Lâmpadas de indução: estrutura, tipos, área de aplicação + regras de escolha

Hoje, os consumidores escolhem cada vez mais dispositivos de iluminação domésticos e industriais energeticamente eficientes. No entanto, além da economia, a qualidade da iluminação também desempenha um papel importante. Uma alternativa digna às fontes de luz tradicionais são as lâmpadas de indução.

Elas emitem uma luz suave e agradável aos olhos, que não altera a percepção objetiva dos objetos. Vamos juntos entender a estrutura e os princípios de funcionamento das lâmpadas de indução.

Estrutura e princípio de funcionamento

A fonte primária de luz na lâmpada de indução é o plasma, criado artificialmente como resultado da ionização de uma mistura gasosa por um campo eletromagnético de alta frequência.

A corrente gera um campo elétrico alternado, causando o surgimento de uma descarga de gás em um bulbo de vidro. O mercúrio excitado gera radiação UV, que através do fósforo é convertida em luz visível.

As lâmpadas de indução pertencem à categoria de fontes de iluminação de descarga de gás, sobre as quais você pode ler mais em neste material.

A construção da lâmpada de indução inclui três elementos funcionais básicos:

• tubo de descarga de gás;
• bobina de indução com anel de ferrite;
• reator eletrônico.

Dentro do tubo há gotas de amálgama de mercúrio. O próprio bulbo é preenchido com gás de baixa reatividade química – argônio/criptônio, e sua superfície interna é revestida com fósforo inorgânico.

A bobina de indução e o eletroímã formam um campo magnético de alta frequência, sob cuja influência os elétrons livres são acelerados, colidem e excitam os átomos de mercúrio.

Como resultado, forma-se radiação ultravioleta. Ela é transformada pelo fósforo em um brilho visível intenso.

Assim como nas lâmpadas fluorescentes comuns, a combinação de diferentes fósforos no revestimento do bulbo das lâmpadas de indução produz luz de várias cores. Os dispositivos mais comuns são aqueles com temperatura colorimétrica de 3500 K, 4100 K, 5000 K, 6500 K.

O reator eletrônico é conectado a uma fonte de tensão contínua de 12 V/24 V ou a uma rede de tensão senoidal de 120 V/220 V/380 V.

O sistema de controle do starter transforma a corrente alternada de 50 Hz em corrente contínua e, em seguida, em corrente de alta frequência de 190 kHz a 2,65 MHz.

Essa corrente de alta frequência cria o campo magnético. Além disso, o starter gera um forte pulso inicial que acende a fonte de luz de indução.

Para garantir a operação estável do dispositivo de iluminação sem eletrodos, o sistema de controle também pode alterar a intensidade da corrente elétrica e sua frequência através da bobina do indutor.

Com o objetivo de reduzir a dispersão do campo eletromagnético de alta frequência, as lâmpadas são equipadas com blindagens de ferrite e/ou núcleos especiais.

A principal diferença das lâmpadas economizadoras de energia por indução em relação a outras fontes de luz é a ausência de filamentos e termocátodos de contato. Nos luminários de indução, os eletroímãs estão localizados externamente, ou seja, não há contato direto dos eletrodos com o meio gasoso ionizado.

Isso torna o bulbo do dispositivo de iluminação mais homogêneo e aproximadamente igualmente carregado em termos de temperatura.

Durante a operação prolongada dessa iluminação, não se observa rachadura do bulbo de vidro e, com o tempo, o material do eletrodo não se deposita nas paredes.

A ausência de eletrodos incandescentes, necessários para acender lâmpadas comuns, permite alcançar uma vida útil incrivelmente longa para luminárias de indução – até 120.000 horas de operação.

Alguns fabricantes chegam a declarar uma vida útil de até 150.000 horas. Este valor é 10 vezes maior que a durabilidade de lâmpadas fluorescentes comuns, lâmpadas de descarga de alta pressão, lâmpadas de mercúrio-tungstênio e luminárias de sódio.

