Indukcijske svetilke: naprava, vrste, področje uporabe + pravila izbire

Danes potrošniki vse pogosteje izbirajo energetsko učinkovite gospodinjske in industrijske svetilne naprave. Vendar pa poleg prihranka pomembno vlogo igra tudi kakovost osvetlitve. Dostojna alternativa tradicionalnim virom svetlobe so indukcijske svetilke.

Oddajajo prijetno mehko svetlobo za oči, ki ne spreminja objektivnega zaznavanja predmetov. Skupaj si oglejmo zasnovo in principe delovanja indukcijskih svetilk.

Naprava in načelo delovanja

Primarni vir svetlobe v indukcijski žarnici je plazma, umetno ustvarjena z ionizacijo plinske mešanice z visokofrekvenčnim elektromagnetnim poljem.

Tok ustvarja izmenično električno polje, kar povzroči nastanek plinskega razelektritve v stekleni bučki. Vzbujeno živo srebro generira UV-sevanje, ki se zahvaljujoč fosforju pretvori v vidno svetlobo.

Indukcijske svetilke spadajo v kategorijo plinskih razelektrivnih virov svetlobe, podrobneje o katerih je napisano v tem materialu.

Konstrukcija indukcijske svetilke vključuje tri osnovne funkcionalne elemente:

• plinsko razelektrivno cev;
• indukcijsko tuljavo s feritnim obročem;
• elektronski balast.

V notranjosti cevi so kapljice amalgama živega srebra. Sama bučka je napolnjena s plinom z nizko kemično reaktivnostjo – argonom/kriptonom, njena notranja površina pa je prevlečena z anorganskim fosforjem.

Indukcijska tuljava in elektromagnet tvorita visokofrekvenčno magnetno polje, pod vplivom katerega se prosti elektroni pospešujejo, trčijo in vzbujajo atome živega srebra.

Kot rezultat nastane ultravijolično sevanje. S fosforjem se transformira v vidno svetlo sijanje.

Tako kot pri preprostih fluorescenčnih žarnicah daje kombinacija različnih fosforjev v prevleki bučke indukcijske svetilke sijanje različnih barv. Najpogosteje naletimo na naprave s kolorimetrično temperaturo 3500 K, 4100 K, 5000 K, 6500 K.

Elektronski balast se priključi na vir enosmerne napetosti 12 V/24 V ali na omrežje sinusne napetosti 120 V/220 V/380 V.

Sistem za upravljanje zaganjalnika transformira izmenični tok 50 Hz v enosmernega, nato pa v tok visoke frekvence od 190 kHz do 2,65 MHz.

Ta visokofrekvenčni tok ustvarja magnetno polje. Poleg tega zaganjalnik generira močan začetni impulz, ki prižge indukcijski vir svetlobe.

Da bi zagotovili stabilno delovanje brezelektrodne svetilne naprave, lahko krmilni sistem spreminja tudi moč električnega toka in njegovo frekvenco preko induktorske tuljave.

Z namenom zmanjšanja sipanja visokofrekvenčnega elektromagnetnega polja so sijalke opremljene s feritnimi zasloni in/ali posebnimi jedri.

Glavna razlika med indukcijskimi varčnimi sijalkami in drugimi svetlobnimi viri je odsotnost žarilnih nitk in kontaktnih termokatod. Pri indukcijskih svetilih so elektromagneti nameščeni zunaj, kar pomeni, da ni neposrednega stika med elektrodami in ioniziranim plinskim okoljem.

To naredi bučko svetilne naprave bolj homogeno in približno enakomerno obremenjeno glede na temperaturo.

Pri dolgotrajnem delovanju takšne razsvetljave ne opazimo razpokanja steklene bučke, material elektrode se sčasoma ne useda na stene.

Odsotnost žarilnih elektrod, potrebnih za vžig običajnih sijalk, omogoča doseganje izjemno dolge življenjske dobe indukcijskih svetil – do 120.000 ur delovanja.

Nekateri proizvajalci celo navajajo življenjsko dobo do 150.000 ur. Ta kazalnik je 10-krat večji od vzdržljivosti preprostih fluorescenčnih sijalk, plinskih HID žarnic, živosrebrno-volframovih in natrijevih svetilnih naprav.

Poleg tega je življenjska doba indukcijskih svetlobnih virov približno 2- do 3-krat daljša od življenjske dobe LED.

