ДРЛ или ДНаТ: сравнение светодиодных и индукционных ламп

Немного истории индукционных ламп

Первый безэлектродный разряд был получен немецким ученым И. В. Хитторфом в 1884 году. В течение нескольких десятилетий другие ученые пытались повторить эксперимент Хитторфа, но не всем это удалось. В начале 20 века американский изобретатель П.С. Хьюитт получил патент на источник света без электродов, но выпускать такие осветительные приборы начали только в 1930-е годы. В 1938 г третьему ученому К. Ле Бель пришла в голову идея заполнить колбу лампы без электродов парами ртути.

В 1960-е годы индукционные источники света уже были разделены на три типа: лампа с «внутренним резонатором», лампа-трансформатор и компактная люминесцентная лампа со встроенным источником питания (ЭКГ).

В 80-е годы прошлого века были разработаны безэлектродные источники света, в которых свечение основывалось на плазме индукционного разряда, возбуждаемой высокочастотным индуктором. Такие ИЖ довольно просты по конструкции, хорошо светятся, долго служат и экономят электроэнергию.

Устройство и принцип работы индукционных ламп

Конструкция ИЖ с внутренним и внешним индуктором

Индукционная лампа состоит из газоразрядной трубки, индукционной катушки и генератора тока высокой частоты. Некоторые модели добавляют ферромагнитный сердечник или экран для уменьшения магнитной утечки.

Колба ИЖ покрыта изнутри фосфором и обычно заполняется смесью аргона с парами ртути. В особых случаях используется другая смесь: ксенон-аргон-криптон-неон.

Индукционная катушка — это первичная обмотка трансформатора, а полость баллона с ионизированным газом — вторичный виток.

ИЖ подключается к сети через балласт:

Электрическая схема подключения ИЖ

Балласт подключается к источникам напряжения: постоянного или переменного тока. Балласты работают при разном напряжении.

Генератор необходим для питания катушки индуктивности током высокой частоты (от 190 кГц до 2,65 МГц). В этом случае напряженность электрического поля возрастает до степени возникновения электрического пробоя — газовая смесь превращается в низкотемпературную плазму. Плазма — хороший проводник тока. Внутри колбы начинает течь ток, и из нее выделяется энергия. Выделяющаяся энергия возбуждает атомы газовой смеси, которые начинают излучать фононы. Кроме того, длина волны излучения атомов ртути находится в ультрафиолетовом спектре, то есть не видна человеческому глазу. Для преобразования излучения в видимый свет используется люминофор, который наносится на внутреннюю поверхность баллона.

Отсутствие электродов в конструкции ИЖ предотвращает их постепенное разрушение и осаждение электродного материала на стенках баллона. Благодаря этому срок использования индукционных источников света значительно увеличивается — до 120 000 часов, что является максимумом для всех типов осветительных приборов.

Принцип работы моделей с наружным генератором

Все индукционные светильники так или иначе работают в связке с генератором. Наиболее распространены устройства, работающие с подключением внешнего электронного устройства, генерирующего ток высокой частоты. Энергия проходит через обмотку катушки, которой оснащена индукционная лампа, после чего лампа загорается. Атомы газа, возбужденные электричеством, заполняют полость лампы, испуская фотоны с волнами, длина которых соответствует частицам плазмы, заполняющим лампу.

Обычно эти лампы содержат смесь аргона и ртути. Первый газ добавляется именно для облегчения воспламенения при более низких температурах. Эта функция подходит, если давление ртути недостаточно для генерации разряда, который активирует индукционные лампы. Принцип работы таких устройств во многом аналогичен люминесцентным по той причине, что в обоих случаях предполагается возможность использования люминофора, обеспечивающего формирование ультрафиолетового излучения.

Особенности устройств с интегрированным генератором

Устройства, питаемые от отдельного внешнего генератора, часто не имеют люминофорного покрытия. По этой причине они рассеивают только свет, создаваемый плазмой ионизированного газа. По общей классификации такие модели можно отнести к газовым лампам. Кстати, уличные индукционные лампы часто делают именно по такому принципу, с внешним размещением электрогенератора. Это связано с высокой прочностью и повышенной надежностью таких устройств, которые в результате более устойчивы к повреждениям и другим внешним воздействиям.

Классификация и технические характеристики

По способу размещения электронных устройств ИЖ различают:

• Внешний генератор: лампа и генератор — отдельные устройства;
• Встроенный генератор: лампа и генератор объединены в одном корпусе;
• Внешняя индукция: катушка размещена вокруг лампы;
• Внутренняя индукция: катушка находится внутри колбы.

