Cebador para lámparas fluorescentes: dispositivo, principio de funcionamiento, marcado + detalles de selección

El cebador para lámparas fluorescentes forma parte del equipo del balasto electromagnético (EMPRA) y está destinado al encendido de la lámpara de mercurio.

Cada modelo, fabricado por un desarrollador específico, tiene diferentes características técnicas, pero se utiliza para luminarias que se alimentan exclusivamente de la red de corriente alterna, con una frecuencia máxima no superior a 65 Hz.

Proponemos entender cómo está construido el cebador para lámparas fluorescentes, cuál es su función en el dispositivo de iluminación. Además, señalaremos las características de los diferentes dispositivos de arranque y explicaremos cómo elegir el mecanismo adecuado.

¿Cómo está construido el dispositivo?

El cebador (arrancador) es bastante simple. El elemento consiste en una pequeña lámpara de descarga de gas, capaz de formar una descarga incandescente a baja presión de gas y baja corriente.

Esta ampolla de vidrio de pequeño tamaño está llena de un gas inerte, una mezcla de helio o neón. En ella están soldados electrodos móviles y fijos de metal.

Todas las bobinas de electrodos de la bombilla están equipadas con dos bloques de terminales. Uno de los terminales de cada contacto está involucrado en el circuito del balasto electromagnético. Los demás están conectados a los cátodos del arrancador.

La distancia entre los electrodos del arrancador no es significativa, por lo que se puede romper fácilmente mediante el voltaje de la red. Así se genera una corriente y se calientan los elementos que forman parte del circuito eléctrico con una cierta resistencia. Precisamente el cebador es uno de esos elementos.

Las construcciones de los cebadores para lámparas fluorescentes tienen un diseño prácticamente idéntico: 1 – balasto; 2 – ampolla de vidrio; 3 – vapor de mercurio; 4 – terminales; 5 – electrodos; 6 – carcasa; 7 – contacto bimetálico; 8 – sustancia gaseosa inerte; 9 – filamentos de tungsteno de la lámpara fluorescente; 10 – gota de mercurio; 11 – descarga de arco en la ampolla (+)

La ampolla está colocada dentro de una carcasa de plástico o metal, que actúa como cubierta protectora. En algunos modelos, además hay un orificio de visualización especial en la parte superior de la tapa.

El material más demandado para la fabricación del bloque es el plástico. La exposición constante a altas temperaturas permite que soporte la composición especial de impregnación: el luminóforo.

Los dispositivos se fabrican con un par de patas que actúan como contactos. Están hechos de diferentes tipos de metal.

Según el tipo de construcción, los electrodos pueden ser simétricos móviles o asimétricos con un elemento móvil. Sus terminales pasan a través del portalámparas.

En paralelo a los electrodos del bulbo se conecta un condensador de capacidad 0,003-0,1 µF. Es un elemento importante que reduce el nivel de interferencias de radio y también participa en el proceso de encendido de la lámpara.

Un componente obligatorio en el dispositivo es el condensador, capaz de suavizar las sobrecorrientes y al mismo tiempo abrir los electrodos del aparato, realizando la extinción del arco que se produce entre los elementos conductores de corriente.

Sin este mecanismo, existe una alta probabilidad de soldadura de los contactos al producirse un arco, lo que reduce significativamente la vida útil del cebador.

En el uso doméstico, los más populares son los modelos de balastros con sistema de contactos simétrico y circuito de arranque. Estos modelos se ven menos afectados por las caídas de tensión en la red eléctrica.

El correcto funcionamiento del cebador depende de la tensión de la red de alimentación. Cuando los valores nominales disminuyen al 70-80%, la lámpara fluorescente puede no encenderse, ya que no se producirá un calentamiento suficiente de los electrodos.

En el proceso de selección del arrancador adecuado, teniendo en cuenta el modelo específico de lámpara de luz diurna (fluorescente o LL), es necesario analizar adicionalmente las características técnicas de cada tipo, así como decidir sobre el fabricante.

