Chương 2: CÁC DỤNG CỤ CHIẾU SÁNG
§2.1 Đặc điểm chung của dụng cụ chiếu sáng.
2.1.1 Phân loại bóng đèn
Phân loại theo nguyên lí hoạt động, chia các đèn thành 2 nhóm: đèn sợi đốt và
đèn phóng điện.
Sơ đồ phân loại:
Các loại đèn
Đèn ánh sáng
hỗn hợp
Đèn sợi đốt
Đèn sợi
đốt
thường
Đèn
huỳnh
quang
Đèn sợi
đốt
halogen
Đèn
huỳnh
quang
ống
Hình
Đèn phóng
điện
Đèn
thủy
ngân
Đèn
huỳnh
quang
com pac
Đèn Natri
(sodium)
Đèn
natri
áp
suất
cao
Đèn
metalhalide
(hologen)
Đèn
natri
áp
suất
thấp
Sơ đồ phân loại đèn
2.1.2 Hiệu suất sáng của đèn
Là tỷ số quang thông mà đèn phát ra và công suất điện mà nó tiêu thụ.
Đơn vị đo hiệu suất : lm/W
Với các đèn có dùng chấn lưu thì khi xét hiệu suất cần phải kể đến công suất tiêu thụ
của chấn lưu. Đèn có hiệu suất sáng cao sẽ được ưu tiên lựa chọn sử dụng. Xét về
mặt hiệu suất sáng thì dèn sodium(Natri) áp suất thấp là tốt nhất, đèn sợi đốt là thấp
nhất.
2.1.3. Sự duy trì quang thông
Theo thời gian sử dụng, do sự già hóa của vật liệu và các tác nhân vật lý khác
khiến quang thông của đèn giảm trong khi công suất điện tiêu thụ không giảm. Sự
suy giảm quang thông của nguồn sáng phụ thuộc vào các yếu tố như sự tương thích
giữa đèn và chấn lưu, số lần bật tắt, nhiệt độ môi trường làm việc….Đèn sợi đốt có
quang thông gần như không đổi trong suốt thời gian sử dụng nó. Đối với các đèn
phóng điện, sự suy giảm quang thông rất nhanh, nhất là trong 100h đầu tiên. Do vậy
quang thông định mức của chúng được tính từ sau khoảng thời gian này.
2.1.4 Tuổi thọ của đèn
Tuổi thọ của đèn được xác định là khoảng thời gian tính bằng giờ mà số lượng bóng
đèn trong nhóm còn có thể hoạt động được trước khi 50% đèn bị hư hỏng.
Các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ của đèn:
+ Sự biến thiên điện áp và dạng sóng điện áp lưới.
+ Số lần bật tắt trong quá trình sử dụng.
+ Cách bố trí đèn một số đèn được thiết kế làm việc theo vị trí quy định
Ví dụ : đèn metal halide nếu đặt ở vị trí nằm ngang thì quang thông giảm 10% và
tuổi thọ giảm 25% so với vị trí đặt đứng.
+ Nhiệt độ môi trường
Đa số các đèn được chế tạo trong điều kiện nhiệt độ bình thường ngoại trừ một số
trường hợp đặc biệt như đèn LED, các đèn khác rất nhạy với môi trường, nói chung
các đèn phóng điện khởi động khó khăn khi nhiệt độ dưới 100C.
2.1.5 Màu sắc
Hai đại lượng đánh giá màu sắc của đèn là nhiệt độ màu T(K) và chỉ số thể hiện màu
CRI.
- Có thể phân chia nhiệt độ màu thành các loại:
+ Màu ấm, T=2700K
+ Màu trung tính, T=3500K
+ Màu lạnh, T>6000K
Trong các công sở nên chọn đèn huỳnh quang có màu trung tính, còn chiếu sáng
trong nhà nên chọn màu ấm hơn.
- Chỉ số thể hiện màu đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn nguồn sáng. Để
đảm bảo tiện nghi nhìn, đèn phải có ánh sáng gần ánh sáng tự nhiên nhất tức là phải
có chỉ số thể hiện màu cao. Nguồn sáng chuẩn là nguồn sáng tự nhiên hoặc đèn sợi
đốt chuẩn. Màu của bộ đèn phụ thuộc vào đặc tính phổ xạ của chao đèn, màu của vật
liệu tường, trần và nền, độ rọi và sự có mặt của ánh sáng tự nhiên.
Đèn halogen có CRI=65-80, đèn Natri áp suất cao có CRI=22, đèn Natri áp suất thấp
có CRI gần bằng không.
Các đèn có CRI>75 thuộc loại đèn thể hiện màu tốt, Các đèn có CRI=65 - 75 thuộc
loại đèn thể hiện màu trung bình. Các đèn huỳnh quang và halogen phù hợp cho
chiếu sáng các khu thương mại, công nghiệp. Lưu ý ở các khu vực này không được
chiếu sáng với CRI<50 vì khi đó không cảm nhận đúng màu của sản phẩm.
§ 2.2 Đèn sợi đốt
Thường gọi là bóng đèn tròn, có cấu tạo đơn giản, biến đổi trực tiếp năng
lượng điện thành ánh sáng khi có dòng điện qua sợi dây tóc (dây điện trở).
2.2.1. Cấu tạo:
E40/45
B22/27x26
45
Dây tóc vonfram
để thẳng
27
Hình 2-2. Đui đèn.
Hình 2-1
Đèn nung sáng
Gồm dây tóc kim loại (vonfram) đặt trong một bóng thuỷ tinh chứa đầy khí
trơ (argon) ở áp suất nhỏ gắn với 1 đuôi đèn để lắp vào lưới điện.
