Индукционный светильник: устройство и принцип работы

Растущие требования к современным системам освещения заставляют потребителей искать новые технические средства обеспечения столь важной функции. Некоторое время назад состоялся переходный этап от классических ламп накаливания к ртутным и натриевым приборам. Такие устройства используются по сей день в разных вариантах, но их эксплуатация сопровождается существенными недостатками. В частности, ртутные светильники имеют серьезные ограничения по использованию и высокие требования к технической организации установки с дальнейшим обслуживанием из-за токсичности рабочей среды. Натриевые модели, в свою очередь, характеризуются перекосом в цветовых спектрах свечения. Двух обозначенных недостатков лишен индукционный светильник, который вполне может заменить и полноценные ртутные модели, и приборы с натриевой основой.

Устройство индукционных светильников

Несмотря на множество отличий в непосредственном рабочем процессе, индукционные устройства все же относятся к сегменту распространенных газоразрядных ламп. Главной же особенностью таких светильников является отсутствие электродов. Впрочем, и это отличие носит условный характер. Основу конструкции также составляет колба, в которой содержится плазма – она и выступает в качестве генератора световой энергии. Кроме того, индукционные лампы дополняются газовым баллоном, который располагается рядом с магнитной катушкой. Безэлектродными такие устройства называют по той причине, что прямой контакт рабочего элемента с газовой средой не предусматривается. Также отсутствие классических электродов из металла внутри баллона повышает эксплуатационный срок прибора. Как показывает практика, светильники такого типа не утилизируются вплоть до момента, пока не будет истрачен ресурс люминофора. Это соответствует примерно 100 000 часов эксплуатации устройства.

Эффективность и экономичность

Главная проблема индукционных ламп — их часто нет в специализированных магазинах. В домашних условиях можно попробовать изготовить прибор самостоятельно. В качестве основы берут люминесцентный светильник с колбой в форме кольца. Прямо на ней делают обмотку из восьми витков, а затем под прямым углом из 13 петелек вокруг одной ферритовой детали. Затем на катушку подают электричество мощностью 2−3 МГц.

Но модель будет обладать сомнительной производительностью, поэтому лучше приобрести готовое изделие. Обычно приходится делать предварительный заказ в иностранных магазинах, так как индукционные лампы в Российской Федерации и бывших советских странах появились на рынке недавно. Стоимость приборов окупится примерно через полтора года, ведь нагрузки на сеть существенно снизятся. Даже при подсветке большой территории затраты электроэнергии будут минимальны.

Электроиндукционные лампы необходимы для применения на открытых уличных площадках или огромных производственных помещениях. Это перспективные приборы, которые через 5−7 лет будут широко применяться на предприятиях.

Принцип работы моделей с наружным генератором

Все светильники индукционного типа так или иначе работают в связке с генератором. Наиболее распространены устройства, которые эксплуатируются с подключением внешнего электронного прибора, вырабатывающего ток на высокой частоте. Энергия протекает по обмотке катушки, которой оснащен индукционный светильник, после чего лампа загорается. Атомы газа, возбуждаемые электричеством, наполняют ламповую полость, излучая фотоны с волнами, длина которых соответствует частицам наполняющей светильник плазмы.

Как правило, такие лампы содержат смеси, включающие аргон и ртуть. Первый газ добавляется как раз с целью упрощения зажигания при пониженной температуре. Эта функция уместна, если давления ртути недостаточно для выработки разряда, который активизирует индукционные светильники. Принцип работы таких устройств во многом схож с люминесцентными приборами по той причине, что в обоих случаях предполагается возможность люминофора, который обеспечивает формирование ультрафиолетового излучения.

Принцип работы

Несмотря на то, что основной принцип работы таких систем был придуман ещё в прошлом веке, до недавнего времени он не находил воплощения в осветительных приборах.

Суть работы таких систем заключается в раскаливании до состояния плазмы газов, закачанных в колбе. Столь высокий нагрев достигается под воздействием магнитной индукции – колба оплетается спиралью проводов, образующим магнитное поле. При этом выделяется свет высокой интенсивности.

Устройство кольца

Так как нет непосредственного контакта газов с электродами, эффект выгорания минимален. Благодаря этому такие лампы могут прослужить около десяти лет, практически не теряя своей яркости. По большому счёту, новые индукционные модели – это всем известные люминесцентные лампы (ЛЛ), только усовершенствованные. В них устранены главные недостатки ЛЛ: мерцание, чувствительность к частым включениям, быстрое выгорание ресурса, нестойкость к перепадам напряжения.

Индукционные модели ламп отличаются по расположению ферритовых колец – снаружи на колбе (внешняя индукция) или внутри цоколя и колбы (внутренняя индукция).

Устройство лампы

На данный момент они гораздо менее распространены, чем LED-системы, но многие модели уже поставленный в серийное производство. А значит, уже в ближайшее время они могут составить реальную конкуренцию лидерам рынка. Основными сдерживающими факторами их распространения является специфическая форма колбы, для которой не подходят плафоны и отражатели стандартных светильников. Впрочем, современные компактные модели, вполне пригодны для установки в обычные светильники.

