Lâmpadas fluorescentes: parâmetros, construção, esquema, prós e contras em comparação com outras

As lâmpadas fluorescentes modernas (LF) lidam perfeitamente com a iluminação de grandes áreas residenciais, comerciais e técnicas, e permitem reduzir o consumo total de eletricidade em 50-83%, diminuindo assim as contas de serviços públicos.

Neste artigo, examinaremos as características de trabalho das LF, seu dispositivo, analisaremos as principais vantagens e desvantagens em comparação com outros tipos de luminárias. Além disso, apresentaremos fotos e diagramas temáticos, bem como vídeos sobre o princípio de funcionamento das lâmpadas fluorescentes e as particularidades de seu uso.

Princípio de funcionamento e dispositivo da LF

O aparelho fluorescente é uma fonte de luz de descarga de gás, onde uma descarga elétrica em vapores de mercúrio cria uma intensa radiação ultravioleta.

Os módulos compactos do tipo fluorescente possuem um soquete padrão, tornando-se uma substituição conveniente para as lâmpadas incandescentes brilhantes, porém mais energeticamente dispendiosas.

Como funciona uma lâmpada fluorescente?

Em luz visível ao olho humano, ele é transformado por uma composição especial chamada fósforo, composta por halofosfato de cálcio misturado com elementos adicionais.

Após a conexão de uma lâmpada fluorescente à rede elétrica central, é necessário manter dentro do bulbo de vidro a chamada descarga luminescente.

Isso permite garantir o brilho da camada de fósforo em modo contínuo, mesmo durante uma interrupção breve da alimentação elétrica central.

Antigamente, a lâmpada fluorescente clássica tinha a forma de um tubo selado nas duas extremidades, dentro do qual havia vapores de mercúrio. Atualmente, os aparelhos são produzidos em formas e configurações mais variadas.

Características construtivas do aparelho

A lâmpada fluorescente tradicional é um cilindro de vidro com diâmetro externo de 12, 16, 26 e 38 mm, geralmente apresentada como:

• tubo reto alongado;
• módulo curvo em forma de U;
• anel;
• figura complexa.

Nas bordas extremas, as pernas são hermeticamente soldadas. Em seu lado interno, são colocados eletrodos de tungstênio, estruturalmente lembrando corpos de filamento biespiral, incorporados nas lâmpadas de Ilyich.

Em certos tipos de lâmpadas fluorescentes, são utilizados tri-espirais mais avançados, que consistem em uma biespiral torcida. Os dispositivos equipados com eles têm um nível mais alto de eficiência e um limite mais baixo de perda de calor, aumentando significativamente a eficiência geral do fluxo de luz.

Na parte externa, os elementos do eletrodo são soldados aos pinos de metal do soquete metálico, aos quais a tensão de operação é aplicada.

Dispositivos em forma de U e retos geralmente são equipados com soquetes G5 e G13, onde a codificação de letras indica o tipo de pino do soquete, e o número mostra a distância entre os elementos de trabalho.

O meio condutor localizado dentro do bulbo de vidro possui resistência negativa. Quando um aumento de corrente ocorre entre dois eletrodos opostos, necessitando de limitação, ele se manifesta e reduz a tensão de operação.

No circuito de ligação de uma lâmpada fluorescente comum, há um reator ou balastro. Ele é responsável por gerar uma tensão de pulso de alto nível necessária para a ativação correta da lâmpada.

A figura mostra a disposição interna da lâmpada fluorescente e explica claramente o princípio básico de funcionamento de seus principais componentes.

Além desta peça, o reator é equipado com um starter. Ele é um elemento de descarga incandescente, dentro do qual há dois eletrodos, cercados por um gás inerte.

Um deles é composto por uma placa bimetálica. No modo de espera, ambos os eletrodos estão no estado aberto.

Tipos comuns dessas lâmpadas

A classificação primária dos produtos à base de fluorescente é feita pelo nível de pressão base. Dispositivos de alta pressão são usados para instalações de iluminação de alta potência e iluminação externa de ruas.

