Starter para lâmpadas fluorescentes: construção, princípio de funcionamento, marcação + detalhes de seleção

O starter para lâmpadas fluorescentes faz parte da configuração do reator eletromagnético (EMBRA) e destina-se a acender a lâmpada de mercúrio.

Cada modelo, produzido por um determinado fabricante, possui diferentes características técnicas, no entanto é utilizado para luminotécnica alimentada exclusivamente por rede de corrente alternada, com frequência limite não superior a 65 Hz.

Propomos entender como é construído o starter para lâmpadas fluorescentes, qual é o seu papel no dispositivo de iluminação. Além disso, indicaremos as características dos diferentes dispositivos de partida e falaremos sobre como escolher o mecanismo adequado.

Como é construído o dispositivo?

Opcionalmente, o starter (dispositivo de partida) é bastante simples. O elemento é representado por uma pequena lâmpada de descarga de gás, capaz de formar uma descarga luminescente sob baixa pressão de gás e baixa corrente.

Este bulbo de vidro de pequenas dimensões é preenchido com gás inerte – uma mistura de hélio ou néon. Nele são soldados eletrodos móveis e fixos de metal.

Todas as espirais de eletrodos da lâmpada são equipadas com dois blocos de terminais. Um dos terminais de cada contato é usado no circuito do reator eletromagnético. Os restantes estão conectados aos catodos do starter.

A distância entre os eletrodos do starter não é significativa, portanto, através da tensão da rede, é fácil rompê-lo. Com isso, forma-se corrente e os elementos que fazem parte do circuito elétrico com uma certa parcela de resistência são aquecidos. É o starter que está entre esses elementos.

As construções dos starters para lâmpadas fluorescentes têm estrutura praticamente idêntica: 1 – reator; 2 – bulbo de vidro; 3 – vapores de mercúrio; 4 – terminais; 5 – eletrodos; 6 – invólucro; 7 – contato bimetálico; 8 – substância gasosa inerte; 9 – filamentos de tungstênio das lâmpadas fluorescentes; 10 – gota de mercúrio; 11 – descarga de arco no bulbo (+)

O bulbo está localizado dentro de um invólucro de plástico ou metal, que atua como uma carcaça protetora. Em alguns modelos, há adicionalmente um orifício de visualização especial na parte superior da tampa.

O material mais requisitado para a produção do bloco é o plástico. A exposição constante a altas temperaturas permite suportar uma composição especial de impregnação — o fósforo.

Os dispositivos são fabricados com um par de pernas que atuam como contatos. Elas são feitas de diferentes tipos de metal.

Dependendo do tipo de construção, os eletrodos podem ser simétricos móveis ou assimétricos com um elemento móvel. Seus terminais passam através do soquete da lâmpada.

Um capacitor de capacitância 0,003-0,1 µF está conectado em paralelo aos eletrodos do bulbo. Este é um elemento importante que reduz o nível de interferência de rádio e também participa do processo de ignição da lâmpada.

Um componente obrigatório no dispositivo é o capacitor, capaz de suavizar as sobretensões e, ao mesmo tempo, abrir os eletrodos do aparelho, extinguindo o arco que surge entre os elementos condutores de corrente.

Sem esse mecanismo, há uma grande probabilidade de soldagem dos contatos quando ocorre um arco, o que reduz significativamente a vida útil do starter.

No uso doméstico, os modelos mais populares de reatores são aqueles com sistema de contatos simétricos e circuito de partida. Esses modelos são menos afetados por quedas de tensão na rede elétrica.

O funcionamento correto do starter depende da tensão da rede de alimentação. Quando os valores nominais caem para 70-80%, a lâmpada fluorescente pode não acender, pois não haverá aquecimento suficiente dos eletrodos.

No processo de escolha do starter adequado, considerando o modelo específico de lâmpada de luz do dia (fluorescente ou FL), é necessário analisar adicionalmente as características técnicas de cada tipo, bem como decidir sobre o fabricante.

