lâmpadas hid

Electrónica Analógica

10-04-2023 Por : Luís Timóteo 1

LÂMPADAS DE DESCARGA DE ALTA INTENSIDADE (HID)



Nomenclatura das Lâmpadas HIDCódigo ANSI

Para assegurar a compatibilidade física e eléctrica de diferentes fabricantes de lâmpadas o American National Standards Institute (ou "ANSI") desenvolveu um código especial para a designação das lâmpadas HID, que deve ser consultado quando necessário.

O código da designação consiste numa combinação d e letras e número. Esta combinação começa com uma letra seguida de um número característico, depois letras identificam as características físicas, seguida no final de um número que identifica a potência. Os fabricantes também acrescentam letras ou número a seguir á potência, para identificar características especiais tais como a cor.

A primeira letra identifica o tipo de lâmpada HID:

B - Balastro interno L - Sódio baixa pressão S – Sódio alta pressão H - Mercúrio M - Metal Halide

O número seguinte representa a compatibilidade eléctrica.

As letras a seguir a esse número são arbitrarias e representas características físicas, tais como base, diâmetro da ampola, máximo comprimento (maximum overall length or "MOL,“) a distância ao centro (and light center length or "LCL“) de modo a assegurar a compatibilidade física.



O S para sódio de alta pressão ( HPS -High Pressure Sodium);

O 51 para características eléctricas de uma lâmpada de 400W HPS;

WB para características físicas (Difusora mogul) casquilho ED-37;

400 para a potência da lâmpada: 400W;

D Difusora.

Seguidamente vem a potência da lâmpada. Para as lâmpadas auto apagáveis (self-extinguishing lamps), a letra T aparece á frente do valor da potência.

Vamos tomar um exemplo: S51WB-400D

/BU – Casquilho para cima, salvo outra especificação (Base up ±15º)./BD – Casquilho para baixo, salvo outra especificação (Base down +15º).U – ou sem letras – Universal.

Posições de Funcionamento para lâmpadas HID

Nomenclatura das Lâmpadas HIDCódigo ANSI



Lâmpadas HID

VAPOR DE MERCÚRIO A ALTA PRESSÃO

Através do emprego de uma fina camada de pó fluorescente na superfície interna do invólucro exterior, parte da radiação ultravioleta é convertida em radiações visíveis. Para tal finalidade utiliza-se uma composição química fluorescente especialmente rica na emissão de radiações vermelhas, o que contribui para melhorar bastante a aparência de cor da luz emitida por estas lâmpadas. A melhoria do rendimento não é apreciável (cerca de 10%) dado que a sensibilidade da vista à radiação vermelha é fraca.

A lâmpada de vapor de mercúrio emite uma luz de aparência branca-azulada, com uma emissão na região visível dos comprimentos de onda do amarelo, verde e azul, faltando porém a radiação vermelha.

No caso da lâmpada de 400 W , metade desta potência é transformada em radiação. Uma parte desta radiação encontra-se na pare visível do espectro (cerca de 60 W), outra parte na zona do ultravioleta (73 W) e outra ainda na zona dos infravermelhos (60 W).



Lâmpadas HID


As lâmpadas de vapor de mercúrio usadas para iluminação de grandes áreas e fachadas têm uma ampola de vidro claro (tipos HP e HP/T, da Philips).Existem ainda as lâmpadas com camada fluorescente, elípticas (tipos HPL-N da Philips e HQLS da Osram) e as lâmpadas com camada fluorescente e com reflector interno (tipos HPR-N da Philips e HQLS-R da Osram).

Além disso, uma parte da radiação visível gerada pela descarga é absorvida pela substância fluorescente. O índice de restituição de cores mantém-se portanto pouco expressivo (IRC de 40 a 57).

As principal vantagem da lâmpada de vapor de mercúrio é a sua longa duração de vida média (de 11.000 a 12.000 horas) e o seu preço relativamente baixo quando comparado com outras lâmpadas de descarga de alta pressão.



Lâmpadas HIDVAPOR DE MERCÚRIO A ALTA PRESSÃO

Casquilho (Rosca/Baioneta)

Suporte do tubo de Arco voltaico

Preenchimento de Nitrogénio BP (Evita corrosão)

Ampola de vidro de borosilicato

(Atenuação de UV)

Revestimento de fósforo da camada exterior interna

(Melhor reprodução de cor)

Constituição

Resistência de arranque

( Em série com cada um dos eléctrodos auxiliares)

Eléctrodo de arranque

Tubo de arco selado em quartzo

(Contem Mercúrio com arguo néon e crípton)

Eléctrodos PrincipaisApoio do Suporte

Terminal de ligação

Eléctrodo de arranqueEléctrodos

Principais

Tubo de DescargaEm sílica fundida

Mercúrio e Árgon



Lâmpadas HIDVAPOR DE MERCÚRIO A ALTA PRESSÃO


Eléctrodo Auxiliar

Eléctrodos Principais

Tubo de descarga

Revestimento de Fósforo

Lâmpada vista em corte Transversal

São lâmpadas de descarga, de alta pressão, pertencentes a um grupo denominado HID – (High Intensity Discharge) .

