Обзор по индукционным лампам

14.04.13

История создания.

1893 г. Никола Тесла впервые демонстрирует свою безэлектродную лампу на всемирной колумбийской выставке в Чикаго. Его лампа была похожа на большой шар и светила странным зеленоватым светом. Питалась она от электромагнитного поля вблизи "Катушки Тесла". Тесла принёс индукционную лампу общественности и занимался дальнейшим её совершенствованием. Позже Д.Д. Томсон, пытаясь получить права и заработать на изобретении Николы Теслы, подал на него судебный иск. Но все же лампы для практического применения пока не были созданы.

1904 г. Питер Купер Хьюитт разработал индукционную лампу, в которой используются пары ртути. Он уже имел опыт создания первых ртутных ламп для практического применения. Он работал над индукционными лампами в форме сферы и сдвоенными стеклянными сферами, с внешним дросселем. Его компания также разработала лампу с внутренним дросселем.

1967 г. Джон Мелвин Андерсон разработал первый надёжный прототип индукционной лампы. Индукционные лампы выходят из экспериментальной стадии на коммерческий рынок. В 1994 г. его компактные лампы GENURA выходят в свет. Д.М. Андерсон был профессором политехнического института Rensselaer и сотрудником General Electric. Он получил 27 патентов, связанных с лампами.

1990 г. Корпорация Philips разрабатывает QL серию индукционных ламп с внутренним индуктором. Лампы работают на частоте 2,65 МГц.

Индукционные лампы были изучены и русскими учёными, которые охарактеризовали их крайне с положительной стороны. Патенты на создание индукционных ламп получены институтом теплофизики в городе Новосибирске в 1997-1999 г.

Что представляет собой индукционная лампа.

Индукционная лампа - это электрический источник света, принцип работы которого основан на электромагнитной индукции и газовом разряде для генерации видимого света. Основным отличием от существующих газоразрядных ламп является 6езэлектродная конструкция - отсутствие термокатодов и нитей накала, что значительно увеличивает срок службы.

Принцип работы индукционного освещения

       В традиционной люминесцентной технологии освещения используются электроды или нити с целью получения электрического тока внутри лампы. Эти нити или электроды со временем выгорают, что требует замены лампы. В индукционном освещении полностью герметичная колба без волокон и электродов, в которой электронный балласт вырабатывает высокочастотный ток, протекающий по индукционной катушке на магнитном кольце или стержне. Электромагнит и индукционная катушка создают газовый разряд в высокочастотном электромагнитном поле, и под воздействием ультрафиолетового излучения разряда происходит свечение люминофора. Конструктивно и по принципу работы лампа напоминает трансформатор, где имеется первичная обмотка с высокочастотным током и вторичная обмотка, которая представляет собой газовый разряд, происходящий в стеклянной трубке. Эта технология позволила добиться срока непрерывной работы 100 000 часов.

ТИПЫ индукционных ламп.

Существует два типа конструкции индукционных ламп по способу размещения электронного балласта:

1. Индукционная лампа с отдельным балластом (электронный балласт и лампа разнесены как отдельные элементы).

2. Индукционная лампа со встроенным балластом (электронный балласт и лампа находятся в одном корпусе).

Различия между лампами с внешним и внутренним индуктором.

Кроме формы, основные различия в эффективности и в продолжительности жизни. Внешний индуктор лампы имеет более высокий кпд преобразования (производит больше света при одинаковой мощности) чем внутренний тип индуктора, и имеет более длительный срок службы в диапазоне 90 000 -100 000 часов.

Внутренний индуктор лампы имеет более низкий КПД преобразования, чем внешний индуктор (производит меньше света при одинаковой мощности), и имеют срок службы в диапазоне 60 000-75 000 часов. Индукционные лампы с внешним индуктором имеют то преимущество, что тепло, выделяемое катушкой, легко рассеивается в воздухе конвекцией. Конструкция с внешним индуктором подходит для более мощных ламп, имеющих прямоугольную или кольцевую форму. В лампах с внутренним индуктором тепло, производимое катушкой, выходит в полость лампы и выводится излучением через стеклянные стенки колбы и теплопередачей через цоколь. Лампы с внутренним индуктором имеют более короткий срок службы из-за высоких рабочих температур. Лампа с внутренним индуктором более похожа на стандартную лампочку, чем лампа с внешним индуктором. Иногда это может быть полезным.

Срок службы лампы.

В традиционной технологии освещения, места, где провода для электродов, нитей накаливания проходят через оболочку (стенки) лампы, подвергаются термическим напряжениям в связи с нагревом и охлаждением лампы. Со временем это приводит к появлению микротрещин, через которые могут попадать атмосферные газы, загрязняющие корпус лампы. Кроме того, нити или электроды нагреваются при прохождении электрического тока, что приводит к их испарению с течением времени. Например: черные кольца часто видны вокруг концов люминесцентных ламп, появившихся в связи С конденсацией испаренного металла из нитей. Индукционные лампы полностью изолированы и не имеют нитей или электродов. Срок службы такой лампы составляет100 000 часов.

Энергоэффективность.

Индукционные лампы имеют высокую преобразовательную энергоэффективность (от 80 до 120 люмен на ватт потребляемой мощности (Lm/W)). Это означает, что большая часть электроэнергии превращается в свет. Кроме того, в индукционных лампах используются электронные балласты, которые имеют эффективность 95% - 98% (значит всего 2% - 50/0 теряется в виде тепла), по сравнению с типичными электромагнитными балластами, которые эффективны только на 75% и 85% (15% - 25% мощности теряется). Индукционные лампы позволяют сэкономить 35% - 5О%электроэнергии, по сравнению с люминесцентными лампами, за счет повышенной светоотдачи и меньшей потери энергии на электронном балласте. Некоторые дополнительные приспособления могут обеспечить экономию энергии до 75% по сравнению с обычными светильниками.

