Lampy indukcyjne: urządzenie, rodzaje, zakres zastosowania + zasady doboru

Obecnie konsumenci coraz częściej wybierają energooszczędne urządzenia oświetleniowe do użytku domowego i przemysłowego.Jednak oprócz oszczędności, ważną rolę odgrywa także jakość podświetlenia. Lampy indukcyjne są godną alternatywą dla tradycyjnych źródeł światła.

Emitują miękkie, przyjemne dla oka światło, które nie zmienia obiektywnego postrzegania obiektów. Przyjrzyjmy się wspólnie budowie i zasadzie działania lamp indukcyjnych.

Konstrukcja i zasada działania

Podstawowym źródłem światła w lampie indukcyjnej jest plazma, sztucznie powstająca w wyniku jonizacji mieszaniny gazów przez pole elektromagnetyczne o wysokiej częstotliwości.

Prąd generuje zmienne pole elektryczne, powodując wystąpienie wyładowania gazowego w szklanej kolbie. Wzbudzona rtęć generuje promieniowanie UV, które dzięki luminoforowi przekształca się w światło widzialne.

Lampy indukcyjne należą do kategorii gazowo-wyładowczych źródeł światła, o których więcej napisano w ten materiał.

Konstrukcja lampy indukcyjnej obejmuje trzy podstawowe elementy funkcjonalne:

• rura wyładowcza gazu;
• cewka indukcyjna z pierścieniem ferrytowym;
• balast elektroniczny.

Wewnątrz rurki znajdują się krople amalgamatu rtęci. Sama kolba wypełniona jest gazem o niskiej reaktywności chemicznej - argonem/kryptonem, a jej wewnętrzna powierzchnia pokryta jest nieorganicznym luminoforem.

Cewka indukcyjna i elektromagnes tworzą pole magnetyczne o wysokiej częstotliwości, pod wpływem którego swobodne elektrony ulegają przyspieszaniu, zderzają się i wzbudzają atomy rtęci.

Rezultatem jest promieniowanie ultrafioletowe. Fosfor przekształca go w widoczny jasny blask.

Podobnie jak w prostych żarówkach fluorescencyjnych, połączenie różnych luminoforów w powłoce żarówki IL powoduje świecenie w różnych kolorach. Najpopularniejsze urządzenia mają temperatury kolorymetryczne 3500 K, 4100 K, 5000 K, 6500 K

Statecznik elektroniczny podłącza się do źródła napięcia stałego 12 V/24 V lub do sieci o napięciu sinusoidalnym 120 V/220 V/380 V.

Układ sterowania rozrusznikiem przetwarza prąd przemienny o częstotliwości 50 Hz na prąd stały, a następnie na prąd o wysokiej częstotliwości od 190 kHz do 2,65 MHz.

Ten prąd RF wytwarza pole magnetyczne. Dodatkowo rozrusznik generuje silny impuls rozruchowy, który zapala indukcyjne źródło światła.

Aby zapewnić stabilną pracę bezelektrodowego urządzenia oświetleniowego, układ sterowania może również zmieniać natężenie prądu elektrycznego i jego częstotliwość poprzez cewkę indukcyjną.

W celu ograniczenia rozpraszania pól elektromagnetycznych o wysokiej częstotliwości lampy wyposaża się w ekrany ferrytowe i/lub specjalne rdzenie.

Główną różnicą między indukcyjnymi lampami energooszczędnymi a innymi źródłami światła jest brak żarników i kontaktowych katod termicznych. W lampach indukcyjnych elektromagnesy znajdują się na zewnątrz, to znaczy nie ma bezpośredniego kontaktu elektrod ze środowiskiem zjonizowanego gazu

Dzięki temu cylinder urządzenia oświetleniowego jest bardziej jednolity i w przybliżeniu jednakowo obciążony temperaturą.

Przy długotrwałym działaniu takiego oświetlenia nie obserwuje się pękania szklanej bańki, z biegiem czasu materiał elektrody nie osadza się na ściankach.

Brak elektrod żarnikowych niezbędnych do oświetlenia konwencjonalnych żarówek pozwala lampom indukcyjnym osiągnąć niezwykle długą żywotność – aż do 120 000 godzin pracy.

Niektórzy producenci twierdzą nawet, że żywotność wynosi do 150 000 godzin. Liczba ta jest 10 razy wyższa niż trwałość prosta żarówki fluorescencyjne, HPDS z wyładowaniami gazowymi, rtęć-wolfram i oprawy oświetleniowe sodowe.