Além disso, a vida útil das fontes de luz por indução é aproximadamente 2 a 3 vezes maior que o tempo de operação dos LEDs.

Variedades de lâmpadas de indução

Pela primeira vez, uma lâmpada sem eletrodos de contato foi demonstrada por Nikola Tesla em 1893 na Exposição Mundial de Chicago. O dispositivo de iluminação apresentado ao público era alimentado pelo campo magnético da bobina de Tesla. E o primeiro protótipo confiável de uma fonte de luz por indução foi criado por John Melvin Anderson em 1967.

Classificação de lâmpadas sem eletrodo

Em 1994, a empresa General Electric apresentou a lâmpada compacta economizadora de energia GENURA com um gerador de alta frequência integrado no soquete.

A produção em série de lâmpadas fluorescentes de indução começou na década de 1990.

Hoje, as líderes na produção de dispositivos de iluminação energeticamente eficientes sem eletrodos são as corporações PHILIPS Lighting, GE Lighting e OSRAM Licht AG. Na tabela estão indicados os parâmetros e o custo de diferentes modelos de lâmpadas desses fabricantes.

Dependendo do tipo de construção, as fontes de luz por indução podem ser:

• com lastro integrado – o gerador elétrico e a lâmpada estão combinados em um único bloco;
• com ignitor eletrônico separado – o gerador externo e a lâmpada são dispositivos separados.

Dependendo da forma de posicionamento da bobina, essas lâmpadas também são divididas em dispositivos com indutor externo (baixa frequência) e interno (alta frequência).

No primeiro caso, a bobina com núcleo ferromagnético está enrolada ao redor do bulbo. A frequência de trabalho das lâmpadas com indução externa está na faixa de 190-250 kHz.

Elas têm melhores condições para intensa troca de calor com o ambiente, pois a bobina do lado de fora do bulbo selado dissipa facilmente o calor gerado pelo dispositivo. A vida útil dos dispositivos de baixa frequência é de até 120.000 horas.

No segundo caso, a bobina de indução com núcleo enrolado está localizada dentro do bulbo de vidro. O calor gerado fica na cavidade do dispositivo de iluminação, por isso as lâmpadas com indução interna aquecem mais.

A frequência de trabalho delas está na faixa de 2-3 MHz. A vida útil dessas fontes de luz não excede 75.000 horas.

Na aparência, os dispositivos com indutor interno lembram lâmpadas de vácuo. Já os modelos com indutor externo têm forma de anel ou retângulo.

Tanto as lâmpadas de alta frequência quanto as de baixa frequência têm grande margem de resistência e se destacam por sua longa vida útil.

Opções de construção e marcação

Atualmente, empresas especializadas em iluminação estabeleceram a produção em série de lâmpadas de indução de diferentes formas. As características de construção e as variantes de design podem ser identificadas em sua marcação.

Os dois primeiros caracteres alfabéticos no código determinam o tipo de dispositivo (IL – lâmpada de indução), o terceiro indica a forma. Após a designação alfabética, geralmente é declarada a potência.

ILK – lâmpadas de indução de forma circular. Possuem altos indicadores de eficiência luminosa e ampla faixa de temperaturas espectrofotométricas. Adequadas para instalação em luminárias redondas e ovais.

Essas fontes de luz são amplamente utilizadas para iluminação de armazéns, amplas oficinas de produção e reparo, complexos comerciais, bases esportivas.

ILSh – lâmpadas em forma de esfera. São construídas na forma tradicional de dispositivos de iluminação a vácuo comuns de alta potência. Produzem luz suave e acendem quase instantaneamente.

Adequadas para substituir lâmpadas incandescentes por fontes de luz energeticamente eficientes sem a necessidade de trocar a própria luminária.

ILSh são instaladas em projetores para iluminação de hotéis e restaurantes, supermercados, bem como em luminárias externas e industriais.