- Sợi đốt (dây tóc) làm bằng vonfram quấn kiểu lò xo, hai đầu được nối với
hai dây dẫn xuyên qua trụ thủy tinh để nối ra đuôi đèn.
- Đuôi đèn có hai loại: kiểu ngạnh trê và kiểu xoáy (kiểu ren).
Bóng thủy tinh có thể là loại trong suốt hoặc mờ. Loại bóng đèn mờ cho ánh
sáng dịu và đồng đều nhưng giảm năng suất phát quang của đèn. Ngoài ra bóng có
thể là loại thủy tinh mầu dùng để trang trí hoặc làm đèn báo hiệu.
Để tránh cho sợi dây tóc không bị đốt cháy do tác dụng của oxy, bóng được hút chân
không và thay vào một ít chất hiếm như Argon, Krypton và Nitơ.
Kích cỡ bóng phải đủ lớn để không bị hơi nóng của nhiệt tỏa ra làm nổ. Hầu hết
bóng đèn đều được lắp vào trong đui đèn, dòng điện sẽ đi qua đui đèn, qua đuôi đèn
kim loại, vào đến dây tóc làm nó nóng lên và đến mức phát ra ánh sáng.
Nguyên lý làm việc: Khi có dòng điện qua đèn, do tác dụng nhiệt, sợi dây điện trở bị
nung đỏ lên (khoảng 2.6000C) và phát ra ánh sáng. Ánh sáng phát ra kèm rất nhiều
nhiệt, phần lớn là tia hồng ngoại nên gần giống với ánh sáng tự nhiên. Tuy nhiên
loại đèn này có hiệu suất thấp, hệ số hiệu dụng khoảng 10-15Lumens/W, tuổi thọ
của đèn thấp (khoảng 1.000 giờ), đèn dễ bị hỏng khi vận chuyển.
2.2.2. Nguyên lý hoạt động:
- Khi có dòng điện chạy qua bóng đèn, dây tóc khi bị nung tới nhiệt độ 2400
– 34000K và phát ra ánh sáng. Ánh sáng phát ra kèm rất nhiều nhiệt, phần lớn là tia
hồng ngoại nên gần giống với ánh sáng tự nhiên. Khi nhiệt độ của sợi đốt càng tăng
(nhỏ hơn nhiệt độ nóng chảy của Vonfram (3650 K) )thì phổ ánh sáng dịch chuyển
từ hồng ngoại sang miền ánh sáng nhìn thấy.
- Trong môi trường chân không và nhiệt độ 2400 – 2600K, cực đại toả tia
nằm ở lân cận 1100 nm và hiệu quả ánh sáng kém nên ngày nay bóng đèn chân
không chỉ dùng cho các đèn có công suất <25W.
- Với t = 2700 – 3000 K hiệu quả ánh sáng tăng một cách rõ rệt do trong miền
ánh sáng nhìn thấy. Nhưng bắt đầu có hiện tượng bay hơi kim loại dẫn đến dây đốt
bị đứt. Hiện tượng này có thể bị chậm đi một cách đáng kể khi có thêm khí trơ (nitơ,
agon, kripton), với mục đích tăng áp suất mặt ngoài của dây tóc nhưng lại có hiện
tượng đối lưu trong bóng, có sự truyền nhiệt và mất mát năng lượng từ trong bóng ra
ngoài không khí xung quanh. Do đó hiện nay chỉ với bóng có công suất lớn hơn
60W người ta mới nạp khí nêon và argon.
- Ở trạng thái đốt nóng, sợi đốt được bao bọc bởi 1 lớp khí tĩnh. Tổn thất
nhiệt càng nhiều nếu lớp khí tĩnh này càng dày. Để giảm tổn thất này, Langmuir đã
quấn sợi đốt hình xoắn rất dày sao cho lớp khí nằm trong đường kính của dây xoắn
dầy hơn lớp khí của sợi đốt.
Ngày nay, dây tóc được dùng là dây xoắn kép (sợi đốt xoắn kép), thêm vào
khí trơ các thành phần halogen (Iốt hoặc brom) cho phép vonfram bay hơi lắng đọng
trên sợi đốt mà không ngưng đọng trên bóng đèn hiệu quả ánh sáng đạt tới 20 đến 27
lm/W và tuổi thọ trung bình 2000 giờ.
Tổn thất càng giảm khi:
+ Đường kính xoắn càng lớn.
+ Chiều dài càng nhỏ.
+ Bề mặt tiếp xúc có hiệu quả với khí càng nhỏ.
Phương pháp dùng sợi đốt xoắn kép thường dùng cho các bóng có công suất
25 100 W vì nếu công suất lớn sẽ làm giảm một cách rõ rệt hiệu quả ánh sáng so
với những dây tóc quấn xoắn đơn.
2.2.3. Đặc tính của bóng đèn:
- Nhiệt độ màu: 2500 – 30000K
- Chỉ số CRI=100
- Tuổi thọ khoảng 1000 -2000h
- Hiệu quả ánh sáng càng tốt khi công suất đèn càng lớn. Ví dụ hai đèn 150W
cho ánh sáng kém hơn một đèn 300W.
