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TIPOS DE LAMPADAS
ERG ANTROP ACES / SEG TRAB
Prof.ª Thieme
Curitiba
2017
Adriano Eugênio de A. Franco
INTRODUÇÃO
Devido ao grande desenvolvimento das últimas décadas o surgimento de produtos inovadores no mercado são comuns. As lâmpadas vêm sofrendo grandes alterações visando à economia e o bem estar do “homem”. Encontramos no mercado diversos tipos e aplicações e visamos mostrar os diferentes tipos e aplicações e seus princípios de funcionamento.
LÂMPADA DE DESCARGA
As lâmpadas de descarga apresentam mais eficiências que as incandescentes. Oferecem mais luz sem nenhuma potencia extra, reduzindo o consumo de energia. A luz emitida é produzida pela passagem da corrente elétrica em um gás ou vapor que no interior do tubo se choca com a pintura florescente emitindo luz visível.
Existem vários tipos de lâmpadas de descarga para aplicações necessárias:
Fluorescente
Luz mista
Vapor de mercúrio
Lâmpada de néon
Vapor metálico
Multivapor metálico
Vapor de sódio
Lâmpada de indução
As lâmpadas de descarga são classificadas de baixa e alta pressão interna
LÂMPADAS INCANDESCENTES COMUNS
A iluminação incandescente resulta da passagem de corrente elétrica por um fio em forma de espiral e de alta resistência elétrica, que torna tudo incandescente devido ao seu quecimento. Quanto maior a temperatura do fio, maior é a quantidade de luz emitida.
À medida que acendemos e apagamos a lâmpada incandescente tradicional, o fio metálico dentro do bulbo de vidro vai se gastando, se consumindo com o calor até que se rompe e não deixa mais passar corrente elétrica, e a lâmpada deixa de produzir luz.
Entre os diversos tipos de lâmpadas existentes no mercado, a incandescente comum é a mais utilizada, especialmente em residências, sejam decorativas ou refletoras, talvez por ser a mais antiga e a mais barata.
Características
Filamento: é feito de tungstênio por possuir um alto ponto de fusão e um baixo ponto de vaporização. Dessa forma, permite o uso de maiores temperaturas de funcionamento e um maior rendimento, em comparação com outros metais.
Bulbo: sua finalidade é isolar o fio do meio externo, proteger o conjunto interno, alterar a iluminância da fonte de luz e serve também como forma decorativa.
Os bulbos costumam ser feitos de vidro-cal, um tipo de vidro macio e com baixa temperatura de amolecimento; de vidro boro-silicato, um tipo duro que resiste a altas temperaturas, ou ainda de vidro-pirex, resistente a choques térmicos.
Meio interno: o filamento é preservado por mais tempo quando envolto por um gás inerte, normalmente, uma mistura de argônio e nitrogênio. O criptônio é o gás inerte que causa menores perdas, mas, devido ao seu preço, é usado apenas em lâmpadas especiais.
Base: tem por função fixar a lâmpada e conectar o seu circuito de alimentação ao sistema létrico.
 
LÂMPADAS INCANDESCENTES HALÓGENAS
Têm o mesmo princípio de funcionamento das lâmpadas incandescentes comuns, porém, foram acrescidas de gases halógenos que, dentro do bulbo, se combinam com as partículas de tungstênio desprendidas do filamento. Essa combinação, acrescida às correntes térmicas da lâmpada, faz com que as partículas se depositem de volta no filamento, constituindo o ciclo degenerativo do halogênio.
Dessa forma, a lâmpada incandescente halógena possui maior vida mediana, maior eficiência luminosa e, como tem condições de evitar o escurecimento da lâmpada, possui uma luz mais branca e uniforme. Muito utilizada por projetistas e decoradores, é aplicada em fachadas, áreas de lazer, teatros e até faróis de automóveis.
Tabela 2: Informações adicionais sobre lâmpadas incandescentes halógenas
 
LÂMPADAS FLUORESCENTES
As lâmpadas fluorescentes são conhecidas como “luz fria”, pois emitem menos calor para o ambiente que as incandescentes. São constituídas de um tubo de vidro em forma de cilindro, preenchido com argônio, e sua superfície interior é coberta com uma camada de pó fluorescente (fósforo). Contêm vapor de mercúrio e um filamento, cuja função nessas lâmpadas é diferente da função que tem nas lâmpadas incandescentes.
Ao passar pelo filamento, a corrente elétrica provoca uma descarga no gás do interior do tubo, levando os elétrons do gás a colidir com os átomos de mercúrio.
Quando voltam a um estado de equilíbrio, esses átomos emitem uma energia na forma de radiação ultravioleta, — a luz é produzida pelo encontro dessa radiação com a superfície do tubo de vidro coberta com pó fluorescente. Este tipo de lâmpada precisa de reator para controlar e limitar a corrente elétrica que faz com que a lâmpada funcione.
Tabela 3: Informações adicionais sobre lâmpadas fluorescentes
 
