Lámparas de inducción: dispositivo, tipos, ámbito de aplicación + reglas de selección
Hoy en día, los consumidores eligen cada vez más dispositivos de iluminación domésticos e industriales energéticamente eficientes. Sin embargo, además del ahorro, la calidad de la iluminación también juega un papel importante. Las lámparas de inducción son una alternativa digna a las fuentes de iluminación tradicionales.
Emitten una luz suave y agradable a la vista que no altera la percepción objetiva de los objetos. Analicemos juntos el diseño y los principios de funcionamiento de las lámparas de inducción.
Contenido del artículo:
Estructura y principio de funcionamiento
La fuente primaria de luz en la lámpara de inducción es el plasma, creado artificialmente mediante la ionización de la mezcla gaseosa por un campo electromagnético de alta frecuencia.
La corriente genera un campo eléctrico variable, provocando la aparición de una descarga de gas en el bulbo de vidrio. El mercurio excitado genera radiación ultravioleta, que gracias al fósforo se convierte en luz visible.
Las lámparas de inducción pertenecen a la categoría de fuentes de iluminación de descarga de gas, sobre las cuales hay más información en este material.
El diseño de la lámpara de inducción incluye tres elementos funcionales básicos:
- un tubo de descarga de gas;
- una bobina de inducción con anillo de ferrita;
- un balasto electrónico.
Dentro del tubo hay gotas de amalgama de mercurio. El bulbo en sí está lleno de un gas de baja reactividad química: argón/criptón, y su superficie interior está recubierta de fósforo inorgánico.
La bobina de inducción y el electroimán forman un campo magnético de alta frecuencia, bajo cuya influencia los electrones libres se aceleran, chocan y excitan los átomos de mercurio.
Como resultado, se genera radiación ultravioleta. El fósforo la transforma en un brillo visible intenso.
El balasto electrónico se conecta a una fuente de voltaje continuo de 12 V/24 V o a una red de voltaje sinusoidal de 120 V/220 V/380 V.
El sistema de control del arrancador transforma la corriente alterna de 50 Hz en corriente continua, y luego en corriente de alta frecuencia de 190 kHz a 2,65 MHz.
Esta corriente de alta frecuencia crea un campo magnético. Además, el arrancador genera un fuerte impulso inicial que enciende la fuente de luz de inducción.
Para garantizar un funcionamiento estable del dispositivo de iluminación sin electrodos, el sistema de control también puede variar la intensidad de la corriente eléctrica y su frecuencia a través de la bobina del inductor.
Con el objetivo de reducir la dispersión del campo electromagnético de alta frecuencia, las lámparas se equipan con pantallas de ferrita y/o núcleos especiales.
Esto hace que el bulbo del dispositivo de iluminación sea más homogéneo y esté aproximadamente igualmente cargado en cuanto a temperatura.
Durante el funcionamiento prolongado de dicha iluminación, no se observa agrietamiento del bulbo de vidrio y con el tiempo el material del electrodo no se deposita en las paredes.
La ausencia de electrodos incandescentes necesarios para encender las bombillas comunes permite alcanzar una vida útil increíblemente larga de las luminarias de inducción: hasta 120 000 horas de funcionamiento.
Algunos fabricantes incluso declaran una vida útil de hasta 150.000 horas. Este indicador supera en 10 veces la durabilidad de simples lámparas fluorescentes, de descarga de gas HID, de mercurio-tungsteno y dispositivos de iluminación de sodio.
Además, la vida útil de las fuentes de luz de inducción supera aproximadamente de 2 a 3 veces la vida útil de los LED.
Variedades de lámparas de inducción
Por primera vez, Nikola Tesla demostró una lámpara sin electrodos de contacto en la lejana Exposición Mundial de Chicago en 1893. El dispositivo de iluminación presentado al público se alimentaba del campo magnético de la bobina de Tesla. Y el primer prototipo confiable de una fuente de luz de inducción fue creado por John Melvin Anderson en 1967.