Đặc tính của 1 số bóng đèn nung sáng
Công suất W
Điện áp 127 V
Điện áp 220 V
, lm
Hiệu suất sáng, lm/W
, lm
Hiệu suất sáng, lm/W
40
500
12,5
430
10
75
1120
14,9
970
12,9
100
1590
15,9
1390
13,9
200
3430
17,5
2990
14,9
500
9600
19,2
8700
17,4
1000
21000
21
18700
18,7
2.2.4. Các ưu nhược điểm và ứng dụng của đèn sợi đốt
- Các đèn sợi đốt có nhiệt độ thấp, thuận tiện cho việc chiếu sáng mức thấp và
trung bình ở các khu vực dân cư như chiếu sáng cục bộ hoặc chiếu sáng trang trí.
- Ngoài ra đèn sợi đốt còn được dùng làm đèn tín hiệu (tuổi thọ sợi đốt đến
8000h), các đèn phát tia hồng ngoại được sử dụng rất nhiều trong sưởi ấm, đốt nóng.
- Ưu điểm đèn sợi đốt:
+ Nối trực tiếp vào lưới điện.
+ Bòng đèn có nhiều loại kích thước, chế tạo với nhiều cấp điện áp và công
suất khác nhau, thích ứng với mọi điều kiện sử dụng: 12, 36, 110, 127, 220V
+ Bật sáng ngay, dễ điều khiển, kiểm soát phân bố ánh sáng.
+ Kích thước nhỏ, giá thành rẻ.
+ Hầu như hoàn toàn không phụ thuộc vào điều kiện môi trường như nhiệt độ,
độ ẩm (thậm chí có thể được ngâm trong nước).
+ Tạo ra màu sắc ấm áp.
+ Quang thông giảm không đáng kể, khi bóng đèn đã bị lão hoá cũng chỉ giảm
khoảng 15%.
- Nhược điểm:
+ Tốn điện và phát nóng.
+ Hiệu suất phát sáng thấp
+ Tuổi thọ thấp
+ Sợi đốt dễ bị ảnh hưởng bởi rung động
+ Tính năng của đèn thay đổi đáng kể theo biến thiên điện áp nguồn.
Biến thiên điện áp dẫn tới biến thiên dòng điện và do đó biến thiên sự đốt
nóng, làm ảnh hưởng đến quang thông và tuổi thọ của đèn.
Gọi 0, I0 , P0 và D0 lần lượt là quang thông phát ra, dòng điện, công suất
tiêu thụ và tuổi thọ của đèn ở điện áp định mức U0 thì ở điện áp U:
U
0 U 0
3, 5
I U
I0 U0
;
0,5
1, 5
13, 5
P U
D U
;
P0 U 0
D0 U 0
;
Tuổi thọ của đèn giảm từ 3700 giờ khi điện áp giảm đi 10% sang nhỏ hơn
500 giờ khi quá áp 5%.
Để đảm bảo tuổi thọ đúng định mức, hiệu suất quang tốt, điện áp đặt lên hai
cực chỉ được giao động trong phạm vi 2,5%.
Ví dụ: Sự thay đổi thông số của bóng đèn khi điện áp thay đổi 1%.
Điện trở
0,4 %
Công suất
1,5 %
Quang thông
3,3 %
Hiệu suất phát quang
Tuổi thọ
1,8 %
3%
- Sự già hoá của các đèn:
Việc suy giảm tính năng theo thời gian chủ yếu là do sự bốc hơi của sợi đốt
kết hợp với không khí, hơi nước còn sót lại trong bóng. Quang thông phát xạ thường
nhỏ hơn do bụi bám bên ngoài bóng đèn vì vậy cần định kỳ lau bóng đèn.
- Các ứng dụng:
+ Vì nhiệt độ màu thấp nên các loại đèn sợi đốt thích hợp với chiếu sáng khu vực
nhà với độ rọi thấp và trung bình.
2.3 Đèn huỳnh quang
2.3.1. Đặc điểm
Là loại đèn phát ra ánh sáng lạnh, nhiệt lượng toả ra ít. Đèn làm việc dựa trên
nguyên tắc phóng điện giữa các điện cực và dưới tác dụng của tia cực tím lên lớp bột
huỳnh quang tráng bên trong ống đèn thuỷ tinh làm phát ra ánh sáng. Màu sắc ánh
sáng phát ra từ đèn tuỳ thuộc vào thành phần lớp bột huỳnh quang bao quanh gồm
các chất tungstène, calci, silicat kẽm+glucinium…
2.3.2 Cấu tạo
5
1
C
2
3
3
4
U~
Hình 2-3. Đèn huỳnh quang.
1- ống thuỷ tinh hình
trụ;
2- Lớp huỳnh quang;
3- Điện cực
4- Chấn lưu;
5- Tắc te.
tắc te
chấn lưu
H2.4: Sơ đồ nguyên lý đèn huỳnh quang
- Bóng là một ống phóng điện (ống thủy tinh mờ) bên trong chứa khí hiếm
(acgon) với hai điện cực và và 1 lượng nhỏ hơi thuỷ ngân. Ở thành trong của ống có
phủ một chất phát sáng (huỳnh quang). Trên mặt các điện cực có bôi điôxit bari hoặc
strôni để dễ phát xạ điện tử.
- Đèn huỳnh quang được nạp đầy khí argon ở áp suất (34) mm Hg và một vài
mg thuỷ ngân (khoảng 12mg). Việc nạp khí argon vào đèn với áp suất thích hợp làm
cho quá trình mồi phóng điện xảy ra dễ dàng hơn, bảo vệ cho các điện cực khỏi bị
phá hỏng.
- Áp suất của hơi thủy ngân trong đèn phụ thuộc vào nhiệt độ của đèn, áp suất
tốt nhất là 0,01 mm Hg. Khi đèn làm việc thuỷ ngân lỏng biến thành khí, áp suất hơi
thuỷ ngân bão hoà trong đèn được giới hạn trong khoảng (0,8 1,3) at và chỉ ở áp
suất ấy phát sáng có trị số lớn nhất.