LÂMPADAS FLUORESCENTES COMPACTAS
Com tamanho reduzido, foram criadas para substituir as lâmpadas incandescentes.
Quando comparadas às incandescentes, essas lâmpadas possuem maior vida útil, rendimento até cinco vezes maior, e geram uma economia de energia de até 80%.
A economia de energia que o uso dessa lâmpada gera representa uma redução significativa da exploração dos recursos naturais, uma vez que, com menor consumo, menor será a necessidade de novas usinas para produzi-la.
Tabela 4: Informações adicionais sobre lâmpadas fluorescentes compactas
REATORES
São dispositivos utilizados para a operação adequada das lâmpadas de descarga, cuja função é limitar a corrente e fornecer as condições necessárias para a partida.
Como cada tipo de lâmpada demanda uma corrente diferente, para cada uma é necessário um tipo específico de reator. Assim, ao definir o tipo de lâmpada a ser usado, estabelecemos os parâmetros para a escolha do reator mais adequado. A questão que se coloca a partir daí é como escolher um conjunto reator-lâmpada que seja eficiente do ponto de vista energético.
O primeiro ponto a ser analisado é que nem sempre a solução com custo inicial mais baixo é a mais econômica, se considerarmos o custo de operação durante toda a vida útil do equipamento. Inicialmente, deve-se optar por reatores que apresentem as menores perdas. A tabela 5 indica os valores de perda (fornecidos pelos fabricantes) para reatores eletromagnéticos disponíveis atualmente no mercado.
Tabela 5: Valores de perda (fornecidos pelos fabricantes) para reatores
eletromagnéticos
LÂMPADA DE VAPOR METÁLICO
Surgida há cerca de 40 anos, a lâmpada de multivapores metálicos vem sendo aperfeiçoada e, atualmente, apresenta um conjunto de vantagens que faz dela o produto mais completo e interessante existente no mercado, sob todos os aspectos importantes na iluminação geral. Muito mais eficiente, durável e gerando menos calor do que as incandescentes comuns e halógenas, oferece reprodução de cor muito superior às lâmpadas de vapor de sódio e de mercúrio. Supera em brilho e intensidade a fluorescente, possibilitando direcionar melhor a luz.
É amplamente utilizada na iluminação de lojas – especialmente de vitrines – e grandes áreas, como estádios de futebol, ginásios de esportes, praças, fachadas e monumentos, na iluminação de destaque e até mesmo em residências finas. Sua luz branca embeleza e enobrece o ambiente, proporcionando conforto visual e gerando baixa carga térmica.
 