Clasificación de lámparas sin electrodos
En 1994, la compañía General Electric presentó una lámpara compacta de bajo consumo GENURA con un generador de alta frecuencia integrado en el casquillo.
La producción en serie de lámparas fluorescentes de inducción comenzó en la década de 1990.
Dependiendo del tipo de construcción, las fuentes de luz de inducción pueden ser:
- con balastro integrado – el generador eléctrico y la lámpara están combinados en una sola unidad;
- con arrancador electrónico separado – el generador externo y la lámpara son dispositivos separados.
Dependiendo de la forma de colocación de la bobina, estas lámparas también se dividen en dispositivos con inductor externo (de baja frecuencia) e interno (de alta frecuencia).
En el primer caso, la bobina con un núcleo ferromagnético está enrollada alrededor del bulbo. La frecuencia de trabajo de las lámparas con inducción externa se encuentra en el rango de 190-250 kHz.
Tienen mejores condiciones para un intercambio de calor intensivo con el medio ambiente, ya que la bobina en el exterior del bulbo hermético disipa fácilmente el calor generado por el dispositivo. La vida útil de los dispositivos de baja frecuencia es de hasta 120 000 horas.
En el segundo caso, la bobina de inducción con el núcleo enrollado está ubicada dentro del bulbo de vidrio. El calor generado queda en la cavidad del dispositivo de iluminación, por lo que las lámparas con inducción interna se calientan más.
Su frecuencia de trabajo se encuentra en el intervalo de 2-3 MHz. La vida útil de dichas fuentes de luz no supera las 75 000 horas.
Tanto las lámparas de alta frecuencia como las de baja frecuencia tienen un gran margen de resistencia y se caracterizan por una larga vida útil.
Variantes de diseño y marcado
Actualmente, las empresas especializadas en iluminación han establecido la producción en serie de lámparas de inducción de diferentes formas. Las características constructivas y las variantes de diseño se reflejan en su marcado.
Los dos primeros caracteres alfabéticos del código determinan el tipo de dispositivo (IL – lámpara de inducción), el tercero indica la forma. Después de la designación de letras, generalmente se indica la potencia.
ILK – lámparas de inducción de forma circular. Poseen altos índices de rendimiento luminoso y un amplio rango de temperaturas espectrofotométricas. Son adecuadas para instalación en luminarias redondas y ovaladas.
Estas fuentes de luz se utilizan activamente para iluminar almacenes, amplios talleres de producción y reparación, centros comerciales, bases deportivas.
ILSh – lámparas en forma de esfera. Están fabricadas en la forma tradicional de los dispositivos de iluminación de vacío de alta potencia. Producen una luz suave y se encienden casi instantáneamente.
Son adecuadas para reemplazar bombillas incandescentes por fuentes de luz energéticamente eficientes sin necesidad de cambiar la luminaria en sí.
ILU – lámparas en forma de U. Son dispositivos con generador separado. Emiten una luz blanca brillante y no parpadean durante el funcionamiento.
Se utilizan para iluminar estadios, túneles, metro y autopistas, vallas publicitarias, letreros y otros objetos.
ILB, ILBK – lámparas con forma de bulbo anular. En ellas, el generador, la bobina y el tubo están integrados en un solo bloque. Generan una luz suave que no deslumbra, se encienden rápida y fácilmente a temperaturas de hasta -35 °C.
Estas construcciones se utilizan para la iluminación de hoteles y centros comerciales, zonas de parques y plazas, y terrenos privados residenciales.
Cabe mencionar por separado las fitolámparas de inducción para plantas. Se diferencian por la forma del bulbo de vidrio y el color de la emisión.
Las fitolámparas de inducción GP y VG están diseñadas para la iluminación de plantas en la etapa de crecimiento vegetativo. En ellas predomina el espectro de emisión azul.