Com uma ampola semelhante á das incandescentes, operam como as lâmpadas fluorescentes. Nestas lâmpadas, uma pequena quantidade do metal Mercúrio (Hg), no estado líquido, é colocado numa cápsula de vidro (tubo de descarga) com gás Árgon no seu interior. O Árgon serve para activar o arco voltaico que é formado entre eléctrodos colocados nas extremidades da cápsula.

Ampola de Vidro com Nitrogénio

Constituição

Casquilho



Lâmpadas HID


Á medida que aumentamos a pressão do vapor de mercúrio no interior do tubo de descarga, a radiação UV característica das lâmpadas a baixa pressão (fluorescentes), perde importância relativamente ás emissões na zona visível (violeta de 404.7 nm, azul 435.8 nm, verde 546.1 nm e amarelo 579 nm).

Para acende-las, recorre-se a um eléctrodo auxiliar próximo a um dos eléctrodos principais que ioniza o gás inerte contido no tubo e facilita o início da descarga entre os eléctrodos principais.

Seguidamente inicia-se um período transitório de uns quatro minutos, caracterizado por a luz passar de um tom violeta (arco voltaico) a branco azulado, durante o que se produz a vaporização do mercúrio e um incremento progressivo da pressão do vapor e do fluxo luminoso até alcançar os valores normais.

Se nestes momentos se se apagasse a lâmpada, não seria possível o seu reacendimento até que se esfriasse, devido que á alta pressão do mercúrio que faria necessária uma tensão de ignição muito alta.



Lâmpadas HID


Casquilho (Rosca/Baioneta)

Suporte do tubo de Arco voltaico


Tubo de descarga selado em quartzo

(Contem Mercúrio com arguo néon e crípton)

Eléctrodo de Funcionamento

(Bobinado em tungsténio)

Preenchimento de Nitrogénio

(Evita corrosão)

Ampola de vidro de borosilicato

(Atenuação de UV)

Revestimento de fósforo da camada exterior interna

(Melhor reprodução de cor)

Constituição (alt.)




Balastro

Rede AC

Tubo de Descarga

BALASTRO

ARCO

ELÉCTRODOAUXILIAR

ELÉCTRODOSPRINCIPAIS

Condensador

Resistência Auxiliar

Rede AC

Circuito de ligação

Tubo de Descarga (quartzo)


Lâmpadas HID

Em alguns Modelos de lâmpadas, circuito do balastro e arrancador pode ser omitido. De resto, este circuito aplica-se á generalidade da lâmpadas (HID “High Intensity Discharge”) .




Lâmpadas HID

ELÉCTRODO de Arranque

RESISTÊNCIADE ARRANQUE

TUBO DE QUARTZO

ELÉCTRODOS PRINCIPAIS

Lâmpada vista em corte Transversal

Formato alongado




Lâmpadas HID

Outros Formatos



Lâmpadas HID


Utilizadas geralmente em iluminação pública, estádios, fábricas, etc... , possuem espectro luminoso descontínuo, dificultando o trabalho de videoprodução. Emitem luz na tonalidade azul-esverdeado e possuem normalmente baixo IRC (de 15 a 55) embora existam modelos com IRC melhorado.

A eficácia oscila entre 40 e 60 lm/W e aumenta com a potência, ainda que para uma mesma potência é possível incrementar a eficácia recorrendo á qualidade do revestimento de fósforo (fosforescente) que convertem a luz ultravioleta em visível (cor branca-azulada). A vida útil, tendo em conta a sua depreciação, estabelece-se em umas 8000 horas

Energia Consumida 100%

Perdas por Calor 64,5%

Infravermelho 15%

Ultravioleta 4%

Luz Visível 16,5%

A sua temperatura de cor vai de 3500ºK até 6.000K. Imagens gravadas sob este tipo de luz sofrem com a falta dos tons avermelhados. Cores como o amarelo, o verde e o azul ficam reforçadas, enquanto o vermelho e o laranja ganham tonalidades próximas do castanho.

Acendimento: 4 -5 minutos.