Princípio de funcionamento do aparelho

Ao aplicar a alimentação da rede ao dispositivo de iluminação, a tensão passa pelas espiras do reator da FL e pelo filamento, feito de monocristais de tungstênio.

Em seguida, é aplicado aos contatos do starter e forma uma descarga incandescente entre eles, reproduzindo a luminescência do meio gasoso através do seu aquecimento.

Como o dispositivo possui um outro contato – bimetálico, ele também reage às mudanças e começa a se curvar, alterando sua forma. Dessa forma, esse eletrodo fecha o circuito elétrico entre os contatos.

O valor da corrente da descarga incandescente formada varia de 20 a 50 mA, o que é suficiente para aquecer o eletrodo bimetálico, que é responsável pelo fechamento do circuito (+).

O circuito fechado formado no circuito elétrico do dispositivo fluorescente conduz corrente através de si mesmo e aquece os filamentos de tungstênio, que, por sua vez, começam a emitir elétrons de sua superfície aquecida.

Assim, forma-se a emissão termoiônica. Ao mesmo tempo, ocorre o aquecimento dos vapores de mercúrio presentes no bulbo.

O fluxo de elétrons formado contribui para reduzir aproximadamente pela metade a tensão aplicada pela rede aos contatos do starter. O grau de descarga incandescente começa a cair juntamente com a temperatura do filamento.

A lâmina bimetálica diminui seu grau de deformação, abrindo assim o circuito entre o ânodo e o cátodo. O fluxo de corrente através desta seção é interrompido.

A alteração de seus parâmetros provoca, dentro da bobina de reator, no circuito condutor, o surgimento de uma força eletromotriz de indução.

O contato bimetálico reage instantaneamente produzindo uma descarga de curta duração no circuito a ele conectado: entre os filamentos de tungstênio da lâmpada fluorescente.

Seu valor atinge vários quilovolts, o que é suficiente para ionizar o meio inerte de gases com vapores de mercúrio aquecidos. Entre os terminais da lâmpada forma-se um arco elétrico que produz radiação ultravioleta.

Como esse espectro de luz não é visível ao olho humano, a lâmpada possui em sua construção um fósforo que absorve o ultravioleta. Como resultado, visualiza-se o fluxo luminoso padrão.

Quando a corrente no circuito muda ou cessa completamente, ocorrem proporcionalmente mudanças no fluxo magnético através da superfície da lâmina, o que limita este circuito e leva à excitação de uma FEM de autoindução neste circuito.

No entanto, a tensão no starter, conectado em paralelo à lâmpada, é insuficiente para formar uma descarga incandescente; consequentemente, os eletrodos permanecem na posição aberta durante o período de luminosidade da lâmpada fluorescente. O starter não é mais utilizado no circuito de trabalho.

Como após a produção da luminosidade é necessário limitar os parâmetros da corrente, é introduzido no circuito um reator eletromagnético. Devido à sua reatância indutiva, ele atua como um dispositivo limitador, evitando danos à lâmpada.

Tipos de starters para dispositivos fluorescentes

Dependendo do algoritmo de operação, os dispositivos de partida são divididos em três tipos principais: eletrônicos, térmicos e de descarga incandescente. Embora os mecanismos apresentem diferenças nos elementos de construção e nos princípios de funcionamento, eles executam funções idênticas.

Starter do tipo eletrônico

Os processos gerados no sistema de contatos dos starters não são controlados. Além disso, o regime de temperatura ambiente exerce uma influência significativa sobre seu funcionamento.

Por exemplo, a temperaturas abaixo de 0°C, a velocidade de aquecimento dos eletrodos diminui; consequentemente, o dispositivo levará mais tempo para acender a luz.

Além disso, durante o aquecimento, os contatos podem se fundir, o que leva ao superaquecimento e destruição dos filamentos da lâmpada, ou seja, à sua avaria.