Los dispositivos FL se utilizan en la fase inicial de formación de frutos, así como para acelerar la formación de flores. Emiten luz roja.
Las lámparas modelo KL son universales. Estas fuentes de luz permiten controlar el crecimiento de las plantaciones. Generan una luz roja intensa, necesaria para el pleno desarrollo de los frutos de las plantas y una floración abundante.
Ejemplos de marcado:
- ILK-40 – lámpara de inducción redonda con una potencia de 40 W;
- TILPVG-120 – fitolámpara de inducción rectangular con una potencia de 120 W, modelo VG para la etapa inicial de crecimiento vegetativo de las plantas.
La emisión de una lámpara de inducción corresponde en un 97% al espectro solar, por lo que es ideal para la iluminación artificial de complejos de invernaderos.
Ventajas del uso de lámparas de inducción
Las lámparas sin electrodos generan una luz suave, confortable para la percepción visual. Los tonos de los colores no se distorsionan.
El brillo de dichas lámparas se puede variar entre un 30% y un 100% mediante un simple regulador de intensidad para dispositivos con filamento incandescente.
Incluso después de 75.000 horas de funcionamiento, los dispositivos de inducción mantienen el nivel de potencia lumínica en un 80-85% del original.
Las LL convencionales de luz diurna pierden hasta un 55% de brillo cerca del final de su vida útil. En sus bulbos se forman círculos oscuros opacos con el tiempo.
Ventajas del uso de lámparas de inducción sin electrodos:
- Eficiencia del 90%;
- vida útil de hasta 150.000 horas;
- rendimiento luminoso superior a 90-160 lm/W;
- condiciones óptimas para la percepción visual de objetos;
- rango de temperatura de funcionamiento de -35 °C a +50 °C;
- índice de reproducción cromática Ra>80;
- altos niveles de eficiencia energética;
- calentamiento mínimo del bulbo;
- número ilimitado de ciclos de encendido/apagado;
- ausencia de parpadeo;
- posibilidad de regular la intensidad de la luz;
- El período de garantía de funcionamiento es de 5 años.
Los fabricantes afirman que las fuentes de luz de inducción tienen mejores especificaciones técnicas que los LED y cuestan varias veces menos. El consumo de energía de este tipo de bombillas es aproximadamente el mismo.
Aplicación de lámparas sin electrodos
Los dispositivos de iluminación modernizados que no contienen termocátodos ni filamentos incandescentes se utilizan tanto para iluminación interior como exterior.
Ámbito de uso de las lámparas de inducción
Las lámparas sin electrodos tienen protección incorporada contra cortocircuitos (CC) y sobretensiones.
Gracias a su alta eficiencia lumínica con bajo consumo eléctrico, se utilizan en diferentes ámbitos:
- Para organizar una iluminación vial de calidad;
- En complejos comerciales, de ocio y hoteleros;
- En centros de oficinas y locales domésticos;
- Para iluminar talleres y almacenes espaciosos en instalaciones industriales;
- Para iluminar invernaderos y viveros;
- Para iluminar autopistas y túneles;
- Para organizar iluminación antiexplosiva en estaciones de servicio.
Gracias a la estabilidad de sus parámetros, las lámparas sin electrodos de mercurio se utilizan como fuentes puntuales de precisión de radiación UV en espectrometría.
Además, el principio de excitación por inducción del gas se aplica en el proceso de transferencia de energía desde fuentes externas al medio activo de los láseres.
Sin embargo, debido a la presencia de radiación electromagnética de alta frecuencia, las luminarias de inducción no se instalan en estaciones de tren ni en aeropuertos.
Además, estas bombillas pueden causar interferencias cuando funcionan simultáneamente con equipos de laboratorio y médicos ultrasensibles. Por lo tanto, no se recomienda su uso en habitaciones con este tipo de equipos especiales.