Особенности устройств с интегрированным генератором

Светильники, работающие от внешнего отдельного генератора, зачастую не дополняются люминофорным покрытием. По этой причине они рассеивают только тот свет, выработку которого осуществляет ионизированная газообразная плазма. По общей классификации подобные модели можно отнести к газосветным лампам. К слову, индукционные светильники уличные нередко выполняются как раз по этому принципу — с наружным размещением электрогенератора. Связано это с высоким сроком эксплуатации и повышенной надежностью таких приборов – соответственно, они более устойчивы к повреждениям и другим внешним воздействиям.

Классификация ламп

Лампы классифицируют по форме колбы, способу установки генератора и катушки. По размещению электромагнитов выделяют светильники:

• внутренней индукции;
• внешней.

Вам это будет интересно Потолок из светодиодной ленты для осветительного короба
В первом варианте катушка и сердечники находятся внутри колбы, а во втором — размещаются вокруг неё. Такие лампы служат намного дольше, ведь электромагнит легко и без препятствий рассеивает свет и тепло. В зависимости от установки балласта выделяют:

• с отдельным генератором;
• встроенным.

Разнесёнными устройствами называют светильники с наружно размещённым балластом. У второго типа электрогенератор и остальные элементы находятся в одном корпусе. Бывают приборы с разными формами:

• круглые;
• шаровидные;
• кольцеобразные;
• U-подобные.

Первые модели обладают самыми высокими производительными качествами и широким диапазоном температуры. Освещение распределяется равномерно благодаря форме колбы в виде кольца. Лампы подходят для круглых и овальных плафонов. Приборы оптимальны для использования в складских помещениях, промышленных цехах, торговых центрах, комнатах спортивного и общественного назначения.

Шаровидные выглядят как обычные лампы накаливания. Можно использовать эти светильники в стандартных патронах. Приборы моментально зажигаются, обладают высокой производительностью, но их свет тёплый и мягкий. Лампы подходят для уличных фонарей, производственных помещений, прожекторов и освещения гостиниц, супермаркетов и развлекательных центров.

Кольцеобразная форма подразумевает расположение колбы, генератора и катушки в одной конструкции. Светильники быстро запускаются даже при сильном морозе (до -35 градусов), свет не слепит, льётся мягко и рассеянно. Подходят для применения в частном доме, отеле и гостинице. В U-образных приборах генератор расположен отдельно, они излучают яркий белый цвет, не мерцают. Можно использовать их в торговых и офисных зданиях, освещают ими стадионы, магистрали, туннели метро, рекламные щиты и табло.

Основные характеристики

Одной из главных характеристик светотехнических устройств является светоотдача. В данном случае номинальный показатель составляет порядка 80 лм/Вт. Производители также в некоторых версиях стремятся повышать мощность светильников, но это сказывается на сокращении рабочего ресурса приборов. К слову, по заявлениям изготовителей, средний эксплуатационный диапазон варьируется от 80 до 100 тысяч часов. Сами же пользователи в последние годы все чаще обращают внимание на временные ожидания включений и выключений светотехнических приборов. В этом плане индукционный светильник имеет преимущество даже в среде газоразрядных аналогов. Так, время полного остывания лампы после отключения электроэнергии составляет всего 5 мин. Что касается цветопередачи, то индукционные модели соответствуют по этой характеристике ртутным светильникам, так как содержат практически аналогичный наполнитель.

Преимущества использования ИЛ

Безэлектродные лампы генерируют мягкий свет, комфортный для восприятия глазами. Оттенки цветов при этом не искажаются.

Яркость таких ламп можно изменять в пределах 30-100% с помощью простого диммера для устройств с нитью накаливания.

Даже после 75000 часов работы индукционные приборы сохраняют уровень световой мощности на отметке 80-85% от первоначальной.

Обычные ЛЛ дневного света ближе к концу срока эксплуатации теряют до 55% яркости. На их колбах со временем образуются темные непрозрачные круги.

Преимущества использования индукционных безэлектродных ламп:

• КПД 90%;
• ресурс работы до 150 000 часов;
• светоотдача больше 90-160 лм/Вт;
• оптимальные условия для зрительного восприятия предметов;
• диапазон рабочих температур в интервале от -35 °C до +50 °C;
• коэффициент цветопередачи Ra˃80;
• высокие показатели энергоэффективности;
• минимальное нагревание колбы;
• неограниченное количество циклов запуска/выключения;
• отсутствие пульсации;
• возможность регулировать интенсивность свечения;
• гарантийный срок эксплуатации составляет 5 лет.

Производители заявляют, что индукционные источники света имеют лучшие технические характеристики, чем светодиоды и стоят в несколько раз дешевле. Энергопотребление у этих видов лампочек примерно одинаковое.

