В последние годы все больше людей отдают предпочтение энергоэффективным светильникам как для домашнего, так и для промышленного использования. Однако важным аспектом является не только экономия электроэнергии, но и качество света, который они излучают. Индукционные лампы стали отличной альтернативой классическим источникам освещения.
Эти лампы создают мягкий, комфортный для глаз свет, который не искажает цветовосприятие предметов. Давайте подробнее рассмотрим, как устроены и функционируют индукционные лампы.
Краткое содержание статьи
Устройство и принцип работы
Основной источник света в индукционных лампах — это плазма, которая образуется путем ионизации газовой смеси с помощью высокочастотного электромагнитного поля.
Электрический ток создает переменное поле, инициируя газовый разряд в стеклянной колбе. Возбужденная ртуть производит ультрафиолетовое излучение, которое преобразуется в видимый свет благодаря люминофору.
Индукционные лампы принадлежат к категории газоразрядных источников света, подробнее о которых можно узнать из данного материала.
Конструкция индукционной лампы включает три основных элемента:
- газоразрядная трубка;
- индукционная катушка с ферритовым ядром;
- электронный балласт.
Внутри трубки находятся капли ртутной амальгамы, а сама колба заполнена газом с низкой реactivity – аргоном или криптоном; ее внутренние стенки покрыты неорганическим люминофором.
Индукционная катушка и электромагнит создают высокочастотное магнитное поле, в котором свободные электроны ускоряются и, сталкиваясь, возбуждают атомы ртути.
В результате такого взаимодействия возникает ультрафиолетовое излучение, которое с помощью люминофора превращается в яркий видимый свет.
Как и в обычных флуоресцентных лампах, смешение различных люминофоров на внутренней поверхности колбы индукционной лампы дает возможность получать разные цвета свечения. Наиболее распространенные модели имеют цветовую температуру 3500 К, 4100 К, 5000 К и 6500 К.
Электронный балласт может быть подключен как к источнику постоянного напряжения 12 В/24 В, так и к сети переменного тока 120 В/220 В/380 В.
Устройство запуска преобразует переменный ток частотой 50 Гц в постоянный, а затем в высокочастотный ток с диапазоном от 190 кГц до 2,65 МГц.
Этот высокочастотный ток создает магнитное поле и, помимо этого, пускатель выдает мощный стартовый импульс, который и запускает индукционный источник света.
Для обеспечения устойчивой работы безэлектродного освещения система управления также может регулировать силу тока и его частоту через индукционную катушку.
Чтобы минимизировать рассеяние высокочастотного электрического поля, лампы оснащаются ферритовыми экранами и специализированными сердечниками.
Главным преимуществом индукционных энергосберегающих ламп является отсутствие проводников накаливания и термокатодов. В этих лампах электромагниты находятся снаружи, то есть нет прямого контакта электродов с ионизированным газом.
Это обеспечивает равномерное распределение температуры внутри лампы.
В условиях продолжительной эксплуатации лампы не трескаются, а со временем материал электродов не откладывается на стенках колбы.
Избавление от накаливания электродов, необходимых для обычных ламп, дает возможность достигать колоссального срока службы индукционных светильников – до 120000 часов.
Некоторые бренды даже утверждают о ресурсе до 150000 часов. Этот показатель в десять раз превышает срок службы обычных люминесцентных ламп, газоразрядных ламп ЛВД, ртутно-вольфрамовых и натриевых осветительных устройств.
Более того, срок службы индукционных источников света в 2-3 раза выше, чем у светодиодов.
Разновидности индукционных ламп
Никола Тесла впервые представил лампу без контактных электродов в 1893 году на Всемирной выставке в Чикаго, где она работала от магнитного поля катушки Тесла. А первый надежный прототип индукционного источника света был создан Джоном Мелвином Андерсоном в 1967 году.
Классификация безэлектродных ламп
В 1994 году General Electric представила компактную энергосберегающую лампу GENURA, укомплектованную встроенным высокочастотным генератором.
Серийный выпуск индукционных люминесцентных ламп начался в 1990-х годах.
В настоящее время среди ведущих производителей безэлектродных энергоэффективных светильников можно выделить компании PHILIPS Lighting, GE Lighting и OSRAM Licht AGO. В таблице ниже перечислены характеристики и цены различных моделей от этих брендов.
