Balastros Electrónicos vs Magnéticos: Comparación Técnica para Iluminación Moderna

Introducción:

¿Has mirado la construcción de un tubo fluorescente? Habrás notado el balastro/estrangulador electrónico. También habrás visto cómo el uso de estranguladores eléctricos ha ido desapareciendo. Analizaremos ambos y por qué los magnéticos quedan obsoletos.

Primero, estructura y funcionamiento básico de un tubo fluorescente.

Partes de un Tubo Fluorescente:

1. Balastro
2. Arrancador (starter)
3. Interruptor
4. Tubo de descarga

Funcionamiento de un Tubo Fluorescente

1. Al cerrar el interruptor, el tubo recibe tensión completa a través del balastro y arrancador; no hay descarga (sin luz).
2. Se establece descarga luminosa en el arrancador por tensión máxima; la lámina bimetálica se funde y comienza conducción.
3. El gas en el arrancador se ioniza y, por la tensión completa, calienta la lámina bimetálica que se dobla y contacta con el contacto fijo. Circula gran corriente por el arrancador.
4. La tensión cae gradualmente por la corriente y esta fluye por el tubo, que tiene menor resistencia que el arrancador.
5. Los átomos de mercurio descargan radiación UV que excita el recubrimiento de fósforo para emitir luz visible. El tubo no tiene filamento incandescente, sino vapor de mercurio que emite UV al ionizarse.
6. El arrancador queda inactivo durante el funcionamiento del tubo.
7. El arrancador solo se usa en balastro magnético, no en electrónico.

Balastro Magnético:

Es una bobina inductiva. Parece un transformador: hilo de cobre enrollado sobre núcleo. Los inductores se oponen al cambio de corriente.

Funcionamiento del Balastro Magnético:

1. Para que el tubo funcione, los electrodos deben estar a alta temperatura.
2. Inicialmente, el balastro opone la corriente que va al arrancador, evitando daños.
3. El arrancador está en serie con el balastro y actúa como interruptor. Al superar la corriente nominal, el material del arrancador se funde y abre el circuito.
4. Así, la corriente pasa por el tubo. La alta corriente para la descarga se crea por la corriente opuesta almacenada en el inductor, encendiendo el circuito.
5. Al estar presente aire, la corriente lo ioniza y la resistencia disminuye progresivamente; la corriente aumenta.
6. La bobina de inductancia actúa ahora como carga reactiva limitando la corriente.

¿Por Qué se Sustituyen los Balastros Magnéticos?

Los magnéticos son reemplazados por electrónicos por ser menos sofisticados y tener mayores inconvenientes. Se usan en portalámparas (entre enchufe de bombilla y cable de alimentación).

La corriente en balastros magnéticos fluye por bobinas de cobre antes de llegar a la bombilla. La mayor parte queda atrapada en el campo magnético y solo una pequeña parte llega a la bombilla. La corriente que pasa depende del grosor y longitud de la bobina. Por el flujo inconstante, la bombilla parpadea y produce ese zumbido característico.

Balastro Electrónico:

Controla tensión de arranque y corrientes de operación de dispositivos de iluminación. Funciona con CA 220 V, 50-60 Hz. Consta de rectificador que convierte CA a CC. La CC se filtra con condensadores. Esta corriente filtrada pasa por bobinas de inducción y se alimenta a un oscilador de alta frecuencia. La corriente de salida está a frecuencia muy alta (20-80 kHz).

Funcionamiento del Balastro Electrónico:

Tras filtrar la tensión CC, pasa por bobinas de alta frecuencia. La oscilación depende de tensión y frecuencia de entrada. Puede considerarse una pequeña inductancia asociada a alta tasa de cambio de corriente y alta frecuencia: I = L(dI/dT).

Se requieren >440 V para que la lámpara encienda. Al cerrar el interruptor, la lámpara experimenta ~1000 V, iniciando descarga instantánea. Una vez iniciada, la tensión en la lámpara cae por debajo de 230-125 V. Entonces, el balastro limita la corriente y evita cortocircuitos. Actúa como regulador (dimmer) mientras la lámpara funciona, limitando corriente y tensión.

El balastro electrónico no produce potencia reactiva fundamental sustancial. Permite mayor eficiencia ahorrando energía. Alimenta menos potencia a la lámpara que el magnético. Sin embargo, son más caros y propensos a ciertos daños.

En este dispositivo: filtro EMI bloquea interferencias electromagnéticas, rectificador convierte CA a CC, y convertidor resonante de medio puente convierte CC a onda cuadrada de alta frecuencia.

Diferencia entre Balastro Electrónico y Magnético:

Balastros electrónicos cambian la frecuencia de la corriente sin cambiar la tensión. Magnéticos trabajan a ~60 Hz; electrónicos a ~20.000 Hz. Por eso las lámparas con balastro electrónico no parpadean ni zumbidos.

Los balastros electrónicos son más pequeños y ligeros. Mucho más eficientes energéticamente que los magnéticos.

Pueden usarse para lámparas en paralelo o serie. Si una lámpara falla, no afecta al rendimiento de las demás que comparten el mismo balastro.