Para una descarga sostenida, el campo eléctrico azimutal resultante del cambio de flujo magnético en el enrollamiento de excitación debe ser lo suficientemente largo para igualar el campo de mantenimiento del plasma. A una frecuencia angular ω, el flujo cambiante es proporcional al producto de la frecuencia angular por la corriente del primario y así mismo de la misma frecuencia angular por la corriente del secundario (plasma). Para mantener la descarga en bajas frecuencias, se requiere de una corriente grande y por lo tanto se requiere una potencia del secundario grande (debido a que el campo de mantenimiento es proporcional a la descarga). En contraste a la descarga E, a baja frecuencia se requiere un mínimo de potencia para mantener la descarga H. Cuando la frecuencia es incrementada, la descarga E puede ser más potente y la descarga H menos potente, uniéndose en un tipo simple a frecuencias de microonda [8].
Estas lámparas tienen una eficiencia entre 48 Lm/W a 70 Lm/W, una vida nominal de 10,000 hasta 100,000 horas, su apariencia es de color blanco cálido y temperaturas de color entre 2700 °K a 4000 °K con un índice de reproducción de color de 80 [8].
2.2.2.2.4.3 DESCARGA DE MICROONDA
La de descarga microonda es aquella en la cual la longitud de onda del campo electromagnético se vuelve comparable a las dimensiones de la estructura de excitación, de la que el tubo de descarga forma parte. Bajo estas circunstancias, la descarga se excita con ambas componentes del campo de la descarga E y H. La aplicación de microondas presenta ventajas para la excitación de fuentes de luz de HID, donde se necesita una alta densidad de potencia relativamente alta para lograr en el plasma un equilibrio [8].
La descarga en microonda en la banda 2.45 GHz se ha vuelto un negocio viable. La razón de esto se debe a la disponibilidad y al bajo costo del desarrollo de la tecnología del magnetrón para hornos de microondas. Como se puede ver las lámparas de HID sin electrodos se excitan por medio de microondas en las cuales se estudia la forma del resonador que proveerá la microonda, así como el plasma generado [8].
La descarga en microonda ha sido aplicada en las lámparas sin electrodos de HID, en donde generalmente una cavidad resonadora es quien aplica la señal de microonda. La cavidad resonadora se determina por la longitud de onda de la microonda aplicada. De acuerdo a la microonda impulsada generada por los dispositivos apropiados para lámparas de HID sin electrodos, usar la cavidad resonadora es inapropiado donde se requiere una fuente luminosa puntual.
Un resonador tipo vaina es conocido como el ánodo de un magnetrón, el cual establece la frecuencia de oscilación del magnetrón. Un campo eléctrico resonante de microonda se genera dentro de un espacio formado por una vaina de porciones protuberantes que provee a una lámpara de HID sin electrodos.
Comparado con el tipo cavidad, el campo eléctrico generado puede ser concentrado en un espacio pequeño. Por lo tanto, puede mantenerse un arco del plasma mucho más pequeño usando un resonador tipo vaina. Así, es posible tener
una energía de microonda eficaz para una lámpara de HID sin electrodos con un tamaño mucho más pequeño que el convencional [8].
2.2.2.2.4.4 INTERFERENCIA ELECTROMAGNÉTICA (EMI) Y SEGURIDAD
En este punto se tratarán brevemente algunos aspectos relevantes correspondientes a la interferencia electromagnética de las lámparas en radio frecuencia sin electrodos y de la seguridad para las personas al exponerse al campo generado por estas lámparas [8].
Interferencia electromagnética (EMI)
Desde que las fuentes para lámparas sin electrodos han operado dentro de la banda de radio comunicaciones, se ha tenido gran preocupación por evitar la interferencia que éstas ocasionan [8].
Pueden distinguirse dos tipos de interferencia: Radiada
Conducida
La interferencia radiada es el resultado de campos electromagnéticos generados por el plasma, el arrollamiento y la circuitería. El circuito puede ser protegido con el uso de una cerca guía, pero la conductividad requerida significa que no es posible proteger a la lámpara sin pérdidas de luz.
La banda industrial, científica y médica (ISM) a 13.56, 27.12 y 40.68 MHz respectivamente, provee de una secuencia útil, la cual trata con los problemas de la fundamental, así como con los armónicos, usando la fundamental que, desde el punto de vista electrónico, es práctica. La banda ISM tiene un ancho de banda permitido muy pequeño, haciendo uso obligatorio del control por cristal. Esto significa un incremento en el costo y en la complejidad del circuito [8].