Ponadto żywotność indukcyjnych źródeł światła jest około 2-3 razy dłuższa niż żywotność diod LED.

Rodzaje lamp indukcyjnych

Nikola Tesla po raz pierwszy zademonstrował lampę bez elektrod kontaktowych w 1893 roku na Wystawie Światowej w Chicago. Zaprezentowane publiczności urządzenie oświetleniowe zasilane było polem magnetycznym cewki Tesli. Pierwszy niezawodny prototyp indukcyjnego źródła światła stworzył John Melvin Anderson w 1967 roku.

Klasyfikacja żarówek bezelektrodowych

W 1994 roku General Electric wprowadził na rynek kompaktową, energooszczędną lampę GENURA z wbudowanym w podstawie generatorem wysokiej częstotliwości.

Produkcja seryjna indukcyjnych świetlówek rozpoczęła się w latach 90-tych.

Dziś liderami w produkcji bezelektrodowych, energooszczędnych urządzeń oświetleniowych są korporacje PHILIPS Lighting, GE Lighting i OSRAM Licht AGO. Tabela pokazuje parametry i koszty różnych modeli lamp tych producentów

W zależności od rodzaju konstrukcji indukcyjnymi źródłami światła są:

• z wbudowanym statecznikiem – generator elektryczny i lampa stanowią jedną całość;
• z oddzielnym rozrusznikiem elektronicznym - generator zewnętrzny i lampa stanowią oddzielne urządzenia.

W zależności od sposobu umieszczenia cewki lampy te dzielą się także na urządzenia z cewką zewnętrzną (niska częstotliwość) i wewnętrzną (wysoka częstotliwość).

W pierwszym przypadku cewka z prętem ferromagnetycznym jest owinięta wokół cylindra. Częstotliwość pracy lamp z indukcją zewnętrzną mieści się w przedziale 190-250 kHz.

Mają lepsze warunki do intensywnej wymiany ciepła z otoczeniem, gdyż wężownica znajdująca się na zewnątrz szczelnej kolby z łatwością odprowadza ciepło wytwarzane przez urządzenie. Żywotność urządzeń niskiej częstotliwości wynosi do 120 000 godzin.

W drugim przypadku cewka indukcyjna z nawiniętym rdzeniem znajduje się wewnątrz szklanej bańki. Wytworzone ciepło trafia do wnęki urządzenia oświetleniowego, dlatego lampy z indukcją wewnętrzną nagrzewają się mocniej.

Ich częstotliwość robocza mieści się w przedziale 2-3 MHz. Zasób takich źródeł światła nie przekracza 75 000 godzin.

Z wyglądu urządzenia z wewnętrzną cewką przypominają żarówki próżniowe. Ale modele z zewnętrzną cewką indukcyjną mają kształt pierścienia lub prostokąta

Zarówno lampy wysokiej, jak i niskiej częstotliwości mają duży margines bezpieczeństwa i długą żywotność.

Opcje i oznaczenia

Obecnie firmy specjalizujące się w oświetleniu uruchomiły masową produkcję lamp indukcyjnych o różnych kształtach. Cechy konstrukcyjne i opcje konstrukcyjne można zobaczyć w ich oznaczeniach.

Pierwsze dwa znaki alfabetu w kodzie określają typ urządzenia (IL - lampa indukcyjna), trzeci wskazuje kształt. Po oznaczeniu literowym zwykle ogłaszana jest moc.

ILK – okrągłe lampy indukcyjne.Charakteryzują się wysoką skutecznością świetlną i szerokim zakresem temperatur spektrofotometrycznych. Nadaje się do montażu w oprawach okrągłych i owalnych.

Tego typu źródła światła aktywnie wykorzystywane są do oświetlania magazynów, przestronnych hal produkcyjno-remontowych, galerii handlowych, obiektów sportowych.

ILSZ – lampki w kształcie kuli. Wykonane w tradycyjnej formie konwencjonalnych próżniowych urządzeń oświetleniowych dużej mocy. Tworzą miękkie światło i zapalają się niemal natychmiast.

Nadaje się do wymiany żarówki żarowe na energooszczędne źródła światła bez konieczności wymiany samej lampy.

ILS instalowane są w naświetlaczach do oświetlenia hoteli i restauracji, supermarketów, a także w lampach ulicznych i przemysłowych

ILU – Żarówki w kształcie litery U. Są to urządzenia z osobnym generatorem. Emitują jasne, białe światło i nie migoczą podczas pracy.