Luz Mista (Blended Lamp)

Lâmpadas HID

AC 230V

Na lâmpada de luz mista, tal como na lâmpada de vapor de mercúrio de alta pressão com ampola fluorescente, da qual é derivada, a radiação ultravioleta da descarga do mercúrio é convertida em radiação visível pela camada fluorescente.

A lâmpada de luz mista consiste, portanto, num ampola cheia com gás revestida na parede interna por uma camada fluorescente, contendo um tubo de descarga em série com um filamento.

O filamento de tungsténio de uma lâmpada de incandescência, incorporado na ampola e ligado em série com o tubo de descarga, pode ser utilizado como balastro.

Da combinação destas duas fontes de luz numa só resultou a chamada lâmpada de luz mista. No entanto, para se obter uma duração de vida razoável, a temperatura de funcionamento do filamento tem de ser baixa, o que significa uma considerável redução do rendimento.

Assim, enquanto nas lâmpadas de vapor de mercúrio de alta pressão se atingem rendimentos da ordem dos 60 lm/W, nas lâmpadas de luz mista o rendimento é mais modesto.




Lâmpadas HID

O filamento age como um balastro para a descarga, estabilizando assim a corrente da lâmpada. Não é portanto necessário o uso de balastro. As lâmpadas de luz mista podem portanto, ser ligadas directamente á rede AC.

Somada a esta radiação visível existe a radiação visível do próprio tubo de descarga, bem como a luz de cor quente do filamento incandescente. Os dois tipos de radiação harmonizam-se bem, passando através da camada fluorescente, para dar origem a uma luz branca difusa, com uma aparência de cor agradável.



Lâmpadas HID


Eléctrodo Principal

Filamento

Eléctrodo PrincipalResistência de

Arranque


Tubo de Descarga

Ampola de Vidro

Suporte da montagem

CasquilhoAmpola Ovóide de Vidro Duro


Tubo de descarga

Eléctrodos Principais

Suporte de CondutoresRevestimento

de Fósforo

Filamentos de Tungsténio (Helicoidais)

Gás inerte de baixa Pressão

ConstituiçãoConstituição (alt.)

Casquilho



É mais cara.Tem uma eficiência luminosa um pouco mais elevada.Tem um espectro luminoso mais equilibrado.Tem uma vida útil de cerca de cinco vezes maior.È utilizada frequentemente em iluminação interior, em substituição da lâmpada

de incandescência.

Funcionam em tensão de rede 230V, sem uso balastro. O filamento de tungsténio vem também substituir o balastro na limitação da corrente em funcionamento normal.

São, via de regra, alternativas de maior eficiência para substituição de lâmpadas de incandescência de altas potências.

Lâmpadas HIDLuz Mista (Blended Lamp)

Como o próprio nome diz, são lâmpadas compostas de um filamento ligado em série com um tubo de descarga.

Possui IRC 61 a IRC 63 conforme modelo, cor amarela e eficiência luminosa até 20 a 60 lm/W. Esta lâmpada relativamente à de incandescência:



Lâmpadas HIDLuz Mista (Blended Lamp)

A duração vem limitada pelo tempo de vida do filamento que é a principal causa de falha. Com respeito á depreciação do fluxo há que considerar duas causas. Por um lado temos o enegrecimento da ampola por culpa do volfrâmio (ou Tungsténio) evaporado e por outro a perda de eficácia de dos revestimentos fosforescentes. Em general, a vida média se situa em torno das 6.000 horas.

A sua eficácia situa-se entre 20 e 60 lm/W e é o resultado da combinação da eficácia duma lâmpada incandescente, com a de uma lâmpada de descarga. Estas lâmpadas oferecem uma boa reprodução de cor com um rendimento em cor de 60 e uma temperatura de cor de 3600º K.



Cor mais agradável e rendimento superior que as lâmpadas de Mercúrio (iluminação vias urbanas).

Lâmpadas HIDVAPOR DE SÓDIO ALTA PRESSÃO

Ampola de Vidro

Tubo de Descarga

CasquilhoHigh Pressure Sodium with Optimized RED and BLUE Spectrum

Tubo de Descarga

Ampola de Vidro

Casquilho



As lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão emitem energia sobre uma grande parte do espectro visível. Em comparação com as lâmpadas de vapor de sódio de baixa pressão proporcionam uma restituição de cores razoavelmente boa.

É conhecido desde há muito que o vapor de sódio possibilita uma proporção mais elevada de radiação visível do que o vapor de mercúrio. O tubo de descarga numa lâmpada de vapor de sódio de alta pressão contém um excesso de sódio, para dar condições de saturação do vapor quando a lâmpada funciona.


