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Subj: Iluminaci¢n fluorescente 01
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Iluminaci¢n Fluorescente
ÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ
Parte 1
ÄÄÄÄÄÄÄ
Desde hace mucho a¤os se viene utilizando la iluminaci¢n fluorescente,
se sabe que tienen una vida £til de unas 6000 horas, y que su luz es bien
blanca o c lida (amarillenta) sin incandilar y sin generar reflejos o sombras,
pero se sabe poco c¢mo funcionan internamente tales l mparas. Har‚ solamente
menci¢n a los sistemas tradicionales con balasto electromagn‚tico, excluyendo
los electr¢nicos y las m s nuevas de led que son fracamente una basura.
Los tubos fluorescentes consisten en una ampolla cil¡ndrica de vidrio
en la cual se ha hecho vac¡o, y luego de ello, se le inyecta una mezcla de
arg¢n y ne¢n (Dos tipos de gases nobles, es decir, que tienen como caracter¡s_
ticas la de no poder reaccionar qu¡micamente) y vapor de mercurio. En algunos
casos, se pliega a la manera de una U de vidrio hueca, o se le otorga forma
de una corona en las ya cl sicas l mparas circulares. Interiormente, el vidrio
ha sido espolvoreado con una composici¢n qu¡mica que convierte la luz generada
internamente (mayormente ultravioleta) en luz visible, y ajustando las canti_
dades de algunos de sus componentes, es posible regular la tonalidad del color
de luz emitida, tambi‚n denominada `temperatura de color' y a la vez posee
ciertas cualidades de persistencia luminosa. El tubo es en s¡ una l mpara de
descarga gaseosa, es decir, se establece una conducci¢n de corriente en el
seno de un gas (o mezcla de gases) al igual que algunos otros tipos de l mpa_
ras de descarga, como las de mercurio, las de vapor de sodio, las de ne¢n (Los
tubos que se usan como letreros y las m s chicas en buscapolos y pilotos), y
las conocidas reguladoras de tensi¢n VR (75, 105, 150, etc.) usadas para esta_
bilizar tensiones en equipos valvulares, las l mparas para flash, etc. En al_
gunas aplicaciones especiales, como en las l mparas insecticidas o bacterici_
das (Para potabilizaci¢n de agua), el recubrimiento no est , y por lo tanto
una gran cantidad de luz ultravioleta es generada debido la presencia del va_
por de mercurio.
ÕÍÍÑÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÑÍ͸
³ ÃÄ¿(4) ÚÄ´ ³
Í͵ ³ ÃÄ¿ ÚÄ´ ³ ÆÍÍ (6)
³ ³ ³ ²(3) (3)² ³ ³ ³
³ ³ ³ ² ² ³ ³ ³
Í͵ ³ ÃÄÙ (1) ÀÄ´ ³ ÆÍÍ
³ ÃÄÙ ÀÄ´ ³
ÔÍÍÏÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÏÍ;(5)
(2)
Referencias:
(1) Tubo cil¡ndrico de vidrio;
(2) Recubrimiento interno;
(3) Filamentos;
(4) Soporte de vidrio del filamento;
(5) Casquillo;
(6) Pines de conexi¢n.
Figura 1: Esquema del tubo fluorescente.
Como se puede observar en la figura 1, la l mpara adem s del tubo re_
vestido, tiene un par de filamentos en los extremos cuyo objetivo es tomar
contacto el‚ctrico con el gas en el interior de la ampolla, y ser una fuente
de electrones para el bombardeo de los tomos de mercurio en su interior. Los
filamentos est n hechos de material conductor resistente a altas temperaturas
(Tungsteno, por ejemplo) y recubierto exteriormente con substancias ricas en
electrones f ciles de ser emitidos termoi¢nicamente.
