Индукционни лампи: устройство, видове, сфера на приложение + правила за избор

Днес потребителите все по-често избират енергоефективни битови и промишлени осветителни устройства. Въпреки това, освен икономията, важна роля играе и качеството на осветлението. Достойна алтернатива на традиционните източници на осветление са индукционните лампи.

Те излъчват приятна за очите мека светлина, която не променя обективното възприятие на предметите. Нека заедно разберем устройството и принципите на работа на индукционните лампи.

Устройство и принцип на работа

Първичен източник на светлина в индукционната лампа е плазма, изкуствено създадена в резултат на йонизация на газова смес от високочестотно електромагнитно поле.

Токът поражда променливо електрическо поле, обусловвайки възникване на газов разряд в стъклената колба. Възбуденият живак генерира UV-лъчение, което благодарение на луминофор се преобразува във видима светлина.

Индукционните лампи принадлежат към категорията на газоразрядните източници на осветление, повече за които е написано в този материал.

Конструкцията на индукционната лампа включва три основни функционални елемента:

• газоразрядна тръба;
• индукционна намотка с феритно пръстен;
• електронен баласт.

Вътре в тръбата се намират капки амалгама от живак. Самата колба е запълнена с газ с ниска химична реактивност – аргон/криптон, а вътрешната ѝ повърхност е покрита с неорганичен луминофор.

Индукционната намотка и електромагнитът формират високочестотно магнитно поле, под въздействието на което свободните електрони се ускоряват, сблъскват се и възбуждат атомите на живака.

В резултат се образува ултравиолетово лъчение. Чрез луминофора то се трансформира във видима ярка светлина.

Както и при простите флуоресцентни лампи, комбинацията от различни луминофори в покритието на колбата на ИЛ дава светене в различни цветове. Най-често се срещат устройства с колориметрична температура 3500 K, 4100 K, 5000 K, 6500 K.

Електронният баласт се свързва към източник на постоянно напрежение 12 V/24 V или към мрежа със синусоидално напрежение 120 V/220 V/380 V.

Системата за управление на баласта трансформира променлив ток 50 Hz в постоянен, а след това – в ток с висока честота от 190 kHz до 2,65 MHz.

Този високочестотен ток създава магнитното поле. Освен това, баластът генерира силен стартов импулс, който запалва индукционния източник на светлина.

За да се осигури стабилна работа на безелектродното осветително устройство, системата за управление може също да променя силата на електрическия ток и неговата честота чрез бобината на индуктора.

С цел намаляване на разсейването на високочестотното електромагнитно поле, лампите се оборудват с феритни екрани и/или специални сърцевини.

Основната разлика на индукционните енергоспестяващи лампи от другите източници на светлина е липсата на нишки на накаляване и контактни термокатоди. При индукционните осветителни тела електромагнитите са разположени отвън, тоест няма пряк контакт на електродите с йонизираната газова среда.

Това прави балонът на осветителното устройство по-еднороден и приблизително еднакво натоварен по температура.

При продължителна работа на такова осветление не се наблюдава напукване на стъклената колба, с времето материалът на електрода не се отлага по стените.

Липсата на електроди на накаляване, необходими за запалване на обикновените лампи, позволява да се постигне невероятно дълъг срок на експлоатация на индукционните осветителни тела – до 120 000 часа работа.

Някои производители дори заявяват ресурс на работа до 150 000 часа. Този показател надвишава 10 пъти дълготрайността на простите луминесцентни лампи, газоразрядните LVD, живачно-волфрамовите и натриевите осветителни уреди.

Освен това, ресурсът на работа на индукционните източници на светлина надвишава приблизително 2-3 пъти срока на експлоатация на светодиодите.

Разновидности на индукционните лампи

За първи път лампа без контактни електроди демонстрира Никола Тесла през далечната 1893 година на Световното изложение в Чикаго. Представеното на публиката осветително устройство се захранваше от магнитното поле на бобината на Тесла. А първият надежден прототип на индукционен източник на светлина създава Джон Мелвин Андерсън през 1967 година.

Класификация на безелектродните лампи

През 1994 година от компанията General Electric беше представена компактна енергоспестяваща лампа GENURA с вграден високочестотен генератор в цокола.

Сериеното производство на индукционни луминесцентни лампи стартира през 1990-те години.

Днес лидери в производството на безелектродни енергийно ефективни осветителни устройства са корпорациите PHILIPS Lighting, GE Lighting и OSRAM Licht AG. В таблицата са посочени параметрите и цената на различни модели лампи на тези производители.

В зависимост от типа на конструкцията, индукционните източници на светлина биват:

• с вграден баласт – електрически генератор и лампа са комбинирани в един блок;
• с отделен електронен пускач – външният генератор и лампата са разнесени устройства.

