Индукционные лампы. Виды и устройство. Работа и особенности

Индукционными называется особый тип газоразрядных ламп без электродов, которые имеются в других разновидностях этих приборов. Они светятся за счет плазмы, образующейся под воздействием электромагнитного поля высокой частоты. Первые образцы таких ламп появились еще в 1884 году, а их конструкция претерпела с тех пор существенные изменения. Современные индукционные лампы (ИЛ) – это устройства особого типа, свечение которых вызвано плазмой индукционного разряда.

Они достаточно просты по своей конструкции и обладают хорошей светоотдачей. Кроме того, газоразрядные индукционные приборы отличаются долговечностью и высокой экономичностью. К этому типу относятся и знакомые всем люминесцентные светильники со встроенным в их корпус пускорегулирующим устройством.

Особенности конструкции и принцип работы

Индукционные лампы состоят из следующих основных частей:

Газоразрядная трубка с люминофором.
Индукционная катушка.
Генератор высокой частоты.

Induktsionnye lampy ustroistvo

Некоторые индукционные приборы содержат в своем составе сердечник в виде ферромагнитного экрана, способствующего снижению рассеивания магнитного поля.

Колба ламп изнутри покрыта специальным светящимся веществом (люминофором), а свободные пространства заполнены смесью газа аргона с парами ртути. Иногда в качестве заполнителя используются смеси инертных газов, таких, например, как неон, ксенон или криптон.

Чтобы понять принцип работы ИЛ – важно знать, что индукционная катушка в схеме таких ламп выполняет функцию первичной обмотки трансформатора. При этом внутренняя полость с закаченным в нее ионизированным газом представляет собой вторичную обмотку, состоящую из одного витка. Баллон с газовой смесью подключается к цепи питания через особую индуктивную катушку, называемую «балластом». Для питания, как правило, применяется переменное напряжение 220 В с частотой 50 Гц.

Электронный генератор в этой схеме необходим для запитывания катушки током высокой частоты (от 190 кГц до 2,65 МГц). При таких колебаниях мощность электрического поля возрастает до значений, достаточных для пробоя газовой смеси и перехода ее в состояние низкотемпературной плазмы.

Поскольку плазменное вещество является хорошим проводником – внутри колбы начинает протекать ток, что только ускоряет процесс выделения энергии. Он дополнительно возбуждает атомы газов, из которых в этом состоянии начинают отрываться кванты света (фотоны).

Длина волн излучения этих атомов попадает в ультрафиолетовую часть спектра, невидимую для человеческого глаза. Трансформировать его в видимый человеком яркий свет удается с помощью люминофора, наносимого на внутреннюю поверхность стеклянной колбы.

Разновидности индуктивных ламп

Представленные на рынке индукционные лампы различаются по следующим основным признакам:

Форма колбы.
Особенности конструкции.
Цвет свечения.

По форме стеклянной колбы индукционные лампы бывают:

Induktsionnye lampy s otdelnym ballastom

Круглыми (в виде кольца).
Шаровидными.
U-образными.

У большинства представленных изделий вся электронная начинка располагается непосредственно в колбе.

Кольцеобразные изделия отличаются высокой светоотдачей, широким диапазоном цветовых температур и равномерно распределенным световым потоком. Они способны запускаться и работать при очень низких температурах (от -35ºC), а спектр их излучения – мягко-белый. Лампы шаровидной формы – своеобразная замена ламп накаливания, а U-образные изделия характеризуются тем, что чаще всего имеют белое свечение.

U-obraznoi formy

По особенностям конструкции индукционные лампы подразделяются на следующие виды:

Изделия, в которых генератор полностью вынесен за границы колбы.
Со встроенным в корпус генераторным устройством.
С внешними катушками индуктивности, расположенными вокруг колбы.
ИЛ у которых обмотка размещается внутри лампы.

По цвету свечения, который определяется видом используемого люминофора, делятся на ИЛ с теплым, нейтральным и холодным свечением. К первому типу относятся лампы, температура свечения которых составляет 3500 К, а ко второму – приборы с тем же показателем в диапазоне от 4100 до 5000 К.

Индукционные лампы с холодным свечением рассчитаны на цветовую температуру, равную примерно 6500 К. Кроме того, встречаются ИЛ, в которых частота излучаемых волн соответствует синему или розовому цветам. Эти изделия широко применяются для стимулирования роста тепличных и огородных растений.

