Chương 3: Chiếu sáng và các thiết bị phục vụ mục đích chiếu sáng

Đại học Sư phạm Kỹ thuật GV: Nguyễn Văn Thái - 1 - Chương 3 : CHIẾU SÁNG VÀ CÁC THIẾT BỊ PHỤC VỤ MỤC ĐÍCH CHIẾU SÁNG NỘI DUNG Chöông 3 CHIẾU SÁNG VÀ CÁC THIẾT BỊ PHỤC VỤ MỤC ĐÍCH CHIẾU SÁNG 3.1.Các đại lượng cơ bản trong chiếu sáng 1. Quang thông  (lm) - Quang thông  của một nguồn sáng là năng lượng ánh sáng (quang năng) phát ra trong một đơn vị thời gian. - Quang thông là thông số quan trọng của đèn. Với một bộ đèn, ứng với công suất định mức (Pđm) và điện áp định mức (Uđm) đèn sẽ phát ra một mức quang thông nhất định đm. Các thông số này do nhà chế tạo quy định cho mỗi loại đèn. - Với cùng một mức công suất, các bóng đèn có quang thông lớn sẽ có hiệu quả chiếu sáng cao hơn, và do đó tiết kiệm điện năng hơn. Quang thông của một số loại đèn: STT Loại đèn Công suất (W) Quang thông (lm) 1 Đèn sợi đốt 40 430 2 Đèn sợi đốt 100 1390 3 Đèn halogen 100 2100 4 Đèn ống huỳnh quang 1,2m-38mm 40 2450 5 Đèn ống huỳnh quang 1,2m-26mm 36 3350 2.Hiệu suất phát quang HSPQ (lm/W) - Hiệu suất phát quang của nguồn sáng là lượng quang thông mà nguồn sáng phát ra tính trên mỗi watt điện năng cung cấp cho nguồn sáng đó. P HSPQ   - Hiệu suất phát quang cho biết hiệu quả của nguồn sáng. Ví dụ: - Đối với đèn sợi đốt 40W thông thường: lm/W10,75 40 430 HSPQ  - Đối với đèn huỳnh quang 1,2m, 36W-26mm: 93lm/W 36 3350 HSPQ  3.Độ rọi E (lux) Độ rọi E là mật độ quang thông trên bề mặt được chiếu sáng. Độ rọi E cho biết mực độ chiếu sáng cao hay thấp. S E   Độ rọi tại một số điểm: STT Vị trí Độ rọi (lux) 1 Ngoài trời lúc trưa nắng 100.000 2 Trên mặt bàn làm việc 300-500 3 Trong nhà ở 150-350 4 Ngoài đường phố 20-30 Việc tính toán chiếu sáng cần phải đảm bảo độ rọi tối thiểu. Tuy nhiên, nếu thiết kế quá mức yêu cầu sẽ gây lãng phí năng lượng dành cho chiếu sáng. Co mp iled by Ng uye n V an Tha i Đại học Sư phạm Kỹ thuật GV: Nguyễn Văn Thái - 2 - NỘI DUNG Ví dụ: Một lớp học có chiều rộng a = 7,5m, chiều dài b = 11,5m, được chiếu sáng bằng 6 bộ đèn, mổi bộ đèn có 2 bóng đèn huỳnh quang 1,2m (Pđm = 36W; đm = 3350lm). Tính độ rọi trên bề mặt làm việc (cách mặt đất 0,8m) biết rằng hệ số sử dụng quang thông là ksd = 0,65. Giải: - Diện tích bề mặt làm việc: S = a x b = 7,5 x 11,5 = 86,25 m2 - Quang thông của một bộ đèn (2 bóng): bộ = đm x số đèn trong 1 bộ = 3350 x 2 = 6700 lm - Quang thông của tất cả các bóng đèn: T = bộ x số bộ = 6700 x 6 = 40200 lm - Quang thông nhận được trên bề mặt làm việc: S = T x ksd = 4020 x 0,65 = 26130 lm - Độ rọi trên bề mặt làm việc: E = S / S = 26130/86,25 = 303 lux 4.Giới thiệu đèn chiếu sáng Đèn là nguồn sáng và là bộ phận quan trọng nhất của các dụng cụ chiếu sáng. Có nhiều loại đèn phát sáng dựa trên các quy luật vật lý khác nhau. Bộ đèn gồm có bóng đèn và các linh kiện bổ sung như chao