Različice indukcijskih svetilk

Sijalko brez kontaktnih elektrod je prvič predstavil Nikola Tesla že leta 1893 na svetovni razstavi v Chicagu. Javnosti predstavljena svetilna naprava se je napajala iz magnetnega polja Teslove tuljave. Prvi zanesljiv prototip indukcijskega svetlobnega vira pa je ustvaril John Melvin Anderson leta 1967.

Klasifikacija brezelektrodnih žarnic

Leta 1994 je podjetje General Electric predstavilo kompaktno varčno sijalko GENURA z vgrajenim visokofrekvenčnim generatorjem v grlu.

Serijska proizvodnja indukcijskih fluorescenčnih sijalk se je začela v 1990-ih letih.

Danes so vodilne v proizvodnji brezelektrodnih energetsko učinkovitih svetilnih naprav korporacije PHILIPS Lighting, GE Lighting in OSRAM Licht AGO. V tabeli so navedeni parametri in cene različnih modelov sijalk teh proizvajalcev.

Glede na vrsto konstrukcije so indukcijski svetlobni viri:

• z vgrajeno dušilko (balastom) – električni generator in sijalka sta združena v enem bloku;
• z ločenim elektronskim vžigalnikom – zunanji generator in sijalka sta ločeni napravi.

Glede na način namestitve tuljave te sijalke delimo tudi na naprave z zunanjim (nizkofrekvenčne) in notranjim (visokofrekvenčne) induktorjem.

V prvem primeru je tuljava s feromagnetnim jedrom ovita okoli bučke. Delovna frekvenca žarnic z zunanjo indukcijo je v območju 190–250 kHz.

Imajo boljše pogoje za intenzivno izmenjavo toplote z okolico, ker tuljava zunaj hermetične bučke zlahka odvaja toploto, ki jo naprava oddaja. Življenjska doba nizkofrekvenčnih naprav je do 120.000 ur.

V drugem primeru je indukcijska tuljava z navitim jedrom nameščena znotraj steklene bučke. Odvedena toplota se znajde v votlini svetilne naprave, zato se žarnice z notranjo indukcijo bolj segrejejo.

Njihova delovna frekvenca je v območju 2–3 MHz. Življenjska doba takšnih svetlobnih virov ne presega 75.000 ur.

Po videzu naprave z notranjim induktorjem spominjajo na vakuumske žarnice. Modeli z zunanjim induktorjem pa imajo obliko obroča ali pravokotnika.

Tako visokofrekvenčne kot nizkofrekvenčne žarnice imajo veliko varnostno rezervo in se odlikujejo po dolgi življenjski dobi.

Različice izvedbe in označevanje

Trenutno podjetja, specializirana za razsvetljavo, serijsko proizvajajo indukcijske žarnice različnih oblik. Konstrukcijske značilnosti in izvedbe so razvidne iz njihovega označevanja.

Prvi dve črki v kodi določata vrsto naprave (IL – indukcijska žarnica), tretja pa označuje obliko. Za črkovno oznako običajno sledi podatek o moči.

ILK – indukcijske žarnice okrogle oblike. Odlikujejo jih visoka svetlobna učinkovitost in širok razpon spektrofotometričnih temperatur. Primerne so za vgradnjo v okrogle in ovalne svetilke.

Takšni svetlobni viri se aktivno uporabljajo za razsvetljavo skladišč, prostornih proizvodnih in popravljalnih delavnic, trgovskih centrov, športnih objektov.

ILŠ – žarnice v obliki krogle. Izdelane so v tradicionalni obliki običajnih vakuumskih svetilnih naprav velike moči. Oddajajo mehko svetlobo in se vžgejo skoraj takoj.

Primerne so za zamenjavo žarnic z žarilno nitko z energetsko učinkovitimi svetlobnimi viri, ne da bi bilo treba zamenjati samo svetilko.

ILŠ nameščajo v reflektorjih za razsvetljavo hotelov in restavracij, supermarketov ter v zunanjih in industrijskih svetilkah.

ILU – žarnice v obliki črke U. So naprave z ločenim generatorjem. Oddajajo močno belo svetlobo in med delovanjem ne utripajo.

Uporabljajo se za razsvetljavo stadionov, predorov, podzemne železnice in avtocest, oglaševalskih panojev, napisov in drugih objektov.

