Đèn huỳnh quang hiện nay đang được sử dụng phổ biến trong các gia đình, công trình, xí nghiệp…. Tuy vậy, không có nhiều người biết được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nó. Bài viết dưới đây chúng tôi sẽ làm rõ cho bạn về khái niệm đèn huỳnh quang là gì? cấu tạo bóng đèn huỳnh quang là gì? Nguyên lý hoạt động và hiệu suất chiếu sáng của đèn huỳnh quang.
Đèn huỳnh quang là gì?
Đèn huỳnh quang có tên tiếng Anh là Fluorescent lamp hay còn gọi là đèn ống huỳnh quang, đèn tuýp. Bao gồm các điện cực wolfram và vỏ đèn phủ một lớp bột huỳnh quang, chủ yếu là phốt pho. Ngoài ra đèn được bơm một ít thủy ngân và khí trơ ( neon, argon,…) để làm tăng độ bền của điện cực và tạo ánh sáng màu.
Lịch sử phát triển:
- Đèn huỳnh quang được được phát minh dựa trên một thí nghiệm nhỏ khi quan sát các tia sáng bắt nguồn từ bình thủy tinh được hút chân không có một dòng điện chạy qua. George Stokes đã đặt tên cho hiện tượng này là “huỳnh quang”.
- Đến năm 1896, Thomas Edison đã phát minh ra đèn huỳnh quang bằng cách sử dụng lớp phủ wolfram calci như một chất phát sáng bị kích thích bởi tia X. Tuy nhiên chúng lại không được đưa vào sản xuất.
- Trải qua nhiều nghiên cứu của nhiều nhà khoa học khác nhau qua nhiều phiên bản đèn ống huỳnh quang. Peter Cooper Hewitt đã phát minh và phát triển và được cấp bằng sáng chế vào năm 1901.
Cấu tạo đèn huỳnh quang
So với đèn sợi đốt, bóng đèn huỳnh quang ngày nay được cấu tạo từ 3 phần tử để có thể phát sáng: (1) điện cực, (2) khí và (3) bột huỳnh quang. Cả 3 phần tử này đều đặt bên trong bóng thủy tinh có áp suất thấp.
- Điện cực: được dùng để phát điện tử. Loại điện cực hiện nay dùng điện cực từ dây Vonfram quấn xoắn chúng phát xạ điện tử khi được nung nóng đến khoảng 900 độ C. 2 đầu điện cực này được nối với mạch điện xoay chiều.
- Khí: Một lượng nhỏ thủy ngân được cho vào ống bóng đèn huỳnh quang, sau đó được hút chân không ở áp suất thấp. Dòng điện qua hơi thủy ngân này khiến chúng bức xạ và tạo ra ánh sáng tím có bước sóng 253.7nm. Áp suất hơi thủy ngân được duy trì ổn định bên trong bởi bóng thủy tinh; và được giữ ổn định trong suốt quá trình phát sáng. Ngoài ra người ta cũng bơm thêm vào đèn 1 số khí trơ khác; thường dùng khí argon và argon-neon làm tăng độ bền của điện cực.
- Lớp bột huỳnh quang có tác dụng gì : Bột huỳnh quang hay phosphor là một hợp chất hóa học được quét bên trong thành ống. Bức xạ tím do điện cực và hơi thủy ngân phát ra tác động vào lớp bột huỳnh quang, tạo nên ánh sáng với bước sóng nằm trong vùng nhìn thấy được. Tùy thuộc vào hỗn hợp phosphor, các nhà sản xuất có thể thay đổi màu ánh sáng hoặc phổ của đèn.
Sơ đồ lắp đặt mạch điện đèn ống huỳnh quang
Để cho đèn ống huỳnh quang được phát sáng nhất thiết phải có thêm 2 thành phần nữa là tắc te và chấn lưu (hay tăng phô hay Ballast). Tắc te (con chuột) là bộ phận được nối song song với 2 đầu đèn huỳnh quang, chuyên dùng để khởi động đèn. Chấn lưu là bộ phận dùng để giới hạn dòng điện, không cho dòng điện quá cao sẽ gây hỏng bóng đèn. Chấn lưu phải được lắp ở dây pha (dây lửa) và được nối tiếp thêm với cầu chì và công tắc của bóng đèn.