По форме шара выполнены следующие источники света:

• Круглый (ILK). Они представляют собой кольцо. Для них характерны высокая светоотдача, разная цветовая температура, равномерный световой поток.
• Сферический (ИЛШ). Изделие для замены ламп накаливания большой мощности.
• П-образный (ILU). Чаще всего их делают с внешним генератором, они светятся белым светом.
• Безымянный палец (ILB, ILBK). Они начинаются при низких температурах (-35), спектр свечения мягкий белый. Все электронные устройства интегрированы в баллон.

Характеристики ИЛ

Продолжительность жизни. Очень большой: 60000-150000 часов. Помимо высокочастотных серий ФБ и ВКШ (50-150 часов).

Световой поток. Высокая: 80–160 лм / Вт. Кроме того, чем выше мощность, тем выше световой поток. В процессе эксплуатации световой поток несколько снижается: по заявлению производителей, после 60 000 часов работы световой поток составляет более 70% от номинального.

Власть. Диапазон от 15 до 500 Вт. (Однако иногда более мощные производятся чисто для промышленных целей).

Цветовая температура. Цвет свечения зависит от люминофора, которым покрыта колба. Как и в случае с люминесцентными источниками света, диапазон цветов довольно широк. Чаще всего встречаются лампы с теплым (3500 К), нейтральным (4100 К, 5000 К) и холодным (6500 К) светом. Лампы, подходящие для растений, светятся синим или розовым спектром, в зависимости от цели освещения.

Диапазон рабочих температур: от -40 до +60. Низкий нагрев баллона: 40-60⁰С.

Затемнение: регулируемое от 30 до 100%. ИЖ не требует специальных диммеров: подойдет простой диммер, как для лампы накаливания.

Нечувствительность к колебаниям напряжения, поскольку источники света без электродов особенно защищены от коротких замыканий и колебаний напряжения. Мгновенное зажигание.

Маркировка приборов

Форма и технические характеристики приборов указаны в их маркировке. Первые две буквы IL — это обозначение индукционной лампы, третья характеризует ее форму, далее описывается мощность. Минимальная и максимальная мощность соответственно 15 и 500 Вт, но есть и более производительные промышленные устройства. Светильники можно использовать в светильниках с цоколем E40, E27 и E14.

Производители выпустили линейку фитоламп, различающихся формой и цветом струи. Эти модели предназначены для освещения растений в разные периоды их жизни и развития. Серия обозначена инициалами TIL, а технические характеристики обозначены двумя буквами:

• ФЛ — используется в начальной стадии цветения, излучает световой поток красного оттенка;
• модели HP и VG нужны при вегетативном росте, цвет излучения синий;
• уникальная серия KL позволяет контролировать развитие растения, фрукты и цветы появляются и быстро созревают при ярком красном свете.

Если лампы TIL изначально использовались для усиления роста цветка или фруктового куста, то они используются на протяжении всего срока службы. Но перед покупкой нужно разбираться в маркировке. Например, TILPfl-100 — это прямоугольное травяное устройство мощностью 100 Вт, предназначенное для ускорения цветения. А ИЛК-60 — это круглая лампа мощностью 60 Вт.

Эффективность и экономичность

Основная проблема индукционных ламп заключается в том, что их часто нет в специализированных магазинах. В домашних условиях можно попробовать изготовить прибор самостоятельно. За основу взята люминесцентная лампа с колбой кольцевой формы. Непосредственно на нем выполняется намотка восьми витков, затем под прямым углом из 13 витков вокруг части феррита. Затем катушка запитывается электричеством мощностью 2-3 МГц.

Но производительность у модели будет сомнительная, поэтому лучше покупать готовое изделие. Обычно необходимо делать предварительный заказ в зарубежных магазинах, так как индукционные лампы недавно появились на рынке в Российской Федерации и странах бывшего Советского Союза. Стоимость устройств окупится примерно за полтора года, потому что нагрузка на сеть значительно снизится. Даже при освещении большой площади затраты на электроэнергию будут минимальными.

Электроиндукционные лампы незаменимы для наружного использования на открытых площадках или в больших промышленных помещениях. Это перспективные устройства, которые через 5-7 лет получат широкое распространение на предприятиях.