- Tắc te nhiệt: Thực chất là công tắc tự động làm việc dưới điện thế thích hợp.
Cấu tạo tắc te bởi một lưỡng kim nhiệt được đặt trong một bóng chứa đầy néon và
bình thường hai điện cực này hở mạch. Để triệt tiêu phóng điện giữa hai điện cực
nhờ một tụ điện mắc giữa hai điện cực và cũng có tác dụng làm đèn khởi động
nhanh.
Công suất tiêu tán thường xuyên trên tắc te khoảng 1W để tránh cho miếng
lưỡng kim không bị nguội khi ngắt mạch ống.
Điện dung C= 5–7 nF có tác dụng làm tăng thời gian quá điện áp khi ngắt làm
cho việc mồi dễ dàng, đồng thời để tiêu từ trường cuộn kháng trên chấn lưu.
- Chấn lưu : Đối với loại đèn phóng điện, khi làm việc, điện trở của đèn có
đặc tính âm sẽ càng lúc càng giảm khi cường độ dòng điện qua đèn tăng và sẽ làm
hỏng đèn. Do vậy cần phải mắc thêm một cuộn cảm nối tiếp với đèn nhằm mục đích
giữ ổn định dòng điện qua đèn để duy trì sự phóng điện ổn định và đồng thời tạo
điện thế cao để dễ khởi động đèn lúc ban đầu. Do nhiệm vụ trên lên cuộn cảm kháng
còn được gọi là ballast.
Để đèn làm việc luôn luôn được tốt phải duy trì không làm thay đổi áp suất của
hơi trong đèn:
+ Áp suất của hơi tăng lên (dù rất nhỏ), sẽ làm đèn khởi động khó khăn.
+ Áp suất của hơi giảm đi (dù rất nhỏ), sẽ làm giảm hiệu quả phát sáng của
đèn.
Để duy trì sự phóng điện bóng đèn phải tương đối dài để có nhiệt độ thấp,
không làm tăng áp suất của thủy ngân.
2.3.3 Nguyên lí làm việc
Nguyên lý phát sáng của bóng đèn huỳnh quang: là sự phóng điện trong chất
khí, hơi thuỷ ngân phát ra tia tử ngoại, kích thích lớp bột huỳnh quang ở vách bên
trong ống, bức xạ thành ánh sáng nhìn thấy.
- Khi chưa đóng mạch điện, hai tiếp điểm của tắc-te ở trạng thái mở.
- Khi đóng mạch điện, toàn bộ điện áp đặt trên hai cực tắc-te, gây nên sự phóng
điện nháy sáng (phóng điện hồ quang giữa các tiếp điểm trong tắc te). Hồ quang đốt
nóng lưỡng kim loại, làm cho nó giãn nở và cong đi, đầu các tiếp điểm được nối với
nhau làm cho mạch điện được nối liền.
Sự co dãn của lá kim loại làm cho tiếp điểm của tắc-te đóng lại, mạch điện được
nối liền và dòng điện đi qua các cực (dây tóc) của bóng đèn. Lúc này hai cực nóng lên
và bắn ra điện tử tự do được gia tốc bởi điện trường, i-on hoá khí argon ở hai đầu cực
làm cho nhiệt độ hai đầu cực tăng lên. Động năng của các điện tử tự do biến đổi thành
năng lượng kích thích các nguyên tử thủy ngân, thuỷ ngân bốc hơi dẫn đến sự i-on
hoá toàn bộ lượng khí có trong bóng đèn, đèn phát sáng.
Khi đèn sáng, sự phóng điện của tắc-te ngừng lại do điện áp ở hai cực của tắc-te
tụt xuống, lá kim loại kép nguội, co lại về vị trí ban đầu, tiếp điểm của tắc-te mở ra và
dòng điện rẽ nhánh qua tắc-te bị ngắt. Bóng đèn đã làm việc thì tắc-te không còn tác
dụng, nếu rút tắc-te ra, bóng đèn vẫn làm việc bình thường.
Hộp chấn lưu được tính toán sao cho dòng đốt nóng sơ bộ các điện cực bằng
(1,21,8) Idm của đèn. Do cuộn chấn lưu có điện cảm lớn, tại thời điểm các điện cực
của tacte tách ra, trong cuộn chấn lưu xuất hiện xung điện áp lớn do dòng bị cắt đột
ngột, xung điện áp này đặt lên đèn làm phát sinh sự phóng điện trong chất khí giữa
hai đầu cực bóng đèn và mồi đèn.
Sự mồi đèn thường xảy ra sau (25) lần tác động của tacte. Thời gian khởi
động đèn từ 2-5 giây
- Khi các tia hồ quang phóng điện đập vào chất phát sáng, một phần năng
lượng của chúng biến thành nhiệt năng, phần lớn còn lại xuất hiện dưới dạng một
phổ liên tục có bước sóng phân bố tùy thuộc bản chất của chất huỳnh quang thành
ánh sáng.
- Màu của ánh sáng phát ra phụ thuộc vào lượng chất huỳnh quang và áp suất
trong ống.
KL nguyên lý chung: Dòng điện đi qua đèn sẽ kích thích thủy ngân phát ra tia
tử ngoại. Tia tử ngoại sẽ kích thích bột huỳnh quang tráng ở thành ống để phát ra
ánh sáng nhìn thấy. Gần đây, để tiết kiệm điện, người ta bổ sung bột huỳnh quang
đất hiếm làm tăng hiệu suất và độ bền của đèn, thu nhỏ kích thước xuống 26 mm và
cho ánh sáng gần với màu thật hơn.