Nguyên lý hoạt động đèn huỳnh quang
Ánh sáng phát ra được tạo ra trong ống thủy tinh có hình trụ bịt kín. Bên trong ống thủy tinh có một chút chân không và được thêm đầy khí hiếm và sạch khác. Thường dùng khí argon và argon-neon. Mặt bên trong của ống được phủ bởi một lớp bột huỳnh quang. Điện cực ở hai đầu ống được nối với mạch điện xoay chiều
Khi đóng công tắc thì toàn bộ điện áp đặt vào hai tiếp điểm của tắc te; xuất hiện sự phóng điện giữa 2 thanh kim loại bên trong tắc te. Sự phóng hồ quang này làm cho 2 thanh kim loại nóng lên, biến dạng và tiếp xúc với nhau. Mạch điện kín này làm đốt nóng các điện cực, tích lũy năng lượng điện tự cảm bên trong chấn lưu.
Khi thanh kim loại nguội đi dẫn đến hở mạch, ngay lập tức xuất hiện điện áp cảm ứng trong chấn lưu tác động lên 2 đầu điện cực. Hiệu điện thế cảm ứng này đủ lớn để phóng điện qua chất khí trong đèn. Sự phóng điện này duy trì do thủy ngân đã ở trạng thái plasma, liên tục có dòng ion dẫn điện qua lại giữa 2 đầu điện cực.
Ưu và nhược điểm đèn Huỳnh quang
Đèn huỳnh quang được đánh giá có chất lượng tốt được sản xuất trên dây chuyền công nghệ tiên tiến, hiện đại nhất mang đến sự yên tâm nhất cho người tiêu dùng. Đèn đảm bảo các thông số kỹ thuật được bảo đảm theo một quy trình tốt nhất nên quý khách hàng có thể yên tâm lựa chọn và sử dụng các thiết bị đèn huỳnh quang.
Đèn huỳnh quang được thiết kế đơn giản với các kích thước khác nhau nên tùy vào nhu cầu sử dụng và lắp đặt ở các vị trí khác nhau mà người tiêu dùng có thể lựa chọn mua được đèn huỳnh quang có chất lượng tốt nhất.
Đèn huỳnh quang tiết kiệm điện năng hơn so với bóng đèn sợi đốt. Tuy nhiên đèn huỳnh quang không thể so sánh với công nghệ đèn Led hay đèn Led năng lượng mặt trời
Bên cạnh những ưu điểm thì đèn huỳnh quang có những nhược điểm:
Đèn huỳnh quang có chứa các thủy ngân độc hại đến sức khỏe. Khi bóng đèn huỳnh quang bị phá vỡ giải phóng một lượng nhỏ thủy ngân độc hại vào khí và phần còn lại tồn đọng tại thủy lớp vỏ thủy tinh của đèn.
Khi sử dụng đèn huỳnh quang liên tục trong thời gian dài thì sẽ làm giảm tuổi thọ của đèn. Thông thường đèn huỳnh quang thường phát ra ánh sáng theo hướng 360 độ, hoạt động của đèn như vậy là không hiệu quả vì đến hơn phân nửa ánh sáng cần được phản xạ và chuyển hướng đến các khu vực mong muốn đang được chiếu sáng.
Trong quá trình sử dụng đèn huỳnh quang luôn phát ra một lượng nhỏ bức xạ UV, ánh sáng tia cực tím được biết có thể làm bay màu nhuộm của sản phẩm may mặc hoặc các bức tranh nằm dưới ánh sáng của chúng. Đèn huỳnh quang có một lỗ hở nhỏ trong chấn lưu, ánh sáng có thể tạo ra tiếng ồn gây ảnh hưởng đến quá trình sử dụng đèn huỳnh quang.
So sánh đèn sợi đốt và đèn huỳnh quang
Ở phần trên đã nêu rõ đèn ống huỳnh quang và cấu tạo bóng đèn huỳnh quang. Vậy sự phát sáng của đèn sợi đốt là như thế nào:
Bóng đèn sợi đốt Edison là gì? Cấu tạo của đèn sợi đốt.
Đèn sợi đốt, còn gọi là đèn dây tóc là loại bóng đèn có cấu tạo là dây tóc làm bằng Volfram; được bảo vệ bên trong lớp kính thủy tinh trong suốt hoặc mờ. Bóng thủy tinh này được hút chân không và bơm vào các khí trơ; kích cỡ bóng đủ lớn để không bị hơi nóng tỏa nhiệt của đèn phát ra làm nổ bóng.