ILB, ILBK – žarnice z obročasto obliko bučke. V njih so generator, tuljava in cev združeni v enem bloku. Oddajajo mehko svetlobo, ki ne slepi, ter se hitro in enostavno vžgejo pri temperaturah do -35 °C.

Takšne konstrukcije se uporabljajo za osvetljevanje hotelov in trgovskih površin, parkovnih con in zelenic ter zasebnih vrtnih površin.

Posebej je treba omeniti indukcijske fitolampe za rastline. Te se razlikujejo po obliki steklene bučke in barvi sevanja.

Različni modeli indukcijskih fitolamp so primerni za osvetljevanje zelenih nasadov v določenem obdobju rasti in razvoja. Serije takšnih izdelkov označujemo s kratico TIL. Naslednji dve črki označujeta konkreten model svetilke.

Indukcijske fitolampe GP in VG so namenjene osvetlitvi rastlin v fazi vegetativne rasti. V njih prevladuje modri spekter sevanja.

Naprave FL se uporabljajo v začetni fazi nastajanja plodov ter za pospeševanje nastajanja cvetov. Sevajo rdečo svetlobo.

Svetilke modela KL so univerzalne. Takšni svetlobni viri omogočajo uravnavanje rasti nasadov. Generirajo nasičeno rdečo svetlobo, ki je potrebna za popoln razvoj rastlinskih plodov in obilno cvetenje.

Primeri oznak:

• ILK-40 – okrogla indukcijska svetilka z močjo 40 W;
• TILPVG-120 – pravokotna indukcijska fitolampa z močjo 120 W, model VG za začetno stopnjo vegetativne rasti rastlin.

Sevanje indukcijske svetilke je 97-odstotno enako sončnemu spektru, zato je odlično primerna za umetno osvetlitev rastlinjakov.

Prednosti uporabe indukcijskih svetilk

Brez elektrodne svetilke generirajo mehko svetlobo, ki je udobna za oči. Barvni odtenki se pri tem ne popačijo.

Svetlost takšnih svetilk je mogoče spreminjati v območju 30–100 % s preprostim dimerjem za naprave z žarilno nitko.

Vsebnost trdnega živega srebra v sodobnih indukcijskih svetilih je večkrat nižja kot v običajnih fluorescenčnih plinskih svetilkah.

Tudi po 75.000 urah delovanja indukcijske naprave ohranijo raven svetlobne moči na 80–85 % prvotne.

Običajne fluorescenčne sijalke proti koncu življenjske dobe izgubijo do 55 % svetlosti. Na njihovih bučkah se sčasoma pojavijo temni neprozorni krogi.

Prednosti uporabe indukcijskih brez elektrodnih svetilk:

• Izkoristek 90 %;
• življenjska doba do 150.000 ur;
• svetlobni izkoristek več kot 90–160 lm/W;
• optimalni pogoji za vidno zaznavanje predmetov;
• območje delovnih temperatur od –35 °C do +50 °C;
• indeks barvnega upodabljanja Ra > 80;
• visoka energetska učinkovitost;
• minimalno segrevanje bučke;
• neomejeno število ciklov vklapljanja/izklapljanja;
• odsotnost utripanja;
• možnost uravnavanja intenzivnosti svetljenja;
• garancijska doba delovanja je 5 let.

Proizvajalci trdijo, da imajo indukcijski svetlobni viri boljše tehnične lastnosti kot LED in so večkrat cenejši. Poraba energije pri teh vrstah svetilk je približno enaka.

Uporaba brezelektrodnih svetilk

Modernizirane svetilne naprave, ki ne vsebujejo termokatod in žarilnih nitk, se uporabljajo tako za notranjo kot zunanjo razsvetljavo.

Področje uporabe indukcijskih svetilk

Brezelektrodne svetilke imajo vgrajeno zaščito pred kratkim stikom (KZ) in napetostnimi sunki.

Indukcijske svetilke so odporne na vibracijske obremenitve in naključne udarce, delujejo stabilno tudi pri nižjih temperaturah zraka.