Si a la l mpara as¡ como est fuera conectada directamente a la l¡nea
de alimentaci¢n, podr¡an suceder 2 cosas:
1) Que la misma no encienda, en cuyo caso nada malo suceder¡a;
2) Que encienda por sus propios medios, en este caso ser¡a destru¡da en pocos
instantes de estar conectada. ¨Porqu‚? Ve moslo en la figura 2.
Il
³ /
³ ³ Figura 2: Caracter¡stica
³ ³ aproximada tensi¢n
³ ³ entre extremos Eff
³ ³ vs. corriente de la
³ ³ l mpara Il.
³ ³
³ ³
³ \
³ \
³ \
ÅÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÅÄÄÅÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ Eff
Ek Ei
En la figura 2 se observa la carcter¡stica corriente vs. tensi¢n entre
extremos de cualquier tipo de l mpara de descarga gaseosa. A medida que se va
incrementando suave y gradualmente la tensi¢n entre los electrodos a partir
de cero volts, se ve que casi no circula corriente externa hasta que se alcan_
za un valor de tensi¢n particular de cada tipo Ei, tensi¢n de ignici¢n. Luego,
se atravieza una zona de resistencia negativa en el tramo Ei - Ek, en donde la
tensi¢n disminuye y la corriente se incrementa, de ah¡ resistencia negativa. Y
luego se estabiliza la tensi¢n de bornes en un valor Ek de tensi¢n constante
(o casi).
Cuando la tensi¢n entre extremos alcanza el valor Ei, el gas se dice que
es `ionizado' y, en efecto, el gas se ha convertido en un conductor el‚ctrico.
El fen¢meno sucede de la siguiente manera: alg£n electr¢n suelto en el seno
del gas, es atra¡do por el campo el‚ctrico en el interior de la ampolla, cre_
ado por la fuente externa de tensi¢n aplicada entre los electrodos, hacia el
extremo m s positivo. Este electr¢n comienza a ser acelerado hacia el nodo,
(positivo), pero en el camino colisionar contra alg£n tomo del gas, arran_
c ndole al menos un electr¢n m s, seguramente de las capas de electrones m s
exteriores del tomo, con poca atracci¢n hacia el n£cleo. Ya son dos. Luego,
estos dos ser n nuevamente atra¡dos hacia el positivo, aceler ndose hacia ‚l.
Otra vez, ambos podr n chocar contra otras mol‚culas del gas, arrancando otros
electrones m s y as¡ sucesivamente, fen¢meno conocido como `efecto avalancha'.
Al final del recorrido ser n miles o millones de electrones movi‚ndose hacia
el nodo, y dejando al gas carente de electrones, y por lo tanto con cargas
netas positivas que ir n a buscar al c todo nuevos electrones para neutrali_
zarse. Tenemos entonces, electrones yendo hacia el polo positivo e iones po_
sitivos del gas hacia el c todo (Negativo), zona conocida como plasma gaseoso.
Se ha establecido as¡, una corriente el‚ctrica a trav‚s del gas. En cada cho_
que entre tomo y electr¢n, uno o m s electrones del mismo ser n movidos de
su posici¢n natural dentro del tomo, lo cual se denomina ` tomo excitado'.
Cuando el electr¢n vuelve a su sitio natural emite un fot¢n, o sea un cuanto
de luz, a la manera de perder la energ¡a que ‚ste gan¢ durante el choque y que
debe devolver (liberar) para retomar su estado energ‚tico original.
Cuando el tubo queda correctamente encendido, los filamentos se mantie_
nen calientes por el bombardeo de los iones positivos del gas chocando contra
ellos (ceden energ¡a cin‚tica que se convierte en calor), a una temperatura
cercana a los 950øC, efecto que tambi‚n es causa del paulatino deterioro del
recubrimiento de los mismos. Tomando un instante en que haya alguna diferencia
de potencial entre filamentos, la columna de plasma es un muy buen conductor,
y el gradiente de potencial dentro de ella es muy bajo, mas bien el mayor va_
lor de tal gradiente (diferencia de potencial por unidad de distancia) est
localizada en un espacio muy reducido en las proximidades del c todo, y la
columna se comporta, a los efectos del circuito, como una extensi¢n del nodo
hasta las proximidades del c todo. Este hecho es com£n a cualquier l mpara de
descarga en el seno de un gas, cuando la misma se halla en la zona considerada
de `luminosidad mormal'.
