos de lâmpadas;

Acendimento e reacendimento instantâneos, comparados com outros tipos de lâmpadas usadas em aplicações comerciais e/industriais;

Produto amigo do ambiente, já que o Mercúrio (sólido), está num recipiente devidamente selado e é de fácil recuperação caso a lâmpadas se parta, ou na reciclagem de fim de vida útil;

Estas qualidades oferecem uma considerável economia de custos de cerca de 50% em energia e manutenção, comparando com outros tipos de lâmpadas que pode substituir.

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Custo de Manutenção zero ou mínimo; Ideal para locais pouco acessíveis;Ultra longa duração (até 100.000 horas mas balastro pode durar muito menos);Economia de energia;Alta eficiência luminosa;Alto grau de manutenção de Luminância;Arranque instantâneo, sem cintilações e sem efeito estroboscópico;Suporta Regulação (dimming);Reacendimento instantâneo;Alto CRI;Luz mais confortável; Imagem de melhor qualidade em circuitos CCTV;Grande variedade de potências e apliques disponíveis no Mercado.

Lâmpadas de Indução: Sumário

Tal como as lâmpadas fluorescentes convencionais , variando a composição do revestimento de fósforo da parte interior da lâmpada, permite obter modelos com cores de temperaturas variadas, sendo no entanto as mais comuns 3500K, 4100K, 5000K e 6500K.

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Lâmpadas de Indução: Alguns modelos existentes no Mercado…

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Lâmpadas de Indução: Alguns modelos de luminárias…

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Dúvidas?

Obrigado!

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Bibliografiahttp://www.gitc21.net/co/airwinsco/http://www.mundofisico.joinville.udesc.brhttp://www.lamptech.com/http://www.terraponic.eu/

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http://www.accessscience.com/popup.aspx?figID=YB030985FG0030&id=YB030985&name=figure

http://ecmweb.com/lighting/induction-lighting-installations-20101201/

http://www.wink.ie/osram-endura-the-electrodeless-fluorescent-lamp

http://knol.google.com/k/how-induction-lamps-work#

http://sound.westhost.com/lamps/induction.html