Индукционные лампы: устройство, виды, сфера применения + правила выбора

В наши дни покупатели всё чаще отдают предпочтение энергосберегающим осветительным приборам как для дома, так и для промышленных нужд. Но помимо экономии важным критерием остаётся качество света. Одним из перспективных заменителей традиционных источников являются индукционные лампы.

Они дают мягкое, приятное глазу свечение, которое не искажает восприятие предметов. Разберёмся, как устроены и функционируют такие лампы.

Устройство и принцип работы

Основой светового потока в индукционной лампе служит плазма, возникающая при ионизации газовой смеси под действием высокочастотного электромагнитного поля.

Прохождение тока формирует переменное электрическое поле, приводящее к газовому разряду внутри стеклянной колбы. Возбуждённая ртуть испускает ультрафиолет, который затем с помощью люминофора преобразуется в видимый свет.

Индукционные лампы относятся к газоразрядным источникам освещения — подробнее о подобной группе приборов рассказано в отдельном материале.

Типичная конструкция индукционной лампы содержит три ключевых узла:

• газоразрядную трубку;
• индукционную катушку с ферритовым сердечником;
• электронный балласт.

Внутри трубки размещены капли амальгамы ртути. Колба заполнена инертным газом — аргоном или криптоном, а её внутренняя поверхность покрыта неорганическим люминофором.

Индукционная катушка вместе с электромагнитом создают высокочастотное магнитное поле, под влиянием которого свободные электроны ускоряются, сталкиваются и возбуждают атомы ртути.

В результате генерируется ультрафиолетовое излучение, которое люминофор преобразует в свет видимого диапазона.

Как и в традиционных люминесцентных лампах, в покрытии колбы чаще применяют смесь люминофоров, что позволяет получать разные цветовые оттенки света. Наиболее распространены модели с цветовой температурой 3500 К, 4100 К, 5000 К и 6500 К

Электронный балласт может питаться от источников постоянного напряжения 12 В/24 В либо от сети переменного напряжения 120 В/220 В/380 В.

Система управления преобразует переменный ток с частотой 50 Гц в постоянный, а затем формирует высокочастотный ток с частотой от 190 кГц до 2,65 МГц.

Именно этот ВЧ-ток создаёт магнитное поле. Кроме того, пускатель выдаёт стартовый мощный импульс для зажигания индукционного светильника.

Чтобы обеспечить надёжную работу безэлектродного источника, система управления может регулировать величину и частоту тока, протекающего через индукционную катушку.

Для снижения излучения высокочастотного электромагнитного поля лампы оборудуют ферритовыми экранами и/или специальными сердечниками.

Главное отличие индукционных энергосберегающих ламп от многих других источников света — отсутствие накалённых нитей и контактных термокатодов. В индукционных приборах электромагниты размещены снаружи, то есть электроды не соприкасаются непосредственно с ионизированным газом.

Это обеспечивает более равномерное распределение температуры по объёму колбы.

При длительной эксплуатации такие лампы не склонны к растрескиванию стекла, и отложения материала электродов на стенках отсутствуют.

Отказ от накальных электродов, необходимых для запуска обычных ламп, делает возможным чрезвычайно длительный срок службы индукционных светильников — до 120000 часов.

Некоторые производители указывают ресурс до 150000 часов. Это значение примерно в десять раз превосходит срок службы простых люминесцентных ламп, ртутно-водородных и натриевых источников света.

Кроме того, срок службы индукционных источников обычно в 2–3 раза больше, чем у светодиодных приборов.

Разновидности индукционных ламп

Идея лампы без контактных электродов впервые была продемонстрирована Никола Теслой ещё в 1893 году на Всемирной выставке в Чикаго: его прибор питался от магнитного поля катушки Тесла. Надёжный рабочий прототип индукционного источника света был создан Джоном Мелвином Андерсоном в 1967 году.

Классификация безэлектродных лампочек

В 1994 году компания General Electric выпустила компактную энергосберегающую лампу GENURA с встроенным высокочастотным генератором в цоколе.

Серийное производство индукционных люминесцентных ламп началось в 1990-х годах.