2.3.4 . Ưu nhược điểm của đèn huỳnh quang
a. Ưu điểm:
- Có hiệu suất gấp 3 đến 4 lần và có tuổi thọ gấp 10-20 lần đèn sợi đốt.
- Hiệu suất phát sáng cao, có thể đạt 80 lm/W.
- Tuổi thọ lớn, có thể đạt 10.000 h
- Có thể tạo được nguồn sáng với những tập hợp quang phổ khác nhau.
- Độ chói tương đối ít (5000 – 8000 cd/m2)
- Quang thông của đèn ít bị phụ thuộc khi điện áp lưới giảm.
- Nhiệt độ bên ngoài thành ống thấp (khoảng 450C)
b. Nhược điểm:
- Sơ đồ đấu phức tạp vì cần thêm tắc te.
- Kích thước bóng đèn phụ thuộc vào điện áp, công suất.
- Phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ môi trường làm việc, số lần bật tắt: đèn có
quang thông cực đại khi nhiệt độ môi trường khoảng 25 0C. Ngoài giới hạn nhiệt độ
trên hiệu suất của bóng đèn bị giảm, nếu nhiệt độ của môi trường nhỏ hơn 100C, bóng
đèn không làm việc.
- Quang thông giảm nhiều khi dùng đèn lâu.
- Khi nhìn sẽ bị hại mắt nếu lắp 1 đèn, gây ảo giác.
- Cần lắp thêm tụ điện để giảm lượng công suất vô công mà nó tiêu thụ do
mạch của đèn huỳnh quang có tiêu thụ công suất phản kháng (cuộn chấn lưu) làm cho
hệ số công suất cos thấp (0,50,6).
- Khi điện áp giảm quá thì khó khởi động (< 10% Udm), nếu điện áp giảm quá
30% thì không khởi động được. Khi không ổn định làm cho chất huỳnh quang ở 2
đầu điện cực bị hư hỏng, catốt phản xạ kém. Điện áp và tần số lưới biến thiên ảnh
hưởng nhiều đến quang thông và chất lượng chiếu sáng.
- Giá thành cao.
Các ký hiệu của đèn huỳnh quang:
+ CW: đèn ánh sáng trắng lạnh tiêu chuẩn
+ WW: đèn ánh sáng ấm tiêu chuẩn
+ CWX: đèn ánh sáng trắng lạnh deluxe
+ WWX : ánh sáng trắng
+ ES : đèn tiết kiệm năng lượng
+ HO: đèn có quang thông cao
- Kích thước và công suất tiêu chuẩn của đèn huỳnh quang:
+ 0,6m – 20/18 W; 1,2m- 40/36W; 1,5m- 68/65 W; 2,4m-110W
- Đèn T8 có đường kính 8/8 = 1 inch=26mm (đèn ống gầy), đèn thế hệ T10 có
đường kính 10/8 inch=38mm.
+ Hiệu quả ánh sáng từ 40 đến 90lm/W.
+ Chỉ số thể hiện màu từ 55 đến 90.
+ Nhiệt độ màu từ 2800- 65000K
+ Tuổi thọ 8000- 12000h.
- Đèn huỳnh quang T5 đường kính 16mm: Loại đèn đường kính nhỏ này có hiệu quả
ánh sáng tăng 7% so với T8(95lm/W so với 89lm/W). Hiện nay, T5 được sản xuất
với dải công suất từ vài W đến vài trăm W.
Thông số kỹ thuật của đèn huỳnh quang Rạng Đông
Chủng loại
P
(W)
I
(mA)
Kích thước
Φ
L
(mm)
(mm)
Quang
thông
(lm)
Hiệu
quả
(lm/W)
Tuổi
thọ
(giờ )
FHF- 32D/T8
32
255
26
1199
2650
83
12000
FHF-32W/T8
32
255
26
1199
2750
86
12000
SuperDeluxe
FLD-36D/T8
36
430
26
1199
3100
85
12000
SuperDeluxe
FLD-18D/T8
18
370
26
589
1300
73
12000
SuperDeluxe
FLD-36W/T8
36
430
26
1199
3200
86
12000
SuperDeluxe
FLD-18W/T8
18
370
26
589
1400
78
12000
FL-36D/T8
36
430
26
1199
2550
71
12000
FL-18D/T8
18
370
26
589
1000
56
12000
FL-36W/T8
36
430
26
1189
2650
74
12000
FL-18W/T8
18
370
26
589
1000
58
12000
* Hiện nay, bên cạnh đèn huỳnh quang, người ta còn dùng bóng đèn compact huỳnh
quang. Đây là 1 dạng mới của bóng đèn huỳnh quang với cấu trúc ống đèn nhỏ hơn
nhiều có thể cạnh tranh với các loại đèn nóng sáng và uốn cong. Với cùng hiệu suất
sáng, bóng đèn compact có công suất nhỏ hơn
Đặc điểm của bóng đèn compact:
- Công suất bóng từ 5 dến 50W
- Hiệu suất sáng 55 – 75 lm/W
- Nhiệt độ màu 2700 – 4000 K
- Chỉ số truyền màu CRI=85
- Tuổi thọ lên đến 12.000 h
- Giá thành cao.
Đặc tính kỹ thuật đèn compact Rạng Đông.