Lâmpadas de baixa pressão são usadas em uso doméstico para fornecer luz a ambientes industriais, técnicos e residenciais de várias finalidades.

Tipo #1 — módulos de alta pressão

Dispositivos de alta pressão produzem um fluxo de luz saturado de boa densidade. A superfície interna do elemento de bulbo possui um revestimento de fósforo especial de fluorogermanato ou arseniato de magnésio.

A potência operacional dessas lâmpadas fluorescentes varia na faixa de 50-2000 W.

Módulos de mercúrio de alta pressão necessitam de tensão nominal de rede de 220 watts para funcionamento correto. O coeficiente de ondulação geralmente é de 61 a 74%.

A ignição completa do módulo de iluminação ocorre em 3 segundos. A vida útil dos produtos de 80-125 watts é de cerca de 6.000 h, e lâmpadas de 400 W ou mais podem funcionar até 15.000 h com a observância estrita das regras de operação estabelecidas pelo fabricante.

Tipo #2 — produtos de baixa pressão

Lâmpadas fluorescentes de baixa pressão são usadas para fornecer fluxo luminoso em ambientes residenciais, técnicos e industriais.

Estruturalmente, o dispositivo é um tubo de vidro resistente contendo argônio a uma pressão de 400 Pa e uma pequena quantidade de mercúrio ou amálgama. É oferecido no mercado nas mais diversas modificações e é equipado com dois elementos eletrodos.

A temperatura mais baixa que as lâmpadas fluorescentes de baixa pressão podem suportar é -15 °C. Portanto, essas fontes de luz são consideradas inadequadas para uso em áreas externas.

O bulbo de vidro pode ter diâmetros variados. O nível de emissão de luz varia conforme a potência do dispositivo. Para seu funcionamento correto, é necessário um starter do tipo reator. A vida útil média é de 10.000 horas.

Particularidades das LF compactas

Lâmpadas fluorescentes compactas são produtos híbridos que combinam algumas características específicas das lâmpadas incandescentes e as propriedades das fluorescentes.

Graças às tecnologias avançadas e às crescentes possibilidades inovadoras, possuem pequeno diâmetro e dimensões reduzidas, características das lâmpadas incandescentes, além de alto nível de eficiência energética, típico da linha de lâmpadas fluorescentes.

Lâmpadas fluorescentes compactas são fabricadas com bases tradicionais E27, E14, E40 e estão substituindo ativamente as lâmpadas incandescentes clássicas no mercado, pois fornecem luz de qualidade com consumo de energia significativamente menor.

As lâmpadas fluorescentes compactas são, na maioria dos casos, equipadas com reator eletrônico e podem ser usadas em luminárias de tipo específico. Também são utilizadas para substituir lâmpadas incandescentes simples e comuns em luminárias novas e antigas.

Apesar de todas as vantagens, os módulos compactos apresentam algumas desvantagens específicas, como:

• Efeito estroboscópico ou cintilação – as principais contraindicações aqui são para epiléticos e pessoas com várias doenças oculares;
• Efeito sonoro pronunciado – durante o uso prolongado, surge um fundo acústico que pode causar certo desconforto para a pessoa no ambiente;
• Odor – em alguns casos, os produtos emitem aromas acre e desagradáveis que irritam o olfato.

A última posição é mais frequentemente observada em produtos sem marca de origem chinesa, enquanto as duas primeiras são frequentemente sofridas até por dispositivos de marca, fabricados de acordo com todas as regras e requisitos modernos. O ranking dos melhores fabricantes de lâmpadas fluorescentes compactas apresentamos neste artigo.

Espectro básico de temperaturas de cor

A cor da luz é um dos parâmetros mais importantes, dependendo diretamente da composição do fósforo, que transforma a radiação ultravioleta em luz.

Hoje, as 7 definições mais comuns de tonalidades do fluxo produzido por lâmpadas fluorescentes são:

• LEB – branco natural com um tom frio perceptível;
• LDTS – branco diurno natural com qualidade de reprodução de cor melhorada;
• LTB – branco quente;
• LD – branco diurno tradicional;
• LB – branco clássico;
• LETS – natural com transmissão de tonalidades da mais alta qualidade;
• LKhB – branco frio simples.