Сегодня крупнейшими производителями безэлектродных энергоэффективных источников являются PHILIPS Lighting, GE Lighting и OSRAM Licht AGO. В таблице представлены параметры и цены различных моделей этих брендов

По конструктивному признаку индукционные источники подразделяются на два типа:

• со встроенным балластом — когда электрический генератор и лампа объединены в одном корпусе;
• с отдельным электронным пускателем — при разнесённом размещении генератора и самой лампы.

В зависимости от расположения индукционной катушки лампы классифицируют также как с внешним (низкочастотные) или внутренним (высокочастотные) индуктором.

В первом варианте катушка с ферромагнитным сердечником наматывается вокруг колбы. Рабочие частоты устройств с внешней индукцией находятся в диапазоне 190–250 кГц.

Такие лампы лучше отводят тепло в окружающую среду, поскольку катушка снаружи герметичной колбы эффективно рассеивает выделяющееся тепло. Срок службы низкочастотных моделей достигает 120000 часов.

Во втором варианте индукционная катушка с сердечником размещена внутри стеклянной колбы. В этом случае тепло накапливается внутри прибора, поэтому лампы с внутренней индукцией работают при более высокой температуре.

Их рабочая частота составляет примерно 2–3 МГц. Срок службы таких источников не превышает 75000 часов.

Внешне приборы с внутренним индуктором напоминают вакуумные лампы, тогда как модели с внешней катушкой напоминают кольца или прямоугольные рамки.

И высокочастотные, и низкочастотные версии обладают высокой надёжностью и длительным ресурсом.

Варианты исполнения и маркировка

В настоящее время производители освещения выпускают индукционные лампы множества форм-факторов. Конструктивные особенности обычно отражаются в маркировке изделий.

Первые две буквы в коде обозначают тип устройства (ИЛ — индукционная лампа), третья — форму колбы. После буквенного обозначения указывают мощность.

ИЛК — индукционные лампы круглой формы. Характеризуются высокой световой отдачей и широким диапазоном цветовых температур. Подходят для круглых и овальных светильников.

Такие светильники часто применяют при освещении складских помещений, больших производственных и ремонтных цехов, торговых залов и спортивных объектов.

ИЛШ — лампы в шарообразном исполнении. Выполнены по классической форме мощных вакуумных ламп. Создают мягкое свечение и зажигаются практически мгновенно.

Они удобны как замена ламп накаливания на более экономичные решения без замены самого светильника.

ИЛШ устанавливают в прожекторах для освещения гостиниц, ресторанов, супермаркетов, а также используют в уличных и промышленных светильниках

ИЛУ — U-образные лампы. Обычно это приборы с выносным генератором. Обеспечивают яркий белый свет без мерцания.

Их применяют для освещения стадионов, тоннелей, станций метро и автомагистралей, рекламных щитов и вывесок.

ИЛБ, ИЛБК — лампы с кольцеобразной колбой. В этих моделях генератор, катушка и трубка собраны в одном корпусе. Они дают мягкое, не ослепляющее свечение и надёжно запускаются при температурах до -35 °C.

Такие конструкции используют для подсветки отелей, торговых центров, парков и частных участков.

Отдельно стоит отметить индукционные фитолампы для растений. Они отличаются формой колбы и спектром излучения.

Различные модели фитоламп подходят для освещения растений на конкретных стадиях роста. Серии таких изделий обозначаются как ТИЛ, а последующие буквы указывают модель лампы.

Фитолампы индукционные ГП и ВГ рассчитаны на вегетативную фазу развития растений и преимущественно излучают синий спектр.

Устройства марки ФЛ используют на стадии образования плодов и для ускорения цветения — они дают красный свет.

Модели КЛ являются универсальными: такие лампы помогают управлять ростом растений, создавая насыщенный красный спектр, необходимый для полноценного формирования плодов и обильного цветения.

• ИЛК-40 — круглая индукционная лампа мощностью 40 Вт;
• ТИЛПВГ-120 — прямоугольная индукционная фитолампа мощностью 120 Вт, модель ВГ для начального этапа вегетативного роста растений.

Спектр излучения индукционной лампы на 97% соответствует солнечному, поэтому такие приборы прекрасно подходят для освещения теплиц и других тепличных комплексов.

Преимущества использования ИЛ

Безэлектродные лампы формируют мягкий, комфортный для глаз свет, при котором оттенки предметов не искажаются.

Уровень яркости таких ламп можно регулировать в диапазоне 30–100% при помощи обычного диммера, рассчитанного на лампы с нитью накаливания.

