Принцип работы индукционной лампы

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ
«РЕГИОНАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЮ И ПОВЫШЕНИЮ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ»
БЮЛЛЕТЕНЬ
«ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ»
Пятнадцатый выпуск
2012 год
Уважаемый читатель!
Данный
выпуск
информационного
бюллетеня
посвящен
одному
из
типов
энергосберегающих устройств – индукционным лампам.
Индукционная лампа — электрический источник света, принцип работы которого
основан
на
использовании
электромагнитной индукции, обеспечивающей возникновение газового
разряда
генерирующего
при
воздействии на люминофор видимый
световой поток.
Основным отличием индукционной
лампы
от
существующих
газо-
разрядных ламп является безэлектродная
конструкция,
ризующаяся
Рис. 1 - Индукционная лампа с внутренним индуктором
отсутствием
характетермо-
катодов и нитей накаливания, что
значительно увеличивает срок её службы. Для получения светового излучения
используется комбинация трех физических процессов - электромагнитной индукции,
электрического разряда в газе, свечения люминофора. Индукционная лампа состоит из
1
трёх основных частей: газоразрядной трубки, внутренняя поверхность которой покрыта
люминофором; магнитного кольца или стержня (феррита) с индукционной катушкой;
электронного балласта (генератора высокочастотного тока).
Классификация индукционных ламп
Известны два типа индукционных ламп классифицируемых по виду индукции:

с внутренней индукцией: магнитный стержень расположен внутри колбы (Рис. 1) .

с внешней индукцией: магнитное кольцо расположено вокруг трубки (Рис. 2);
Конструктивно индукционные лампы могут также
отличаться по способу размещения электронного балласта:

индукционные
лампы
с
внешним
балластом
(электронный балласт и лампа разнесены как отдельные
конструктивные элементы).