Para ambientes residenciais onde a pessoa passa muito tempo, são adequados tons de gama quente ou lâmpadas diurnas naturais com alto nível de reprodução de cor.

Os tons brancos e diurnos geralmente estão presentes em escritórios, áreas de trabalho, instalações industriais, salas de reunião e auditórios. Eles favorecem a concentração, aumentam a atividade cerebral e melhoram a capacidade de aprendizado geral e a produtividade do trabalho.

Os tons mais frios são usados em instituições médicas, laboratórios, hospitais e salas técnicas. Eles conferem clareza adicional aos objetos e melhoram a acuidade visual.

Os fluorescentes para vitrines de carnes em supermercados se distinguem por um espectro de emissão rosa especialmente selecionado. Ele realça os tons naturais dos produtos, tornando-os mais atraentes aos olhos dos clientes.

Componentes de cor adicionados ao fósforo permitem obter tons de lâmpada rosa, azul, verde e outros incomuns.

Esses dispositivos são usados para fins de design, publicidade e comerciais. Com eles, cria-se uma luminosidade original, necessária em um caso específico.

Mais informações sobre a temperatura da cor da luz, particularidades da percepção de cores pelo ser humano e nuances de escolha escrevemos no seguinte artigo.

Pontos fortes e fracos dos dispositivos

Como qualquer dispositivo técnico destinado à iluminação de ambientes residenciais e de trabalho, as lâmpadas fluorescentes têm seus pontos fracos e fortes.

Com base nesta informação, é possível determinar onde é mais sensato usá-las e em quais casos deve-se preferir fontes de luz de outro tipo.

Aspectos positivos das lâmpadas

A principal vantagem dos produtos fluorescentes é considerada a maior emissão de luz e o bom nível de eficiência. Eles fornecem iluminação para o ambiente sem irritar os olhos e demonstram resistência normal mesmo em condições de uso intenso.

O módulo excede em cerca de 5 vezes a potência base de uma lâmpada incandescente comum. E uma lâmpada fluorescente de 20 watts fornece um fluxo luminoso igual ao de uma lâmpada incandescente de 100 watts.

As diversas temperaturas de tonalidades de luz, próximas em espectro à luz solar natural, permitem escolher o dispositivo de iluminação adequado para diferentes finalidades e para ambientes de qualquer uso.

O fluxo de luz emitido pelo módulo é difuso, não direcionado. Um brilho calmo e agradável aos olhos emana não apenas do filamento de tungstênio localizado no interior, mas também de toda a superfície externa do bulbo.

Isso permite usar fontes fluorescentes tanto para criar iluminação geral de fundo quanto para organizar luz zonal.

Para uso em locais onde a iluminação é ligada automaticamente por sensores de movimento, as lâmpadas fluorescentes não são adequadas. Elas têm um limite no número de ligações permitidas em um determinado período de tempo e, se forem acionadas com muita frequência, podem falhar.

A vida útil dos produtos fluorescentes varia de acordo com o modelo e pode chegar a 20.000 horas ou 5 anos.

No entanto, o comprador deve saber que a lâmpada só atingirá essa vida útil se as seguintes condições forem atendidas:

• disponibilidade de alimentação elétrica de qualidade suficiente, sem picos ou flutuações;
• de qualidade reator;
• um número determinado de ativações, geralmente não mais que 2000 nos primeiros 2 anos de uso, o que equivale a apenas 5 ligações por dia.

A violação dessas condições básicas reduzirá significativamente a eficiência do dispositivo de iluminação e encurtará consideravelmente sua vida útil.

Os módulos podem ser usados para iluminar estufas. Eles fornecem luz natural, muito próxima da solar, não consomem muita energia elétrica e demonstram boa resistência a flutuações de tensão, típicas de redes de energia em áreas rurais.

O nível de consumo de energia das lâmpadas fluorescentes é quase 5 vezes menor que o dos produtos tradicionais, por isso podem ser classificadas como fontes de luz econômicas.