В зависимости от конструкции индукционные источники света делятся на:
- лампы с встроенным балластом – в которых генератор и лампа находятся в одном корпусе;
- лампы с отдельным электронным пускателем – где генератор и лампа представляют собой разводимые устройства.
Также в зависимости от расположения катушки они бывают с внешним (низкочастотные) и внутренним (высокочастотные) индукторами.
В первом случае катушка с ферромагнитным стержнем обвивает лампу. Рабочая частота ламп с внешней индукцией колеблется в диапазоне 190-250 кГц.
Эти устройства лучше обменяются теплом с окружающей средой, так как катушка снаружи колбы эффективно рассеивает выделяемое тепло. Срок службы низкочастотных ламп достигает 120000 часов.
Во втором варианте индукционная катушка с намотанным сердечником помещена внутрь лампы. В этом случае тепло задерживается внутри осветительного устройства, что приводит к более высоким температурам работы ламп с внутренней индукцией.
Их рабочая частота — от 2 до 3 МГц; ресурс таких светильников не превышает 75000 часов.
По внешнему виду устройства с внутренним индуктором напоминают вакуумные лампы, тогда как модели с внешним индуктором имеют форму кольца или прямоугольника.
Как низкочастотные, так и высокочастотные лампы обладают высокой прочностью и длительным сроком службы.
Варианты исполнения и маркировка
На сегодняшний день компании, занимающиеся освещением, наладили серийное производство индукционных ламп различных форм и конструкций, которые отражаются в их маркировке.
Первая часть шифра обозначает вид устройства (ИЛ — индукционная лампа), а третий символ указывает на форму. После буквенного кода обычно идет информация о мощности.
ИЛК – кругла индукционная лампа. Обладает высокой световой отдачей и широким диапазоном цветовых температур. Идеально подходит для круглых и овальных светильников.
Эти источники света активно применяются для освещения складов, больших производственных и ремонтных помещений, торговых комплексов и спортивных объектов.
ИЛШ – лампы в форме шара, выполненные в традиционном дизайне мощных вакуумных светильников. Обеспечивают мягкое освещение и зажигаются почти мгновенно.
Идеальны для замены традиционных ламп накаливания, без необходимости менять сами светильники.
ИЛШ устанавливаются в прожектах для освещения гостиниц, супермаркетов, а также в уличных и промышленных светильниках.
ИЛУ – лампы U-образной формы. Это устройства с отдельным генератором, излучающие яркий белый свет без мерцания.
Применяются для освещения стадионов, туннелей, метрополитенов и автодорог, а также рекламных и информационных щитов.
ИЛБ, ИЛБК – лампы кольцевой формы. В них соединены генератор, катушка и трубка в одном блоке. Создают мягкий свет, не вызывая ослепления, и быстро зажигаются даже при температурах до -35 °C.
Эти конструкции используются для освещения гостиниц, торговых объектов, парков и частных дворов.
Стоит также отметить индукционные фитолампы. Они имеют специфическую форму колбы и отличаются цветом излучения.
Разные модели индукционных фитоламп подходят для освещения растений на разных стадиях роста. Серии таких изделий обозначаются как ТИЛ, а две последующие буквы указывают на конкретную модель лампы.
Фитолампы ГП и ВГ используются для вегетативного роста растений, так как они излучают преобладающий синий спектр.
Устройства ФЛ подходят для начальных фаз формирования плодов и ускоряют цветение за счет красного света, который они выделяют.
Модели КЛ являются универсальными — они способствуют управлению ростом растений, испуская насыщенный красный свет, необходимый для полноценного роста плодов и обильного цветения.
- ИЛК-40 — круглая индукционная лампа мощностью 40 Вт;
- ТИЛПВГ-120 — прямоугольная индукционная фитолампа с мощностью 120 Вт, модель ВГ для вегетативной стадии роста растений.
Излучение индукционной лампы на 97% соответствует солнечному спектру, что делает ее отличным вариантом для искусственного освещения теплиц.
Преимущества использования ИЛ
Безэлектродные лампы обеспечивают мягкий и комфортный свет, не вызывая дискомфорта для глаз. Цвета при этом не искажаются.
Яркость таких светильников можно регулировать в диапазоне от 30% до 100% с помощью простого диммера, используемого для обычных ламп с нитью накаливания.