Principio de funcionamiento del aparato

Al aplicar la alimentación de red al dispositivo de iluminación, la tensión pasa a través de las espiras del reactor LL y el filamento incandescente, fabricado con monocristales de wolframio.

A continuación, se aplica a los contactos del cebador y forma una descarga incandescente entre ellos, mientras se produce el resplandor del medio gaseoso mediante su calentamiento.

Ya que en el dispositivo hay otro contacto, bimetálico, también reacciona a los cambios y comienza a doblarse, modificando su forma. Así, este electrodo cierra el circuito eléctrico entre los contactos.

La magnitud de la corriente de la descarga incandescente formada varía de 20 a 50 mA, lo cual es suficiente para calentar el electrodo bimetálico, que se encarga del cierre del circuito (+).

El circuito cerrado formado en el circuito eléctrico del dispositivo fluorescente conduce corriente a través de sí mismo y calienta los filamentos de tungsteno, que, a su vez, comienzan a emitir electrones desde su superficie caliente.

De esta forma se genera la emisión termoiónica. Al mismo tiempo, se produce el calentamiento de los vapores de mercurio que se encuentran en el bulbo.

El flujo de electrones generado contribuye a reducir aproximadamente a la mitad el voltaje aplicado desde la red eléctrica a los contactos del arrancador. El nivel de descarga incandescente comienza a disminuir junto con la temperatura del filamento.

La placa bimetálica reduce su grado de deformación, abriendo así el circuito entre el ánodo y el cátodo. El flujo de corriente a través de esta sección se detiene.

El cambio en sus valores provoca, dentro de la bobina de choque, en el circuito conductor, la aparición de una fuerza electromotriz de inducción.

El contacto bimetálico reacciona instantáneamente produciendo una descarga de corta duración en el circuito conectado a él: entre los filamentos de tungsteno de la lámpara fluorescente.

Su valor alcanza varios kilovoltios, lo cual es suficiente para atravesar el medio inerte de gases con vapores de mercurio calientes. Entre los extremos de la lámpara se forma un arco eléctrico que produce radiación ultravioleta.

Dado que este espectro de luz no es visible para el ser humano, la lámpara cuenta en su diseño con un fósforo que absorbe la radiación ultravioleta. Como resultado, se visualiza un flujo luminoso estándar.

Al cambiar la corriente en el circuito o al detenerse por completo, se producen cambios proporcionales en el flujo magnético a través de la superficie de la placa, lo que limita dicho circuito y genera en este esquema una FEM de autoinducción.

Sin embargo, el voltaje en el arrancador, conectado en paralelo a la lámpara, no es suficiente para formar una descarga incandescente; por lo tanto, los electrodos permanecen en posición abierta durante el período de luminiscencia de la lámpara fluorescente. A partir de entonces, el arrancador no se utiliza en el circuito de trabajo.

Dado que después de producir la luminiscencia se deben limitar los valores de corriente, se introduce en el circuito un balasto electromagnético. Gracias a su resistencia inductiva, actúa como un dispositivo limitador que evita daños en la lámpara.

Tipos de cebadores para luminarias fluorescentes

Según el algoritmo de funcionamiento, los dispositivos de arranque se dividen en tres tipos principales: electrónicos, térmicos y de descarga incandescente. A pesar de que los mecanismos presentan diferencias en los elementos de construcción y en los principios de funcionamiento, realizan funciones idénticas.

Arrancador electrónico

Los procesos que se reproducen en el sistema de contactos de los arrancadores no son controlables. Además, el régimen térmico del entorno ejerce una influencia significativa sobre su funcionamiento.

Por ejemplo, a una temperatura inferior a 0 °C, la velocidad de calentamiento de los electrodos se ralentiza; en consecuencia, el dispositivo tardará más tiempo en encender la luz.

También, con el calentamiento, los contactos pueden soldarse entre sí, lo que provoca el sobrecalentamiento y la destrucción de los filamentos de la lámpara, es decir, su deterioro.