Também é usado um excesso de mercúrio para proporcionar um gás de protecção, e o xénon é incluído, sob baixa pressão, para facilitar o arranque e limitar a condução do arco de descarga para a parede do tubo. O tubo de descarga, feito de óxido de alumínio sintetizado, para resistir à intensa actividade química do vapor de sódio à temperatura de funcionamento de 700ºC., é colocado num invólucro de vidro duro, a vácuo.



VAPOR DE SÓDIO ALTA PRESSÃOFormatos



A lâmpada de vapor de sódio de alta pressão começou a ser produzida em escala industrial na década de 60 [7], após a síntese da alumina policristalina ou (PCA) (“policristalline aluminium oxide”). O PCA é um material cerâmico com elevado ponto de fusão, translúcido (coeficiente de transmissão de luz de 95%) e resistente quimicamente ao vapor de sódio sob alta pressão e a temperatura elevada.

Em lâmpadas convencionais, o tubo de descarga contém vapor de sódio á pressão de 0.13 atmosferas, vapor de mercúrio á pressão de 0.5 a 2 atmosferas e xénon, que actua como gás de arranque, gerando calor para vaporizar o mercúrio e o sódio. O mercúrio, na forma de vapor e a uma pressão significativamente superior ao sódio, reduz a perda por calor e eleva a tensão de arco da lâmpada

O tubo de descarga possui uma secção reduzida, com espaço suficiente para alojar apenas um eléctrodo em cada extremidade. Os eléctrodo, são construtivamente similar ao da lâmpada de vapor de mercúrio de alta pressão. A haste de tungsténio é fixada por solda no interior de um tubo passante de nióbio que funciona como uma camisa e oferece um grau de liberdade para o posicionamento do tubo de descarga no interior Da ampola de vidro.




Casquilho em Latão

Tubo de Descarga Quartzo/Cerâmico(Contém Sódio, Mercúrio e Xénon para o

arranque)Preenchimento a vácuo

(Isola o tubo de Descarga das variações de temperatura)

Ampola de Vidro

(com revestimento difusor interior afim de reduzir o brilho)


Formato

O vidro das lâmpadas HPS é em geral transparente ou apresenta um revestimento de “fósforo” neutro para tornar a superfície difusa, sem alterar a distribuição espectral da luz emitida

Para a estabilização da lâmpada, a utilização de balastros indutivos é actualmente a melhor solução sob o aspecto técnico-económico. Para a ignição da lâmpada, aplicam-se pulsos de tensão com amplitude de 1.8 a 5.0 kilovolts e largura de 1μs a 15μs entre os seus eléctrodos.



Lâmpadas HID VAPOR DE SÓDIO ALTA PRESSÃO

A tensão de arco da lâmpada é fortemente dependente da temperatura e aumenta naturalmente ao longo da sua vida útil. Portanto, as lâmpadas HPS necessitam de luminárias com características geométricas especiais, para limitar o aquecimento do tubo de descarga pela reflexão das componentes infravermelhas do espectro geradas pela lâmpada. Caso contrário, podem ocorrer aumentos anormais da tensão de arco e uma redução significativa da vida útil da lâmpada. Quando se desliga uma lâmpada HPS alimentada por um balastro (reactor indutivo) com ignitor convencional, a sua reignição só é possível após 3 a 7 minutos, intervalo de tempo necessário para o esfriamento da lâmpada.

O desenvolvimento destas lâmpadas esperou até á invenção de materiais que não fossem corroídos pelo sódio .Um novo composto de cerâmica com partículas de alumina (safiras sintéticas) passou no teste, embora o material branco leitoso é actualmente 95% transparente.



Tem uma elevada eficiência luminosa até 140 lm/W, longa durabilidade e, consequentemente, longos intervalos para reposição, são sem dúvida a garantia da mais económica fonte de luz.

Estas lâmpadas diferem pela emissão de luz branca e dourada, indicada para iluminação de locais onde a reprodução de cor não é um factor importante.

Amplamente utilizadas na iluminação externa, em avenidas, autoestrada, viadutos, complexos viários etc., têm o seu uso ampliado para áreas industriais, siderúrgicas e ainda para locais específicos como aeroportos, estaleiros, portos, ferrovias, pátios e estacionamentos.




Lâmpadas HID: VAPOR DE SÓDIO ALTA PRESSÃO




CARACTERÍSTICAS: Rendimento luminoso: 50-150 lm/W. Vida útil: 16.000 horas. Perdas de fluxo: 15% Temperatura de cor: 2000-2500 ºK Acendimento: 6-5 minutos. A vida destas lâmpadas é afectada pelas

variações de tensão da rede. Tensões de acendimento da ordem de 2-5 kV.