Характеристики ИЛ

К числу рабочих характеристик индукционных ламп относят:

Показатель световой отдачи.
Мощность излучения.
Цветовую температуру.
Индекс цветопередачи.
Диапазон рабочих температур.
Срок службы.

Световая отдача лучших индукционных ламп достигает значений порядка 80-160 лм/Вт.

Она непосредственно связана с мощностью излучения, при увеличении которой возрастает и светоотдача. При эксплуатации индукционной лампы этот показатель снижается незначительно (после 60 тыс. часов непрерывной работы световой поток уменьшается до 70% от номинального значения).

Мощность излучения ИЛ варьируется в диапазоне от 15 до 500 Вт, а индекс цветопередачи соответствует 80 единицам и выше. Цветовая температура определяется типом люминофора, используемого для покрытия внутренней поверхности колбы, и варьируется в диапазоне от 4100 до 6500 К. Индукционные лампы способны работать при температурах окружающего воздуха в пределах от -40 до +60°С, а срок их службы достигает значений 60000-150000 часов.

Где применяются индукционные лампы

Часто применяются в следующих областях хозяйственной деятельности:

Для освещения уличных пространств.
В качестве осветителей рабочих площадей и промышленных зон.
В сельскохозяйственных целях для стимулирования роста растений.
Для освещения фасадов гостиниц, музеев, торговых площадок и павильонов (с уличной стороны).
Широкое распространение получили индукционные лампы в спектрометрии, где они применяются в качестве точечных источников ультрафиолетовых лучей.

Из-за сильного э/м излучения ИЛ не допускается устанавливать в местах большого скопления народа (в аэропортах, станциях железной дороги и в медицинских учреждениях). Традиционная сфера их применения – освещение дорожных и пешеходных трасс. Благодаря высокой светоотдаче этих приборов, обеспечивается хорошая видимость и создаются комфортные условия как для водителей, так и для пешеходов.

Индукционные лампы оснащаются особыми кронштейнами консольного типа, которые позволяют крепить их на столбах и опорах, установленных в скверах, парках, площадях, а также вдоль шоссе и на стоянках. Благодаря высокой скорости зажигания индукционных ламп, их удается совмещать с типовыми датчиками движения.

Преимущества и недостатки

К достоинствам индукционных ламп относятся следующие свойства:

Высокая светоотдача.
Низкое энергопотребление.
Устойчивость к резким перепадам напряжения в сети.
Практически мгновенное зажигание (розжиг).
Возможность регулировки яркости свечения лампы в пределах от 30 до 100%.
Низкий уровень нагрева колбы.
Длительные сроки эксплуатации.
Большой выбор цветовых температур.

Для управления освещенностью не требуется специальных диммеров; регулировать ее уровень можно с помощью обычных потенциометров.

Induktsionnye lampy v forme shara

Добавим ко всему перечисленному, что отсутствие электродов в конструкции таких ламп исключает возможность их разрушения и накапливания остатков на стенках колбы. За счет этого срок эксплуатации индукционных ламп удается увеличить до 120000 часов. Это значение существенно превышает тот же показатель для других известных источников света.

К недостаткам индукционных приборов принято относить:

Опасность воздействия паров ртути при разрушении колбы.
Наличие проблем, связанных с утилизацией отработавших свой срок изделий.
Значительные габариты ламп, не позволяющие использовать их в стандартных бытовых светильниках.
Недостаточная прочность и хрупкость колбы.
Недопустимость установки в помещениях, в которых расположены чувствительные электронные датчики.

К минусам этих изделий также относят высокую стоимость и опасность для человека в ситуациях, когда лампы располагаются близко к нему (размещать их допускается на удалении не менее метра от головы).

Основные выводы

Причины низкой популярности индукционных ламп в быту – высокая стоимость и опасность электромагнитных излучений. С учетом того, что в продаже имеются более дешевые разновидности осветительных ламп – не каждый частник решится на такие расходы.

С другой стороны, при использовании индукционных осветителей удается уменьшить потребление электроэнергии. А это приводит к естественному снижению нагрузки на электрические сети, что очень важно при обустройстве осветительных линий, обслуживающих значительные по площади территории. В промышленном производстве особое предпочтение отдается этим приборам при необходимости освещения складских помещений и цеховых пространств.