Induktionslampor: konstruktion, typer, användningsområde + urvalsregler

Idag väljer konsumenter allt oftare energieffektiva belysningsenheter för hem och industri. Men förutom besparingar spelar även belysningens kvalitet en viktig roll. Induktionslampor är ett värdigt alternativ till traditionella ljuskällor.

De avger ett mjukt ljus som är behagligt för ögonen och inte förändrar den objektiva uppfattningen av föremål. Låt oss tillsammans förstå uppbyggnaden och funktionsprinciperna för induktionslampor.

Konstruktion och arbetsprincip

Den primära ljuskällan i en induktionslampa är plasma, artificiellt skapad genom jonisering av gasblandningen med ett högfrekvent elektromagnetiskt fält.

Strömmen skapar ett växlande elektriskt fält, vilket leder till en gasurladdning i glaskolven. Exciterat kvicksilver genererar UV-strålning som tack vare fosfor omvandlas till synligt ljus.

Induktionslampor tillhör kategorin gasurladdningsljuskällor, mer om vilka finns skrivet i detta material.

Konstruktionen av en induktionslampa omfattar tre grundläggande funktionella element:

• gasurladdningsrör;
• induktionsspole med ferritring;
• elektronisk ballast.

Inuti röret finns droppar av kvicksilveramalgam. Själva kolven är fylld med en gas med låg kemisk reaktivitet – argon/krypton, och dess insida är belagd med oorganisk fosfor.

Induktionsspolen och elektromagneten bildar ett högfrekvent magnetfält, under vilket fria elektroner accelereras, kolliderar och exciterar kvicksilveratomer.

Resultatet blir ultraviolett strålning. Genom fosforn omvandlas den till ett synligt starkt sken.

Precis som i vanliga fluorescerande lampor ger kombinationen av olika fosforer i beläggningen av IL-kolven ett sken i olika färger. De vanligaste enheterna har färgtemperaturer på 3500 K, 4100 K, 5000 K, 6500 K.

Den elektroniska ballasten ansluts till en likspänningskälla på 12 V/24 V eller till ett nät med sinusformad spänning 120 V/220 V/380 V.

Startarens styrsystem omvandlar växelström på 50 Hz till likström, och därefter till en högfrekvent ström från 190 kHz till 2,65 MHz.

Denna HF-ström skapar magnetfältet. Dessutom genererar startaren en stark startimpuls som tänder induktionsljuskällan.

För att säkerställa stabil drift av den elektrodlösa belysningsanordningen kan styrsystemet också ändra strömstyrkan och dess frekvens genom induktorspolen.

För att minska spridningen av högfrekventa elektromagnetiska fält utrustas lamporna med ferritskärmar och/eller speciella kärnor.

Den största skillnaden mellan induktionsenergisparlampor och andra ljuskällor är frånvaron av glödtrådar och termokatoder. I induktionsarmaturer är elektromagneterna placerade på utsidan, det vill säga det finns ingen direkt kontakt mellan elektroderna och den joniserade gasen.

Detta gör belysningsanordningens glaskolv mer homogen och ungefär lika termiskt belastad.

Vid långvarig användning av sådan belysning observeras ingen sprickbildning i glaskolven, och med tiden avsätts inte elektrodmaterial på väggarna.

Frånvaron av glödtrådselektroder, som krävs för att tända vanliga lampor, gör det möjligt att uppnå en oerhört lång livslängd för induktionsarmaturer – upp till 120 000 timmars drift.

Vissa tillverkare anger till och med en livslängd på upp till 150 000 timmar. Detta värde är 10 gånger högre än hållbarheten hos vanliga lysrörslampor, gasurladdningslampor (HID), kvicksilver-volfram- och natriumbelysningsarmaturer.

Dessutom är livslängden för induktionsljuskällor ungefär 2–3 gånger längre än för lysdioder.

Varianter av induktionslampor

För första gången demonstrerades en lampa utan kontaktelektroder av Nikola Tesla redan 1893 på världsutställningen i Chicago. Den presenterade belysningsanordningen drevs av magnetfältet från Teslas spole. Och den första pålitliga prototypen av en induktionsljuskälla skapades av John Melvin Anderson 1967.

Klassificering av elektrodfria lampor

År 1994 introducerade General Electric den kompakta energisparlampan GENURA med en inbyggd högfrekvensgenerator i sockeln.

Serietillverkning av induktionslysrörslampor startade på 1990-talet.

Idag är ledarna inom tillverkning av elektrodlösa energieffektiva belysningsanordningar PHILIPS Lighting, GE Lighting och OSRAM Licht AG. I tabellen anges parametrar och priser för olika lampmodeller från dessa tillverkare.