Содержание газаобразной ртути в современных индукционных лампах значительно ниже, чем в стандартных люминесцентных приборах.

Даже после 75000 часов работы индукционные источники сохраняют около 80–85% первоначальной световой отдачи.

Обычные дневные люминесцентные лампы к концу срока службы могут терять до 55% первоначальной яркости. На их колбах со временем появляются тёмные, менее прозрачные пятна.

Достоинства индукционных ламп без электродов:

• КПД — 90%;
• срок службы до 150 000 часов;
• светоотдача в диапазоне 90–160 лм/Вт;
• обеспечение комфортных условий для визуального восприятия объектов;
• рабочий температурный диапазон от -35 °C до +50 °C;
• коэффициент цветопередачи Ra > 80;
• высокая энергоэффективность;
• минимальный нагрев колбы;
• неограниченное число циклов включения/выключения;
• отсутствие мерцания;
• возможность плавной регулировки яркости;
• гарантийный срок эксплуатации — 5 лет.

Производители утверждают, что индукционные источники света превосходят по технико-эксплуатационным характеристикам светодиоды при значительно более низкой цене. При этом их энергопотребление находится примерно на одном уровне.

Применение безэлектродных ламп

Современные светильники, лишённые термокатодов и нитей накала, применяют как в помещениях, так и на открытом воздухе.

Сфера использования ИЛ

Безэлектродные лампы оснащаются встроенной защитой от коротких замыканий и перепадов напряжения.

Индукционные светильники устойчивы к вибрациям и ударам, а также стабильно функционируют при низких температурах.

Благодаря высокой светоотдаче при небольшом энергопотреблении их применяют в самых разных областях:

• для качественного уличного освещения;
• в торгово-развлекательных центрах и гостиницах;
• в офисных помещениях и жилых зонах;
• для освещения больших цехов и складских помещений на промышленных объектах;
• для подсветки теплиц и оранжерей;
• для освещения магистралей и туннелей;
• для организации взрывозащищённого освещения на автозаправочных станциях.

Из-за стабильности параметров ртутные безэлектродные лампы применяют как точные источники УФ-излучения в спектрометрии.

Кроме того, принцип индукционного возбуждения газа используется для передачи энергии от внешних источников в активную среду лазеров.

Однако из-за наличия высокочастотного электромагнитного излучения индукционные светильники не устанавливают на железнодорожных станциях и в аэропортах.

Также они могут создавать помехи при совместной работе с высокочувствительным лабораторным и медицинским оборудованием, поэтому в помещениях с такой техникой их не рекомендуется применять.

Уличное и дорожное освещение

Наилучшие показатели по освещению дорог демонстрируют уличные приборы со встроенными индукционными энергосберегающими лампами. Такой тип света обеспечивает хорошую видимость для водителей и пешеходов.

Дорожные светильники оснащены прочным консольным креплением и монтируются на опоры и столбы. Их используют для освещения парков, скверов, улиц и площадей, шоссе и парковок, набережных и дворовых территорий.

Мгновенный старт индукционных ламп уменьшает потери энергии и повышает общую эффективность системы освещения. Это даёт возможность интегрировать их с датчиками движения.

Например, мгновенное включение освещения на трассах в местах движения автотранспорта и пешеходов.

Кроме того, датчик движения легко комбинируется с программируемым сумеречным реле.

Устройство настраивают под заданные уровни освещённости: при падении света ниже порога датчик активирует лампы.

Возможность диммирования позволяет внедрять интеллектуальные системы управления уличной подсветкой для повышения её эффективности.

Путём регулировки яркости индукционных ламп через регулятор мощности и используя астрономический таймер достигают ощутимой экономии электроэнергии и сокращают расходы на обслуживание.

Интеграция умных систем даёт шанс отслеживать состояние освещения, а также собирать и анализировать данные об энергопотреблении светильников.

Безопасные промышленные источники света

Переход на индукционные технологии в промышленном освещении — экономически обоснованное решение при модернизации систем освещения предприятий.

Индукционные светильники отличаются надёжной конструкцией и не требуют частого обслуживания. Они заметно снижают расход электроэнергии и повышают экономическую эффективность производства.