Służą do oświetlania stadionów, tuneli, metra i autostrad, stojaków reklamowych, szyldów i innych obiektów.

ILB, ILBK – lampy z żarówką w kształcie pierścienia. W nich generator, cewka i rura są połączone w jedną jednostkę. Generują miękkie, nie oślepiające światło, szybko i łatwo zapalają się w temperaturach do -35°C.

Podobne konstrukcje stosowane są do oświetlania hoteli i obszarów handlowych, terenów parkowych i ogrodów publicznych, ogrodów prywatnych.

Warto osobno wspomnieć o fitolampach indukcyjnych dla roślin. Różnią się kształtem szklanej bańki i barwą promieniowania.

Do oświetlania terenów zielonych w określonym okresie wzrostu i rozwoju nadają się różne modele fitolamp indukcyjnych. Seria takich produktów oznaczona jest jako TIL. Kolejne dwie litery oznaczają konkretny model lampy

Fitolampy indukcyjne GP i VG przeznaczone są do oświetlania roślin w fazie wzrostu wegetatywnego. Dominuje w nich niebieskie widmo promieniowania.

Urządzenia FL stosuje się w początkowej fazie tworzenia owoców, a także w celu przyspieszenia powstawania kwiatów. Emitują czerwone światło.

Żarówki modelu KL są uniwersalne. Takie źródła światła umożliwiają kontrolę wzrostu nasadzeń. Generują bogate światło czerwone, niezbędne do pełnego rozwoju owoców roślin i obfitego kwitnienia.

Przykłady znakowania:

• ILK-40 – okrągła lampa indukcyjna o mocy 40 W;
• TILPVG-120 to prostokątna fitolampa indukcyjna o mocy 120 W, model VG, przeznaczona do początkowej fazy wzrostu wegetatywnego roślin.

Emisja lampy indukcyjnej odpowiada w 97% widmu słonecznemu, dlatego doskonale nadaje się do sztucznego oświetlenia kompleksów szklarniowych.

Zalety korzystania z IL

Lampy bezelektrodowe generują miękkie, przyjemne dla oczu światło. Odcienie kolorów nie są zniekształcone.

Jasność takich lamp można zmieniać w zakresie 30-100% za pomocą prostego opornik dla urządzeń z żarnikiem.

Zawartość rtęci stałej w nowoczesnych lampach indukcyjnych jest kilkakrotnie niższa niż w konwencjonalnych świetlówkach gazowych

Nawet po 75 000 godzin pracy urządzenia indukcyjne utrzymują poziom mocy świetlnej na poziomie 80-85% oryginału.

Konwencjonalne źródła światła dziennego LL tracą do 55% swojej jasności pod koniec okresu użytkowania. Z biegiem czasu na ich kolbach tworzą się ciemne, nieprzejrzyste kręgi.

Zalety stosowania bezelektrodowych lamp indukcyjnych:

• Wydajność 90%;
• żywotność do 150 000 godzin;
• strumień świetlny powyżej 90-160 lm/W;
• optymalne warunki wizualnej percepcji obiektów;
• zakres temperatur pracy od -35°C do +50°C;
• współczynnik oddawania barw Ra˃80;
• wysokie wskaźniki efektywności energetycznej;
• minimalne ogrzewanie kolby;
• nieograniczona liczba cykli rozruchu/wyłączenia;
• brak pulsacji;
• możliwość regulacji intensywności blasku;
• Okres gwarancji wynosi 5 lat.

Producenci twierdzą, że indukcyjne źródła światła mają lepsze parametry techniczne niż diody LED i są kilkakrotnie tańsze. Zużycie energii tego typu żarówek jest w przybliżeniu takie samo.

Zastosowanie lamp bezelektrodowych

Zmodernizowane urządzenia oświetleniowe, które nie zawierają katod termicznych i żarników, stosowane są zarówno do oświetlenia wewnętrznego, jak i zewnętrznego.

Zakres stosowania IL

Lampy bezelektrodowe posiadają wbudowane zabezpieczenia przed zwarciami (zwarciami) i przepięciami.

Lampy indukcyjne są odporne na obciążenia wibracyjne i przypadkowe uderzenia oraz działają stabilnie nawet przy niskich temperaturach powietrza

Ze względu na wysoką skuteczność świetlną i niskie zużycie energii elektrycznej znajdują zastosowanie w różnych dziedzinach:

• do organizowania wysokiej jakości oświetlenia ulicznego;
• w kompleksach handlowych, rozrywkowych i hotelowych;
• w centrach biurowych i lokalach mieszkalnych;
• do oświetlenia przestronnych warsztatów i magazynów w obiektach przemysłowych;
• do oświetlenia szklarni i szklarni;
• do oświetlenia autostrad i tuneli;
• do organizacji oświetlenia przeciwwybuchowego na stacjach benzynowych.