Ký hiệu
P(W)
U(V)
Màu sắc
Dòng điện
Quang thông
(mA)
(lm)
CFD- 2U7D
7
220
Ánh sáng ban ngày 55
310
CFD- 2U7W
7
220
Ánh sáng trắng ấm
55
330
CFD- 2U9D
9
220
Ánh sáng ban ngày 60
420
CFD- 2U9W
9
220
Ánh sáng trắng ấm
60
440
CFD- 2U11D
11
220
Ánh sáng ban ngày 75
560
CFD- 2U11W 11
220
Ánh sáng trắng ấm
75
580
CFD- 3U13D
13
220
Ánh sáng ban ngày 95
700
CFD- 3U13W 13
220
Ánh sáng trắng ấm
720
CFD- 3U15D
15
220
Ánh sáng ban ngày 105
830
CFD- 3U15W 15
220
Ánh sáng trắng ấm
860
CFD- 3U18D
18
220
Ánh sáng ban ngày 110
1000
CFD- 3U18W 18
220
Ánh sáng trắng ấm
110
1050
CFD- 3U20D
20
220
Ánh sáng ban ngày 150
1150
CFD- 3U20W 20
220
Ánh sáng trắng ấm
1200
95
105
150
§ 2.4 Các đèn phóng điện
Các đèn phóng điện có ống hồ quang kích thước nhỏ, cường độ cao làm bằng
thạch anh hoặc vật liệu gốm trong suốt. Các đèn này chứa điện tích và hơi kim loại
làm việc ở hiệt độ cao và chia thành 3 loại:
- Đèn thủy ngân cao áp.
- Đèn halogen kim loại .
- Đèn sodium (Natri)
2.4.1 Đèn hơi thủy ngân
2.4.1.1. Đặc điểm
Đèn hơi thủy ngân là một loại đèn phóng điện có sử dụng một hồ quang điện
thông qua bốc hơi thủy ngân để tạo ra ánh sáng.- Đèn hơi thủy ngân hiệu quả hơn
so với đèn sợi đốt và đèn huỳnh quang , với hiệu quả chiếu sáng 35 đến 65 lumens /
watt. Tuổi thọ trung bình khoảng 24.000 giờ
2.4.1.2 Cấu tạo
1
5
3
8
U~
2
1’
4
b)
6
a)
7
Hình 2-5
a) Cấu tạo của đèn thuỷ ngân.
b)Sơ đồ mắc đèn.
Đây là loại đèn phát quang có âm cực nóng được cấu tạo bởi hai bóng, một bóng
nhỏ bằng thạch anh, ở hai đầu bóng có điện cực và bên trong ống có chứa hơi thuỷ
ngân với một ít khí hiếm (argon) dưới áp suất cao(3). Bóng ngoài bằng thuỷ tinh
được rút chân không (5), bên trong có phủ một lớp phát quang được tráng lớp bột
phố-pho(8). Để cho lớp phát quang khỏi bị bong người ta cho vào trong bóng khí
CO2. Các điện cực chính là (1 và 1’), điện cực phụ (2), các điện cực ra (6, 7) và điện
trở dây quấn (4).
Điện áp cung cấp để đèn khởi động khoảng 300- 500V, nên khi đèn sử dụng
với nguồn điện 110/220V cần phải có một máy biến áp tăng áp để ổn định dòng điện
qua đèn.
2.4.1.3 . Nguyên lý hoạt động:
Đèn được mắc nối tiếp với chấn lưu (cuộn dây lõi thép có điện cảm lớn). Khi
sơ đồ được đóng vào mạng có điện áp, giữa cực mồi (2) và cực (1’) có sự phóng
điện ở chế độ toả sáng. Nhiệt độ ở trong ống thuỷ tinh thạch anh (3) tăng cao, thuỷ
ngân bắt đầu bay hơi. Áp suất thuỷ ngân bão hoà trong ống khá lớn (5 7)at, đồng
thời khí argon và hơi thuỷ ngân bị ion hoá.
Khi có dòng qua cực (2) và (1’), có sụt áp trên điện trở R, làm cho điện áp trên
cực (2) và (1’) giảm xuống, còn điện áp trên hai cực chính (1, 1’) bằng điện áp lưới,
do trong đèn khí và hơi thuỷ ngân đã bị ion hoá (dẫn điện), sự phóng điện giữa cực
(1) và (1’) diễn ra.
Sự phóng điện có tính chất chập chờn, chấn lưu sẽ cảm ứng một sức điện động
tự cảm có tác dụng cưỡng bức sự phóng điện trong đèn. Nhờ có chấn lưu mà có sự
lệch pha giữa dòng điện và điện áp, do đó dòng phóng điện liên tục hơn và vì vậy
dòng ánh sáng cũng liên tục hơn.
Khi đèn đã làm việc chấn lưu có tác dụng hạn chế dòng điện chạy qua đèn đến
trị số định mức. Khi hơi thuỷ ngân bị ion hoá và phát ra tia tử ngoại, đập vào lớp
huỳnh quang quét ở vách trong bóng chính tạo ra ánh sáng rất mạnh, lúc này áp suất
hơi trong bóng thạch anh tương đối cao (3-5 at). Và tạo ra 4 tia sáng chính: 400, 430,
540, 560 nm
Ánh sáng của đèn thuỷ ngân áp suất cao có tỷ lệ ánh sáng xanh tím nhiều, đỏ,
vàng ít nên ánh sáng của nó khác với ánh sáng ban ngày. Dòng khởi động của đèn
bằng 2,5 lần Idm của đèn.
2.4.1.4 . Ưu nhược điểm:
- Ưu điểm:
+ Hiệu suất phát sáng cao (40 50) lm/W.