Beroende på konstruktionstyp finns induktionsljuskällor i följande utföranden:

• med inbyggd ballast – elgeneratorn och lampan är kombinerade i ett block;
• med separat elektronisk tändare – den externa generatorn och lampan är separata enheter.

Beroende på spolens placering delas dessa lampor även in i enheter med extern (lågfrekvent) och intern (högfrekvent) induktor.

I det första fallet är spolen med en ferromagnetisk kärna lindad runt glaskolven. Arbetsfrekvensen för lampor med extern induktion ligger i intervallet 190–250 kHz.

De har bättre förutsättningar för intensiv värmeväxling med omgivningen, eftersom spolen utanför den förseglade kolven lätt avleder värmen som enheten genererar. Livslängden för lågfrekventa lampor är upp till 120 000 timmar.

I det andra fallet sitter induktionsspolen med en lindad kärna inuti glaskolven. Den genererade värmen hamnar inuti belysningsenheten, vilket gör att lampor med intern induktion blir varmare.

Deras arbetsfrekvens ligger i intervallet 2–3 MHz. Livslängden för dessa ljuskällor överstiger inte 75 000 timmar.

Till utseendet påminner lampor med intern induktor om vakuumlampor. Men modeller med extern induktor har formen av en ring eller rektangel.

Både högfrekventa och lågfrekventa lampor har stor hållbarhet och lång livslängd.

Utförandevarianter och märkning

För närvarande har företag som specialiserar sig på belysning börjat serietillverka induktionslampor i olika former. Konstruktionsegenskaper och utföranden framgår av deras märkning.

De två första bokstäverna i koden anger typen (IL – induktionslampa), den tredje anger formen. Efter bokstavsbeteckningen anges vanligtvis effekten.

ILK – induktionslampor i rund form. De har hög ljusutbyte och ett brett spektrum av spektrofotometriska temperaturer. Passar för installation i runda och ovala armaturer.

Dessa ljuskällor används ofta för belysning av lager, rymliga produktions- och reparationsverkstäder, köpcentra och sportanläggningar.

ILSh – lampor i form av en klot. De är utförda i traditionell form som vanliga högwattsvakuumlampor. Ger mjukt ljus och tänds nästan omedelbart.

Passar för att ersätta glödlampor med energieffektiva ljuskällor utan att behöva byta armaturen.

ILSh installeras i strålkastare för belysning av hotell och restauranger, snabbköp samt i utomhus- och industriarmaturer.

ILU – U-formade lampor. De är enheter med separat generator. Avger starkt vitt ljus och flimmer inte.

De används för belysning av arenor, tunnlar, tunnelbanor och motorvägar, reklamskyltar, skyltar och andra objekt.

ILB, ILBK – lampor med ringformad kolv. Generatorn, spolen och röret är integrerade i en enda enhet. Ger mjukt ljus som inte bländar, tänds snabbt och enkelt vid temperaturer ner till -35 °C.

Sådana konstruktioner används för belysning av hotell och handelsplatser, parkområden och torg, privata trädgårdar.

Separat bör nämnas induktionsväxtlampor för växter. De skiljer sig genom glaskolvens form och strålningens färg.

Olika modeller av induktionsväxtlampor passar för belysning av gröna växter under en viss tillväxt- och utvecklingsperiod. Serier av sådana produkter betecknas TIL. De följande två bokstäverna anger lampans specifika modell.

Induktionsväxtlampor GP och VG är avsedda för belysning av växter i vegetativ tillväxtfas. I dem dominerar blått spektrum.

Enheter FL används i början av fruktsättningen samt för att påskynda blombildningen. De avger rött ljus.

Lampor av modell KL är universella. Sådana ljuskällor gör det möjligt att styra växternas tillväxt. De genererar mättat rött ljus som krävs för full utveckling av växtfrukter och riklig blomning.

Exempel på märkning:

• ILK-40 – rund induktionslampa med effekten 40 W;
• TILPVG-120 – rektangulär induktionsväxtlampa med effekten 120 W, modell VG för den initiala fasen av vegetativ tillväxt.

Strålningen från en induktionslampa motsvarar till 97% solspektrat och passar därför utmärkt för artificiell belysning av växthuskomplex.

Fördelar med att använda IL

Elektrodlösa lampor genererar ett mjukt ljus som är bekvämt för ögonen. Färgtoner förvrängs inte.

Ljusstyrkan på sådana lampor kan ändras inom 30-100% med en enkel dimmer för glödtrådsenheter.

Innehållet av fast kvicksilver i moderna induktionsarmaturer är flera gånger lägre än i vanliga lysrörsgasfyllda lampor.