Iluminación exterior y vial
Las luminarias exteriores con lámparas de inducción de bajo consumo pueden proporcionar la iluminación vial más eficaz. Este tipo de iluminación garantiza una visibilidad cómoda tanto para conductores como para peatones.
Las luminarias viales tienen una fijación robusta en voladizo y se montan en postes y soportes estándar. Se utilizan para iluminar zonas de parques y jardines, calles y plazas, autopistas y aparcamientos, malecones y patios.
Como ejemplo, el encendido instantáneo de la iluminación en carreteras en lugares donde hay tráfico de vehículos y peatones.
Además, el sensor de movimiento sensible puede combinarse con un interruptor crepuscular programable.
El dispositivo se ajusta a valores específicos de iluminación. Cuando el nivel de luz es insuficiente, el sensor da la orden de encender las lámparas.
La posibilidad de regulación permite utilizar con éxito sistemas inteligentes para una gestión eficiente de la iluminación exterior.
Mediante el control del brillo de las lámparas de inducción con un regulador de potencia y un temporizador astronómico, se puede lograr un ahorro real de energía eléctrica, así como reducir significativamente los costes de mantenimiento.
La implementación de sistemas inteligentes permite controlar el estado de la iluminación, medir y analizar datos sobre el consumo energético de las luminarias.
Fuentes de luz industriales seguras
El uso de dispositivos basados en tecnología de inducción es una solución económicamente rentable para la modernización de los sistemas de iluminación de las empresas industriales.
Las luminarias de inducción se caracterizan por una alta calidad de montaje y no requieren mantenimiento regular. Reducen significativamente el consumo de electricidad y ayudan a aumentar la rentabilidad de la producción.
Los equipos de iluminación industrial tienen un grado de protección IP54, lo que permite su funcionamiento incluso en condiciones de suciedad y alta humedad. Se pueden instalar en espacios sin calefacción y con poca ventilación.
El vidrio templado combinado con aislamiento de silicona protege de manera confiable la carcasa contra la entrada de impurezas extrañas y agua.
Sobre la carcasa de las luminarias antideflagrantes de inducción se aplica un recubrimiento polimérico antiestático.
Gracias a esta composición, los dispositivos de iluminación se caracterizan por su resistencia a impactos y a temperaturas bajo cero.
El recubrimiento especial a prueba de chispas no se deteriora ni siquiera en ambientes alcalinos y ácidos, y puede mantener sus propiedades durante 30 años.
Iluminación en invernaderos y viveros
El espectro de una lámpara de inducción corresponde en un 75% a la radiación fotosintéticamente activa, necesaria para el crecimiento activo y la floración prolongada de las plantas.
Precisamente por eso, las bombillas sin electrodos se utilizan como fuentes adicionales en invernaderos y jardines de invierno, para iluminar grow-boxes estándar y compactos, y para la iluminación directa, lateral y entre hileras de las plantas.
El uso de estas lámparas en grow-boxes permite reducir significativamente los costes de refrigeración de los depósitos.
La aplicación de IL también permite diseñar previamente e instalar por separado la iluminación para cada zona del invernadero.
Para corregir y dirigir la máxima cantidad de luz al sector deseado, se utilizan superficies ópticas: pantallas. Estas enfocan la radiación en un área específica.
Y mediante reflectores especiales, distribuyen uniformemente la luz artificial a lo largo de toda la altura de las zonas verdes.
Reglas para elegir lámparas de inducción
Al elegir dispositivos de iluminación por inducción, es importante tener en cuenta sus características constructivas, propiedades operativas, así como el grado de seguridad.
Solo si se sigue este enfoque, la IL puede considerarse una adquisición prudente.
Hoy en día, en tiendas especializadas es fácil encontrar lámparas de inducción sin electrodos con potencias desde 15 W hasta 500 W. Pero también existen más potentes, destinadas a diversas necesidades industriales.