Ze względu na stabilność parametrów bezelektrodowe lampy rtęciowe stosowane są jako precyzyjne, punktowe źródła promieniowania UV w spektrometrii.

Dodatkowo, w procesie przenoszenia energii ze źródeł zewnętrznych do środowiska pracy laserów, wykorzystywana jest zasada indukcyjnego wzbudzenia gazu.

Jednak ze względu na obecność promieniowania elektromagnetycznego o wysokiej częstotliwości, na stacjach kolejowych i lotniskach nie instaluje się lamp indukcyjnych.

Żarówki te mogą również powodować zakłócenia, jeśli są używane jednocześnie z ultraczułym sprzętem laboratoryjnym i medycznym. Dlatego nie zaleca się stosowania ich w pomieszczeniach wyposażonych w tak specjalne wyposażenie.

Oświetlenie uliczne i drogowe

Najefektywniejsze oświetlenie drogi zapewniają lampy uliczne z żarówkami indukcyjnymi i energooszczędnymi. Ten rodzaj oświetlenia gwarantuje komfortową widoczność zarówno kierowcom, jak i pieszym.

Lampy drogowe posiadają trwałe mocowanie wspornikowe i montowane są na słupach, a także standardowych wspornikach. Stosowane są do oświetlania terenów parkowych i placów, ulic i placów, autostrad i parkingów, nasypów i podwórek.

Natychmiastowy start IL minimalizuje straty energii i pozwala na maksymalnie efektywne wykorzystanie systemu oświetleniowego. Dzięki temu możliwa jest organizacja oświetlenia za pomocą czujników ruchu

Przykładowo natychmiastowe uruchomienie oświetlenia na autostradach w miejscach, gdzie występuje ruch samochodów i pieszych.

Dodatkowo czuły czujnik ruchu można połączyć z programowalnym wyłącznikiem zmierzchowym.

Urządzenie jest dostosowane do określonego poziomu oświetlenia. Jeżeli poziom oświetlenia będzie niewystarczający, czujnik wyda polecenie włączenia lamp.

Możliwość ściemniania pozwala z powodzeniem zastosować inteligentne systemy do efektywnego sterowania oświetleniem ulicznym.

Kontrolując jasność lamp indukcyjnych za pomocą regulatora mocy i zegara astronomicznego, można osiągnąć realne oszczędności energii elektrycznej, a także znacznie obniżyć koszty utrzymania.

Wprowadzenie inteligentnych systemów umożliwia kontrolę stanu oświetlenia, pomiar i analizę danych dotyczących zużycia energii przez lampy.

Bezpieczne przemysłowe źródła światła

Zastosowanie urządzeń opartych na technologii indukcyjnej jest opłacalnym rozwiązaniem przy modernizacji systemów oświetleniowych przedsiębiorstw przemysłowych.

Lampy indukcyjne charakteryzują się wysoką jakością wykonania i nie wymagają regularnej konserwacji. Znacząco zmniejszają zużycie energii elektrycznej i pomagają poprawić rentowność produkcji.

Przemysłowe urządzenia oświetleniowe posiadają stopień ochrony IP54, co pozwala na pracę nawet w warunkach brudu i dużej wilgotności. Można je montować w pomieszczeniach nieogrzewanych i słabo wentylowanych.

Szkło hartowane w połączeniu z silikonową izolacją niezawodnie chroni obudowę przed obcymi zanieczyszczeniami i przedostawaniem się wody do środka.

Istnieją również przemysłowe modele IL w wykonaniu przeciwwybuchowym. Zapewniają nie tylko wysokiej jakości oświetlenie, ale także zapobiegają powstawaniu zagrożeń pożarowych. Urządzenia tego typu podnoszą poziom bezpieczeństwa pracy

Na korpus indukcyjnych lamp przeciwwybuchowych nanoszona jest antystatyczna powłoka polimerowa.

Dzięki takiemu składowi urządzenia oświetleniowe charakteryzują się odpornością na uderzenia i odpornością na ujemne temperatury.

Specjalna powłoka iskrobezpieczna nie ulega zniszczeniu nawet w środowisku zasadowym i kwaśnym i może zachować swoje właściwości przez 30 lat.