ILU – lâmpadas em forma de U. Representam dispositivos com gerador separado. Emitem luz branca brilhante e não piscam durante o funcionamento.

Elas são usadas para iluminação de estádios, túneis, metrô e rodovias, painéis publicitários, letreiros e outros objetos.

ILB, ILBK – lâmpadas com forma anular de bulbo. Nelas, o gerador, a bobina e o tubo são combinados em um único bloco. Geram luz suave que não ofusca, acendem rápida e facilmente em temperaturas de até -35 °C.

Tais construções são usadas para iluminar hotéis e áreas comerciais, zonas de parques e praças, e terrenos residenciais particulares.

Vale a pena mencionar separadamente as fitolâmpadas de indução para plantas. Elas se diferenciam pelo formato do bulbo de vidro e pela cor da emissão.

Diferentes modelos de fitolâmpadas de indução são adequados para iluminar áreas verdes em um período específico de crescimento e desenvolvimento. As séries desses produtos são designadas como TIL. As duas letras seguintes indicam o modelo específico da lâmpada.

As fitolâmpadas de indução GP e VG são destinadas à iluminação de plantas na fase de crescimento vegetativo. Nelas predomina o espectro azul de emissão.

Os dispositivos FL são usados na fase inicial de formação de frutos, bem como para acelerar a formação de flores. Eles emitem luz vermelha.

As lâmpadas do modelo KL são universais. Essas fontes de luz permitem controlar o crescimento das plantas. Elas geram uma luz vermelha saturada, necessária para o pleno desenvolvimento dos frutos e para uma floração abundante.

Exemplos de marcação:

• ILK-40 – lâmpada de indução circular com potência de 40 W;
• TILPVG-120 – fitolâmpada de indução retangular com potência de 120 W, modelo VG para a fase inicial de crescimento vegetativo das plantas.

A emissão da lâmpada de indução corresponde 97% ao espectro solar e, portanto, é excelente para iluminação artificial de complexos de estufas.

Vantagens do uso de lâmpadas de indução

As lâmpadas sem eletrodo geram uma luz suave, confortável para os olhos. Os tons das cores não são distorcidos.

O brilho dessas lâmpadas pode ser ajustado entre 30-100% com um simples dimmer para dispositivos com filamento incandescente.

O teor de mercúrio no estado sólido em luminárias de indução modernas é várias vezes menor do que em lâmpadas fluorescentes comuns preenchidas com gás.

Mesmo após 75.000 horas de operação, os dispositivos de indução mantêm o nível de potência luminosa em 80-85% do original.

As lâmpadas fluorescentes comuns de luz do dia, próximas ao fim da vida útil, perdem até 55% de brilho. Com o tempo, formam-se círculos escuros opacos em seus bulvos.

Vantagens do uso de lâmpadas de indução sem eletrodo:

• Eficiência de 90%;
• vida útil de até 150.000 horas;
• eficiência luminosa superior a 90-160 lm/W;
• condições ideais para percepção visual de objetos;
• faixa de temperatura de operação entre -35 °C e +50 °C;
• índice de reprodução de cor Ra > 80;
• alto desempenho em eficiência energética;
• aquecimento mínimo do bulbo;
• número ilimitado de ciclos de ligar/desligar;
• ausência de pulsação;
• possibilidade de ajustar a intensidade da luz;
• o período de garantia de operação é de 5 anos.

Os fabricantes afirmam que as fontes de luz de indução têm melhores características técnicas do que os LEDs e custam várias vezes menos. O consumo de energia desses tipos de lâmpadas é aproximadamente o mesmo.

Aplicação de lâmpadas sem eletrodo

Dispositivos de iluminação modernizados, que não contêm termocátodos nem filamentos, são usados tanto para iluminação interna quanto externa.

Âmbito de uso de lâmpadas de indução

Lâmpadas sem eletrodos possuem proteção integrada contra curto-circuito (CC) e picos de tensão.