Las lámparas con bulbo ovalado se fabrican para luminarias con casquillos estándar E14, E27 y E40.
También existen tipos especiales rectangulares y anulares de dispositivos de iluminación por inducción, que pueden funcionar tanto en corriente alterna como en continua.
Todas las luminarias de inducción y las lámparas sin electrodos pasan por una certificación obligatoria.
Por lo tanto, se puede hablar con confianza de su seguridad. La amalgama se encuentra en un bulbo sellado y, si se siguen las reglas básicas de funcionamiento, se excluyen las fugas.
Sin embargo, hay que entender que, al igual que las lámparas fluorescentes estándar, las de inducción requieren una eliminación adecuada debido a la presencia de compuestos de mercurio y componentes electrónicos.
La amalgama sólida – una aleación de mercurio con otros metales – se puede reutilizar. El vidrio de la lámpara también se envía a reciclaje, pero por separado del fósforo.
Las luminarias con tecnología de inducción no se consideran tipos de iluminación ecológicamente seguros y en este criterio son muy inferiores a los LED.
Es necesario agregar que la bombilla de tipo inductivo no alcanza su flujo luminoso estable de inmediato. Al inicio, emite aproximadamente el 80% de la radiación total.
Para que este indicador alcance el máximo, la lámpara sin electrodos necesita de 2 a 3 minutos. Durante este tiempo, la amalgama se calienta lo suficiente y se evapora la cantidad necesaria de mercurio.
Conclusiones y video útil sobre el tema
Las luminarias de inducción son una nueva generación de lámparas de descarga. Principio de funcionamiento de este tipo de iluminación:
Qué hace que las lámparas sean inductivas, características de las luminarias de este tipo y ámbito de aplicación:
Ventajas del uso de fuentes de luz inductivas modernas en empresas industriales:
La instalación correcta de lámparas de tipo inductivo cumpliendo con todos los estándares y normas permite utilizar eficazmente la tecnología de ahorro de energía. Hoy en día, estas fuentes de luz son una alternativa razonable a los enfoques tradicionales para la organización de la iluminación.
¿Tiene experiencia en el uso de lámparas de inducción? ¿O después de estudiar el material tiene preguntas? Puede hacerlas en el bloque de comentarios debajo del artículo. Allí también puede compartir su experiencia o dar un valioso consejo a los visitantes de nuestro sitio.
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Yo mismo recientemente instalé lámparas de inducción para plantas en el invernadero. Elegí dispositivos de espectro azul para que la fotosíntesis se realizara correctamente. También tuve en cuenta que la lámpara no se calentara demasiado y que distribuyera la luz de manera uniforme. También me aseguré de que pudiera funcionar en invierno y funcionara normalmente a temperaturas más bajas. Al final, elegimos las lámparas, las instalamos, las plantas están bien con ellas, todo funciona.
Buenos días, Maksim. Las condiciones óptimas para la fotosíntesis las crea la luz natural. Espectralmente, le corresponden las lámparas incandescentes. El profesor A. Famintsyn se ocupó de la influencia de los colores individuales en la fotosíntesis en el siglo XIX. El resultado de la investigación: la clorofila, al absorber las partes extremas del espectro, no reacciona al amarillo, verde, azul. En otras palabras, usted ha creado condiciones artificiales para las plantas.
Con gusto adquiriría estos dispositivos de iluminación para el hogar, ya que las lámparas fluorescentes comunes de bajo consumo por alguna razón se me queman rápidamente. Las LED son confiables, pero su luz es demasiado intensa, poco natural, no me acostumbro. Con las incandescentes resulta demasiado costoso. Pero el precio actual, que es de más de 10 € por una lámpara de inducción, hace imposible su uso doméstico.
Compre en grandes cadenas que ofrecen garantías en las lámparas. Me he encontrado con lámparas de inducción con garantía de cinco años. Gastar 10 € una vez cada cinco años no es caro en absoluto.