Com elas, será possível iluminar eficientemente um grande ambiente sem gastar muito dinheiro em contas de serviços públicos.

A temperatura de trabalho na superfície do bulbo não excede 50 graus. Isto permite operar a lâmpada em ambientes onde são exigidos requisitos elevados de segurança contra incêndios.

Principais desvantagens dos módulos

A primeira grande desvantagem dos produtos é a sensibilidade excessiva às variações de temperatura. Eles reagem fortemente ao movimento da coluna de mercúrio e podem parar de funcionar quando a temperatura cai abaixo de -20 °C.

O calor acima de +50 °C não afeta o funcionamento da melhor maneira e limita seriamente a gama de usos dessas fontes de luz.

A suscetibilidade à umidade também não é um ponto positivo e não permite uma ampla aplicação dos produtos em banheiros e instalações sanitárias.

Com o tempo, o fósforo nos bulbos das lâmpadas degrada-se e o espectro de emissão muda. Paralelamente, o nível de eficiência luminosa do dispositivo cai e a eficiência diminui visivelmente.

Às vezes, o próprio fluxo luminoso é considerado uma desvantagem, por ter um espectro linear e irregular, que distorce os tons naturais dos objetos presentes na sala.

Nem todos percebem isso visualmente, mas para aqueles que notam essa desvantagem muito claramente, são vendidas lâmpadas com fósforo mais próximo de uma cor espectral contínua e mais natural. No entanto, a sua eficiência luminosa é significativamente menor.

Ocorrem situações em que as lâmpadas fluorescentes cintilam com o dobro da frequência da rede elétrica. Este problema pode ser resolvido com algumas melhorias no dispositivo, em particular, com o uso de reator eletrônico (EPRA) com um nível adequado de capacitância do capacitor de suavização da corrente retificada na entrada do inversor.

Mas o facto de os fabricantes tentarem economizar e não equiparem os dispositivos com capacitores da capacidade necessária é um pouco decepcionante.

Os módulos LL (lâmpadas fluorescentes) domésticos funcionam melhor quando a temperatura ambiente se mantém entre +5 e +35 °C. Quando o termómetro mostra valores mais baixos, o arranque do dispositivo é significativamente dificultado e o tempo de operação é visivelmente reduzido.

A necessidade de um dispositivo de arranque adicional também reduz um pouco a popularidade das lâmpadas. Elas exigem obrigatoriamente ou um reator excessivamente ruidoso e bastante volumoso com um starter de baixa confiabilidade, ou um reator eletrônico (EPRA) mais avançado, com função de ajuste de potência, mas que custa um dinheiro considerável.

Outro ponto vulnerável das lâmpadas fluorescentes é a alta sensibilidade ao ligar. Durante a ativação direta da lâmpada, uma composição especial queima e se desprende nos elétrodos, que garante a estabilidade da descarga e protege o filamento interno de tungsténio do sobreaquecimento.

A ligação constante reduz significativamente a vida útil do dispositivo. Além disso, surge uma cintilação irritante e visível, e as bordas do bulbo da lâmpada escurecem e perdem a estética.

Ameaça química à saúde

Uma das principais desvantagens das fontes de luz fluorescente é o perigo químico. O bulbo da lâmpada contém mercúrio altamente tóxico, cuja quantidade varia de 1 a 70 mg.

Os vapores dessa substância podem prejudicar a saúde de pessoas que permanecem constantemente em ambientes iluminados por dispositivos do tipo FL.

A integridade de uma lâmpada usada não pode ser violada, caso contrário, o mercúrio tóxico vazará para o meio ambiente. Para descarte não autorizado, é prevista uma multa, portanto é melhor entregar o produto a um centro que processe elementos perigosos para a natureza e para o ser humano.

Quando o módulo falha, ele não deve em hipótese alguma ser quebrado ou jogado em uma lixeira comum. Ele deve ser descartado de acordo com as normas e regulamentos claramente descritos na legislação vigente.