Este proceso se caracteriza por una fuerte emisi¢n de luz, cuya tona_
lidad depender del tipo, presi¢n, mezcla y temperatura del gas en el inte_
rior del tubo. Particularmente, el tubo fluorescente contiene mercurio cuya
radiaci¢n luminosa se encuentra principalmente en el ultravioleta. Si este
efecto no encuentra un l¡mite externo en cuanto a la corriente que se le per_
mite circular, en pocos segundos los nodos ser n destruidos por una excesiva
corriente y luego un gran discipaci¢n t‚rmica en su interior. De ah¡ surge la
necesidad de poner un l¡mite externo a tal situaci¢n, y es la funci¢n que
tiene el dispositivo conocido como reactancia o balasto de la figura 3.
(1) ÚÄÄÄÄÄÄÄÄ¿
\ ÄÄIL ³ÍÍÍÍÍÍÍ ³ (2)
oÄÄÄo oÄÂÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄoÄÛÛÛÛÛÄ¿³
³³ IC ³ ³³ IL: corriente de
L ³ EB ÚÄÄoÄÄÄÄÄÄÄÙ³ l mpara.
ÄÁÄ ³ ³ ³ IC: corriente del
ÄÂÄ |---------- EL ------------³ ÀÄÄÄÄÄÄÄÄ´ capacitor.
(3) ³ | ³ ³
N ³ | ³ ÄÁÄ
³ |ÚÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿ ³ /// Figura 3:
oÄÄÄÄÄÄÄÁÄÄÄÅÄ ÄÅÄÄÙ
³ > (4) < ³ Circuito el‚ctrico esquem tico
EI ÚÄÄÅÄ ÄÅÄÄ¿ de conexi¢n de un tubo con sus
³ ÀÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÙ ³ elementos auxiliares:
³ ³
³ ³ Referencias:
ÀÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿ ÚÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÙ
³ ³ (1) Interruptor de encendido;
EI: tensi¢n de entrada. ÚÄoÄoÄ¿ (2) Balasto o `reactancia';
EL: " l mpara. ³ ³ (3) Capacitor de correci¢n de
EB: " balasto. ³ ³ factor de potencia (Cos è);
³ (5) ³ (4) Tubo fluorescente;
³ ³ (5) Arrancador.
ÀÄÄÄÄÄÙ
En esta figura se observan todos los elementos necesarios para hacer
funcionar correctamente una luminaria de este tipo. El elemento encargado de
limitar la corriente tomada por la l mpara es el balasto o `reactancia', que
es un inductor (Un arrolamiento de alambre de cobre sobre un n£cleo de hierro
silicio laminado, en el cual hay un gap o espacio de aire para evitar que el
n£cleo se sature y regular la inductancia y por lo tanto la reactancia induc_
tiva, y con ella la corriente) que se conecta en serie con el tubo.
Hay all¡ tambi‚n un dispositivo conocido como `arrancador'. Se trata de
una ampollita de vidrio dentro del cual se ha hecho el vac¡o y luego se le
inyect¢ una mezcla de gases (Principalmente arg¢n) cuya tensi¢n de ruptura
sea algo superior a la nominal del tubo. Al mismo tiempo, se utilizan como
electrodos, un bimetal, es decir, una soldadura de dos metales de muy diferen_
te coeficiente de dilataci¢n lineal, y un contacto fijo.
³ ³(1)
ÚÄÅÄÅÄ¿ Figura 4: El arrancador.