Эксплуатационные свойства индукционных ламп

Среди эксплуатационных особенностей выделяется способность ламп к диммированию, то есть изменению интенсивности излучения в широком спектре от 30 до 100%. Такая возможность, кстати, расширяет опции систем интеллектуального управления, которые могут применяться к тем же уличным приборам. Из этого преимущества следует еще одна отличительная черта. Связка прибора с автоматическими системами регуляции мощности и астрономическим таймером обеспечивает возможность оптимальной настройки светильника с точки зрения экономии энергии. Кроме того, индукционные лампы предусматривают расширение диапазона цветовых температур. Пользователь может выбирать мягкое и естественное излучение для жилого помещения или же холодную подсветку для уличных систем. Также предусматривается и возможность автоматической настройки в некоторых моделях.

Сферы применения

Высокая стабильность рабочих параметров газоразрядных ламп позволяет их использовать даже в узкоспециализированных сферах – к примеру, в спектрометрии, которая требует применения ультрафиолетового излучения. Также приборы индукционного типа задействуются в накачке лазерных установок для возбуждения газа. Но чаще всего такие модели все-таки используются в более привычных условиях. Например, для обеспечения внутреннего домашнего и наружного садового освещения. Отдельную нишу занимают светильники индукционные промышленные, которые отличаются высокой мощностью и более продолжительным сроком службы. Таким оборудованием оснащаются уличные коммуникации, тоннели с магистралями, производственные и складские объекты, стадионы и автостоянки.

Маркировка приборов

Форма и технические особенности светильников указаны в их маркировке. Первые две буквы ИЛ — это обозначение индукционной лампы, третья характеризует форму, затем описывается мощность. Минимальная и максимальная производительность составляют 15 и 500 Вт соответственно, но есть и более эффективные приборы производственного назначения. Светильники можно использовать в приборах с патронами серии Е40, Е27 и Е14.

Производители выпустили линейку фитоламп, отличающихся формой и цветом потока. Эти модели предназначены для освещения растений в разные периоды их жизни и развития. Серия обозначается аббревиатурой ТИЛ, а технические характеристики — двумя буквами:

• ФЛ — используют на начальном этапе цветения, излучают световой поток красного оттенка;
• модели ГП и ВГ — необходимы во время вегетативного роста, цвет излучения — синий;
• уникальная серия КЛ позволяет управлять развитием растения, фрукты и цветы быстро появляются и спеют под ярко-красным светом.

Вам это будет интересно Сумрачные датчики освещения

Если изначально для улучшения роста цветка или плодового куста применялись лампы серии ТИЛ, то их используют на протяжении всей его жизни. Но перед покупкой нужно разобраться с маркировкой. К примеру, ТИЛПфл-100 — это прямоугольный фитоприбор мощностью 100 Вт, предназначенный для ускорения цветения. А ИЛК-60 — круглая лампа производительностью 60 Вт.

Сколько стоит индукционный светильник?

Технологически процесс изготовления индукционных ламп достаточно сложен и небезопасен, если не соблюсти все требования к организации производства. Этим обуславливается узость сегмента, в котором реализуется данная продукция, а также высокая стоимость, по которой реализуются индукционные светильники. Цены в начальном классе варьируются в диапазоне 4-5 тыс. руб. Такой уровень заметно превышает стоимость светодиодных моделей. Даже в премиальных линейках LED-светильники для бытового использования оцениваются в 2-3 тыс. руб.

Впечатляют и ценники на специализированные и промышленные устройства индукционного типа. В частности, индукционные светильники ITL для уличного использования доступны в среднем за 10-15 тыс. руб.

Преимущества и недостатки

Как и любые другие устройства, индукционные лампы имеют свои достоинства и недостатки. Среди преимуществ выделяют:

• выделение чистого и яркого потока света;
• высокий уровень эффективности — до 80−90 лм;
• экономичность — потребление энергии на 80% ниже, чем у обычных ламп накаливания;
• быстрое включение без каких-либо задержек;
• отсутствие чувствительности к частому использованию;
• возможность применения вместе с диммером;
• значительный срок службы и безотказной работы — свыше 60 000 часов;
• минимальные растраты яркости независимо от возраста лампы.

А также приборы обладают широким диапазоном мощностей — от 15 до 500 Вт для частного использования и свыше максимального показателя для промышленных помещений. Разные модели выделяют цветное свечение — красное, синее, белое. Во время работы корпус лампы практически не нагревается.

Основные недостатки приборов:

• выделение токсичных веществ при повреждении колбы из-за паров ртути, содержащихся в ней;
• после использования нужно утилизировать лампу;
• большие размеры корпуса не подходят для обычных плафонов;
• электромагнитное излучения нарушает работу тонких электронных приборов, поэтому светильники не устанавливают в аэропортах и помещениях, где есть подобные устройства;
• не подходит для комнат с низкими потолками, так как источник ультрафиолетового излучения должен возвышаться над головами людей не меньше чем на метр;
• незначительная прочность колбы.