Por exemplo, levar para aterros onde materiais tóxicos são recebidos da população para sua correta destruição ou reciclagem.

Comparação com outras fontes de luz

Os produtos do tipo FL diferem significativamente tanto das lâmpadas incandescentes obsoletas quanto das lâmpadas LED progressivas.

Em comparação com as primeiras, elas consomem 5 vezes menos energia elétrica, ao mesmo tempo que fornecem o mesmo nível de intensidade do fluxo luminoso. No entanto, elas perdem um pouco em potência combinada com consumo de energia para os dispositivos LED.

A tabela mostra claramente em números o quanto é mais vantajoso usar fontes modernas de iluminação de qualidade em vez das lâmpadas tradicionais de Edison.

É verdade que a lâmpada incandescente queima com a mesma intensidade durante todo o período de funcionamento, enquanto as lâmpadas fluorescentes perdem parte da saturação devido à queima da camada interna que reflete a luz ultravioleta.

Os produtos LED adquirem alguma opacidade durante a operação devido à degradação dos diodos de trabalho. E em alguns modelos, há a possibilidade de ajustar o brilho da iluminação usando um dimmer.

Em lâmpadas incandescentes ou fluorescentes, essa função não é fornecida. Mas este modo conveniente em dispositivos LED não é gratuito e você terá que pagar um valor extra por ele.

Em termos de fragilidade estrutural, as lâmpadas incandescentes e fluorescentes são semelhantes, pois possuem um bulbo de vidro. Os módulos LED são mais resistentes a impactos e danos mecânicos nesse aspecto. Além disso, a ausência de quaisquer elementos nocivos e tóxicos em seu interior os torna muito mais atraentes para uso doméstico.

Os custos mais altos durante todo o período operacional são incorridos pelo uso de lâmpadas incandescentes. As lâmpadas fluorescentes consomem energia dentro de limites razoáveis, e os LEDs permitem reduzir os custos aos níveis mais baixos.

Quanto ao aspecto financeiro, inicialmente a lâmpada incandescente é a mais barata. No entanto, considerando sua vida útil de apenas 1.000 horas, dificilmente isso pode ser considerado uma vantagem significativa.

O preço base das lâmpadas fluorescentes é mais alto, mas elas também duram muito mais. Como dizem fabricantes conceituados, elas duram de 10.000 a 15.000 horas se o número de ativações diárias não exceder 5 a 6 vezes.

Os módulos de LED podem se orgulhar de desempenho ainda melhor, mas pagar por esse prazer custa muito mais, e isso nem sempre é viável. Embora a tendência de substituir umas fontes de luz por outras seja observada em toda parte. Sobre a necessidade de substituir lâmpadas fluorescentes por LEDs e o procedimento para realizar esse trabalho, nós escrevemos aqui.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Qual o princípio de funcionamento das lâmpadas fluorescentes. Explicação detalhada de todos os aspectos do funcionamento de dispositivos de iluminação econômicos e energeticamente eficientes:

Quais são as principais diferenças entre os elementos fluorescentes e as lâmpadas incandescentes comuns e tradicionais. Comparação de potência, fluxo luminoso e consumo de energia de dois dispositivos de iluminação modernos:

O que são as lâmpadas compactas economizadoras de energia do tipo fluorescente. Como funcionam, quantos watts consomem e para que fins são usadas:

O dispositivo do tipo fluorescente é um análogo prático da lâmpada incandescente clássica. Com ele, é possível fornecer um fluxo luminoso de qualidade para ambientes de qualquer tamanho, reduzindo o consumo de energia. Ele durará muito tempo e não causará problemas significativos aos proprietários.

Depois, quando as lâmpadas completarem sua vida útil, será necessário descartá-las e comprar novas, módulos mais avançados.

E que tipo de lâmpadas você prefere e o que pensa sobre as lâmpadas fluorescentes? Compartilhe sua opinião com outros usuários, conte-nos quais são as principais vantagens que você vê nas lâmpadas fluorescentes e o que, pessoalmente para você, é uma desvantagem significativa desses dispositivos.

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