(4)³ ±±± ³
³ ³ ³ ³
³ ³ ( ³(2) Referencias: (1) Contactos externos (alambres);
³ ³ ) ³ (2) Ampolla de vidrio;
³ ³³ ³ (3) Bimet lico;
³ (3)³ (4) Sello de vidrio.
ÀÄÄÄÄÄÙ
A temperatura ambiente, el bimet lico dentro del arrancador se halla a
circuito abierto. Cuando se le aplica una tensi¢n capaz de ionizar el gas en
su interior, el calor producido en el mismo se calienta y deforma el bimetal
hasta el punto de cerrar el par de contactos del cual ‚ste es parte. Entonces,
la corriente circula por el contacto ahora cerrado con muy baja resistencia.
En estas condiciones el bimetal se enfr¡a, y retorna a su posici¢n original,
en cuyo caso otra vez la corriente deber circular a trav‚s del gas, repiti‚n_
dose este ciclo indefinidamente. Es en definitiva, un interruptor intermitente
autom tico cuyo ciclo de trabajo depende de la constante de tiempo t‚rmica del
bimetal.
ÚÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÒ (3)
³ ÚÄÄÄÄÄ¿ º Figura 5: El arrancador en su contenedor
³ ³ ³ º mostrando su interior.
³ ³ (1)ÃÄ º
³ ³ ³ \ º Referencias:
³ ÀÄÄÄÄÄÙ \ÄÄÎÍÍÛ (4)
³ ÄÄ/º (1) Ampollita del bimet lico;
³ ÚÄÄÄÄÄÄÄÄ¿ / º (2) Capacitor (.0047æF);
³ ³ (2) Ã/ º (3) C psula de pl stico o aluminio;
³ ÀÄÄÄÄÄÄÄÄÙ º (4) Terminal de conexi¢n.
ÀÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÐ
La figura 5 ilustra el arrancador completo por dentro, donde puede apre_
ciarse la posici¢n de la ampolla conteniendo el gas y el bimet lico de la fi_
gura 4, y junto a un capacitor de .0047æF a 1KV cuyo objeto es reducir los
chisporroteos de los contactos y alargar su vida £til. Ambos componentes est n
conectados en paralelo en el interior de un contenedor cil¡ndrico, el cual le
brinda aislaci¢n el‚ctrica y protecci¢n mec nica al conjunto. Por un extremo
del cilindro salen dos pines de aluminio (o bronce en los m s antiguos) con
un borde inferior el cual le da soporte una vez colocado en su z¢calo impi_
diendo que se salga del mismo, aunque quede en posici¢n vertical hacia abajo.
Hay ocaciones especiales (En bancos de trabajo y en heladeras comercia_
les), en que en lugar del arrancador autom tico reci‚n descripto, se ha uti_
lizado y se sigue utilizando un pulsador normalmente abierto (del tipo de los
de timbre), de tal modo que el precalentamiento de los c todos se hace manual_
mente. Dicho modo de uso complica la puesta en marcha, y a la vez, un mal uso
de este dispositivo puede conducir a un acortamiento de la vida £til de la
l mpara fluorescente. [1]
Continuar en el cap¡tulo 2
ÉÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ»
º Texto, dibujos y redacci¢n en ASCII por LW1DSE Osvaldo Fabi n Zappacosta. º
º Barrio Garay, Almirante Brown, Buenos Aires, Argentina. º
º Realizado con Editor de Texto de MSDOS 7.10's (edit.com) en mi AMD's 80486.º
º 26 de Junio de 2013 º
ÈÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍͼ
ÉÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ»
º Osvaldo F. Zappacosta. Barrio Garay (GF05tg) Alte. Brown, Bs As, Argentina.º
º Mother UMC æPC:AMD486@120MHz 32MbRAM HD SCSI 8.4Gb MSDOS 7.10 TSTHOST1.43C º
º 6 celdas 2V 150AH. 24 paneles solares 10W. º
º lw1dse@yahoo.com ; lw1dse@gmail.com º
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