индукционная
лампа
с
встроенным
балластом
(электронный балласт и лампа находятся в одном корпусе
устройства).
Рис. 2 - Индукционная лампа с
внешним индуктором
Есть ли различия между лампами с внешним и внутренним индуктором?
Основные различия заключаются в разной эффективности и продолжительности
срока эксплуатации. Внешний индуктор лампы обеспечивает более высокий КПД
преобразования электрической энергии в энергию светового потока (при одинаковой
потребляемой
мощности),
чем
внутренний.
Индукционные
лампы
с
внешним
индуктором имеют более длительный срок службы в диапазоне от 90 000 до 100 000
часов, лампы с внутренним индуктором – от 60 000 до 75 000 часов. Тепло, выделяемое
катушкой индукционной лампы с внешним индуктором, легко рассеивается в воздухе за
счет естественной конвекции. Конструкция с внешним индуктором подходит для более
мощных ламп, имеющих прямоугольную или кольцевую форму. В лампах с внутренним
индуктором тепло, генерируемое катушкой, аккумулируется в полости лампы и
отводится из нее посредством излучения через стеклянные стенки колбы и
теплопередачи через цоколь. Вследствие высоких рабочих температур лампы с
внутренним индуктором имеют более короткий срок службы.
Принцип работы индукционной лампы
Электронный балласт вырабатывает высокочастотный ток, протекающий по
индукционной катушке расположенной на магнитном кольце или стержне. В результате в
2
колбе лампы формируется газовый разряд в высокочастотном электромагнитном поле,
ультрафиолетовое
излучение
которого вызывает свечение
люминофора, нанесенного на
стенки
колбы.
Отсутствие
работающих в экстремальных
температурных условиях электродов
обеспечивает
дости-
жение
длительного
срока
службы - до 100 000 часов (12
Рис. 3 - Принцип работы индукционной лампы.
лет
непрерывной
работы),
что в 10 раз превышает
долговечность люминесцентных, ртутных и натриевых ламп, в 2-3 раза - светодиодных
светильников.
Применение индукционных ламп.
Индукционные лампы применяются для наружного и внутреннего освещения. Они
особенно эффективны в местах, где требуется хорошее освещение с высокой
светоотдачей и цветопередачей, длительным сроком службы: улицы, магистрали,
туннели, промышленные и складские помещения, производственные цеха, аэропорты,
стадионы, железнодорожные станции, автозаправочные станции, автостоянки, подсветка
зданий, торговые помещения, супермаркеты, выставочные залы, павильоны, учебные
заведения. Светотехническое оборудование с использованием индукционных ламп
позволяет обеспечить комфортное освещение помещений и территорий благодаря
излучению по своим характеристикам, приближенному к солнечному спектру, и
отсутствию мерцаний, имея при этом высокую энергетическую эффективность.
Диапазон единичной мощности индукционных ламп достаточно широк – от 15 до
500 Вт. Существуют изделия и большей мощности, использующиеся в основном в
промышленности.
Эти
лампы
имеют
разнообразные
формы
конструктивного
исполнения, подходящие под любые светильники со стандартными патронами. Кроме
того, имеются специальные кольцевые лампы, которые могут функционировать в сетях
постоянного или переменного токов.
3
Срок службы индукционных ламп.
В
устройствах,
реализующих
технологии
освещения,
отличающиеся
от
рассматриваемой, места заделки питающих проводников в корпусе лампы подвергаются
термическим напряжениям в связи с ее циклическим нагревом и охлаждением в большом
интервале температур. Со временем это приводит к появлению и развитию микротрещин,
влияющих на герметичность изделия. Кроме того, нагрев нитей или электродов при
прохождении по ним электрического тока приводит к испарению (эмиссии) их
материала. На концевых участках люминесцентных ламп часто можно видеть темные
кольцевые пятна, появившиеся в связи с конденсацией на внутренней поверхности колбы
испаренного металла. Индукционные лампы не имеют нитей накаливания и электродов и
в следствии этого ламповый баллон остается равнонагруженным по температуре. В
результате в процессе эксплуатации лампы баллон не растрескивается в зонах стыковки
отдельных элементов конструкции, изготовленных из материалов с существенно
различными теплофизическими характеристиками.
Ввиду отсутствия причин, вызывающих эмиссию материалов конструктивных
элементов индукционной лампы, ее световой поток отличается высокой стабильностью в
течение всего периода эксплуатации. Для сравнения: традиционные люминесцентные
лампы со временем теряют около 50-60% исходной яркости.
Энергоэффективность индукционной лампы.
Индукционные лампы имеют высокую преобразовательную энергоэффективность от 60 до 90 люменов на ватт потребляемой мощности (Lm / W). Это означает, что
преобладающая часть потребляемой электроэнергии превращается в энергию светового
потока. Кроме того, в индукционных лампах используются электронные балласты,
которые гораздо эффективней (только 2% - 5% мощности теряется в виде тепла), чем
типичные электромагнитные балласты, (теряется 15% - 25% мощности). Индукционные
лампы позволяют экономить электроэнергию, за счет повышенной светоотдачи и низкой
потери энергии в процессе ее преобразования в устройстве.
Длительный срок службы индукционных ламп и стабильность их характеристик
позволяют оптимизировать затраты на обслуживание систем освещения, поскольку
отпадает необходимость частой замены светоисточников.
Недостатки индукционных ламп.
Особые требования к эксплуатационным условиям.
4
При
проектировании
систем
освещения
с
использованием
индукционных
осветительных приборов необходимо обеспечивать соблюдение следующих требований:
диапазон рабочих температур - от -40°C до +50°C, влажность - не более 90%, отсутствие
в местах применения агрессивных сред, взрывчатых и горючих веществ, а также
электрических искр.
Высокая стоимость индукционных ламп.
Индукционная лампа обойдется в 6–7 раз дороже энергосберегающей компактной
люминесцентной лампы той же мощности.
Сравнительные характеристики индукционной, ртутной, натриевой, светодиодной и
компактной люминесцентной ламп представлены в таблице:
Компактная
Индукционная
Натриевая
Ртутная
Светодиодная
лампа
лампа (ДНаТ)
лампа (ДРЛ)
лампа
>80;
40…100;
30…50;
90…120;
50…80
<4
<30
<45
<10
<30
Срок службы, ч.
60 000-100 000
3 000-20 000
3 000-6 000
60 000
10 000
Температура лампы, °С
<85
>250
>250
~70
~100
Индекс цветопередачи(Ra)
~80
~30
~25
~75-80
~50-80
немедленно
через 1-5 минут
Параметр /Лампа
Светоотдача, lm/W
люминесцентная
лампа
Снижение уровня светового
потока после 2000 часов
работы, %
Возможность повторного
запуска
Стробоскопический эффект
Стоимость лампы
(40-150 Вт), руб.
немедленно
через 5-15 мин. через 5-15 мин.
отсутствует
есть
есть
отсутствует
есть
~1875-10675
~300-1000
~70-200
~6555-35900
~70-200
Светоотдача показывает отношение излучаемого источником светового потока к
потребляемой им мощности. Чем выше значение этого показателя (lm/W), тем
эффективнее лампа.
Индекс цветопередачи (Ra) показывает насколько естественно передаются цвета
предметов при искусственном освещении. Эталоном цветопередачи является солнечный
свет, индекс цветопередачи которого равен 100. Соответственно, чем выше значение
индекса цветопередачи, тем более комфортным является освещение.
Мгновенный запуск индукционных ламп обеспечивает удобство их эксплуатации,
а также позволяет экономить электроэнергию. На включение натриевой и ртутной ламп
5
требуется несколько минут. Кроме того, мгновенный запуск индукционных ламп
позволяет использовать их в интеллектуальных осветительных системах с применением
датчиков освещения и движения.
Индукционные лампы, как и светодиодные источники, отличаются отсутствием
стробоскопического эффекта — возникновения зрительной иллюзии неподвижности
или мнимого движения освещаемого предмета при его прерывистом (с определенной
периодичностью) визуальном наблюдении.
443001, г. Самара, ул. Садовая, д. 200
Телефон/факс: (846) 342-63-30, www.raepe-so.ru, mail@raepe-so.ru
Директор ГБУ СО «РАЭПЭ» Чибисов Андрей Сергеевич
Бюллетень «ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ»
Учредитель – государственное бюджетное учреждение Самарской области «Региональное агентство по
энергосбережению и повышению энергетической эффективности»
Главный редактор – Бобров В.В.
Выпуск пятнадцатый, дата выхода в свет – указать дату
Тираж – 4553 экз. Распространяется бесплатно.
Адрес редакции, издателя – 443001, г. Самара, ул. Садовая, 200
Адрес типографии –
Бюллетень зарегистрирован Управлением Федеральной службы по надзору в сфере связи,
информационных технологий и массовых коммуникаций по Самарской области. Свидетельство ПИ № ТУ63 –
00401 от 19.09.2012
6