đèn, đui, chấn lưu…bảo đảm các chức năng về điện, về quang và cơ học. Theo nguyên lý hoạt động ta có thể phân chia các đèn thành hai nhóm lớn là: - Đèn sợi đốt là loại đèn được phát sáng khi đốt nóng. Trong đèn sợi đốt có 2 loại: o Sợi đốt thông thường, o Sợi đốt có bổ sung khí halogen. - Đèn phóng điện là loại đèn sử dụng phương pháp phóng điện hồ quang để chiếu sáng. Trong loại đèn phóng điện trong chất khí gồm 4 nhóm: o Đèn huỳnh quang, o Đèn thuỷ ngân, o Đèn Natri (Sodium), o Đèn Halogen kim loại (Metal Halide). Về hình dạng, có thể phân loại như đèn dạng ống tròn, sợi đốt, đèn nấm, đèn uốn cong, đèn giọt lệ… Loại đèn chúng ta thường sử dụng là bóng đèn sợi đốt thông thường, đèn sợi đốt bổ sung khí halogen, đèn huỳnh quang ống và huỳnh quang compact. 3.2.Đèn sợi đốt Đèn sợi đốt (đèn sợi tóc, đèn nung sáng) là loại nguồn sáng kinh điển nhất. Đèn sợi đốt còn được gọi là đèn dây tóc, đèn nung sáng. Đèn sợi đốt do Thomas Edison phát minh năm 1879, làm việc theo nguyên lý sau: dòng điện – đốt nóng sợi đốt đến nhiệt độ rất cao (khoảng 2700-3100 0K), đèn phát sáng. 1.Cấu tạo Đèn sợi đốt gồm sợi đốt chịu nhiệt độ cao, đặt trong bóng thủy tinh trong suốt (hoặc mờ) và được nối điện ra ngoài qua đuôi đèn. Sợi đốt (tim đèn) làm bằng vonfram có nhiệt độ nóng chảy cao (khoảng 36500K), có độ bền cơ cao, độ bền điện tốt, khả năng phát xạ tốt. Người ta rút không khí trong bóng, tạo thành chân không để dây tóc đèn khỏi bị oxy hóa nhanh ở nhiệt độ cao, song sợi đốt vonfram nằm trong môi trường chân không ở nhiệt độ 2400 – 26000K, hiệu suất phát quang thấp (thường thấy ở đèn công suất nhỏ P <= 25W). Co mp iled by Ng uye n V an Tha i Đại học Sư phạm Kỹ thuật GV: Nguyễn Văn Thái - 3 - NỘI DUNG Để tăng hiệu suất phát quang, người ta phải tăng nhiệt độ sợi đốt, song ở nhiệt độ tăng cao, sự bốc hơi của kim loại tăng làm cho sợi đốt dễ bị đứt. Để giảm hiện tượng bay hơi của kim loại, người ta cho vào bóng đèn khí trơ (trước đây là nitơ rồi đến argong và bây giờ là kripton). Tuy nhiên, khi khí trơ có trong bóng đèn, tổn thất dẫn nhiệt tăng lên, công suất đèn tăng lên và hiệu suất phát quang giảm. Ngày nay người ta sử dụng công nghệ làm sợi đốt xoắn kép hoặc xoắn ba, giảm bớt tổn thất nhiệt và hiệu suất phát quang của đèn tăng lên đáng kể, từ 10 đến 20 lm/W và tuổi thọ khoảng 1000 giờ. Ngoài khí trơ, người ta còn cho thêm halogen (iốt, brom …) cho phép đạt nhiệt độ trên 31000K, hiệu suất phát quang đạt tới 20 đến 27 lm/W, tuổi thọ khoảng 2000 giờ. Để giảm độ chói, đèn sợi đốt công suất nhỏ, bên trong được làm mờ bằng lớp bột mịn. Lớp này hấp thụ ánh sáng ít (từ 1% đến 4%) cho phép cải thiện nhiệt độ màu của nguồn, tùy theo khả năng lọc màu của lớp này. Trong các đèn có lớp phản chiếu, người ta tráng một lớp bạc hoặc nhôm, cho phép định hướng chùm tia sáng. Đuôi đèn: là nơi cung cấp điện vào bên trong dây tóc.Có 2 kiểu: đuôi vặn (đuôi xoáy) và đuôi gài (đuôi ngạnh). 