La mayoría de los modelos de balastos electrónicos para lámparas fluorescentes están fabricados basándose en el microchip UBA 2000T. Este tipo de dispositivo permite eliminar el sobrecalentamiento de los electrodos, lo que aumenta significativamente la vida útil de los contactos de la lámpara y, por consiguiente, su período de funcionamiento.

Incluso los dispositivos que funcionan correctamente tienden a desgastarse con el tiempo. Mantienen el filamento de los contactos de la lámpara durante más tiempo, reduciendo así su vida útil.

Precisamente para eliminar este tipo de deficiencias, en la microelectrónica de semiconductores de los arrancadores se han empleado diseños complejos con microchips. Estos permiten limitar el número de ciclos del proceso de simulación de cierre de los electrodos del arrancador.

En la mayoría de las muestras disponibles en el mercado, el dispositivo de circuito del arrancador electrónico consta de dos módulos funcionales:

• circuito de control;
• módulo de conmutación de alto voltaje.

Como ejemplo, se puede mencionar el microchip de encendido electrónico UBA2000T de la empresa PHILIPS y el tiristor de alto voltaje TN22 fabricado por STMicroelectronics.

El principio de funcionamiento del arrancador electrónico se basa en la apertura del circuito mediante calentamiento. Algunos modelos tienen una ventaja significativa: la opción de modo de encendido en espera.

De este modo, la apertura de los electrodos se realiza en la fase de voltaje necesaria y bajo condiciones óptimas de temperatura de calentamiento de los contactos.

Los elementos semiconductores del balasto electrónico deben coincidir en las características operativas clave, es decir, la relación entre el valor de potencia y el voltaje de red del dispositivo luminotécnico conectado.

Es importante que, en caso de fallos de la lámpara y de intentos fallidos de encendido, este tipo de mecanismo se apaga si el número de intentos alcanza 7. Por lo tanto, no se puede hablar de un fallo prematuro del arrancador electrónico.

Tan pronto como se reemplace la lámpara por una que funcione correctamente, el dispositivo podrá reanudar el proceso de encendido de la lámpara fluorescente. El único inconveniente de esta modificación es su alto precio.

En el circuito con arrancador, como método adicional para reducir las interferencias de radio, se pueden utilizar bobinas de choque simétricas con un devanado dividido en secciones idénticas, con igual número de espiras enrolladas en un dispositivo común: el núcleo.

Actualmente, los balastos fabricados tienen una construcción de núcleo ensamblado. El corte del cable magnético se realiza a partir de chapas de acero. Por lo general, estos inductores tienen dos devanados simétricos.

Todas las áreas de la bobina están conectadas en serie con uno de los contactos de la lámpara. Al encenderse, ambos electrodos funcionarán en las mismas condiciones técnicas, reduciendo así el nivel de interferencias.

Arrancador térmico

La principal característica distintiva de los encendedores térmicos es el largo período de arranque de la lámpara fluorescente (LF). Este mecanismo, durante su funcionamiento, consume mucha electricidad, lo que afecta negativamente sus características de consumo energético.

El arrancador térmico también se denomina termobimetálico. El calentamiento de los contactos se produce con retardo, lo que repercute eficazmente en el funcionamiento del dispositivo de iluminación en un entorno de baja temperatura.

Por lo general, este tipo se utiliza en condiciones de baja temperatura. El algoritmo de funcionamiento difiere significativamente de los análogos de otros tipos.

En caso de corte de alimentación, los electrodos del dispositivo están en estado cerrado; al aplicar alimentación, se genera un pulso de alto voltaje.

Mecanismo de descarga incandescente

Los mecanismos de arranque basados en el principio de descarga incandescente tienen electrodos bimetálicos en su diseño.

Están fabricados con aleaciones metálicas que tienen diferentes coeficientes de dilatación lineal al calentar la placa.

La desventaja del encendedor de descarga incandescente es el bajo nivel de pulso de voltaje, por lo que no hay suficiente fiabilidad en el encendido de la lámpara fluorescente (LF).