Nguyên lý của đèn đơn giản là nung nóng sợi dây tóc đến nhiệt độ làm cho nó phát sáng. Hầu hết các đèn sợi đốt đều có đuôi đèn bằng kim loại kết nối đến 2 đầu của sợi dây tóc. Dòng điện qua đuôi đèn, đến dây tóc làm nó nóng lên đến mức phát sáng.
Đèn sợi đốt thường ít được dùng vì công suất quá lớn; hiệu suất phát quang rất thấp do phần lớn năng lượng đã chuyển hóa thành nhiệt.Lịch sử hình thành của đèn sợi đốt được liệt kê tổng cộng đến 22 nhà phát minh. Đến năm 1880 đèn sợi đốt Edison đã được sản xuất hàng loạt. Đèn sợi đốt Edison do Thomas Edison sáng tạo ra có ưu điểm vượt trội hơn so với các phiên bản trước về độ bền phát sáng của nó.
So sánh đèn sợi đốt và đèn huỳnh quang về ưu điểm:
Tiết kiệm điện năng; Tỉ số giữa quang thông (tổng lượng ánh sáng do đèn phát ra) và công suất tiêu thụ, có đơn vị tính là Lumen/watt. Tỉ số này càng cao thì hiệu suất phát sáng cao và năng lượng tiêu hao càng ít. Đèn tuýp huỳnh quang cho khả năng phát sáng từ 60-80 Lm/W. Cao hơn nhiều so với đèn sợi đốt 11-19Lm/W. Ở đèn sợi đốt phần lớn lượng điện năng đều bị chuyển hóa thành nhiệt năng. Do vậy người ta hay nói đèn huỳnh quang tiết kiệm điện hơn đèn sợi đốt khoảng 70-80% là hoàn toàn hợp lý.
Tuổi thọ cao hơn; Do đèn ống huỳnh quang được chiếu sáng không phải bằng đốt nóng dây dẫn. Và thiết kế của đèn có dạng ống tuýp với 2 điện cực có chiều dài hợp lý. Bên trong đèn còn được hút chân không và thêm các khí trơ để bảo vệ điện cực; nên tuổi thọ đèn ống huỳnh quang cao hơn 10 đến 20 lần so với đèn sợi đốt. Đèn có thể hoạt động tối đa lên đến 10.000 giờ.
So sánh đèn sợi đốt và đèn huỳnh quang về nhược điểm:
- Đèn ống huỳnh quang phát ra tiếng ồn: Khi bật đèn lên, các bạn thường nghe tiếng “o o” của đèn. Âm thanh khó chịu này phát ra là do chấn lưu của đèn có khiếm khuyết. Chấn lưu hầu hết thường được sử dụng trong các sản phẩm đèn ống huỳnh quang.
- Nhấp nháy cao; Đèn huỳnh quang hoạt động với dòng điện xoay chiều ở tần số 50Hz nên khả năng nhấp nháy. Sử dụng đèn ống huỳnh quang lâu dài sẽ ảnh hưởng đến thị lực, gây hại cho mắt. Đặt biệt là trẻ em.
- Ảnh hưởng của ánh sáng xanh; Do ánh sáng phát ra là tia cực tím và được chuyển đổi thành ánh sáng nhìn thấy được bởi bột huỳnh quang. Nên khả năng rò rỉ ánh sáng có năng lượng cao như ánh sáng xanh. Về lâu dài sẽ ảnh hưởng đến mắt.
- Không thân thiện môi trường; Đèn ống huỳnh quang sử dụng thủy ngân để ion hóa và tạo ra các photon phát sáng. Lượng thủy ngân này gây hại, ảnh hưởng đến sức khỏe con người nếu đèn bị hỏng hoặc rỏ rỉ ra ngoài.
- Không thể điều chỉnh được độ sáng; Đèn sợi đốt có thể điều chỉnh được độ sáng bằng công tắc Dimmer. Nhưng với đèn ống huỳnh quang ta không thể điều chỉnh được độ sáng.
Hi vọng với những chia sẻ về thông tin đèn ống huỳnh quang của thegioidienco.vn sẽ giúp bạn dễ dàng hơn khi sử dụng đèn cho hệ thống chiếu sáng của mình.