Även efter 75 000 timmars drift bibehåller induktionsapparater en ljuseffektnivå på 80-85% av den ursprungliga.

Vanliga LL för dagsljus tappar upp till 55% av ljusstyrkan i slutet av sin livslängd. På deras glaskolvar bildas med tiden mörka ogenomskinliga ringar.

Fördelar med att använda induktionslampor utan elektroder:

• Verkningsgrad 90%;
• livslängd upp till 150 000 timmar;
• ljusutbyte > 90-160 lm/W;
• optimala förhållanden för visuell perception av föremål;
• arbetstemperaturområde från -35 °C till +50 °C;
• färgåtergivningsindex Ra>80;
• höga energiprestanda;
• minimal uppvärmning av glaskolven;
• obegränsat antal start-/avstängningscykler;
• ingen flimmer;
• möjlighet att reglera ljusintensiteten;
• garantitiden är 5 år.

Tillverkarna hävdar att induktionsljuskällor har bättre tekniska egenskaper än lysdioder och kostar flera gånger mindre. Energiförbrukningen hos dessa lampor är ungefär densamma.

Användning av elektrodfria lampor

Moderniserade belysningsanordningar som inte innehåller termokatoder eller glödtrådar används både för inomhus- och utomhusbelysning.

Användningsområde för IL

Elektrodlösa lampor har inbyggt skydd mot kortslutning och spänningsspikar.

Induktionslampor är motståndskraftiga mot vibrationer och oavsiktliga stötar och fungerar stabilt även vid låga lufttemperaturer.

Tack vare hög ljusutbyte vid låg elförbrukning används de inom olika områden:

• för kvalitetsbelysning av gator;
• i köp- och nöjescentrum samt hotellkomplex;
• i kontorscentrum och bostadslokaler;
• för belysning av rymliga verkstäder och lager på industriområden;
• för belysning av växthus och orangerier;
• för belysning av motorvägar och tunnlar;
• för explosionssäker belysning på bensinstationer.

Tack vare parametrarnas stabilitet används kvicksilverhaltiga elektrodlösa lampor som precisionspunktkällor för UV-strålning inom spektrometri.

Dessutom tillämpas principen för induktionsexcitation av gas vid överföring av energi från externa källor till laserns arbetsmedium.

Men på grund av högfrekvent elektromagnetisk strålning installeras inte induktionslampor på järnvägsstationer och flygplatser.

Dessa lampor kan också orsaka störningar vid samtidig användning med mycket känslig laboratorie- och medicinsk utrustning. Därför rekommenderas de inte i lokaler med sådan specialutrustning.

Utomhus- och vägbelysning

Den mest effektiva vägbelysningen kan uppnås med utomhusarmaturer med induktionslampor med hög energieffektivitet. Denna typ av belysning garanterar bekväm sikt för både förare och fotgängare.

Vägbelysningsarmaturer har en robust konsolfäste och monteras på stolpar samt standardmaster. De används för belysning av parkområden och torg, gator och torg, motorvägar och parkeringsplatser, kajer och gårdar.

Direktstart av IL minimerar energiförluster och gör att belysningssystemet kan användas så effektivt som möjligt. Detta gör det möjligt att organisera belysning med hjälp av rörelsesensorer.

Som exempel – direktstart av belysning på motorvägar där det finns fordons- och fotgängartrafik.

Dessutom kan en känslig rörelsesensor kombineras med en programmerbar skymningsbrytare.

Enheten ställs in för specifika belysningsvärden. Vid otillräckligt ljus ger sensorn en signal att tända lamporna.

Möjligheten till dimning gör att intelligenta system framgångsrikt kan användas för effektiv styrning av utomhusbelysning.

Genom att styra ljusstyrkan på induktionslampor med hjälp av en effektregulator och en astronomisk timer kan man uppnå verkliga besparingar på elektrisk energi och även avsevärt minska underhållskostnaderna.

Införandet av intelligenta system gör det möjligt att övervaka belysningens tillstånd, mäta och analysera data om armaturernas energiförbrukning.

Säkra industriella ljuskällor

Användning av enheter baserade på induktionsteknik är en ekonomiskt fördelaktig lösning för modernisering av belysningssystem i industrianläggningar.

Induktionsarmaturer kännetecknas av hög monteringskvalitet och kräver inget regelbundet underhåll. De minskar avsevärt elförbrukningen och bidrar till att öka produktionens lönsamhet.

Industriella belysningsarmaturer har skyddsklass IP54, vilket möjliggör användning även i förorenade och mycket fuktiga miljöer. De kan installeras i ouppvärmda och dåligt ventilerade utrymmen.