La posibilidad de encender la lámpara viene determinada por la duración del precalentamiento de los cátodos y los valores de la corriente que fluye a través del dispositivo de iluminación en el momento de abrir el circuito de contactos del arrancador.

Si en el primer intento el arrancador no enciende la lámpara, repetirá automáticamente los intentos hasta que la lámpara se encienda.

Por lo tanto, estos dispositivos no se utilizan en condiciones de baja temperatura o en climas desfavorables, por ejemplo, con alta humedad.

Si no se garantiza un nivel óptimo de calentamiento del sistema de contactos, la lámpara tardará mucho tiempo en encenderse o se dañará. Según las normas GOST, el tiempo empleado por el arrancador para el encendido no debe exceder los 10 segundos.

Los dispositivos de arranque que realizan sus funciones mediante el principio térmico o de descarga incandescente están obligatoriamente equipados con un dispositivo adicional: un condensador.

Función del condensador en el circuito

Como ya se ha mencionado anteriormente, el condensador se encuentra dentro de la cubierta del dispositivo en paralelo a sus cátodos.

Este elemento cumple dos tareas clave:

1. Reduce el nivel de interferencias electromagnéticas generadas en el rango de ondas de radio. Estas surgen como resultado del contacto entre el sistema de electrodos del arrancador y los formados por la lámpara.
2. Influye en el proceso de encendido de la lámpara fluorescente.

Este mecanismo adicional reduce la magnitud del voltaje de pulso formado al abrir los cátodos del arrancador y aumenta su duración.

El condensador reduce la probabilidad de que los contactos se peguen. Si el dispositivo no incorpora un condensador, el voltaje en la lámpara aumenta con bastante rapidez y puede llegar a varios miles de voltios. Estas condiciones disminuyen el nivel de fiabilidad del encendido de las lámparas.

Dado que el uso de un dispositivo supresor no permite lograr la completa nivelación de las interferencias electromagnéticas, se introducen dos condensadores en la entrada del circuito, cuya capacitancia total es de al menos 0,016 µF. Se conectan en serie con la conexión a tierra del punto medio.

Principales desventajas de los arrancadores

La principal desventaja de los arrancadores es la falta de fiabilidad de su construcción. La falla del mecanismo de encendido provoca un falso arranque: se visualizan varios destellos de luz antes de que comience el flujo luminoso completo. Estas averías reducen la vida útil de los filamentos de tungsteno de la lámpara.

Los arrancadores generan pérdidas de energía considerables y reducen la eficiencia del dispositivo de la lámpara. Entre las desventajas también se encuentra la dependencia de la tensión y una variación significativa en el tiempo de activación de los electrodos.

En las lámparas fluorescentes se observa un aumento del voltaje de funcionamiento con el tiempo, mientras que en el arrancador, por el contrario, cuanto mayor es la vida útil, menor es el voltaje de encendido de la descarga luminiscente. Por lo tanto, resulta que la lámpara encendida puede provocar su activación, por lo que la luz se apagará.

Los contactos abiertos del arrancador vuelven a encender la luz. Todos estos procesos se realizan en una fracción de segundo y el usuario puede observar solo un parpadeo.

El efecto pulsante causa irritación en la retina del ojo, así como también provoca el sobrecalentamiento del balasto, la reducción de su vida útil y la falla de la lámpara.

Las mismas consecuencias negativas se esperan también de la considerable dispersión del tiempo del sistema de contacto. A menudo no es suficiente para el precalentamiento completo de los cátodos de la lámpara.

Al final, el dispositivo se enciende tras realizar una serie de intentos, los cuales se acompañan de una mayor duración de los procesos de transición.

Si el arrancador está conectado en el circuito de un esquema de una sola lámpara, en este caso no es posible reducir la pulsación luminosa.

Para reducir el efecto negativo, se recomienda utilizar este tipo de esquemas solo en espacios donde se empleen grupos de lámparas (de 2 a 3 unidades), y se deben conectar a diferentes fases de un circuito trifásico.