Содержание ртути в современных индукционных светильниках гораздо ниже, чем в традиционных люминесцентных лампах.
Даже после 75000 часов работы индукционные устройства сохраняют свою световую мощность на уровне 80-85% от первоначального значения.
Обычные люминесцентные лампы (ЛЛ), которые работают на дневном свете, к окончанию своего срока службы могут потерять до 55% своей яркости. На их стеклянных корпусах со временем появляются темные непрозрачные круги.
Преимущества индукционных ламп без электродов включают:
- Коэффициент полезного действия (КПД) достигает 90%;
- Срок службы до 150 000 часов;
- Световая отдача варьируется от 90 до 160 люмен на ватт;
- Оптимальные условия для комфортного визуального восприятия;
- Рабочая температура составляет от -35 °C до +50 °C;
- Коэффициент цветопередачи Ra более 80;
- Отличные показатели энергоэффективности;
- Минимальное тепловыделение;
- Неограниченное количество циклов включения и выключения;
- Отсутствие пульсаций;
- Возможность регулировки яркости;
- Гарантированный срок службы — 5 лет.
Производители утверждают, что индукционные источники света значительно превосходят светодиоды по техническим характеристикам и стоят при этом в несколько раз меньше. Энергетические затраты по этим типам ламп почти идентичны.
Применение безэлектродных ламп
Современные осветительные приборы, не использующие термокатоды и нити накала, подходят как для внутреннего, так и внешнего освещения.
Области применения индукционных ламп
Безэлектродные лампы оснащены защитой от коротких замыканий и перепадов напряжения.
Индукционные светильники демонстрируют высокую устойчивость к вибрациям и ударам и продолжают функционировать даже в условиях низких температур.
Благодаря высоким показателям световой отдачи и низкому потреблению электроэнергии, их применяют в различных сферах:
- Для качественного уличного освещения;
- В торгово-развлекательных центрах и гостиницах;
- В офисах и бытовых помещениях;
- Для освещения крупных производственных и складских помещений;
- Для подсветки теплиц и оранжерей;
- Для освещения дорог и тоннелей;
- Для обеспечения взрывобезопасной подсветки на автозаправочных станциях.
Стабильные параметры ртутные безэлектродные лампы также применяются в качестве прецизионных источников ультрафиолетового излучения в спектрометрических исследованиях.
Кроме того, принцип индукционного возбуждения газа используется для передачи энергии из внешних источников в рабочую среду лазеров.
Тем не менее, из-за высокого частотного электромагнитного излучения индукционные светильники не рекомендуется устанавливать на железнодорожных станциях и в аэропортах.
Также эти лампы могут вызывать помехи в работе высокочувствительного лабораторного и медицинского оборудования, поэтому их использование в таких помещениях нежелательно.
Уличное и дорожное освещение
Индукционные светильники являются наиболее эффективными для уличного освещения, обеспечивая комфортную видимость как для водителей, так и для пешеходов.
Дорожные светильники крепятся на прочных консольных держателях и устанавливаются на столбах и стандартных опорах. Они обеспечивают освещение парков, скверов, улиц, площадей, шоссе и автостоянок, а также набережных и дворов.
Мгновенное включение индукционных ламп минимизирует потери электроэнергии и способствует более эффективному использованию осветительных систем, что позволяет организовать освещение с использованием датчиков движения.
Примером может служить мгновенное включение освещения на автодорогах в местах, где наблюдается интенсивное движение транспортных средств и пешеходов.
Чувствительный датчик движения может быть интегрирован с программируемым сумеречным выключателем.
Устройство настраивается на определенные параметры освещенности. При недостаточности света датчик дает команду включить лампы.
Возможность диммирования дает возможность эффективно управлять уличным освещением с помощью интеллектуальных систем.
Регулировка яркости индукционных ламп с использованием контроллера мощности и астрономического таймера обеспечивает реальную экономию электроэнергии и значительно сокращает затраты на обслуживание.
Внедрение интеллектуальных систем позволяет отслеживать состояние освещения, а также собирать и анализировать данные о потреблении энергии светильниками.
Безопасные источники света для промышленных нужд
Индукционные устройства представляют собой экономически целесообразное решение для модернизации освещения на производственных предприятиях.
Индукционные светильники обладают высоким качеством сборки и требуют минимального обслуживания, что значительно снижает потребление электричества и увеличивает рентабельность производства.