Luminárias de indução se destacam pela resistência a cargas de vibração e impactos acidentais, operando de forma estável mesmo em temperaturas reduzidas do ar.

Graças à alta eficiência luminosa com baixo consumo de eletricidade, elas são usadas em diferentes áreas:

• para iluminação de ruas de qualidade;
• em complexos comerciais, de entretenimento e hoteleiros;
• em centros de escritórios e ambientes domésticos;
• para iluminação de amplos galpões e armazéns em instalações industriais;
• para iluminação de estufas e viveiros;
• para iluminação de autoestradas e túneis;
• para iluminação à prova de explosão em postos de gasolina.

Devido à estabilidade dos parâmetros, lâmpadas de mercúrio sem eletrodos são usadas como fontes pontuais de radiação UV de precisão em espectrometria.

Além disso, o princípio de excitação indutiva de gás é aplicado no processo de transferência de energia de fontes externas para o meio ativo de lasers.

No entanto, devido à presença de radiação eletromagnética de alta frequência, luminárias de indução não são instaladas em estações ferroviárias e aeroportos.

Além disso, essas lâmpadas podem causar interferências quando operam simultaneamente com equipamentos laboratoriais e médicos ultrassensíveis. Portanto, não é recomendado usá-las em ambientes com esse tipo de equipamento especial.

Iluminação externa e viária

A iluminação viária mais eficiente pode ser fornecida por luminárias públicas com lâmpadas de indução energeticamente eficientes. Este tipo de iluminação garante visibilidade confortável tanto para motoristas quanto para pedestres.

Luminárias viárias possuem fixação robusta em console e são montadas em postes, bem como em suportes padrão. Elas são utilizadas para iluminação de áreas de parques e praças, ruas e praças, rodovias e estacionamentos, avenidas, pátios.

O acionamento instantâneo das IL minimiza as perdas de energia elétrica e permite utilizar o sistema de iluminação da forma mais eficiente possível. Isso possibilita organizar a iluminação com o uso de sensores de movimento

Como exemplo, o acionamento instantâneo da iluminação em rodovias nos locais onde há tráfego de veículos e pedestres.

Além disso, um sensor de movimento sensível pode ser combinado com um interruptor crepuscular programável.

O dispositivo é ajustado para valores específicos de iluminância. Quando o nível de luz é insuficiente, o sensor dá um comando para ligar as lâmpadas.

A capacidade de dimerização permite aplicar com sucesso sistemas inteligentes para o gerenciamento eficiente da iluminação pública.

Através do controle do brilho das lâmpadas de indução com um regulador de potência e um temporizador astronômico, é possível obter uma economia real de energia elétrica, bem como reduzir significativamente os custos de manutenção.

A implementação de sistemas inteligentes permite controlar o estado da iluminação, medir e analisar os dados de consumo de energia das luminárias.

Fontes de luz industrial seguras

O uso de dispositivos baseados em tecnologia de indução é uma solução economicamente vantajosa para a modernização de sistemas de iluminação de empresas industriais.

As luminárias de indução se distinguem pela alta qualidade de montagem e não necessitam de manutenção regular. Elas reduzem significativamente o consumo de eletricidade e ajudam a aumentar a rentabilidade da produção.

Os dispositivos de iluminação industrial possuem classe de proteção IP54, o que permite a operação mesmo em condições de sujeira e alta umidade. Eles podem ser instalados em ambientes não aquecidos e mal ventilados.

O vidro temperado em combinação com isolamento de silicone protege firmemente o invólucro contra a entrada de impurezas estranhas e água.

Existem também modelos industriais à prova de explosão de IL. Eles não apenas fornecem iluminação de qualidade, mas também previnem situações de risco de incêndio. Esses dispositivos aumentam o nível de segurança na produção.

No invólucro das luminárias de indução à prova de explosão, é aplicado um revestimento polimérico antiestático.

Graças a essa composição, os dispositivos de iluminação são caracterizados por resistência a impactos e resistência a temperaturas negativas.