Proporcionada por balastro/arrancador. Característica intensidade-tensão de arco,

positiva.

Cor mais agradável que as de baixa pressão e maior rendimento que as de mercúrio. Aplicações: Iluminação pública urbana.



De um modo geral a iluminação resultante do emprego desta lâmpada causa uma impressão muito mais agradável do que a lâmpada de vapor de mercúrio. Embora o preço da lâmpada de vapor de sódio de alta pressão seja um pouco mais elevado do que a de vapor de mercúrio, o seu elevado rendimento torna-a gradualmente mais solicitada em numerosas aplicações.


Estão disponíveis com rendimentos luminosos até cerca de 120 lm/W, com uma temperatura de cor 1900 a 2500 °K.

Tal como na lâmpada de vapor de mercúrio de 400 W, também na de vapor de sódio da mesma potência, metade desta é convertida em radiação. Mas enquanto que a energia da radiação visível obtida é de cerca de 60 W, no caso da descarga de vapor de mercúrio, no caso da de sódio é o dobro: cerca de 120 W.

Além disso esta radiação apresenta uma cor amarelo-alaranjada característica, que a torna mais sensível à nossa vista.



Lâmpadas HID

VAPOR DE SÓDIO A BAIXA PRESSÃO

Casquilho (tipo baioneta)

Ampola Exterior(Transparente)

Eléctrodos

Tubo de Descarga(Em forma de U)

Pontos de Condensação do Vapor de Sódio

Constituição




Lâmpadas HID

Em primeiro lugar é mais difícil o arranque das lâmpadas de vapor de sódio do que as lâmpadas de vapor de mercúrio dado que o estado sólido do sódio, em oposição ao mercúrio liquido, não produz o vapor metálico à temperatura ambiente.

As lâmpadas de vapor de sódio de baixa pressão são comparáveis às lâmpadas fluorescentes na forma como são construídas e como funcionam. Neste caso é usado o vapor de sódio em vez do vapor de mercúrio.

Isto leva a um conjunto de diferenças essenciais em relação às lâmpadas fluorescentes.

No caso das lâmpadas de vapor de sódio o arranque apenas pode ser efectuado com a ajuda de um gás inerte; apenas quando a descarga no gás inerte produz calor suficiente para vaporizar o sódio se iniciará a descarga.

As lâmpadas de vapor de sódio de baixa pressão requerem uma tensão de arranque elevada e um tempo de arranque relativamente longo antes de ser atingido o rendimento máximo.

Para garantir uma temperatura de funcionamento suficientemente elevada o tubo de descarga é geralmente constituído por um invólucro de vidro dentro da ampola da lâmpada a qual é desenhada para reflectir a radiação infravermelha.



É necessária uma combinação de balastro e ignitor para o arranque destas lâmpadas, mas normalmente é utilizado um transformador como dispositivo de arranque e de estabilização da descarga.


Lâmpadas HID

O rendimento luminoso destas lâmpadas é tão alto que o tamanho necessário para a lâmpada é consideravelmente menor do que o requerido para as lâmpadas fluorescentes. A mais interessante característica das lâmpadas de vapor de sódio de baixa pressão consiste no seu extremamente elevado rendimento luminoso.

Como estas lâmpadas têm uma duração de vida muito longa constituem a fonte de luz mais eficiente e económica. Estas lâmpadas foram portanto sendo substituídas pelas de sódio de alta pressão especialmente no seu principal campo de aplicação: iluminação pública.

Estas lâmpadas apenas produzem luz em duas linhas espectrais muito próximas. A luz emitida é monocromática amarela. Devido ao seu carácter monocromático garante uma elevada acuidade visual. A desvantagem óbvia destas lâmpadas consiste na sua restituição de cores extremamente nobre, sendo praticamente nula.

Outra diferença é no tipo de luz que a lâmpada produz. Enquanto que o vapor de mercúrio a baixa pressão excitado produz principalmente radiação ultravioleta, a qual é transformada ei luz visível à custa de substâncias fluorescentes, o vapor de sódio produz luz directamente.



Necessitam de um tempo de arranque de alguns minutos e de um pequeno tempo de arrefecimento antes de um re-arranque. Há restrições em relação sua posição de funcionamento.


Lâmpadas HID




TUBO DE DESCARGA DOBRADO

SÓDIO QUANDO FRIO DEPOSITADO EM FORMA DE

Gotículas

AMPOLAEXTERIOR

(PROTECÇÃO E FILTRO IR)

ELÉCTRODOS

CUIDADO, TEM POSIÇÃODE FUNCIONAMENTO!