Oświetlenie w szklarniach i oranżeriach

Widmo lampy indukcyjnej odpowiada w 75% promieniowaniu aktywnemu fotosyntetycznie, niezbędnemu do aktywnego wzrostu i długotrwałego kwitnienia roślin.

Dlatego też żarówki bezelektrodowe stosowane są jako źródła dodatkowe w szklarniach i szklarniach, do oświetlania upraw standardowych i kompaktowych, bezpośredniego, bocznego i międzyrzędowego oświetlenia roślin.

Temperatura pracy indukcyjnych urządzeń oświetleniowych nie przekracza 60 stopni Celsjusza, co pozwala na umieszczanie ich w pobliżu terenów zielonych

Zastosowanie takich lamp w growboxach pozwala znacznie obniżyć koszty chłodzenia zbiorników.

Zastosowanie IL pozwala także na wstępne zaprojektowanie i zamontowanie oświetlenia oddzielnie dla każdej strefy szklarni.

Aby skorygować i skierować maksymalne światło do żądanego sektora, stosuje się powierzchnie optyczne - ekrany. Skupiają promieniowanie na określonym obszarze.

A za pomocą specjalnych reflektorów sztuczne światło jest równomiernie rozprowadzane na całej wysokości terenów zielonych.

Zasady selekcji IL

Wybierając indukcyjne urządzenia oświetleniowe, należy wziąć pod uwagę ich cechy konstrukcyjne, właściwości użytkowe, a także stopień bezpieczeństwa.

Tylko przy takim podejściu można uznać IL za wartościową akwizycję.

Dziś w wyspecjalizowanych sklepach łatwo znaleźć bezelektrodowe lampy indukcyjne o mocy od 15 W do 500 W. Ale są też mocniejsze, przeznaczone do różnych potrzeb produkcyjnych.

Lampy z żarówką owalną dostępne są do opraw o standardowych trzonkach E14, E27 i E40.

Istnieją również specjalne prostokątne i pierścieniowe indukcyjne urządzenia oświetleniowe, które mogą działać zarówno przy zasilaniu prądem zmiennym, jak i stałym.

Warto zauważyć, że lampy indukcyjne w kształcie kuli będą większe niż konwencjonalne urządzenia z żarnikiem, ponieważ generator prądu RF jest ukryty w podstawie. Warto to wziąć pod uwagę przy zakupie

Wszystkie lampy indukcyjne i lampy bezelektrodowe przechodzą obowiązkową certyfikację.

Dlatego możemy śmiało mówić o ich bezpieczeństwie. Amalgamat znajduje się w szczelnie zamkniętej kolbie i z zastrzeżeniem podstawowych zasad eksploatacji wykluczony jest jego wyciek.

Należy jednak pamiętać, że podobnie jak standardowe świetlówki, lampy indukcyjne wymagają odpowiedniej utylizacji ze względu na obecność związków rtęci i elementów elektronicznych.

Stały amalgamat, stop rtęci z innymi metalami, może zostać ponownie wykorzystany. Szkło z lampy również podlega recyklingowi, ale oddzielnie od luminoforu.

Lampy z technologią indukcyjną nie są przyjaznymi dla środowiska rodzajami oświetlenia i pod tym względem są znacznie gorsze od diod LED.

Dodać należy, że żarówka indukcyjna nie osiąga od razu swojego stabilnego strumienia świetlnego. Na początku wytwarza około 80% całkowitego promieniowania.

Aby ten wskaźnik osiągnął maksimum, lampa bezelektrodowa potrzebuje 2-3 minut. W tym czasie amalgamat wystarczająco się nagrzewa i wymagana ilość rtęci odparowuje.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Lampy indukcyjne to nowa generacja lamp wyładowczych. Zasada działania tego typu oświetlenia:

Czym charakteryzują się lampy indukcyjne, cechy lamp tego typu i zakres zastosowania:

Zalety stosowania nowoczesnych indukcyjnych źródeł światła w przedsiębiorstwach przemysłowych:

Prawidłowy montaż lamp indukcyjnych zgodnie ze wszystkimi normami i przepisami pozwala efektywnie wykorzystać energooszczędną technologię. Dziś takie źródła światła stanowią rozsądną alternatywę dla tradycyjnych podejść do organizacji oświetlenia.

Czy macie doświadczenie w stosowaniu lamp indukcyjnych? A może po przestudiowaniu materiału miałeś jakieś pytania? Możesz ich zapytać w komentarzu pod artykułem. Tam możesz podzielić się swoimi doświadczeniami lub udzielić cennych rad osobom odwiedzającym naszą stronę.