EVOLUÇÃO
A lâmpada de vapor metálico é uma lâmpada de vapor de mercúrio aperfeiçoada. Além do mercúrio, contém iodetos metálicos que alteram o espectro das irradiações, obtendo-se um rendimento luminoso muito maior e uma luz de qualidade muito superior, devido à melhor reprodução de cores.
A descarga elétrica da lâmpada, normalmente, se processa em um tubo de quartzo. Um desenvolvimento recente trouxe a tecnologia do tubo cerâmico, considerado um upgrade da morte vapor metálico comum. As lâmpadas de tubo cerâmico têm vida mais longa, são mais eficientes e apresentam uma reprodução de cores mais constante - qualidadesque as colocam em uma categoria "Premium" em relação às demais.
As lâmpadas de multi vapores metálicos são divididas em três grupos principais, tendo em vista seu formato: tubulares, elipsoidais e refletoras.
Tubulares
São oferecidas em uma grande variedade de tipos, com arco curto (para luminárias compacta se luz, predominantemente, concentrada ou dirigida) ou arco longo (luminárias grandes, luz difusa), com tecnologia tradicional de quartzo ou tecnologia avançada e de tubo cerâmico, com potência baixa, média ou alta conforme a área a ser iluminada. Podem ter duas bases (base bilateral) para fixação e contato ou uma base só.
Todas as lâmpadas tubulares necessitam de uma luminária fechada com vidro de proteção para que possam ser utilizadas.
Elipsoidais
Possuem um bulbo exterior de forma ovóide. Tratando-se de lâmpadas com potência gual ou inferior a 150 Watt, podem ser usadas em luminárias abertas. As de potência maior (250W ou 400W), em geral possuem um bulbo externo revestido com camada fluorescente, destinam-se à iluminação com luz difusa e, não obstante a existência do bulbo externo, só pode ser instalada em luminárias fechadas.
Refletoras
Já vêm prontas para se "jogar" a luz em uma determinada direção. A solução proposta pela lâmpada refletora é dispensar o uso da luminária, o que era considerado uma grande vantagem em algumas aplicações.
APLICAÇÕES
Para os arquitetos, todas as categorias de lâmpadas multi vapores metálicos são importante, atendendo a uma ampla gama de projetos: grandes áreas como estádios, praças, avenidas, fachadas e halls de edifícios, monumentos, pavilhões de exposição, iluminação de qualidade em residências, estabelecimentos comerciais, locais de lazer, de atividades culturais e esportivas e em todo o lugar onde se queira realçar elementos artísticos ou estéticos.
Nos gráficos estão representadas as intensidades relativas do fluxo luminoso emitido por diversos tipos de lâmpadas em função do comprimento de onda na gama do visível. Existem dois gráficos de lâmpadas fluorescentes e dois gráficos de lâmpadas de iodetos metálicos, ambos se devem a naturezas construtivas distintas.
O IRC será tanto melhor, quanto maior for a distribuição de intensidade ao longo de todo o espectro, como dito anteriormente. De fato, observamos que algumas das lâmpadas têm um IRC tão baixo que leva a que seja difícil ou quase impossível, ao olho humano, distinguir as cores em ambientes iluminados por fontes de luz desse tipo. Um caso extremo é o das lâmpadas de vapor de sódio de baixa pressão, que emitem um feixe luminoso amarelo, fazendo com que tenham uma reprodução de cores muito fraca.
Lâmpadas de Luz Mista
Estas são constituídas por um tubo com vapor de mercúrio em série com um filamento incandescente de tungstênio que, para além de produzir um fluxo luminoso, atual também como estabilizador da lâmpada. Deste modo, apresentam características comuns às lâmpadas de incandescência, fluorescentes e vapor de mercúrio, pois:
O filamento emite luz por incandescência
O tubo de descarga a vapor de mercúrio emite luz intensa de cor azulada
A radiação invisível (ultravioleta), em contacto com a camada fluorescente do tubo, gera uma luz amarelada
 
Estas lâmpadas dispensam a utilização do balastro uma vez que o filamento além de produzir luz, limita sob a forma de resistência a corrente de funcionamento, podendo ser ligadas diretamente aos 230V. As suas vantagens e desvantagens estão resumidas abaixo.
Vantagens e Desvantagens
Não necessita de equipamento auxiliar
Tempo de vida útil (8000 horas)
IRC~60
Baixa eficiência25lm/W
Restrições na posição de operação
LÂMPADAS DE VAPOR DE MERCÚRIO
A base construtiva destas lâmpadas é um tubo de quartzo, contendo vapor de mercúrio em alta pressão, capaz de suportar elevadas temperaturas, possuindo em cada extremidade um eletrodo principal e numa das extremidades outro eletrodo auxiliar.
Em funcionamento, quando a tensão é aplicada à lâmpada cria-se um campo elétrico entre o eletrodo auxiliar e o principal. O arco elétrico gerado entre eles provoca um aquecimento que leva à ionização do gás e o aparecimento de vapor de mercúrio. Desta forma, a impedância elétrica é reduzida e como a do circuito de partida é elevada, devido
Exemplo de uma lâmpada de vapor de mercúrio de alta pressão representada na Figura
 