Härdat glas i kombination med silikonisolering skyddar huset pålitligt mot inträngning av främmande partiklar och vatten.

Det finns även industriella explosionssäkra modeller av IL. De ger inte bara kvalitetsbelysning utan förhindrar också uppkomsten av brandfarliga situationer. Sådana enheter ökar säkerhetsnivån i produktionen.

På induktionsarmaturernas explosionssäkra hölje appliceras en antistatisk polymerbeläggning.

Tack vare denna sammansättning kännetecknas belysningsenheterna av slagtålighet och motståndskraft mot minusgrader.

Den speciella gnistsäkra beläggningen bryts inte ned ens i alkalisk och sur miljö och kan behålla sina egenskaper i 30 år.

Belysning i växthus och orangerier

Spektrumet hos en induktionslampa motsvarar till 75% den fotosyntetiskt aktiva strålningen som krävs för aktiv tillväxt och lång blomning hos växter.

Det är därför elektrodlösa lampor används som extra källor i orangerier och växthus, för belysning av standard- och kompakta odlingslådor, direkt, sidleds och mellanradsbelysning av växter.

Arbetstemperaturen för induktionsbelysningsarmaturer överstiger inte 60 grader Celsius, vilket gör det möjligt att placera dem nära grönområden.

Användning av sådana lampor i odlingslådor gör det möjligt att avsevärt minska kostnaderna för kylning av behållare.

Användning av IL gör det också möjligt att förprojektera och separat installera belysning för varje zon i växthuset.

För att justera och rikta maximalt ljus till önskad sektor används optiska ytor – skärmar. De fokuserar strålningen på en specifik plats.

Och med hjälp av speciella reflektorer fördelas det konstgjorda ljuset jämnt över hela höjden av grönområdena.

Regler för val av IL

När du väljer induktionsbelysningsanordningar är det viktigt att ta hänsyn till deras konstruktionsdetaljer, driftsegenskaper och säkerhetsgrad.

Endast genom att följa detta tillvägagångssätt kan induktionslampor betraktas som en lämplig investering.

Idag är det lätt att hitta induktionslampor utan elektroder med effekter från 15 W till 500 W i specialbutiker. Men det finns även kraftfullare varianter avsedda för olika produktionsbehov.

Lampor med oval glaskolv tillverkas för armaturer med standardfattningar E14, E27 och E40.

Det finns också särskilda rektangulära och ringformade typer av induktionsbelysningsenheter som kan fungera både i växel- och likströmsnät.

Det bör noteras att kulformade induktionslampor är större än vanliga glödlampor eftersom HF-generatorn är gömd i sockeln. Detta är viktigt att tänka på vid köp.

Alla induktionsarmaturer och elektrodlösa lampor genomgår obligatorisk certifiering.

Därför kan man med säkerhet tala om deras säkerhet. Amalgamet finns i en förseglad kolv och om grundläggande användningsregler följs är läckage uteslutet.

Man måste dock förstå att induktionslampor, liksom vanliga lysrörslampor, kräver korrekt avfallshantering på grund av förekomsten av kvicksilverföreningar och elektroniska komponenter.

Det fasta amalgamet – en legering av kvicksilver med andra metaller – kan återanvändas. Glaset från lampan lämnas också in för återvinning, men separat från fosforn.

Armaturer med induktionsteknik räknas inte som miljövänliga belysningstyper och ligger långt efter lysdioder i detta kriterium.

Det bör tilläggas att en induktionslampa inte omedelbart uppnår sitt stabila ljusflöde. I starten ger den cirka 80% av den fulla strålningen.

För att denna siffra ska nå maximum behöver den elektrodlösa lampan 2-3 minuter. Under denna tid värms amalgamet tillräckligt och den nödvändiga mängden kvicksilver avdunstar.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Induktionsarmaturer – en ny generation gasurladdningslampor. Funktionsprincipen för denna typ av belysning:

Vad gör lampor induktions? Detaljer om denna typ av armaturer och användningsområden:

Fördelar med att använda moderna induktionsljuskällor i industriella anläggningar:

Korrekt installation av induktionslampor i enlighet med alla standarder och föreskrifter möjliggör effektiv användning av energibesparande teknik. Idag är sådana ljuskällor ett förnuftigt alternativ till traditionella belysningslösningar.

Har du erfarenhet av induktionslampor? Eller har du frågor efter att ha studerat materialet? Du kan ställa dem i kommentarsfältet under artikeln. Där kan du också dela med dig av dina erfarenheter eller ge värdefulla råd till besökare på vår webbplats.