2.Hoạt động Đèn sợi đốt hoạt động dựa trên nguyên tắc nung sáng: khi dòng điện chạy qua tim đèn, tim đèn bị nung nóng đến nhiệt độ rất cao (2700 – 31000K) và do đó phát sáng. 3.Đặc điểm Đặc điểm chung của đèn sợi đốt: - Công suất từ 25 – 40 – 60W cho đến 200 – 300W. - Hiệu suất phát quang từ 10 đến 20 lm/W. Ưu điểm: - Cấu tạo đơn giản, dễ lắp đặt, dễ sử dụng và thay thế. - Bật sáng tức thời. - Giá thành rẻ. - Là nguồn sáng điểm (nguồn sáng gọn). - Có độ trung thực màu sắc (CRI) cao nên có thể sử dụng trong chiếu sáng chất lượng cao. Nhược điểm: - Hiệu suất phát quang thấp. - Toả nhiều nhiệt khi hoạt động. - Tuổi thọ ngắn (1000 giờ). - Hiệu suất sử dụng là nung sáng chỉ đạt 6 – 7% so với lượng nhiệt tiêu hao, 94% lượng điện tiêu hao cho phát nhiệt. Dây đỡ Chân nụ đèn Tấm ngăn nhiệt Khí trơ Dây tóc Dây dẫn Dây đầu vào Nụ đèn Dây buộc Stem press Ống hút chân không Đuôi Bóng đèn Co mp iled by Ng uye n V an Tha i Đại học Sư phạm Kỹ thuật GV: Nguyễn Văn Thái - 4 - NỘI DUNG 4.Một số hình dáng đèn sợi đốt Bóng đèn tròn Bóng đèn halogen Co mp iled by Ng uye n V an Tha i Đại học Sư phạm Kỹ thuật GV: Nguyễn Văn Thái - 5 - NỘI DUNG 4.Một số ứng dụng sử dụng đèn sợi đốt Co mp iled by Ng uye n V an Tha i Đại học Sư phạm Kỹ thuật GV: Nguyễn Văn Thái - 6 - NỘI DUNG 4.Đèn halogen Hình dạng đèn halogen: Cấu tạo của đèn halogen: Bên trong ống thủy tinh là chất halogens. Tại giữa của đèn là một tim đèn bằng Vonfram (tungsten filament). Nhiệt độ của tim đèn khi có dòng điện chạy qua vào khoảng 4.5000F (2.5000C). Như vậy tim đèn sẽ phát ra ánh sáng với cường độ sáng là tương đối lớn mỗi khi nó bị đốt nóng. Halogens bao gồm 5 loại vật chất phi kim loại được tìm thấy trong nhóm 17 của bảng phân loại tuần hoàn (peridic table). Halogens tồn tại ở cả 3 dạng vật chất: - Thể rắn (solid) : Iodine, Astatine - Thể lỏng (liquid) : Bromine - Thể khí (gas): Fluorine, Chlorine Khi tim đèn bị nung nóng và phát sáng, sau một thời gian thì tim đèn sẽ bị mòn vì nó giải phóng các phân tử khi bị đốt nóng, như vậy sau một thời gian sử dụng thì tim đèn sẽ bị đứt. Nhờ có chất halogen, mỗi khi phân tử vonfram được giải phóng ra khỏi tim đèn sẽ hóa hợp với chất halogen để cho ra một loại chất mới, chất này có liên kết hóa học yếu, dễ bị phân tách khi chịu nhiệt độ cao. Khi chất mới này quay trở lại tiếp xúc với tim đèn, do nhiệt độ tim đèn rất cao nên sẽ làm cho chất mới này phân tách thành halogen và vonfram riêng biệt, halogen sẽ bay ra khỏi tim đèn còn phân tử vonfram sẽ được giữ lại tại tim đèn, như vậy tim đèn sẽ được bù phần bị mòn do phát xạ phân tử ra ngoài. Nhờ vậy mà tuổi thọ của đèn halogen được nâng lên nhiều so với đèn sợi đốt sử dụng khí trơ (argon và/hoặc nitrogen). Bóng đèn sợi đốt được bổ sung khí halogen làm tăng hiệu quả phát sáng từ 20 đến 27 1m/W, tuổi thọ trung bình 2.000giờ. Các loại đèn sợi đốt halogen công suất từ 40 đến 300W.Thường dùng trong chiếu sáng như sân vận động, bể bơi, … Bóng thủy tinh Chất halogen Tim đèn Điện cực 1 Điện cực 2 Co mp iled by Ng uye n V an Tha i Đại học Sư phạm Kỹ thuật GV: Nguyễn Văn Thái - 7 - NỘI DUNG 3.3.