Zaradi visoke svetlobne učinkovitosti ob nizki porabi električne energije se uporabljajo na različnih področjih:

• za organizacijo kakovostne osvetlitve ulic;
• v trgovsko-zabavnih in hotelskih kompleksih;
• v pisarniških centrih in bivalnih prostorih;
• za razsvetljavo prostornih delavnic in skladišč v industrijskih objektih;
• za osvetlitev rastlinjakov in oranžerij;
• za razsvetljavo avtocest in predorov;
• za organizacijo protieksplozivne osvetlitve na bencinskih servisih.

Zaradi stabilnosti parametrov se živosrebrne brezelektrodne svetilke uporabljajo kot precizni točkovni viri UV-sevanja v spektrometriji.

Poleg tega se načelo indukcijskega vzbujanja plina uporablja pri prenosu energije iz zunanjih virov v delovno sredstvo laserjev.

Vendar se zaradi visokofrekvenčnega elektromagnetnega sevanja indukcijske svetilke ne nameščajo na železniških postajah in letališčih.

Prav tako lahko te sijalke povzročajo motnje pri sočasnem delovanju z izjemno občutljivo laboratorijsko in medicinsko opremo. Zato jih v prostorih s takšno posebno opremo ni priporočljivo uporabljati.

Zunanja in cestna razsvetljava

Najučinkovitejšo cestno razsvetljavo lahko zagotovijo zunanje svetilke z indukcijskimi energetsko učinkovitimi sijalkami. Ta vrsta osvetlitve zagotavlja udobno vidljivost tako za voznike kot za pešce.

Cestne svetilke imajo trdno konzolno pritrditev in se montirajo na drogove ter standardne nosilce. Uporabljajo se za razsvetljavo parkovnih območij in zelenic, ulic in trgov, avtocest in parkirišč, nabrežij, dvorišč.

Takojšnji zagon indukcijskih svetilk zmanjšuje izgube električne energije in omogoča čim bolj učinkovito uporabo sistema razsvetljave. To omogoča organizacijo osvetlitve z uporabo senzorjev gibanja.

Kot primer – takojšnji zagon razsvetljave na avtocestah na mestih, kjer poteka promet vozil in pešcev.

Poleg tega je lahko občutljiv senzor gibanja združen s programirljivim mračnim stikalom.

Napravo nastavimo na določene vrednosti osvetljenosti. Pri nezadostni ravni svetlobe bo senzor dal ukaz za vklop svetilk.

Možnost zatemnitve omogoča uspešno uporabo inteligentnih sistemov za učinkovito upravljanje zunanje osvetlitve.

S prilagajanjem svetlosti indukcijskih svetilk z uporabo regulatorja moči in astronomskega časovnika je mogoče doseči resnične prihranke električne energije ter znatno zmanjšati stroške vzdrževanja.

Uvedba inteligentnih sistemov omogoča nadzor stanja razsvetljave, merjenje in analizo podatkov o porabi energije svetilk.

Varni industrijski viri svetlobe

Uporaba naprav na osnovi indukcijske tehnologije je ekonomsko ugodna rešitev za posodobitev sistemov razsvetljave v industrijskih obratih.

Indukcijske svetilke odlikuje visoka kakovost izdelave in ne potrebujejo rednega vzdrževanja. Bistveno zmanjšajo porabo električne energije in pripomorejo k povečanju donosnosti proizvodnje.

Industrijske svetilke imajo zaščitni razred IP54, kar omogoča uporabo tudi v pogojih umazanije in povečane vlage. Lahko jih namestimo v neogrevanih in slabo prezračevanih prostorih.

Kaljeno steklo v kombinaciji s silikonsko izolacijo zanesljivo ščiti ohišje pred vdorom tujih primesi in vode.

Obstajajo tudi industrijske eksplozijsko zaščitene indukcijske svetilke. Te ne zagotavljajo le kakovostne razsvetljave, ampak tudi preprečujejo nastanek požarno nevarnih situacij. Takšne naprave povečujejo raven varnosti v proizvodnji.

Na ohišje indukcijskih eksplozijsko zaščitenih svetilk nanesejo antistatično polimerno prevleko.

Zahvaljujoč tej sestavi so svetilke odporne na udarce in odporne na vpliv nizkih temperatur.

Posebna iskrovarna prevleka se ne uniči niti v alkalnem in kislem okolju ter lahko ohrani svoje lastnosti 30 let.

Osvetlitev v rastlinjakih in oranžerijah

Spekter indukcijske svetilke je 75 % skladen s fotosintetsko aktivnim sevanjem, potrebnim za aktivno rast in dolgo cvetenje rastlin.

