Технические
науки/Энергетика
Пестрикова И.Е., Пестриков М.Е., Пестрикова Л.Е.,
Панарина И.В., Лопатина Л.Г.
Омский государственный технический университет, Россия
Энергосберегающие источники света:
индукционные лампы
Энергосбережение
является одной из самых серьезных задач XXI века. От результатов решения
этой проблемы зависит место нашей страны и общества в ряду развитых в
экономическом отношении стран. Энергосбережение должно быть отнесено к
стратегическим задачам государства, обеспечивая уменьшение потребления электроэнергии.
В
каждом государстве необходимо стремиться к разработке энергосберегающих
технологий, а так же внедрение новейшие изобретения в повседневную жизнь. Использование энергосберегающих технологий
напрямую уменьшает потребление электроэнергии и обеспечивает дополнительные
преимущества, особенно на тех предприятиях, где потребление электроэнергии
нерационально и приносит огромные финансовые потери. Также использование
энергосберегающих технологий повышает качество электроэнергии, что увеличивает
срок службы оборудования. На данный момент еще не существует
универсальных решений для экономии электроэнергии, но разработаны технологии,
методики и устройства, помогающие вывести вопрос энергосбережения на
качественно новый уровень.
В данной статье мы опишем источник общего освещения
–индукционные лампы, характеризующиеся лучшими характеристиками на сегодняшний
день. Они не получили пока широкого применения в мире, так как современные
технологии только сравнительно недавно позволили
начать промышленное производство таких ламп.
История создания лампы началась с 23
июня 1891 года, когда Николай Тесла получил патент США №454622 на создание
прототипа современной индукционной лампы. Но только в 21 веке появились
технологии, позволяющие начать промышленное производство таких ламп. Прототип
первой индукционной лампы, был запущенной в массовое производство компанией PHILIPS в 1976
году. Принцип действия ламп серии Masler QL до
сегодняшнего дня особо не изменился [1].
Индукционная лампа –
электрический источник света, принцип работы которого основан на
электромагнитной индукции и газовом разряде для генерации видимого света.
Основным отличием от существующих газоразрядных ламп является безэлектродная
конструкция – отсутствие термокатодов и нитей накала, что значительно
увеличивает срок службы. Принцип работы лампы
проиллюстрирован рисунком 1.
|
|
|
Рисунок 1. Принцип работы индукционной лампы
трансформаторного типа. 1–газоразрядная колба; 2–магнитопровод; 3–первичная обмотка; 4–источник питания. |
Принцип работы: Индукционная лампа состоит из трех основных частей: газоразрядной трубки,
внутренняя поверхность которой покрыта люминофором, магнитного кольца или стержни
(феррита) с индукционной катушкой, электронного балласта (генератора
высокочастотного тока). В традиционных технологиях 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
используются передовые технологии для производства высококачественного света от
лампы, с ресурсом работы до 100000 часов. 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 [2, с.37-38].
Возможны два типа конструкции индукционных ламп но виду
индукции:
- внешняя индукция: магнитное кольцо расположено вокруг
трубки;
- внутренняя индукция: магнитный стержень, расположен
внутри колбы.
Существует два типа конструкции индукционных ламп но способу размещения
электронного балласта:
- индукционная лампа с отдельным балластом (электронный балласт и лампа
разнесены как отдельные элементы);
- индукционная лампа с встроенным балластом (электронный балласт и лампа
находятся в одном корпусе).
Характеристики
индукционной лампы:
·
индукционные лампы имеют высокую
световую отдачу свыше 80 лм/Вт, а существующие технологии позволяют создать
лампу со светоотдачей порядка 300-400 лм/Вт. Это означает, что большая часть
электроэнергии превращается в свет. Высокий уровень светового потока после
длительного использовании (после 60000 часов уровень светового потока составляет
свыше 80% от первоначального);
·
длительный срок службы: 60000-150000
часов (благодаря безэлектродному исполнению срок службы значительно выше, чем у
традиционных источников света);
·
высокий индекс цветопередачи (Ra>80,
что благоприятно сказывается на восприятии оттенков цветов, в отличие от
натриевых ламп (Ra>30), излучаемый свет которых имеет оранжевый оттенок и неестественную
цветопередачу;
·
мгновенное включение/выключение
(отсутствует время ожидания между переключениями, что является хорошим
преимуществом перед ртутной лампой, для которой требуется время остывания (5-15
минут) после внезапного отключения электросети);
·
цветовая температура (2700-6500 К) от
теплого белого до дневного света, мягкий и естественный излучаемый свет;
·
номинальные напряжения:
120/220/277/347В;
·
номинальные мощности: 12-500 Вт;
·
низкая температура нагрева лампы: +60
С +85 С;
·
широкий диапазон рабочих температур:
-40 С - +50 С;
· • возможность
диммирования (изменения интенсивности света): от 30 % до 100%;
· высокий коэффициент мощности электронного балласта (λ˃0,95);
·
специальная амальгама; содержание
твердотельной ртути <0,5 мг, что значительно меньше, чем в обычной люминесцентной
лампе;
·
индукционные лампы являются наиболее
экологически чистыми технологиями освещения среди доступных на сегодняшний
лень, содержится специальная амальгама; содержание твёрдотельной ртути <0,5
мг, что значительно меньше, чем в обычной люминесцентной лампе [2, 39-40].
Недостатки индукционных ламп: высокая стоимость.
Применение: Индукционные лампы применяются для наружного и внутреннего освещения,
особенно 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 [1].
Анализируя приведенные данные, можно сделать вывод о
целесообразности применения индукционных ламп. Индукционные светильники, по сравнению со светодиодными, имеют ряд
существенных преимуществ. Основные преимущества – это в 3-5 раз более низкая
цена, в 2-3 раза большая наработка на отказ, больший гарантийный срок, большая
светоотдача и более приятный и естественный свет. Поэтому в настоящий момент
при выборе между светодиодными и индукционными светильниками (лампами)
предпочтение следует отдавать последним [3].
Однако с сожалением хочется заметить, что цена индукционной
лампы с цоколем Е27 мощностью 20Вт составляет примерно 700-1000 руб., а уже
ставшая обычной энергосберегающая лампа той же
мощности, стоит 100-150 руб.
Вопрос энергосбережения и повышения энергоэффективности обсуждается как
на всех уровнях государственной власти, так и на производстве. Для большинства
предприятий вопрос энергоэффективности, особенно в условиях непрерывного роста
стоимости энергоресурсов, становится вопросом не только конкурентного
преимущества, но и, зачастую, вопросом выживания предприятия. Значительная
часть расходов на электроэнергию приходится на освещение. Модернизируя системы освещения,
уже в ближайшее время можно значительно сэкономите не только на электроэнергии,
но и на обслуживании систем освещения.
Библиографический список:
1. Индукционная лампа –
электрический источник света. [Электронный
ресурс]. – Режим доступа: http://terminovo.com/catalog/article_info.php?articles_id=184
(дата обращения: 11.02.2014).
2. Уланов, И.М.
Исупов, М.В. Литвинцев, А.Ю. Кротов, СВ. Индукционная УФ-лампа. //
Светотехника. 2007. №5. С. 37-40.
3. Индукционная
лампа, как альтернатива светодиодной. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://electrik.info/main/news/389-indukcionnaya-lampa-kak-alternativa-svetodiodnoy.html
(дата обращения: 14.02.2014).