Vantagens
Vida útil (9000 horas)
Eficiência razoável (45 a 55lm/W)
IRC ~ 45
Desvantagens
Equipamento auxiliar
Elevado tempo de arranque
Impossibilidade de religar de imediato
Não funcionam com tensão abaixo do seu valor nominal (mercúrio)
LÂMPADAS DE VAPOR DE SÓDIO
As lâmpadas de vapor de sódio podem ser encontradas sob duas formas distintas de operação, sendo elas:
Lâmpadas de sódio de alta pressão
Lâmpadas de sódio de baixa pressão
Lâmpada de Vapor Sódio
As lâmpadas de sódio de alta pressão conseguem, devido a introdução de mercúrio, ter um espectro mais alargado, permitindo uma melhor reprodução de cores. Estas são constituídas por um tubo de descarga de óxido de alumínio, encapsulado num invólucro de vidro. O tubo é preenchido por um composto de sódio e mercúrio, além de uma mistura gasosa de néon e árgon, que serve para despoletar o arranque. A principal perda em relação às congêneres de baixa pressão é o fato de terem uma menor eficiência luminosa, contudo apresentam um IRC mais generoso. No geral, as lâmpadas de vapor de sódio, são as mais utilizadas na iluminação pública, à característica amarelada do fluxo luminoso é especialmente úteis em locais com forte ocorrência de nevoeiro. São de seguida apresentadas naTabela.
Vantagens
Vida média alta (9000 a 15000 horas)
Boa eficiência luminosa, para altas potências
Desvantagens
Distorção das cores pela emissão monocromática
Equipamento auxiliar
Arranque lento
Não funcionam com tensão abaixo do seu valor nominal
LÂMPADAS LED
A tecnologia LED (Light Emitting Diode = Diodo Emissor de Luz) é hoje uma tendência mundial em termos de iluminação, oferecendo soluções para substituir mais de 80% das necessidades de iluminação ambientais convencionais disponíveis no mercado.
O LED é um diodo, ou seja, um semicondutor com junção P-N produzido a partir do silício (ou germânio e, mais recentemente, Carbono) puro (99,999999% de pureza), que é “dopado” com “impurezas” (outros elementos químicos em pequenas quantidades, como por exemplo, Índio, Gálio e Nitreto – InGaN) que, quando energizado irá emitir ondas eletromagnéticas dentro de uma largura de banda espectral relativamente estreita, dentro do espectro visível, ou seja, luz. Este processo é conhecido como “Eletroluminescência”.
Vantagens
Longa vida útil, o que implica em baixo custo de manutenção.
Redução do custo operacional, devido à economia de energia elétrica (baixo consumo), aliada ao menor custo de manutenção.
Economia na instalação: devido às baixas potências das lâmpadas, as bitolas dos condutores dos circuitos podem ser reduzidas (bem como a proteção), trazendo assim um ganho adicional na execução das instalações elétricas.
Alta resistência mecânica e a vibrações.
Não emite infravermelho, nem ultravioleta; o que não provoca desbotamento de cores e nem agride a pele das pessoas. Recentemente, estudos realizados pelo Departamento de Dermatologia do Henry Ford Medical Center Hospital (USA) apontam para a necessidade de proteção solar em ambientes fechados com alta luminosidade (utilização de protetor solar UV-A e UV-B).
Outro benefício normalmente não mensurável é com relação à economia com a utilização do sistema de ar condicionado, pois as lâmpadas LED emitem muito menos calor, gerando redução na necessidade de climatização dos ambientes.
LED é uma lâmpada ecologicamente correta: a emissão de CO2 durante o ciclo de manufatura e vida de uma lâmpada LED é muito menor do que de lâmpadas de descarga. Quando uma empresa certifica-se na ISO-14001, o descarte de lâmpadas tem um ônus que normalmente não é computado emseus gastos fixos.
Quando opta por iluminação LED, os custos de descarte são similares aos de circuitos impressos, com uma redução significativa.
Sustentabilidade: redução de agressão ao meio ambiente, pois não contém metais pesados (chumbo, manganês, mercúrio, antimônio, bário, etc.), nem gases tóxicos, tão prejudiciais à saúde.
LED tem luz direcional, sendo rico em variedade de cores: é uma iluminação digital, com ligação instantânea, podendo ser religado imediatamente, sem a necessidade de tempo de aquecimento e/ou reinicialização.
Tipos e Aplicações
Atualmente existem no mercado diversos tipos de lâmpadas de LED para atender às diversas demandas, com diversas “temperaturas de cor”, podendo ter uma cor “mais quente” (baixas temperaturas de cor) ou “mais fria” (altas temperaturas de cor), conforme exemplificado abaixo:
LAMPADAS LED DICROICAS
Consomem apenas 6 W, têm vida útil de 30.000 horas e não emitem o enorme calor típico das dicroicas halógenas. Exemplos de aplicação: iluminação comercial de joalherias, lojas, residências, etc.
 
Lâmpada Led Dicroicas
11.2 Lâmpadas led par 20 e par 30
Substituem as lâmpadas de descarga, com as vantagens do LED: potência de apenas 10 W e 13 W, respectivamente, com altíssima de economia de energia elétrica e longa vida útil (30.000 horas).
 Lâmpada Led par 30
Lâmpada Led par 20
11.3 Lâmpadas led ar 111 e par 38
Visam substituir as lâmpadas de vapor metálico, com as vantagens do LED: potência de apenas 19 W, com economia de energia e longa vida útil (30.000 horas). Adicionalmente, ainda têm uma vantagem: não necessitam equipamentos auxiliares. As lâmpadas de descarga necessitam de reatores, ignitores e capacitores, o que dificulta durante o processo de instalação e, principalmente, na manutenção. Essas lâmpadas LED têm alimentação elétrica direta via terminais (para a LED AR 111) e através de soquete E-27 (para a LED PAR 38), podendo ser energizadas com tensão de 100 VAC a 240 VAC.
 Lâmpada Led par 38
Lâmpada Led ar 111
11.4 Led tubular e placa de led
Fazem a substituição das lâmpadas fluorescentes.
 Lâmpada Placa LED
Lâmpada tubular LED