Lograr una disminución en la interferencia radiada no es imposible. Uno de estos caminos es rodear a la lámpara con vueltas guiadas. Otra forma es usar un núcleo excitador, el cual cancela la componente dipolar a cierta distancia, dejando sólo la
señal cuadripolar que es mucho más débil, aunque esto no aclara que tan efectivo puede ser.
La interferencia radiada puede ser reducida de la siguiente manera:
1. Reduciendo la emisión radiada al nivel de la tablilla del circuito. Brevemente, las proximidades apropiadas para tablillas de una sola cara son:
a. Distribuir la potencia y la tierra por trazos largos, corriendo de lado a lado
b. Abriendo áreas con tierra plana
c. Si es posible, dedicar un lado de la tablilla para la tierra
2. Reduciendo las corrientes de la fuente a las más bajas posibles, especialmente bajas frecuencias
3. Reduciendo la impedancia de conexión del circuito (esto hace necesario caminos cortos, buen aterrizado)
4. Seleccionar componentes con cuidado: saber las características de EMI de las partes. Guardar caminos cortos para minimizar la inductancia del cableado y el área de vuelta.
La interferencia conducida resulta de una corriente de alta frecuencia fluyendo de la fuente principal, de donde ésta es radiada hacia el ambiente. Es importante la protección contra la interferencia conducida de modo diferencial mediante el uso de filtros de bloqueo en la parte principal de la fuente de alimentación [8].
El modo común de interferencia conducida no puede ser removida ágilmente por medio del filtrado, porque esto resulta del flujo de las corrientes de RF de las partes de potencial alto de la bobina de excitación a través de la capacitancia de RF a tierra, de donde ésta retorna al cero de RF del circuito. Esta corriente que fluye a través de la tierra de RF puede resultar en interferencia y es medida por un método especificado en la norma CISPR15 [29].
La interferencia conducida puede ser reducida de la siguiente manera [28]: 1. Disminuyendo la distancia causada por la bobina parásita.
La reducción de todas las inductancias parásitas se puede obtener asociando trazos positivos y de retorno. Los capacitores de filtrado deben de tener resistencia serie e inductancia baja.
2. Reduciendo la capacitancia de acoplamiento parásita.
Esta reducción se puede obtener por medio del uso de protecciones de RF, localizadas en los lugares en donde el acoplamiento capacitivo es importante debido a la proximidad a la tierra de RF, por ejemplo interruptores, diodos, transformadores e inductores.
3. Reduciendo el estrés dinámico.
El estrés dinámico en el convertidor con ZVS se controla por medio del manejo de la compuerta sin el incremento de pérdidas.
4. Optimizar el esquema de circuito impreso.
Un recurso efectivo para la eliminación de problemas de EMI en los circuitos de los balastros es minimizar el área del circuito que lleva las corrientes de ruido de alta frecuencia. Conceptualmente, esto significa:
a. colocar los componentes del circuito de alta frecuencia tan juntos como sea posible
b. dirigir los trazos llevando las corrientes de alta frecuencia tan estrechamente como sea posible con su retorno
c. los componentes sensibles a EMI deben tener una orientación tal, de modo que se minimice el acoplamiento entre ellos
El éxito de las lámparas sin electrodos depende de varios factores como son el costo, la eficacia y los niveles de Interferencia electromagnética entre otras cosas. Existen varias técnicas y métodos de supresión de Interferencia electromagnética como las que se nombraron anteriormente. Con la combinación de los mismos aplicados a lámparas sin electrodos se logrará la aprobación de los estándares internacionales [8].
2.2.2.2.4.5 APLICACIONES
Su aplicación está limitada por el alto costo, es por ello que solo se utiliza en lugares de difícil acceso [1].
2.2.2.2.5 LÁMPARAS DE LUZ DE MEZCLA O LÁMPARA DE LUZ MIXTA
Estas lámparas corresponden a las de vapor de mercurio de alta presión, pero disponen de un filamento incandescente adicional en el envolvente de vidrio exterior que está conectado en serie con el tubo de descarga, por esta razón se dice que es una combinación de lámpara incandescente con lámpara de mercurio de alta presión [7].
El filamento incandescente tiene el papel de un limitador de corriente. Se completa la ausencia de la parte de rojo del espectro del mercurio mediante la luz de color blanco cálido del filamento incandescente, por lo que se mejora la reproducción cromática [7].
Las partes principales de éste tipo de lámparas se muestran en la figura 2.21.