Tonalidade amarela)

Lâmpadas HID




Lâmpadas HID



Emite praticamente uma só cor (amarelo – alaranjado).

Não permite a distinção das cores dos objectos que ilumina (fraco índice de restituição de cor).

Tem uma elevada eficiência luminosa (da ordem de 100 – 200 lm/w).

Tem uma vida útil elevada (cerca de 14.000 horas).

Cor: 1700º K.

Sensível a variações de tensão.

Tem um arranque lento, demorando entre 7 a 15 minutos a atingir o funcionamento normal.


Lâmpadas HID

É utilizada em iluminação de estradas, túneis, zonas ao ar livre, etc.

Características da lâmpada:



Vapores Metálicos e Multivapores (Metal Halide)

Lâmpadas HID



As investigações técnicas permitem concluir que pode obter-se uma boa restituição de cores quando a fonte de luz emite radiação nas três cores primárias: vermelho, verde e azul.

Lâmpadas HID: Metal Halide

As lâmpadas de vapor de mercúrio e as lâmpadas de vapor de sódio não são apropriadas sempre que seja exigido um elevado índice de restituição de cores. Para tais aplicações foi desenvolvida uma série de lâmpadas de iodetos metálicos como aditivos (Metal Halide).

Conforme o tipo de luz emitida estas lâmpadas podem dividir-se em dois grupos:

Com emissores atómicos, que produzem radiações sob a forma de algumas ou muitas riscas na região visível do espectro;

Com emissores moleculares, que produzem um espectro essencialmente contínuo.



Alguns elementos químicos, como o disprósio (Dy), permitem a obtenção de um espectro de riscas múltiplas quando excitados pela descarga. Este fenómeno permite produzir lâmpadas de elevado rendimento e excelentes propriedades de restituição de cores.


Então introduziu-se no tubo de descarga uma mistura de iodetos de sódio, índio e tálio. O mercúrio mantém-se no tubo de descarga mas pouco contribui para que seja obtida a radiação desejada.

O resultado é uma fonte de luz com uma razoável restituição de cores e um rendimento próximo dos 100 lm/W, no caso da lâmpada de 400 W. Devido ao custo de fabricação da lâmpada o seu emprego fica limitado à iluminação exterior por projectores, nomeadamente de estádios e campos desportivos, nos casos em que a restituição de cores assumir uma importância primordial, como acontece por exemplo na transmissão de espectáculos por televisão a cores.




Eléctrodos de Tungsténio

Tubo de Descarga em Quartzo

Eléctrodos de Tungsténio

Arco Voltaico

Luz visível

Luz visível

Constituição e funcionamento

A lâmpada de vapor metálico HPMH (High Pressure Metal Halide) é construtivamente semelhante à lâmpada de mercúrio de alta pressão, ou seja, utiliza um tubo de descarga de sílica fundida inserida no interior de uma ampola de quartzo transparente.

Mercúrio e sais Halogéneos

Raios UVAmpola de Vidro de Pyrex


http://tristate.apogee.net/lite/lhimhhw2.asp




Lâmpadas HID

As Lâmpadas Metal halide, um grupo da família de lâmpadas HID (high-intensity discharge), produz luz de alta potência tendo em consideração as suas dimensões, fazendo delas um fonte de luz compacta, eficiente, e poderosa. Originalmente criada na segunda metade da década dos anos 60’s, para fins industriais, actualmente disponibilizam numerosos tamanhos e configurações, para aplicações comerciais e residenciais.

Tal como a maioria das lâmpadas HID, as lâmpadas metal halide, operam sob alta pressão e temperatura e requerem determinadas características para operarem de forma absolutamente segura. Também são consideradas uma fonte de luz, pelo que normalmente requerem luminárias reflectoras para concentrarem o fico de luz consoante as aplicações.



Casquilho Bronze/NíquelPara bom contacto eléctrico e

resistência á corrosão

Suportes de aço niquelado

Resistência ao choque e vibração

Eléctrodos Helicoidais

Separam os eléctrodos de arranque com um switch bi-

metálico

Tubo de descarga em quartzo

Suporta a alta temperatura de operação com terminais em cerâmica para control

de temperatura

Ampola em PyrexResistente ao choque

térmico


Lâmpadas HID

Gases especiais de Preenchimento

Mercúrio árgon e néon, e ainda com sódio e tálio.