A maioria dos modelos de reatores eletrônicos para lâmpadas fluorescentes é fabricada com base no chip UBA 2000T. Esse tipo de dispositivo permite eliminar o superaquecimento dos eletrodos, o que aumenta significativamente a vida útil dos contatos da lâmpada e, consequentemente, seu período de funcionamento.

Mesmo dispositivos que funcionam corretamente tendem a se desgastar com o tempo. Eles mantêm o filamento dos contatos da lâmpada por mais tempo, reduzindo assim sua vida útil.

Foi justamente para eliminar tais deficiências que foram empregadas, na microeletrônica semicondutora dos starters, estruturas complexas com chips. Elas permitem limitar o número de ciclos do processo de simulação do fechamento dos eletrodos do starter.

Na maioria das amostras disponíveis no mercado, o dispositivo esquemático do starter eletrônico é composto por dois módulos funcionais:

• circuito de controle;
• módulo de comutação de alta tensão.

Como exemplo, podemos citar o chip de ignição eletrônica UBA2000T da PHILIPS e o tiristor de alta tensão TN22 fabricado pela STMicroelectronics.

O princípio de funcionamento do starter eletrônico é baseado na abertura do circuito por meio de aquecimento. Alguns modelos possuem uma vantagem significativa – a opção de modo de ignição em espera.

Dessa forma, a abertura dos eletrodos é realizada na fase de tensão necessária e sob condições ideais de temperatura de aquecimento dos contatos.

Os elementos semicondutores do reator eletrônico devem corresponder às principais características operacionais, ou seja, à relação entre o valor de potência e a tensão da rede do dispositivo de iluminação conectado.

É importante que, em caso de falhas da lâmpada e tentativas malsucedidas de sua partida, esse tipo de mecanismo desliga se o número de tentativas atingir 7. Portanto, não se pode falar em falha prematura do starter eletrônico.

Assim que a lâmpada for substituída por uma em bom estado, o dispositivo poderá retomar o processo de partida da lâmpada fluorescente. A única desvantagem desta modificação é o alto preço.

No circuito com starter, como método adicional de redução de interferência de rádio, podem ser usados indutores simétricos com enrolamento dividido em seções idênticas, com igual número de voltas enroladas em um dispositivo comum – o núcleo.

Atualmente, os reatores fabricados possuem uma construção de núcleo montado. O corte do fio magnético é feito a partir de chapas de aço. Geralmente, esses indutores possuem dois enrolamentos simétricos.

Todas as áreas da bobina são conectadas em série com um dos contatos da lâmpada. Quando ligados, ambos os eletrodos funcionarão nas mesmas condições técnicas, reduzindo assim o nível de interferência.

Tipo térmico de starter

A principal característica distintiva dos ignitores térmicos é o longo período de partida das LF. Esse mecanismo, durante o funcionamento, consome muita eletricidade, o que afeta negativamente suas características de consumo de energia.

O starter térmico também é chamado de termobimetálico. O aquecimento dos contatos ocorre com retardamento, o que afeta efetivamente o funcionamento do dispositivo de iluminação em ambiente de baixa temperatura.

Geralmente, este tipo é utilizado em condições de baixa temperatura. O algoritmo de funcionamento difere significativamente dos análogos de outros tipos.

Em caso de desconexão da alimentação, os eletrodos do dispositivo ficam em estado fechado; ao ser alimentado, forma-se um pulso de alta tensão.

Mecanismo de descarga luminescente

Os mecanismos de partida baseados no princípio da descarga luminescente possuem em sua construção eletrodos bimetálicos.

Eles são feitos de ligas metálicas com diferentes coeficientes de dilatação linear quando a placa é aquecida.

A desvantagem do ignitor de descarga luminescente é o baixo nível do pulso de tensão, o que resulta em confiabilidade insuficiente na ignição das LF.