В зависимост от начина на разполагане на намотката, тези лампи също се делят на устройства с външен (нискочестотни) и вътрешен (високочестотни) индуктор.

В първия случай намотката с феромагнитен прът е обвита около балона. Работната честота на крушките с външна индукция е в диапазона 190-250 kHz.

Те имат по-добри условия за интензивен топлообмен с околната среда, тъй като намотката отвън на херметичната колба лесно разсейва отделяната от устройството топлина. Срокът на експлоатация на нискочестотните устройства е до 120 000 часа.

Във втория случай индукционната намотка с навитата сърцевина е разположена вътре в стъклената колба. Отделяната топлина се оказва в кухината на осветителното устройство, поради което лампите с вътрешна индукция се нагряват повече.

Тяхната работна честота е в интервала 2-3 MHz. Ресурсът на такива източници на светлина не надвишава 75 000 часа.

По външен вид устройствата с вътрешен индуктор напомнят вакуумни крушки. А моделите с външен индуктор имат форма на пръстен или правоъгълник.

Както високочестотните, така и нискочестотните лампи имат голям запас на здравина и се отличават с дълъг срок на експлоатация.

Варианти на изпълнение и маркировка

В настоящия момент от компании, които специализират в осветлението, е установено серийно производство на индукционни крушки с различни форми. Конструктивните особености и вариантите на изпълнение се проследяват в тяхната маркировка.

Първите два азбучни знака в шифъра определят вида на устройството (ИЛ – индукционна лампа), третият указва формата. След буквеното обозначение обикновено се обявява мощността.

ИЛК – индукционни крушки с кръгла форма. Притежават високи показатели на светлинна отдача и голям диапазон на спектрофотометричните температури. Подходящи са за монтаж в кръгли и овални осветителни тела.

Такива източници на светлина се използват активно за осветление на складове, просторни производствени и ремонтни цехове, търговски комплекси, спортни бази.

ИЛШ – лампи във форма на сфера. Изработени са в традиционна форма на обикновени вакуумни осветителни устройства с голяма мощност. Създават мека светлина и светват практически моментално.

Подходящи са за замяна на крушки с нажежаема жичка с енергоефективни източници на светлина без необходимост от смяна на самото осветително тяло.

ИЛШ се инсталират в прожектори за осветление на хотели и ресторанти, супермаркети, както и в улични и промишлени осветителни тела

ИЛУ – крушки с U-образна форма. Представляват устройства с отделен генератор. Излъчват ярка бяла светлина, при работа не трептят.

Те се използват за осветление на стадиони, тунели, метро и автомагистрали, рекламни щандове, табели и други обекти.

ИЛБ, ИЛБК – лампи с пръстеновидна форма на колбата. При тях генераторът, намотката и тръбата са обединени в един блок. Генерират мека светлина, която не заслепява, запалват се бързо и лесно при температури до -35 °C.

Подобни конструкции се използват за подсветка на хотели и търговски площи, паркови зони и градинки, частни прилежащи територии.

Отделно трябва да се каже за индукционните фитолампи за растения. Те се отличават по формата на стъклената колба и цвета на излъчването.

Различни модели индукционни фитолампи подхождат за осветление на зелени насаждения в определен период на растеж и развитие. Сериите на такива изделия се обозначават с ТИЛ. Следващите две букви указват конкретния модел лампа.

Фитолампите индукционни ГП и ВГ са предназначени за подсветка на растения на стадия на вегетативен растеж. В тях преобладава синият спектър на излъчване.

Устройствата ФЛ се използват в началната фаза на образуване на плодове, както и за ускоряване на формирането на цветове. Те излъчват червена светлина.

Лампичките от модел КЛ са универсални. Такива източници на светлина дават възможност да се управлява растежът на насажденията. Те генерират наситена червена светлина, необходима за пълноценно развитие на плодовете на растенията и обилно цъфтене.

Примери за маркировка:

• ИЛК-40 – кръгла индукционна лампа с мощност 40 W;
• ТИЛПВГ-120 – правоъгълна индукционна фитолампа с мощност 120 W, модел ВГ за началния етап на вегетативен растеж на растенията.

Излъчването на индукционната лампа на 97% съответства на слънчевия спектър, а затова отлично подхожда за изкуствено осветление на оранжерийни комплекси.

Предимства на използване на ИЛ

Безелектродните лампи генерират мека светлина, комфортна за възприемане от очите. Оттенъците на цветовете при това не се изкривяват.

Яркостта на такива лампи може да се променя в граници 30-100% с помощта на прост димер за устройства с жичка за нажежаване.