+ Tuổi thọ cao vì không có dây tóc
+ Hệ số công suất gần bằng 1.
+ Độ chói thấp
+ Thích nghi với môi trường có nhiệt độ từ -300 C đến 600C.
+ Ánh sáng của đèn có độ xuyên thấu qua sương mù và bụi khói cao nên đèn
thuỷ ngân áp suất cao thường được dùng cho chiếu sáng ngoài trời và chiếu sáng
trong các phân xưởng có nhiều bụi khói như phân xưởng luyện thép.
- Nhược điểm:
+ Thời gian khởi động lớn, lớn hơn hoặc bằng 7 phút.
+ Thời gian khởi động lại rất lâu (2 6) phút phụ thuộc vào điều kiện làm
mát, thành phần và áp suất khí trong đèn.
+ Khi điện áp giảm quá mức không khởi động được.
- Ứng dụng:
Bóng đèn hơi thủy ngân dùng cho chiếu sáng tất cả các loại đường giao
thông, đường đi và lối đi bộ, chiếu sáng công xưởng.
- Thông số của bóng đèn
+ Công suất bóng đèn từ 50 – 1000 W
+ Hiệu suất sáng 30 – 60 lm/W
+ Nhiệt độ màu: 3000 – 4000 K
+Chỉ số truyền màu: 40 – 60
+ Tuổi thọ: khoảng 4000 h.
2.4.2 Đèn halogen kim loại ( Metal halide)
2.4.2.1. Cấu tạo
1
2
3
4
5
6
7
Hình 2-6. Đèn halogen
kim loại cao áp
+ Vòng cố định (1).
+ Vỏ ngoài hình ống bằng thuỷ tinh bền (2).
+ Lớp phủ bên trong (3).
+ Ống phóng điện thạch anh (4).
+ Bộ phận bảo vệ giá đỡ (5).
+ Giá đỡ và đưa dòng điện vào (6).
+ Đui xoáy (7).
Đèn halogen giống bóng đèn hơi thủy ngân, chỉ khác trong bóng Halogen kim
loại, ngoài thuỷ ngân và acgon, người ta còn cho thêm các hợp chất của halogen với
Iốt, Brôm, Clo và các khí trơ như Argonm Kripton để làm tăng hiệu quả năng lượng
cũng như tuổi thọ của đèn. Ngoài ra, người ta còn cho thêm vào môi trường thủy
ngân muối iốt các kim lại như indi, thali và natri.
Bóng đèn halogen phải được chế tạo để hoạt động ở nhiệt độ cao hơn 250oC.
Ở nhiệt độ này khí halogen mới bốc hơi. Người ta sử dụng phần lớn thủy tinh thạch
anh để làm bóng vì loại vật liệu này chịu được nhiệt độ và áp suất rất cao, cao hơn
thủy tinh bình thường làm cho dây tóc đèn sáng hơn và tuổi thọ cao hơn bóng đèn
thường.
- Hợp chất Halogen của nhiều kim loại có tính bốc hơi dễ dàng hơn chính kim
loại đó và không huỷ hoại kính thạch anh.
2.4.2.2. Nguyên lý làm việc
- Sau khi có phóng điện, khi nhiệt độ làm việc của bóng đạt tới mức nhất định
thì các hợp chất Halogen kim loại dần dần chuyển sang dạng hơi, các điện tử rơi vào
vùng trung tâm với nhiệt độ lớn (vài ngàn độ K).
Khi đó hợp chất Halogen kim loại lại bị phân tích thành Halogen và kim loại.
Các nguyên tử của kim loại dễ bị kích thích và bức xạ thành những phổ đặc trưng
của chúng, khuyếch tán ra khỏi vùng phóng điện, rơi vào vùng có nhiệt độ thấp hơn
và sẽ lại bốc hơi.
2.4.2.3. Ưu nhược điểm của bóng đèn halogen kim loại:
- Ưu điểm:
+ Cho màu ánh sáng ban ngày, dễ kiểm soát và phân bố ánh sáng.
+ Hiệu suất phát quang cao hơn bóng thuỷ ngân.
+ Do sử dụng có bộ mồi xung quanh điện áp làm việc nên khi tăng điện áp
hoặc giảm nhiệt độ môi trường xung quanh, quá trình làm việc của bóng không bị
ảnh hưởng nhiều.
+ Đèn có vị trí vạn năng, có thể treo ở vị trí bất kỳ, dễ sử dụng.
- Nhược điểm:
+ Giá thành cao
+ Màu sắc thay đổi theo thời gian sử dụng.
Thường dùng từ (5001000) giờ thì nên thay đèn để đảm bảo chất lượng màu
trong việc truyền hình.
- Phạm vi sử dụng:
Bóng đèn halogen kim loại là sự lựa chọn ưu tiên cho chiếu sáng với chất
lượng ánh sáng cao với yêu cầu cao trong việc thể hiện màu sắc như chiếu sáng
trong và ngoài nhà như tiền sảnh khách sạn, nhà hàng, hội chợ, triển lãm, sân thể
thao, tượng đài, công viên, bảo tàng, phòng họp quan trọng hoặc làm đèn pha, đèn
chiếu sáng công suất nhỏ nhất là 175W.... hoặc thực hiện những công việc đòi hỏi
chi tiết, tỉ mỉ cần có sự nhìn nhận rõ ràng về màu sắc, chi tiết.
Nguyên lý của bóng Halogen còn
được ứng dụng trong Đèn sưởi Halogen.
