Conducción de lámparas halógenas de 12V (downlights)

Para un brillo total, pueden funcionar con (alrededor de) 12 VCC o 12 VCA RMS.

El uso de CA rectificada de media onda los hará funcionar a algo menos de la mitad de la potencia, pero pueden parpadear y tendrán una temperatura de color más baja. Nunca los he visto operados con CA de media onda. Si esto funciona para alguna aplicación y cumple con algún propósito, está bien, pero esperaba que fuera menos que satisfactorio.

Lo anterior es a 50 o 60 Hz. Si funciona con CA de 1/2 onda en frecuencias de fuente de alimentación de modo conmutado, obtendrá una potencia reducida pero sin parpadeo. Muchos "balastos" comerciales son osciladores de alta frecuencia muy básicos con unas pocas vueltas que impulsan la bombilla. Estos no son de alimentación de media onda , PERO la salida generalmente se reduce a cero en los cruces por cero de la red. Obtiene trenes de onda modulados de onda completa a 10 de kHz. El voltaje de esta forma de onda compuesta se ajusta para que sea de aproximadamente 12 V RMS.

Solo algo así: da una idea general. Picos a 120 Hz en un sistema de 60 Hz.
(Puede mejorar el diagrama más adelante).

Notas:

• Mencioné que la CA de media onda produce "algo menos de la mitad de la potencia", ya que el filamento tiene tiempo para enfriarse un poco entre medio ciclo. Un filamento más frío tiene una resistencia notablemente más alta, por lo que consumirá menos corriente, por lo que no producirá la mitad de la potencia total en medio ciclo. Cuánto menos de la mitad depende de las constantes de tiempo térmicas y del entorno del bulbo, por lo que variará 'algo'.

• Una bombilla alimentada con CA de media onda tendrá una vida útil "diferente". Un voltaje más bajo producirá un aumento en la vida útil. El mayor ciclo térmico quizás acorte la vida útil. Los dos efectos competirán. Esperaría que la vida útil general fuera más larga.

• Digo "alrededor de" 12 V CC porque una bombilla de "12 V" puede haber sido diseñada como una bombilla de 13,6 V si es para fines automotrices. Pequeños cambios en el voltaje marcan una diferencia significativa en la vida útil. Más anon sobre esto si es de interés.

Constantes de tiempo del filamento:

La constante de tiempo térmica del filamento de la lámpara (~= tasa de enfriamiento o calentamiento) será relevante si el filamento cambia de temperatura durante los períodos de apagado en una forma de onda de CA conmutada o si rastrea las variaciones de CA.

La mayoría de los documentos que mencionan las constantes de tiempo térmico del filamento simplemente dicen que son largas en comparación con los tiempos de ciclo de la red de CA. No se suelen ofrecer referencias ni valores absolutos. Este documento "Flicker Metrology" (Universidad Tecnológica de Helsinki, 2006) ofrece algunas ideas.

• Las constantes de tiempo sugeridas son mucho más bajas de lo que se puede esperar de los comentarios normales sobre el tema.

• La constante de tiempo térmico es aproximadamente inversamente proporcional al voltaje nominal del foco. Es decir, la disminución del voltaje nominal de la bombilla aumenta la constante de tiempo. Esto es consecuencia del engrosamiento de los filamentos al disminuir el voltaje y aumentar la corriente para mantener la misma potencia; por ejemplo, con lámparas de 230 V y 120 V de la misma potencia nominal, la lámpara de 230 V tendrá aproximadamente la mitad de la constante de tiempo térmico.

• A 120 V, constante de tiempo térmico ~= (0,5 x vatios) - 3 milisegundos.

• Aplicando su relación inversa de voltaje nominal y constante de tiempo (posiblemente peligrosamente) da

          Thermal time constant = Tth ~~= (0.5 x Watts -3 ) x 120/Vrated  milliseconds
  

  No es seguro qué tan bien funciona esto para voltajes muy diferentes a 120V, pero de todos modos se aplica a una bombilla de 12V.

Potencia = 25 vatios. Tensión nominal = 12V.

• Ttérmica = (0,5 x 25 -3) * 120/12 = 95 mS

De manera similar, obtendría alrededor de 40 mS para una bombilla de 10 vatios y 190 mS para una bombilla de 50 vatios.

¡Usando bombillas halógenas nominales de voltaje de red, se esperaría que las constantes de tiempo fueran aproximadamente 10 veces más bajas a 110 VCA y 20 veces más bajas a 230 VCA!

Tenga en cuenta que incluso con una constante de tiempo de 95 mS, se esperaría algo de enfriamiento del filamento en el período de apagado de 8,3 mS en CA rectificada de media onda, pero sería muy pequeño.

Como interés, esta útil nota de aplicación de Micrel Conducción de lámparas halógenas brinda información sobre los aspectos de conducción e intermitencia y analiza los factores de longevidad causados ​​por el enfriamiento del filamento durante la intermitencia. Sus notas a la figura 1 se refieren a los tiempos de corriente de irrupción implican una constante de tiempo de calentamiento muy por debajo de 10 mA. Esto será mucho más corto que la constante de tiempo de apagado, ya que el encendido se ve afectado por la energía eléctrica aplicada, mientras que el apagado se relaciona solo con la energía térmica almacenada en el filamento.