Промышленные осветительные приборы имеют защиту класса IP54, что позволяет их эксплуатацию даже в условиях повышенной влажности и загрязненности. Их можно монтировать в помещениях без отопления и плохой вентиляции.
Закаленное стекло вместе с силиконовой изоляцией надежно защищает корпус от попадания инородных частиц и влаги.
Существуют также взрывозащищенные промышленные модели индукционных ламп, которые обеспечивают качественное освещение и предотвращают пожароопасные ситуации. Эти приборы улучшают безопасность на производстве.
Корпус индукционных взрывозащищенных светильников покрыт антистатическим полимером.
Это покрытие придаёт лампам ударопрочность и позволяет им успешно противостоять низким температурам.
Искробезопасное покрытие не поддается разрушению даже в агрессивных щелочных и кислотных средах и сохраняет свои свойства на протяжении 30 лет.
Освещение в теплицах и оранжереях
Спектр излучения индукционных ламп на 75% соответствует фотосинтетически активной радиации, что необходимо для оптимального роста и длительного цветения растений.
По этой причине безэлектродные лампы используются в качестве дополнительных источников света в теплицах и оранжереях для освещения стандартных и компактных гроу-боксов, а также для боковой и междурядной подсветки растений.
Рабочая температура индукционных осветительных приборов не превышает 60 градусов Цельсия, что позволяет размещать их близко к растительности.
Использование таких ламп в гроу-боксах снижает затраты на охлаждение резервуаров.
Применение индукционных ламп также позволяет заранее проектировать освещение для каждой зоны теплицы.
Чтобы направить свет на конкретные участки, используются оптические поверхности — экраны. Они помогают сосредоточить световое излучение на нужном месте.
Специальные отражатели помогают равномерно распределять искусственное освещение по всей высоте зеленых насаждений.
Правила выбора ИЛ
При выборе индукционных осветительных устройств важно учитывать их конструктивные особенности, эксплуатационные характеристики и уровень безопасности.
Лишь учитывая все эти аспекты, можно считать покупку индукционных ламп целесообразной.
Сегодня в специализированных магазинах можно найти индукционные безэлектродные лампы мощностью от 15 Вт до 500 Вт. Существуют также более мощные модели, предназначенные для различных производственных нужд.
Лампы с овальным корпусом делают для стандартных патронов E14, E27 и E40.
Есть также прямоугольные и кольцевые индукционные лампы, которые могут работать как с переменным, так и с постоянным током.
Стоит отметить, что индукционные лампы в форме шара будут несколько больше по размеру, чем обычные модели с нитью накаливания, так как генератор высокочастотного тока расположен в цоколе. Это важно учитывать при выборе.
Все индукционные светильники и лампы проходят обязательную сертификацию.
Поэтому можно с уверенностью говорить об их безопасности. Амальгама запаяна в колбе, и следуя основным правилам эксплуатации, ее утечки исключаются.
Тем не менее, как и стандартные люминесцентные лампы, индукционные требуют правильной утилизации из-за наличия ртутных соединений и электронных компонентов.
Твердая амальгама — сплав ртути с другими металлами — может использоваться повторно. Стекло от ламп также подлежит переработке, но отдельно от люминофора.
Светильники с индукционной технологией не являются экологически безопасными и уступают светодиодам по этому критерию.
Также стоит упомянуть, что индукционная лампа не достигает своего полного светового потока сразу. В начале работы она выдает около 80% от своего изначального света.
Для достижения максимального показателя безэлектродной лампе требуется 2-3 минуты для разогрева амальгамы и испарения необходимого количества ртути.
Выводы и полезное видео по теме
Индукционные светильники представляют собой новую генерацию газоразрядных ламп. Принцип их работы заключается в следующем:
Что выделяет индукционные лампы, каковы особенности светильников данного типа и их области применения:
Преимущества применения современных индукционных источников света на производственных объектах:
Корректная установка индукционных ламп с соблюдением всех рекомендаций и норм обеспечивает эффективное использование энергосберегающей технологии. В настоящее время такие источники света являются разумной альтернативой традиционным методам организации освещения.
Вам есть что сказать о опыте использования индукционных ламп? Или появились вопросы после прочтения материала? Вы можете обсудить их в комментариях под статьей. Здесь же можно поделиться своим опытом или дать полезные советы другим пользователям нашего сайта.