Плюсы и минусы

Основные преимущества индукционных ламп:

• яркий и чистый световой поток;
• высокая светоотдача (порядка 80 — 90 лм на Вт — в зависимости от мощности лампы);
• экономичность и экономичность (потребляют на 80% меньше, чем лампы накаливания);
• быстрый старт — нет задержки старта (как у люминесцентных например);
• нечувствительность к частым включениям-выключениям;
• возможность использовать их в сочетании с диммером;
• высокий ресурс безотказной работы (порядка 60-150 тыс часов) в условиях окружающей среды от -40˚С до + 50˚С;
• минимальная потеря яркости за все годы эксплуатации;
• большое увеличение мощности — с 15 до 400 Вт;
• небольшое потепление;
• разные цвета свечения.

У них есть индукционные лампы и ряд недостатков:

• потенциальная токсичность в случае повреждения газового баллона, в котором присутствуют пары ртути, даже если в количествах, намного меньших, чем у обычных LL;
• необходимость специальной утилизации;
• большие размеры воздушных шаров и необходимость использования специальных ламп;
• не подходит для освещения мест, оборудованных прецизионной электроникой (заправочные станции, аэропорты и т д.) из-за электромагнитного излучения, которое может нарушить работу устройств;
• из-за наличия электромагнитного и УФ-излучения не рекомендуется устанавливать их ближе одного метра от голов стоящих людей;
• низкое механическое сопротивление баллона;

Достоинства

• Повышенная скорость нагрева. Во время розжига посуда и соответственно продукты нагреваются, при этом сама панель практически не нагревается.
• Экономьте электричество. Физические принципы, лежащие в основе этой техники приготовления, позволяют готовить пищу с минимальным потреблением энергии. Это потому, что энергия расходуется на создание магнитного поля. Нагревать спираль не нужно.
• Повышенная безопасность индукционных устройств для приготовления пищи. На его поверхности невозможно обжечься. Работа такого устройства исключает возникновение возгорания, даже если горелка оставлена ​​на длительное время. После того, как блюдо будет приготовлено и плита будет выключена, оно будет не горячим, а чуть теплым.
• Автоматическое отключение. Плита автоматически распознает наличие посуды на ее поверхности и автоматически выключается.

Недостатки

Справедливости ради стоит отметить, что такая панель не лишена недостатков.

Подозрительное отношение некоторых потребителей к новому типу кухонного оборудования связано с тем, что приготовление пищи на индукционной плите требует использования специальной посуды. Он должен обладать определенными ферромагнитными свойствами. И не стоит использовать алюминиевую или стеклянную посуду. Настоятельно не рекомендуется устанавливать приборы этого класса рядом с металлическими приборами. Панель этих устройств требует бережного обращения. Если на него упадет крышка или нож, он может сломаться

Также следует осторожно ставить кастрюли на плиту, иначе она может сломаться. Но главный недостаток этого бытового прибора — дороговизна по сравнению с плитами, работающими на других принципах.

Виды индукционных ламп для подсветки растений

Для освещения растений производятся специализированные индукционные лампы для теплиц, в которых спектр наилучшим образом заменяет естественное освещение солнца:

• ТИЛгп — универсальная лампа со сбалансированным спектром, подходящая для любого растения в период роста и плодоношения. Красный и синий спектры в нем соотносятся как 40% и 49%. Подходит для использования в теплицах, зимних садах и для освещения растений в квартирах и домах.
• TILvg — это более конкретный вариант, который лучше всего использовать в период прорастания растений и нецветущего вегетативного выращивания. Доля синего спектра была увеличена до 59%, а доля красного, напротив, уменьшилась до 31%.
• TIFL также является узкоспециализированной лампой. Наиболее эффективно использовать его для подсветки растений в период плодоношения при условии, что для них оптимально увеличение красного спектра до 50%.
• TILgp (fl) + cl — вышеупомянутая лампа для полной имитации естественного солнечного света, с помощью дополнительного управления можно воссоздать эффект восхода и захода солнца с соответствующим изменением общего спектра.

Преимущества использования индукционных ламп для растений

• Срок службы лампы составляет не менее 60 000 часов или примерно 20 лет при 12 часах работы в день
• Экономия энергии до 80%
• 5-летняя гарантия с быстрой окупаемостью
• для оптимального сочетания холодных и теплых тонов достаточно использовать биспектральную лампу
• Во время работы лампы не нагреваются, что позволяет размещать их ближе к растениям для увеличения интенсивности светового потока
• Цветопередача максимально приближена к солнечному спектру

Область применения

Ил можно использовать как для внутреннего, так и для наружного освещения. Их используют:

• для уличного освещения;
• в торговых центрах и отелях;
• в офисах;
• для освещения больших площадей цехов, промышленных зон и т д.;
• для освещения теплиц и теплиц; фитолампада;
• в спектрометрии точечных источников ультрафиолетового излучения.