Prav zato se brezelektrodne žarnice uporabljajo kot dodatni viri v zimskih vrtovih in rastlinjakih, za osvetlitev standardnih in kompaktnih grow boxov, neposrednega, stranskega in medvrstnega dosvetljevanja rastlin.

Delovna temperatura indukcijskih svetilk ne presega 60 stopinj Celzija, kar omogoča postavitev blizu zelenih nasadov.

Uporaba takšnih svetilk v grow boxih omogoča znatno zmanjšanje stroškov hlajenja rezervoarjev.

Uporaba indukcijskih svetilk omogoča tudi vnaprejšnje načrtovanje in ločeno namestitev razsvetljave za vsako cono rastlinjaka.

Za korekcijo in usmeritev maksimalne svetlobe v želeni sektor uporabljajo optične površine – zaslone. Ti fokusirajo sevanje na določenem območju.

S pomočjo posebnih reflektorjev pa enakomerno porazdelijo umetno svetlobo po celotni višini zelenih nasadov.

Pravila za izbiro indukcijskih svetilk

Pri izbiri indukcijskih svetlobnih naprav je pomembno upoštevati njihove konstrukcijske značilnosti, obratovalne lastnosti in stopnjo varnosti.

Le ob upoštevanju takšnega pristopa lahko indukcijske sijalke štejemo za smotrn nakup.

Danes v specializiranih trgovinah ni težko najti indukcijskih brezelektrodnih sijalk z močjo od 15 W do 500 W. Obstajajo pa tudi močnejše, namenjene različnim proizvodnim potrebam.

Sijalke z ovalnim ohišjem so izdelane za svetilke s standardnimi grli E14, E27 in E40.

Obstajajo tudi posebne pravokotne in obročaste vrste indukcijskih svetlobnih naprav, ki lahko delujejo tako na omrežju izmeničnega kot enosmernega toka.

Omeniti velja, da so indukcijske sijalke v obliki krogle po velikosti večje od običajnih naprav z žarilno nitko, ker je generator visokofrekvenčnega toka skrit v grlu. To je pomembno upoštevati pri nakupu.

Vse indukcijske svetilke in brezelektrodne sijalke so podvržene obvezni certifikaciji.

Zato lahko z gotovostjo govorimo o njihovi varnosti. Amalgam je v zaprtem ohišju in ob upoštevanju osnovnih pravil uporabe so izključene njegove izgube.

Vendar je treba razumeti, da tako kot standardne fluorescenčne sijalke tudi indukcijske zahtevajo ustrezno odstranjevanje zaradi prisotnosti živosrebrnih spojin in elektronskih komponent.

Trdni amalgam – zlitino živega srebra z drugimi kovinami – je mogoče ponovno uporabiti. Steklo iz sijalke se prav tako oddaja v reciklažo, vendar ločeno od luminoforja.

Svetilke z indukcijsko tehnologijo ne spadajo med okolju prijazne vrste osvetlitve in v tem merilu močno zaostajajo za LED diodami.

Dodati je treba, da indukcijska sijalka ne doseže svojega stabilnega svetlobnega toka takoj. Na začetku oddaja približno 80 % celotnega sevanja.

Da ta vrednost doseže maksimum, brezelektrodna sijalka potrebuje 2–3 minute. V tem času se amalgam dovolj segreje in izpari potrebna količina živega srebra.

Zaključki in koristen video na to temo

Indukcijske svetilke: nova generacija plinskih razelektritvenih sijalk. Načelo delovanja tovrstne osvetlitve:

Kaj naredi sijalke indukcijske, značilnosti svetilk te vrste in področje uporabe:

Prednosti uporabe sodobnih indukcijskih svetlobnih virov v industrijskih obratih:

Pravilna namestitev indukcijskih sijalk ob upoštevanju vseh standardov in norm omogoča učinkovito uporabo energetsko varčne tehnologije. Danes so takšni svetlobni viri razumna alternativa tradicionalnim pristopom k organizaciji razsvetljave.

Imate izkušnje z uporabo indukcijskih sijalk? Ali imate po preučevanju gradiva vprašanja? Lahko jih postavite v oddelku s komentarji pod člankom. Tam lahko delite svoje izkušnje ali daste dragocen nasvet obiskovalcem našega spletnega mesta.