С заявленным сроком службы индукционных ламп (100 000 ч), затраты на обслуживание можно сократить, поскольку лампы не нужно менять так часто, как обычные.

Угроза окружающей среде.

Индукционные лампы содержат намного меньше ртути, чем люминесцентные и она находится в связанном состоянии с другими металлами (амольгамма). В других лампах ртуть находиться в парообразном состоянии. В индукционных лампах ртути содержится менее 2 мг, что значительно ниже нормы 5 мг, установленных экологическим законодательством ЕС.

Таблица содержания ртути в лампах

Что такое Амальгама?

Амальгама - это сплав ртути с другими металлами. Он находится в стабильном твердом состоянии при комнатной температуре. Это экологически чистая и безопасная альтернатива жидкой ртути, поскольку ртуть не становится стабильной, пока не достигнет температуры 100ºС при обычном атмосферном давлении.

При комнатной температуре ртуть в амальгаме, остается как бы спрятанной в металлическом сплаве, даже если лампа разбита. Амальгама не представляет опасности для здоровья людей и не загрязняет окружающую среду. Использование амальгамы в индукционных лампах делает их еще проще и безопаснее для эксплуатации и дальнейшей утилизации. Кроме того, использованиеамальгамы не приводит к загрязнению почвы и воды, даже если лампы утилизируются не должнымобразом (как в прочем и происходит у нас довольно часто). Индукционные лампы являются наиболее экологически чистыми технологиями освещения среди доступных на сегодняшний день.Они экономят электроэнергию, что в свою очередь уменьшает выбросы в атмосферу СО2 и других вредных веществ.

Есть ли соответствующие светильники / конструкции, необходимые для индукционной лампы?

в большинстве случаев, да. Индукционные лампы должны быть установлены в соответствующие светильники, которые имеют соответствующие термические свойства и обеспечивают корректную работу. Некоторые существующие светильники могут быть успешно модернизированы.

Создает ли помехи индукционное освещение в работе электронных устройств и оборудования связи (производства RFI)?

Почти все современные лампы индукции соответствуют FCC международным стандартам. Сотовые телефоны и другие мобильные устройства не будут иметь перебоев в работе. Продукция сертифицирована и не производит помех более чем компьютер или микроволновая печь. Индукционное освещение соответствует FCC стандарту и не влияет на использование двусторонней радиосвязи сотовых телефонов.

Индукционные лампы могут вызвать помехи с некоторыми очень чувствительным лабораторным и медицинским оборудованием. Если индукционное освещение будет использоваться в таких помещениях, необходимо соблюдать принятые правила для обеспечения надежного заземления и было бы также целесообразно пронести испытания образца индукционного светильника для определения чувствительности оборудования к помехам.

Рабочая температура окружающей среды.

Индукционные лампы имеют стабильную работу в очень широком диапазоне температур от -40 ºС до +50 ºС при этом время на разогрев от 1 до 2-х минут.

Повторное горячее включение.

Индукционные лампы включаются мгновенно и сразу производят от 75% до 80% от полной мощности. Достаточно от 90 до 180 секунд, чтобы достигнуть 100% светового потока в зависимости от модели. Этап подогрева едва заметен для человеческого глаза. Если есть кратковременное прерывание в сети - то особенность индукционной лампы восстанавливать полную мощность светового потока обратно сразу же после восстановления питания.

!

Дополнительные факторы.

Эффективность индукции пампы не влияет на рабочее положение (ориентация). Кроме того колебания также не влияют на работу индукционных ламп, поскольку они не имеют электродов или нитей. поэтому они широко используются на мостах, в тоннелях и на наружных вывесках без уменьшения срока службы светильника.

Влияние излучения индукционного светильника на материалы и продукты.

Количество ультрафиолетового света, генерируемого в индукционных лампах ниже, чем в типичных люминесцентных трубках. А для дополнительных чувствительных материалов, можно использовать индукционные светильники со стеклянными линзами, которые будут блокировать все УФ - эмиссии.

Удаленность балласта от светильника.

Электронный балласт вообще может быть установлен на расстоянии до 4 метров от лампы при условии, что проводка между лампой и дросселем заключена в заземленной металлической трубе.

Сфера использования индукционных ламп.

Индукционные лампы применяются для наружного и внутреннего освещения, особенно в местах, где требуется хорошее освещение с высокой светоотдачей и цветопередачей и длительным сроком службы:

·        улицы;

·        магистрали;

·        туннели;

·        промышленные и складские помещения;

·        производственные цеха;

·        аэропорты;

·        стадионы;

·        железнодорожные станции;

·        автозаправочные станции;

·        автостоянки;

·        торговые помещения;

·        супермаркеты;

·        выставочные валы:

·        павильоны;

·        также подсветка зданий.

Светотехническое оборудование на индукционных лампах позволяет обеспечить комфортное освещение помещений и территорий благодаря приближенному к солнечному спектру и отсутствию мерцаний, имея при этом высокую энергетическую эффективность.

Безопаснocrь индукционного освещения.

Индукционное освещение предлагаемое в рамках NAFTA и .ЕCрынков в целом прошли строгое UL, и СЕ тестирование, и предназначено для использования в различных странах. При правильной установке квалифицированным персоналом индукционные лампы являются безопасными, эффективными, энергосберегающими и являются хорошей альтернативой традиционной технологии освещения.

Пульсации светового потока индукционного светильника.

Рабочая частота светильника 250 кГц полностью исключает пульсацию, обеспечивая оптимальный для человеческого глаза «мягкий свет», способствует снижению утомляемости и уровня травматизма на производстве.