Descifrado de los valores de marcado

No existe una abreviatura estándar para los modelos de arrancadores de producción nacional y extranjera. Por lo tanto, consideraremos los conceptos básicos de las designaciones por separado.

La decodificación del valor 90S-220 es la siguiente: un cebador que funciona con lámparas fluorescentes, cuya potencia es de 90 W y cuya tensión nominal es de 220 V (+)

Según la norma GOST, la decodificación de los valores alfanuméricos [XX][C]-[XXX], impresos en el cuerpo del dispositivo, es la siguiente:

• [XX] – dígitos que indican la potencia del mecanismo de reproducción de luz: 60 W, 90 W o 120 W;
• [S] – cebador;
• [XXX] – tensión utilizada para el funcionamiento: 127 V o 220 V.

Para realizar el encendido de las lámparas, los fabricantes extranjeros producen dispositivos con diferentes designaciones.

El factor de forma electrónico es producido por muchas empresas.

La más conocida en el mercado nacional es Philips, que produce cebadores de estos tipos:

• S2 están diseñados para potencia de 4-22 W;
• S10 – 4-65 W.

La empresa OSRAM está orientada a la producción de cebadores tanto para conexión individual de dispositivos de iluminación como para conexión en serie. En el primer caso, se trata de la marca S11 con limitación de potencia de 4-80 W, ST111 – 4-65 W. Y en el segundo, por ejemplo, ST151 – 4-22 W.

Los modelos de cebadores producidos se presentan en una amplia variedad. Los parámetros clave que se consideran en la selección son valores proporcionales a las características de las lámparas fluorescentes.

¿Qué tener en cuenta al elegir?

En el proceso de selección del mecanismo de arranque, no es suficiente basarse en el nombre del fabricante y el rango de precios, aunque estos factores también deben tenerse en cuenta, ya que indican la calidad del dispositivo.

En este caso, ganan los aparatos confiables que han demostrado un buen rendimiento en la práctica. Vale la pena prestar atención a empresas como: Philips, Sylvania y OSRAM.

Cebador FS-11 de la marca Sylvania. Se selecciona para lámparas de luz diurna, con potencia de 4-65 W. Puede usarse en redes de corriente alterna. Funciona según el principio de descarga luminiscente.

Los parámetros de funcionamiento más fundamentales del cebador se consideran las siguientes características técnicas:

1. Corriente de encendido. Este valor debe ser superior al voltaje de trabajo de la lámpara, pero no inferior al de la red de alimentación.
2. Voltaje base. Cuando se conecta en un circuito de una lámpara, se utiliza un aparato de 220 V; en un circuito de dos lámparas, de 127 V.
3. Nivel de potencia.
4. Calidad del cuerpo y su resistencia al fuego.
5. Vida útil. En condiciones de uso estándar, el cebador debe soportar al menos 6000 encendidos.
6. Duración del calentamiento de los cátodos.
7. Tipo de condensador utilizado.

También es necesario tener en cuenta la reactancia inductiva de la bobina y el coeficiente de rectificación, que se encarga de la relación entre la resistencia inversa y la directa en corriente continua.

Información adicional sobre el dispositivo, funcionamiento y conexión del mecanismo de arranque y regulación de las lámparas fluorescentes se presenta en este artículo.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Ayuda en la selección del lastre necesario para la lámpara de luz diurna:

Cebador para dispositivos fluorescentes: fundamentos del marcado y la construcción del aparato:

Teóricamente, el tiempo de funcionamiento del cebador es equivalente a la vida útil de la lámpara que enciende. Sin embargo, hay que tener en cuenta que con el tiempo, la tensión de descarga luminiscente disminuye, lo que afecta el funcionamiento del dispositivo fluorescente.

Sin embargo, los fabricantes recomiendan cambiar simultáneamente el cebador y la lámpara. Para adquirir la modificación necesaria, inicialmente conviene estudiar las principales características de los dispositivos.

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