Съдържанието на твърдотелен живак в съвременните индукционни осветителни тела е няколко пъти по-ниско, отколкото в обикновените луминесцентни газонапълнени лампи.

Дори след 75 000 часа работа индукционните уреди запазват нивото на светлинната мощност на ниво 80-85% от първоначалната.

Обикновените ЛЛ дневна светлина по-близо до края на срока на експлоатация губят до 55% яркост. По техните колби с времето се образуват тъмни непрозрачни кръгове.

Предимства от използването на индукционни безелектродни лампи:

• КПД 90%;
• ресурс на работа до 150 000 часа;
• светлинна мощност над 90-160 lm/W;
• оптимални условия за зрително възприемане на предмети;
• диапазон на работни температури в интервал от -35 °C до +50 °C;
• коефициент на цветопредаване Ra > 80;
• високи показатели на енергийна ефективност;
• минимално нагряване на колбата;
• неограничен брой цикли на включване/изключване;
• липса на пулсация;
• възможност за регулиране на интензитета на светене;
• гаранционният срок на експлоатация е 5 години.

Производителите заявяват, че индукционните източници на светлина имат по-добри технически характеристики от светодиодите и струват няколко пъти по-евтино. Консумацията на енергия при тези видове лампи е приблизително еднаква.

Приложение на безелектродните лампи

Модернизираните осветителни уреди, които не съдържат термокатоди и нажежаема жичка, се използват както за вътрешно, така и за външно осветление.

Сфера на използване на ИЛ

Безелектродните лампи имат вградена защита от КЗ (късо съединение) и скокове на напрежението.

Индукционните осветители се отличават с устойчивост на вибрационни натоварвания и случайни удари, работят стабилно дори при понижена температура на въздуха

Благодарение на високите показатели на светлинна ефективност при малка консумация на електроенергия, те се използват в различни сфери:

• за организиране на качествено осветление на улици;
• в търговско-развлекателни и хотелски комплекси;
• в офис центрове и битови помещения;
• за осветление на просторни цехове и складове в промишлени обекти;
• за осветление на оранжерийни стопанства и оранжерии;
• за осветление на автомагистрали и тунели;
• за организиране на взривозащитено осветление на бензиностанции.

Благодарение на стабилността на параметрите, живачните безелектродни лампи се използват като прецизно точкови източници на ултравиолетово лъчение в спектрометрията.

Освен това, принципът на индукционното възбуждане на газа се прилага в процеса на пренасяне на енергия от външни източници към работната среда на лазерите.

Въпреки това, поради наличието на високочестотно електромагнитно излъчване, индукционните осветители не се инсталират на железопътни гари и в летища.

Също така тези лампи могат да причиняват смущения при едновременна работа със свръхчувствително лабораторно и медицинско оборудване. Затова в помещения с подобна специализирана техника не се препоръчва използването им.

Улично и пътно осветление

Най-ефективно пътно осветление могат да осигурят уличните осветители с индукционни енергоефективни лампи. Този тип осветление гарантира комфортна видимост както за водачите, така и за пешеходците.

Пътните осветители имат здраво конзолно закрепване и се монтират на стълбове, както и на стандартни опори. Те се използват за осветление на паркови зони и градини, улици и площади, шосета и паркинги, крайбрежни алеи, дворове.

Моментният старт на ИЛ минимизира загубите на електроенергия и позволява максимално ефективно използване на осветителната система. Това дава възможност да се организира осветление с използване на сензори за движение

Като пример – моментно включване на осветлението на автомагистрали на места, където има движение на автомобили и пешеходци.

Освен това чувствителният датчик за движение може да бъде комбиниран с програмируем здрачен ключ.

Устройството се настройва за конкретни стойности на осветеност. При недостатъчно ниво на светлина датчикът ще даде команда за включване на лампите.

Възможността за димиране позволява успешно да се прилагат интелигентни системи за ефективно управление на уличното осветление.

Благодарение на управлението на яркостта на индукционните лампи с помощта на регулатор на мощността и астрономически таймер може да се постигне реална икономия на електрическа енергия, както и значително да се намалят разходите за техническо обслужване.

Внедряването на интелигентни системи дава възможност да се контролира състоянието на осветлението, да се измерват и анализират данните за енергопотреблението на осветителните тела.

Безопасни промишлени източници на светлина

Използването на устройства на базата на индукционна технология – икономически изгодно решение за модернизиране на осветителните системи на промишлени предприятия.

Индукционните осветителни тела се отличават с високо качество на сглобката и не се нуждаят от редовно обслужване. Те значително намаляват потреблението на електроенергия и помагат за повишаване на рентабилността на производството.