Однако из-за наличия электромагнитного излучения индукционные лампы не используются в аэропортах, на железных дорогах, лабораториях и медицинских учреждениях.

Уличное и дорожное освещение

Наиболее эффективное уличное освещение могут обеспечить уличные светильники с энергосберегающими индукционными лампами. Такое освещение обеспечивает комфортную видимость как для водителей, так и для пешеходов.

Уличные светильники имеют прочную консоль и монтируются на опорах в дополнение к стандартным опорам. Их применяют для освещения зеленых насаждений и скверов, улиц и площадей, шоссе и парковок, набережных, дворов.

Мгновенный запуск ИЛ минимизирует потери мощности и позволяет максимально эффективно использовать систему освещения. Это позволяет организовать подсветку с помощью датчиков движения

Примером может служить мгновенное включение освещения на автомагистралях в местах движения автомобилей и пешеходов.

Кроме того, чувствительный датчик движения можно комбинировать с программируемым сумеречным переключателем.

Светильник настраивается на определенные значения освещения. Если уровень освещенности недостаточен, датчик подает команду на включение ламп.

Возможность диммирования позволяет успешно применять интеллектуальные системы для эффективного управления уличным освещением.

Регулируя яркость индукционных ламп с помощью регулятора мощности и астрономического таймера, можно добиться реальной экономии энергии и значительного снижения затрат на техническое обслуживание.

Внедрение интеллектуальных систем позволяет контролировать состояние освещения, измерять и анализировать данные об энергопотреблении светильников.

Безопасные промышленные источники света

Использование устройств на основе индукционной технологии — экономичное решение для модернизации систем освещения промышленных предприятий.

Индукционные светильники отличаются высоким качеством сборки и не требуют регулярного ухода. Они значительно снижают потребление электроэнергии и помогают повысить рентабельность производства.

Промышленные осветительные приборы имеют класс защиты IP54, что позволяет эксплуатировать их даже в грязных и влажных условиях. Их можно устанавливать в неотапливаемых и плохо вентилируемых помещениях.

Закаленное стекло в сочетании с силиконовой изоляцией надежно защищает корпус от посторонних примесей и попадания воды.

Существуют также взрывозащищенные промышленные образцы ИЖ. Они не только обеспечивают качественное освещение, но и предотвращают возникновение опасных пожарных ситуаций. Такие устройства повышают уровень безопасности на рабочем месте

На корпус взрывозащищенных индукционных приборов нанесено антистатическое полимерное покрытие.

Благодаря такому составу осветительные приборы отличаются ударопрочностью и устойчивостью к минусовым температурам.

Специальное искробезопасное покрытие не портится даже в щелочной и кислой среде и способно сохранять свои свойства в течение 30 лет.

Подсветка в теплицах и оранжереях

Спектр индукционной лампы соответствует 75% фотосинтетически активного излучения, необходимого для активного роста и длительного цветения растений.

Поэтому безэлектродные лампы используются как дополнительные источники в теплицах и теплицах, для освещения стандартных и компактных гроубоксов, для прямого, бокового и междурядного дополнительного освещения растений.

Рабочая температура индукционных осветительных приборов не превышает 60 градусов по Цельсию, что позволяет размещать их вблизи зеленых насаждений

Использование таких ламп в гроубоксах позволяет значительно снизить затраты на охлаждение аквариумов.

Использование ИЛ также дает возможность предварительно спроектировать и настроить освещение для каждой зоны теплицы отдельно.

Для коррекции и направления максимального света в нужный сектор используются оптические поверхности — экраны. Они фокусируют излучение на определенной области.

А с помощью специальных отражателей искусственный свет равномерно распределяется по всей высоте зеленых насаждений.

Эксплуатационные свойства индукционных ламп

Среди эксплуатационных характеристик выделяется способность ламп тускнеть, то есть изменять интенсивность излучения в широком спектре от 30 до 100%. Эта возможность, помимо прочего, расширяет возможности интеллектуальных систем управления, которые могут применяться к самим дорожным светильникам. Еще одна отличительная черта проистекает из этого преимущества. Комбинация устройства с системами автоматического регулирования мощности и астрономическим таймером дает возможность оптимальной настройки устройства с точки зрения экономии энергии. Кроме того, индукционные лампы обеспечивают расширенный диапазон цветовых температур. Пользователь может выбирать между мягким естественным светом для жилых помещений или прохладным освещением для наружных систем. Он также предоставляет возможность автоматической настройки в некоторых моделях.