Промышленные осветительные приборы обычно имеют степень защиты IP54, что позволяет эксплуатировать их в условиях запылённости и повышенной влажности. Они пригодны для установки в неотапливаемых и слабо вентилируемых помещениях.

Закалённое стекло в сочетании с силиконовой изоляцией надёжно защищает корпус от попадания пыли и влаги.

Существуют также взрывозащищённые промышленные модели индукционных ламп. Они не только обеспечивают качественный свет, но и снижают риск возникновения пожароопасных ситуаций, повышая уровень безопасности на производстве.

На корпуса таких взрывозащищённых светильников наносят антистатическое полимерное покрытие.

Это покрытие обеспечивает ударопрочность и стойкость к низким температурам.

Специальное искробезопасное покрытие не разрушается под воздействием щёлочей и кислот и сохраняет свои свойства вплоть до 30 лет.

Подсветка в теплицах и оранжереях

Спектральный состав индукционной лампы на 75% соответствует фотосинтетически активной радиации, необходимой для активного роста и продолжительного цветения растений.

Именно поэтому безэлектродные лампы применяют в качестве дополнительных источников в оранжереях и теплицах, в стандартных и компактных гроу-боксах, для прямой, боковой и междурядной досветки растений.

Рабочая температура индукционных приборов не превышает 60 °C, что позволяет располагать их близко к растениям.

Использование таких ламп в гроу-боксах помогает существенно уменьшить затраты на систему охлаждения.

Применение индукционных ламп также даёт возможность заранее проектировать и по зонам распределять освещение в теплице.

Для фокусировки и направления света на нужные участки применяют оптические экраны, которые концентрируют излучение в заданной зоне.

А специальные отражатели обеспечивают равномерное распределение искусственного света по всей высоте посадок.

Правила выбора ИЛ

При выборе индукционных осветительных приборов важно учитывать их конструктивные особенности, рабочие характеристики и уровень безопасности.

Только при таком подходе индукционные лампы можно считать оправданной покупкой.

В продаже сегодня можно найти безэлектродные лампы мощностью от 15 Вт до 500 Вт, а также более мощные модели, предназначенные для специфических производственных задач.

Лампы с овальной колбой выпускают для светильников со стандартными патронами E14, E27 и E40.

Также доступны специальные прямоугольные и кольцевые варианты индукционных светильников, способные работать как от переменного, так и от постоянного тока.

Следует учитывать, что шарообразные индукционные лампы по габаритам крупнее классических ламп накаливания — в цоколе скрыт блок генерации ВЧ-тока. Это важно при покупке.

Все индукционные светильники и безэлектродные лампы проходят обязательную сертификацию.

Это позволяет с уверенностью говорить об их безопасности. Амальгама запечатана в колбе, и при соблюдении правил эксплуатации утечки исключены.

Однако, как и обычные люминесцентные лампы, индукционные приборы требуют надлежащей утилизации из‑за наличия ртутных соединений и электронных компонентов.

Твёрдая амальгама — сплав ртути с другими металлами — пригодна для повторного использования. Стекло ламп также отправляют на переработку, но отдельно от люминофора.

Индукционные светильники нельзя отнести к полностью экологичным источникам освещения: в этом отношении они заметно уступают светодиодам.

Следует добавить, что индукционная лампа не сразу выходит на постоянный световой поток. При пуске её яркость составляет примерно 80% от номинала.

Для выхода на максимальный световой поток безэлектродной лампе требуется 2–3 минуты, за которые амальгама нагревается и испаряется необходимое количество ртути.

Выводы и полезное видео по теме

Индукционные светильники представляют собой новое поколение газоразрядных ламп. Принцип их работы заключается в следующем:

Что делает лампы индукционными, особенности таких светильников и области их применения:

Преимущества использования современных индукционных источников света на промышленных объектах:

Корректный монтаж индукционных ламп с соблюдением нормативов позволяет максимально эффективно применять энергосберегающую технологию. На сегодняшний день эти источники света — разумная альтернатива традиционным решениям в области освещения.

Есть опыт эксплуатации индукционных ламп? Или появились вопросы после прочтения материала? Их можно оставить в блоке комментариев под статьёй. Там же посетители сайта могут поделиться опытом или дать полезный совет.

Видео:

II. Четыре типа драйверов светодиодных ламп E27. Всё что нужно знать о драйвере для ремонта лампы.