Constituição



Lâmpadas a Vapor Metálico e Multivapores Metálico: emitem luz branca, são mais eficientes que as de vapor de mercúrio e têm maior variedade de tonalidades de cor. o tubo de descarga é preenchido com mercúrio de alta pressão e é uma mistura de vapores de árgon e néon, e ainda com sódio e tálio. Estas lâmpadas possuem IRC de 75 a 96%, baixo consumo de energia e grande diversidade de formatos e potências. São utilizadas principalmente para iluminação de interiores e, principalmente, para iluminação de monumentos, outdoors, etc.





Os tubos de Descarga das lâmpadas “Metal halide” (MH) são feitos de quartzo ou de cerâmica. Os tubos de Cerâmica permitem que o tubo funcione a mais altas temperaturas, que segundo os fabricantes garante melhor eficácia, reprodução e estabilidade de cores…




Tubo de Descarga: Tecnologia Probe-Start Eléctrodo Principal

Eléctrodo Principal Eléctrodo de arranque

Tubo de Descarga

As lâmpadas (MH) tradicionais usam tecnologia probe-start. O Tubo de Descarga apresenta três eléctrodos: um eléctrodo auxiliar de arranque e dois eléctrodos principais. Para acender a lâmpada, é criada uma descarga através do pequeno espaço entre o eléctrodo de arranque (chamado starter electrode) e o eléctrodo principal, iniciando-se o arranque da lâmpada. Os electrões então saltam através do arco para o eléctrodo principal iniciando-se o arranque da lâmpada. Uma vez conseguido o arranque um contacto bimetálico remove o eléctrodo de arranque do circuito…




eléctrodo

eléctrodo

Tubo doarco

Escudo de Protecção

Eléctrodo

Eléctrodo

Tubo de Descarga

Tubo de Descarga: Tecnologia Pulse-Start As lâmpadas MH com tecnologia “pulse start” não têm o eléctrodo auxiliar de arranque. Em

vez disso têm um arrancador de alta voltagem que funciona em conjuntos com o balastro para o arranque da lâmpada através de uma série de impulso de alta tensão (tipicamente 3 a 5 kilovolts).

Sem o eléctrodo de arranque a área de terminação do tubo e de selagem é menor, o que faz com que haja menores perdas de calor. Com o uso de um arrancador (ignitor) também reduz a detiorização do tungsténio dos eléctrodos durante o arranque, o que contribui para o aumento da vida da lâmpada.

Um dos problemas das lâmpadas MH é que o tubo de descarga pode simplesmente explodir devido ás altas pressões e temperatura, assim alguns tubos de descarga têm uma protecção!....



Os balastros electrónicos usam e tecnologia “pulse-start” especialmente para sistemas de pequena potência ( até 150W).

Vapores Metálicos e Multivapores (Metal Halide)Balastros Projector

Balastro

Tal com as outras lâmpadas HID, as lâmpadas MH precisam de um balastro, para fornecer o a tensão de arranque e o controlo da corrente durante o seu funcionamento. Os balastro magnéticos tradicionais são normalmente volumosos e pesados. Pelo que muito fabricantes estão actualmente oferecendo balastros do estado sólido (electrónicos), conseguindo simultaneamente melhores performances num conjunto menos volumoso e mais leve.

Fontes de alimentação tipo Delta usam-se para sistemas de potência superior incorporam balastro electrónicos de alta frequência (cerca de 100kHz) uma vez que o arranque destas lâmpadas é sempre destrutivo devido ao desgaste dos eléctrodos (sputtering), conseguindo assim um arranque mais rápido e um funcionamento da lâmpada mantendo a sua eficiência e estabilidade do funcionamento e prolongando sua vida útil em relação aos balastros magnéticos convencionais e aumentando também o nível de regulação de brilho até 33% da potência total, mantendo a eficiência!...



Lâmpadas HID: Vapores Metálicos e Multivapores

Tubo de Descarga cerâmico

Polycrystalline Alumina(PCA)

Cristal formando uma peça única

Construção mais precisa

Ligações moleculares a alta temperatura

Tubo de Descarga trabalha a temperaturas mais altas e é mais resistente á corrosão do sódio e melhor performance.

Constituição e funcionamento

Usam também a Tecnologia Pulse-start que foi desenvolvida para aumentar a duração da vida e a eficácia das lâmpadas high-pressure sodium (HPS) e as características de cor das lâmpadas MH.