Промишлените осветителни уреди имат степен на защита IP54, което позволява експлоатация дори в условия на замърсяване и повишена влажност. Те могат да се инсталират в неотопляеми и лошо вентилирани помещения.

Закаленото стъкло в комбинация със силиконова изолация надеждно предпазва корпуса от проникване на чужди примеси и вода.

Съществуват също така промишлени взривозащитени модели ИЛ. Те не само осигуряват качествено осветление, но и предотвратяват възникването на пожароопасни ситуации. Такива уреди повишават нивото на безопасност в производството.

Върху корпуса на индукционните взривозащитени осветителни тела се нанася антистатично полимерно покритие.

Благодарение на този състав осветителните устройства се характеризират с удароустойчивост и устойчивост на въздействието на минусови температури.

Специалното искробезопасно покритие не се разрушава дори в алкална и киселинна среда и е способно да запази свойствата си в продължение на 30 години.

Осветление в оранжерии и парници

Спектърът на индукционната лампа на 75% съответства на фотосинтетично активната радиация, необходима за активен растеж и дълъг цъфтеж на растенията.

Именно поради това крушките от безелектроден тип се използват като допълнителни източници в оранжерии и парници, за осветяване на стандартни и компактни гроу-боксове, директна, странична и междуредова досветка на растенията.

Работната температура на индукционните осветителни уреди не надвишава 60 градуса по скалата на Целзий, което позволява те да се разполагат близо до зелените насаждения.

Използването на такива лампи в гроу-боксове дава възможност значително да се намалят разходите за охлаждане на резервоарите.

Използването на ИЛ също позволява да се проектира предварително и да се инсталира отделно осветление за всяка зона на оранжерията.

За да се коригира и насочи максимум светлина в нужния сектор, се използват оптични повърхности – екрани. Те фокусират излъчването върху конкретен участък.

А с помощта на специални отражатели равномерно се разпределя изкуствената светлина по цялата височина на зелените насаждения.

Правила за избор на ИЛ

При избора на индукционни осветителни устройства е важно да се съобразим с техните конструктивни особености, експлоатационни характеристики, както и степента на безопасност.

Само при спазване на този подход ИЛ може да се счита за целесъобразна покупка.

Днес в специализирани магазини не е трудно да се намерят индукционни безелектродни лампи с мощност от 15 W до 500 W. Но съществуват и по-мощни, предназначени за различни производствени нужди.

Лампите с овална колба се произвеждат за осветителни тела със стандартни цокли E14, E27 и E40.

Също така има специални правоъгълни и пръстеновидни видове индукционни осветителни устройства, които могат да работят както в мрежа за променлив ток, така и за постоянен.

Струва си да се отбележи, че индукционните лампи с форма на топка по размери ще бъдат по-големи от обикновените лампи с нажежаема жичка, тъй като генераторът на високочестотен ток е скрит в цокъла. Това е важно да се има предвид при покупка.

Всички индукционни осветителни тела и безелектродни лампи преминават задължителна сертификация.

Затова може с увереност да се говори за тяхната безопасност. Амалгамата се намира в запечатана колба и при спазване на основните правила за експлоатация нейните изтичания са изключени.

Все пак трябва да се разбере, че както стандартните луминесцентни лампи, така и индукционните изискват подходящо обезвреждане поради наличието на живачни съединения и електронни компоненти.

Твърдата амалгама – сплав на живак с други метали – може да се използва повторно. Стъклото от лампата също се предава за рециклиране, но отделно от луминофора.

Осветителните тела с индукционна технология не спадат към екологично безопасните видове осветление и по този критерий значително отстъпват на светодиодите.

Необходимо е да се добави, че лампата от индукционен тип не достига своя стабилен светлинен поток веднага. В началото тя излъчва около 80% от пълното излъчване.

За да достигне този показател до максимума, на безелектродната лампа ѝ трябват 2-3 минути. През това време амалгамата се нагрява достатъчно и се изпарява необходимото количество живак.

Изводи и полезно видео по темата

Индукционните осветителни тела са ново поколение газоразрядни лампи. Принцип на функциониране на този тип осветление:

Какво прави лампите индукционни, особености на осветителните тела от този вид и област на приложение:

Предимства от използването на съвременни индукционни източници на светлина в промишлени предприятия:

Правилното инсталиране на лампи от индукционен тип, при спазване на всички стандарти и норми, позволява ефективно използване на енергоспестяващата технология. Днес подобни източници на светлина са разумна алтернатива на традиционните подходи за организиране на осветлението.

Имате ли опит с използването на индукционни лампи? Или след изучаване на материала са възникнали въпроси? Можете да ги зададете в блока с коментари под статията. Там можете също да споделите опит или да дадете ценен съвет на посетителите на нашия сайт.