Правила выбора ИЛ

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

Только при соблюдении этого подхода IL можно считать подходящим приобретением.

Сегодня в специализированных магазинах легко найти индукционные лампы без электродов мощностью от 15 Вт до 500 Вт. Но есть и более мощные, рассчитанные на различные производственные нужды.

Овальные лампы доступны для светильников со стандартными цоколями E14, E27 и E40.

Существуют также специальные типы прямоугольных и кольцевых индукционных осветительных устройств, которые могут работать как в сетях переменного, так и постоянного тока.

Стоит отметить, что шаровидные индукционные лампочки будут больше по размеру, чем обычные устройства с нитью накала, так как генератор ВЧ тока скрыт в цоколе. Это важно учитывать при покупке

Все индукционные лампы и безэлектродные лампы подлежат обязательной сертификации.

Поэтому можно с уверенностью говорить об их безопасности. Амальгама находится в герметичной колбе и при соблюдении основных правил эксплуатации ее потери исключены.

Однако следует понимать, что, как и стандартные люминесцентные лампы, индукционные лампы требуют надлежащей утилизации из-за присутствия соединений ртути и электронных компонентов.

Твердая амальгама, сплав ртути с другими металлами, может использоваться повторно. Стекло лампы также сдается на переработку, но отдельно от люминофора.

Светильники с индукционной технологией не относятся к экологически чистым видам освещения и по этому критерию значительно уступают светодиодам.

Следует добавить, что лампа индукционного типа не сразу достигает стабильного светового потока. Сначала он излучает около 80% всего излучения.

Чтобы этот показатель достиг максимума, лампе без электродов требуется 2-3 минуты. За это время амальгама достаточно нагревается и необходимое количество ртути испаряется.

Сколько стоит индукционный светильник?

Технологически процесс изготовления индукционных ламп достаточно сложен и опасен при несоблюдении всех требований по организации производства. Это определяет узость сегмента, в котором эта продукция продается, а также высокую стоимость, по которой продаются индукционные лампы. Цены в начальном классе варьируются в пределах 4-5 тысяч рублей. Этот уровень значительно превышает стоимость светодиодных моделей. Даже в линейках премиум-класса светодиодные лампы бытового назначения оцениваются в 2-3 тысячи рублей.

Ценники на специализированные и промышленные устройства индукционного типа тоже впечатляют. В частности, индукционные лампы ITL для уличного использования доступны в среднем по 10-15 тысяч рублей.

Индукционная лампа своими руками

Если вы хотите и имеете опыт работы в области электротехники, вы можете попробовать сделать индукционную лампу самостоятельно. Однако качество самодельного источника света будет под вопросом, так как он будет опираться на обычную люминесцентную лампу с присущими ей недостатками. Поэтому лучше потратиться и купить индукционную лампу промышленного производства, чтобы гарантированно получить заявленные преимущества.

Утилизация и безопасность

Тем, кого беспокоит экология и утилизация индукционных ламп, следует помнить, что они используют амальгаму, а не только ртуть.

При нормальной комнатной температуре он не испаряется и не растекается. Поэтому он безопаснее своего жидкого аналога.

Обычная ртуть из амальгамы в небольших количествах (0,25 миллиграмма для модели на 200 ватт) выделяется только при включении и включении лампы.

Поэтому при поломке лампочки не будет никаких последствий как в дешевых люминесцентных моделях и прочей экономии энергии.

При утилизации таких ламп обычно не возникает серьезных проблем с окружающей средой. Некоторые пользователи выбрасывают их как бытовые отходы. Хотя делать это необязательно.

Если суммировать работу последних нескольких лет, то можно сказать, что индукционные лампы все же проиграли мировую конкуренцию светодиодам.

Их экономически удобно использовать только в больших помещениях с высотой потолков более 6 метров, а иногда и на открытом воздухе.

Чаще всего их монтируют:

• в ангарах

• промышленный склад

• большие теплицы и теплицы 1 из 3
  
  

• крытые спортивные сооружения

Таким лампам здесь нет конкурентов, да и еще долго не будет.