A possibilidade de acender a lâmpada é determinada pela duração do aquecimento prévio dos cátodos e pelos valores da corrente que passa pelo dispositivo de iluminação no momento da abertura do circuito dos contatos do starter.

Se na primeira tentativa o starter não acender a lâmpada, ele repetirá automaticamente as tentativas até que a lâmpada acenda.

Portanto, tais dispositivos não são utilizados em condições de baixa temperatura ou clima desfavorável, como alta umidade.

Se o nível ideal de aquecimento do sistema de contato não for garantido, a lâmpada gastará muito tempo para acender ou será danificada. De acordo com as normas GOST, o tempo gasto pelo starter para a ignição não deve exceder 10 segundos.

Os dispositivos de partida que executam suas funções através do princípio térmico ou de descarga luminescente são obrigatoriamente equipados com um dispositivo adicional – um capacitor.

Papel do capacitor no circuito

Conforme mencionado anteriormente, o capacitor está localizado no invólucro do dispositivo em paralelo com seus cátodos.

Este elemento resolve duas tarefas principais:

1. Reduz o nível de interferência eletromagnética gerada na faixa de ondas de rádio. Elas surgem do contato do sistema de eletrodos do starter e dos formados pela lâmpada.
2. Influencia o processo de ignição da lâmpada fluorescente.

Esse mecanismo adicional reduz a magnitude da tensão de pulso formada ao abrir os cátodos do starter e aumenta sua duração.

O capacitor reduz a probabilidade de colagem dos contatos. Se o dispositivo não possuir um capacitor, a tensão na lâmpada aumenta rapidamente e pode chegar a vários milhares de volts. Essas condições reduzem a confiabilidade da ignição das lâmpadas.

Como o uso de um dispositivo de supressão não permite alcançar a total eliminação das interferências eletromagnéticas, na entrada do circuito são introduzidos dois capacitores, cuja capacitância total é de pelo menos 0,016 µF. Eles são conectados em série com aterramento do ponto médio.

Principais desvantagens dos starters

A principal desvantagem dos starters é a falta de confiabilidade da construção. A falha do mecanismo de partida provoca uma falsa partida – são visualizadas várias emissões de luz antes do início do fluxo luminoso completo. Tais falhas reduzem a vida útil dos filamentos de tungstênio da lâmpada.

Os dispositivos de partida geram perdas significativas de energia e reduzem a eficiência do dispositivo da lâmpada. As desvantagens também incluem a dependência da tensão e uma grande variação no tempo de resposta dos eletrodos.

Nas lâmpadas fluorescentes, observa-se um aumento da tensão de trabalho ao longo do tempo, enquanto no starter, ao contrário, quanto maior a vida útil, menor a tensão de ignição da descarga incandescente. Assim, ocorre que a lâmpada ligada pode provocar o seu acionamento, fazendo com que a luz se apague.

Os contatos abertos do starter acendem a luz novamente. Todos esses processos ocorrem em frações de segundo e o usuário pode observar apenas o piscar.

O efeito pulsante causa irritação na retina do olho, além de levar ao superaquecimento do reator, redução de sua vida útil e falha da lâmpada.

As mesmas consequências negativas são esperadas de uma grande variação no tempo do sistema de contato. Muitas vezes, não é suficiente para o pré-aquecimento adequado dos cátodos da lâmpada.

Como resultado, o dispositivo acende após uma série de tentativas, acompanhadas por um aumento na duração dos processos de transição.

Se o starter estiver conectado a um circuito de lâmpada única, neste caso não é possível reduzir a pulsação de luz.

Para reduzir o efeito negativo, recomenda-se usar tais circuitos apenas em ambientes onde são aplicados grupos de lâmpadas (de 2 a 3 unidades), que devem ser ligados em fases diferentes de um circuito trifásico.

Decodificação dos valores de marcação

Não existe uma abreviatura geralmente aceita para modelos de starters de produção nacional e estrangeira. Portanto, consideraremos os fundamentos das designações separadamente.