O revestimento especial à prova de faíscas não se deteriora mesmo em ambientes alcalinos e ácidos e é capaz de manter suas propriedades por 30 anos.

Iluminação em estufas e orquidários

O espectro da lâmpada de indução corresponde em 75% à radiação fotossinteticamente ativa, necessária para o crescimento ativo e floração prolongada das plantas.

É por isso que as lâmpadas do tipo sem eletrodo são utilizadas como fontes adicionais em orangeries e estufas, para iluminação de grow boxes padrão e compactos, iluminação direta, lateral e entre fileiras de plantas.

A temperatura de trabalho dos dispositivos de iluminação de indução não excede 60 graus Celsius, o que permite posicioná-los próximos às plantas.

O uso dessas lâmpadas em grow boxes permite reduzir significativamente os custos de resfriamento dos reservatórios.

A aplicação de IL também permite projetar e instalar separadamente a iluminação para cada zona da estufa.

Para corrigir e direcionar o máximo de luz para o setor desejado, utilizam-se superfícies ópticas – telas. Elas focam a radiação em uma área específica.

E com o auxílio de refletores especiais, distribuem uniformemente a luz artificial por toda a altura das plantas.

Regras para escolha de lâmpadas de indução

Ao escolher dispositivos de iluminação por indução, é importante considerar suas características construtivas, propriedades operacionais, bem como o nível de segurança.

Somente seguindo essa abordagem, a iluminação por indução pode ser considerada uma compra vantajosa.

Hoje em lojas especializadas, é fácil encontrar lâmpadas de indução sem eletrodos com potência de 15 W a 500 W. Mas existem também as mais potentes, destinadas a diversas necessidades industriais.

Lâmpadas com bulbo oval são fabricadas para luminárias com soquetes padrão E14, E27 e E40.

Também existem tipos especiais retangulares e anelares de dispositivos de iluminação por indução, que podem funcionar tanto em corrente alternada quanto em corrente contínua.

Vale ressaltar que as lâmpadas de indução em forma de esfera serão maiores em tamanho do que as lâmpadas incandescentes comuns, pois o gerador de alta frequência está oculto no soquete. É importante considerar isso na hora da compra.

Todos os luminárias de indução e lâmpadas sem eletrodos passam por certificação obrigatória.

Portanto, pode-se falar com confiança sobre sua segurança. O amálgama está contido em um bulbo selado e, seguindo as regras básicas de operação, vazamentos são excluídos.

No entanto, é preciso entender que, assim como as lâmpadas fluorescentes comuns, as de indução requerem descarte adequado devido à presença de compostos de mercúrio e componentes eletrônicos.

O amálgama sólido – uma liga de mercúrio com outros metais – pode ser reutilizado. O vidro da lâmpada também é reciclado, mas separadamente do fósforo.

As luminárias com tecnologia de indução não são consideradas tipos de iluminação ecologicamente seguros e, nesse critério, perdem muito para os LEDs.

É necessário acrescentar que a lâmpada do tipo indução não atinge seu fluxo luminoso estável imediatamente. No início, ela emite cerca de 80% da radiação total.

Para que esse indicador atinja o máximo, a lâmpada sem eletrodos precisa de 2 a 3 minutos. Durante esse tempo, o amálgama aquece o suficiente e a quantidade necessária de mercúrio evapora.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Luminárias de indução – uma nova geração de lâmpadas de descarga. Princípio de funcionamento desse tipo de iluminação:

O que torna as lâmpadas de indução, características das luminárias desse tipo e área de aplicação:

Vantagens do uso de fontes de luz de indução modernas em empresas industriais:

A instalação correta de lâmpadas do tipo indução, seguindo todos os padrões e normas, permite usar eficientemente a tecnologia de economia de energia. Hoje, essas fontes de luz são uma alternativa sensata às abordagens tradicionais de organização da iluminação.

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