Tecnologia (Ceramic Metal Halide)



Lâmpadas HID: Vapores Metálicos e Multivapores (Tecnologia Ceramic Metal Halide)

Tubo de Descarga trabalha a temperaturas mais altas e resistente á corrosão do sódio e melhor performance. Também aqui acontece um fenómeno similar ao das lâmpadas incandescente de Halogéneo…

Câmara do arco

650ºC

Terminal eléctricoSelante

1000ºC 1050ºC

Eléctrodos com ThO2

Tubo de Descarga: Constituição e funcionamento

(Hg+Iodetos Metálicos)

Ciclo Halogéneo:Descarga: T>1500ºK

Formação de Haleto e HgI2

Alta temperatura Haleto não condensa



Vapores Metálicos e Multivapores(Ceramic Metal Halide)

Lâmpadas HID

Os modelos mais comuns são do tipo lapiseira,

Geralmente utilizam-se iodetos, pois são quimicamente menos reactivos. A adição de metais introduz limites no espectro que melhoram as características de reprodução de cores da lâmpada. Um ciclo regenerativo similar ao das lâmpadas incandescentes halogéneas ocorre nas lâmpadas HPMH

O tubo de descarga contém vapor de mercúrio, um gás para ignição (árgon) e haletos metálicos. A temperatura de vaporização dos metais é em geral superior à máxima temperatura suportável pelo material do tubo de descarga. Já o metal na forma de um haleto vaporiza a uma temperatura significativamente inferior.

Apresentam altíssima eficiência energética e excelente índice de reprodução de cor. Com uma luz, extremamente branca e brilhante, realça e valoriza espaços e ilumina com intensidade, além de apresentar longa durabilidade e baixa carga térmica.



Vapores Metálicos e Multivapores ( Metal Halide)




Lâmpadas HID



Lâmpadas HID Metal Halide

Funcionamento similar ao das lâmpadas de halogéneo de filamentos;

Ampla variedade de cores, dimensão e potência (250-2000W);

Melhor eficácia que outras lâmpadas HID: até 100 lumen/Watt;

Necessita de um impulso de alta voltagem mas alguns modelos têm um terceiro eléctrodo para arranque;

Boa reprodução de cores IRC (>70%) (Color rendering index), especialmente nas cerâmicas;

Temperatura de cor: 3000 – 6000º K;

Duração: 6.000 – 20.000 horas.

- Necessidade de equipamentos auxiliares (reactor e ignitor);

- Redução do fluxo luminoso durante a vida útil (de 30 a 50%);

- Variações na TCC durante sua vida;

- Sensíveis a variações de tensão maior que 5%.

Desvantagens:

Vantagens:



Lâmpadas HID Metal Halide

São utilizadas para iluminar vias públicas, jardins, praças, estacionamentos, Ideais para shopping centers, lojas, vitrinas, hotéis, stands, museus, galerias, jardins, fachadas e monumentos etc;



Demoram cerca de 5 minutos para arrancar e cerca de 20 minutos para reignição.

O Controlo de luminosidade (dimming) só se pode fazer até 50% do máximo.

Não são muito económicas sob controlo de luminosidade.Pode variar de cor cerca de 400ºK.Podem explodir e emitem um certa quantidade de radiação ultravioletas

(UV).Finalmente, as lâmpadas, metal halide, são razoavelmente caras devido á

sua complexa fabricação.

De todas as lâmpadas de Descarga de Alta Intensidade (HID), a família das lâmpadas de vapores metálicos (Metal halide family lamps) tem o futuro mais brilhante. Estas lâmpadas oferecem muito mais alta eficiência do que as de vapores de Mercúrio, e melhor qualidade de luz que as de vapores de Mercúrio ou que as lâmpadas de Sódio.


Porém, têm limitações históricas:



Características das lâmpadas HIDLâmpada Vapor de

(MV)Lâmpada Metal

Halide (MH)Lâmpada Sódio Alta

Pressão (HPS)

Wattage 40W a 1.000 W 32W a 1.500 W 35W a 1.000 W

Eficácia 25 a 50 lm/W incluindo perdas de Balastro.

46 a 100 lm/W incluindo perdas de Balastro.

50 a 124 lm/W para lâmpadas maiores.

Tempo de Vida Mais de 24.000 horas.

3.500 a 20.000 horas

Excedem 24.000 horas.

Reprodução de Cores (CRI)

CRI 50 para revestimentos de fósforo.

CRI’s de 65 to 70%. CRI 22 (usado onde cor não é uma prioridade).

Temperaturade Cor

Sem revestimento 5.700º K.

3.000 to 4.400º K 1.900 to 2.100ºK.

Lumens linearidade

Perde de 25 a 40% depois das 12.000 h.

Perde 20% depois 12.000 h.

Perde 20% depois 18.000 h.

Controlo Óptico

Razoável. Boa. Boa.

Usos típo Iluminação Jardim… Shopping ….. Armazéns, Pública….



Eficiência das lâmpadas HID



Bibliografia:

lâmpadas hid

Technology