A decodificação do valor 90C-220 é a seguinte: starter que funciona com amostras fluorescentes, cuja potência é de 90 W, e a tensão nominal é de 220 V (+)

De acordo com o GOST, a decodificação dos valores alfanuméricos [XX][C]-[XXX], gravados no corpo do dispositivo, é a seguinte:

• [XX] – números que indicam a potência do mecanismo de reprodução de luz: 60 W, 90 W ou 120 W;
• [S] – starter;
• [XXX] – tensão aplicada para funcionamento: 127 V ou 220 V.

Para implementar a ignição das lâmpadas, desenvolvedores estrangeiros produzem dispositivos com diferentes designações.

O fator de forma eletrônico é produzido por muitas empresas.

A mais conhecida no mercado nacional — Philips, que produz starters dos seguintes tipos:

• S2 são projetados para potência de 4-22 W;
• S10 — 4-65 W.

A empresa OSRAM está focada na produção de starters tanto para conexão única de luminárias quanto para conexão em série. No primeiro caso, é a marcação S11 com limite de potência de 4-80 W, ST111 — 4-65 W. E no segundo, por exemplo, ST151 — 4-22 W.

Os modelos de starters disponíveis são apresentados em uma ampla variedade. Os principais parâmetros considerados na seleção são valores proporcionais às características das lâmpadas fluorescentes.

O que observar ao escolher?

No processo de seleção do mecanismo de partida, não basta basear-se no nome do desenvolvedor e na faixa de preço, embora esses fatores também devam ser considerados, pois indicam a qualidade do dispositivo.

Neste caso, saem vencedores os aparelhos confiáveis que se provaram positivamente na prática. Vale a pena prestar atenção às seguintes empresas: Philips, Sylvania e OSRAM.

Starter FS-11 da marca Sylvania. É selecionado para lâmpadas fluorescentes de luz do dia, com potência de 4-65 W. Pode ser usado em rede de corrente alternada. Funciona com base no princípio de descarga luminescente.

Consideram-se como os principais parâmetros operacionais do starter as seguintes características técnicas:

1. Corrente de ignição. Este valor deve ser superior à tensão de operação da lâmpada, mas não inferior à tensão da rede de alimentação.
2. Tensão de base. Ao conectar em um esquema de uma lâmpada, utiliza-se um aparelho de 220 V; para duas lâmpadas, de 127 V.
3. Nível de potência.
4. Qualidade do invólucro e sua resistência ao fogo.
5. Vida útil. Em condições padrão de uso, o starter deve suportar pelo menos 6000 acionamentos.
6. Duração do aquecimento dos cátodos.
7. Tipo de capacitor utilizado.

Também é necessário levar em conta a reatância indutiva da bobina e o coeficiente de retificação, responsável pela relação entre a resistência reversa e a direta sob tensão contínua.

Informações adicionais sobre o dispositivo, funcionamento e conexão do mecanismo de partida e regulação de lâmpadas fluorescentes são apresentadas neste artigo.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Ajuda na seleção do reator necessário para lâmpada fluorescente:

Starter para dispositivos fluorescentes: fundamentos da marcação e construção do aparelho:

Teoricamente, o tempo de funcionamento do starter é equivalente à vida útil da lâmpada que ele acende. No entanto, deve-se considerar que, com o passar do tempo, a intensidade da tensão de descarga luminescente diminui, o que afeta o funcionamento do dispositivo fluorescente.

No entanto, os fabricantes recomendam substituir tanto o starter quanto a lâmpada ao mesmo tempo. Para adquirir a modificação correta, vale a pena estudar inicialmente as principais especificações dos dispositivos.

Compartilhe com os leitores sua experiência na escolha de um starter para lâmpadas fluorescentes. Por favor, deixe comentários, faça perguntas sobre o tema do artigo e participe das discussões – o formulário de feedback está localizado abaixo.