Được thiết kế trên nguyên tắc sử dụng bóng
phát nhiệt siêu bền, tỏa nhiệt nhanh và rộng
khắp, không gây đốt oxy nên không sợ thiếu
ôxy. Đây cũng là một giải pháp tiết kiệm
năng lượng rất tốt cho nhu cầu sưởi ấm
trong mùa đông với các kết cấu đèn sưởi
Halogen treo tường và có thể dịch chuyển.
* Các thông số của bóng đèn
halogen kim loại:
- Công suất bóng đèn từ 70 đến 2000 W
- Hiệu suất sáng: 68 – 90 lm/W
- Nhiệt độ màu: 3000 – 65000K
Bóng sáng hoặc phủ lớp photpho: 3400 – 4100 K
Bóng công suất thấp sáng và ấm: 3000 – 3200 K
- Chỉ số truyền màu CRI rất tốt: 65 – 90
- Tuổi thọ: 10.000 – 20.000 h
2.4.3. Đèn sodium (Natri)
2.4.3.1 Đèn sodium (Natri) áp suất cao
1
2
3
4
5
6
7
8
Hình 2-7
Đèn hơi natri cao áp
+ Giá đỡ giữ đèn ống (1).
+ Đầu điện vào (2)
+ Bóng đèn elíp băng thuỷ tinh bền (3).
+ Ống phóng điện ôxít nhôm để có hiệu suất cao (4).
+ Lớp phủ bên trong (5).
+ Thiết bị giãn nở để khử ứng suất nhiệt trên mối hàn
và ống phóng điện (6).
+ Giá đỡ đưa dòng điện vào (7).
+ Đui xoáy (8).
Ở nhiệt độ trên 1000 0C, có áp suất cao, natri phát ra các vạch khác trong phổ
nhìn thấy, do đó cho ánh sáng trắng hơn có màu sắc “nóng” hay còn gọi là màu sắc
ấm áp, nhiệt độ màu từ (20002500) 0K.
Đèn phóng điện có kích thước giảm tương đối nhiều để duy trì nhiệt độ và áp
suất, bóng đèn được làm bằng thuỷ tinh alumin.
Bóng đèn natri cao áp được coi là nguồn sáng lý tưởng cho chiếu sáng đường
phố do tuổi thọ lên đến 24.000h và hiệu suất sáng cao nhất trong các loại bóng đèn
phóng điện
- Công suất bóng 35 – 1000 W
- Hiệu suất sáng 80 – 125 lm/W
- Nhiệt độ màu 2000 – 2200 K
- Chỉ số truyền màu CRI= 25 – 65
- Ưu điểm:
+ Hiệu suất phát sáng cao
+ Ít ảnh hưởng dao động điện áp
+ Tuổi thọ cao (8000h)
- Nhược điểm:
+ CRI thấp
+ Màu ánh sáng nóng
+ Độ chói cao.
2.4.3.2 Bóng đèn natri thấp áp:
Đèn có dạng ống chứa natri (khi nguội ở trạng thái giọt) trong khí neon. Khi có
phóng điện vài phút, natri bốc hơi phát bộ đôi vạch 589 và 589,6 nm nên tạo ánh
sáng màu vàng da cam rất gần với cực đại nhạy cảm của mắt với điều kiện áp suất
natri thấp (khoảng 10-3 torr)
Loại bóng này không được sử dụng rộng rãi do bức xạ ánh sáng đơn sắc nhưng có
hiệu suất sáng cao.
- Công suất bóng 18 – 180 W
- Hiệu suất sáng 100 – 200 lm/W (vượt xa các nguồn sáng khác)
- Chỉ số truyền màu CRI=0 (tỏa tia đơn sắc)
- Tuổi thọ trung bình 8000 h
Bóng đèn natri thấp áp là loại chiếu sáng đặc biệt kinh tế, có thể sử dụng chiếu
sáng giao thông cho các đường hầm, kênh rạch, cửa cống.
- Ưu điểm:
+ Hiệu suất phát sáng cao
+ Tuổi thọ cao (18000h)
+ Tái khởi động nhanh (<1 phút)
- Nhược điểm:
+ Màu không sáng: da cam, vàng.
+ Thời gian khởi động lâu (khoảng 7-10)phút
§ 2.5. Các nguồn sáng mới
2.5.1 Đèn huỳnh quang không điện cực
là loại đèn công nghệ mới nhất hiện nay.
Bật sáng ngay cả khi điện áp và nhiệt độ thấp Tiết kiệm điện tối đa so với các loại
đèn truyền thống ( đặc biệt hiệu quả trong chiếu sáng công nghiệp, chiếu sáng công
cộng và các công trình chiếu sáng lớn), tuổi thọ 100000 giờ, thân thiện môi trường...
Dải
công
suất:
15W-200W,
160
220V
Đèn 50W huỳnh quang không điện cực tương đương 120W đèn Halogen và đèn
metal Halide, đèn 150W tương đương đèn 400W đèn Halogen hay đèn metal Halide
Chỉ số mầu CRI>=80
Ứng dụng hiệu quả và tiết kiệm trong các lĩnh vực chiếu sáng đường Phố, hầm
đường bộ, cầu đường, trụ sở, siêu thị, showroom, công viên, nhà máy, chiếu sáng
ngoại cảnh...Đèn huỳnh quang không điện cực loại 15w, 23w, 40w dùng trong chiếu
sáng dân dụng, chiếu sáng văn phòng, siêu thị, khách sạn....
Đèn huỳnh quang không điện cực loại 50w - 165w dùng trong chiếu sáng kiến
trúc, chiếu sáng đường phố, nhà xưởng, khu công nghiệp, khu chế xuất...
- Xem thêm -