Đèn huỳnh quang (fluorescent lamp) Đèn huỳnh quang phát sáng dựa trên cơ chế phóng điện, là loại nguồn sáng sử dụng phổ biến nhất trong sinh hoạt gia đình. Đèn huỳnh quang thông thường (ký hiệu là T10) có đường kính 32mm với công suất 40W (tương ứng với chiều dài của bóng đèn là 1,2m) và công suất 20W (tương ứng với chiều dài của bóng đèn là 0,6m), tuổi thọ trung bình 6.000 - 8.000 giờ. Bóng đèn huỳnh quang tiết kiệm điện năng (ký hiệu là T8) có đường kính 26mm, công suất 36W (tương ứng với chiều dài của bóng đèn là 1,2m), công suất 18W (tương ứng với chiều dài của bóng đèn là 0,6m), tuổi thọ trung bình 6.000-8.000 giờ. Hiệu quả ánh sáng 40 – 90 1m/W. Đèn huỳnh quang cho nguồn ánh sáng trắng, tiết kiệm điện hơn so với bóng đèn sợi đốt cho ra ánh sáng vàng. 1.Cấu tạo Đèn huỳnh quang thường có dạng ống thuỷ tinh thẳng (dài 0,3m; 0,6m; 1,2m;…), mặt trong ống có phủ lớp bột huỳnh quang (phosphors). Lớp bột huỳnh quang có nhiệm vụ biến ánh sáng cực tím của hơi thuỷ ngân bên trong thành ánh sáng thông thường. Hai đầu ống có 2 điện cực bằng vônfram để phát xạ điện tử. Trong ống có bổ sung khí trơ (nitrogen và/hoặc argon) và vài giọt thuỷ ngân ở áp suất thấp. Co mp iled by Ng uye n V an Tha i Đại học Sư phạm Kỹ thuật GV: Nguyễn Văn Thái - 8 - NỘI DUNG 2.Cấu trúc của một bộ đèn huỳnh quang Để có thể sử dụng được, bộ đèn đèn huỳnh quang cần có thêm chấn lưu hay còn gọi là tă ng phô (ballast) và bộ mồi hay còn gọi là chuột (starter). Mạch đèn huỳnh quang sử dụng chấn lưu thông thường và bộ mồi: - Bộ mồi: thực chất là một công tắc tự động làm việc dưới một điện thế thích hợp. Bộ mồi có cấu tạo là một lưỡng kim nhiệt đặt trong ống thuỷ tinh chứa khí neon. Bình thường hai điện cực này hở mạch với một khe hở không khí đủ nhỏ để khi có dòng điện thì giữa chúng sẽ có sự phóng điện, thanh lưỡng kim sẽ bị nóng dần lên và đến một lúc nào đó thì sẽ bị cong vênh làm cho hở mạch hẳn, như vậy sẽ cắt dòng điện chạy qua nó. Sau một thời gian thì thanh lưỡng kim sẽ nguội trở lại và được trở về trạng thái hình học ban đầu, lúc này thanh lưỡng kim lại phóng điện và nóng lại. Giữa hai điện cực lưỡng kim này thường được mắc thêm một tụ điện để triệt tia lửa điện. - Chấn lưu truyền thống (chấn lưu sắt từ): là một cuộn cảm kháng nhằm mục đích giữ cho dòng điện ổn định qua đèn và đồng thời tạo điện áp cao để dễ khởi động đèn lúc ban đầu. Chấn lưu có cấu tạo là một cuộn dân quấn quanh lõi thép. Khi đèn đã sáng thì lúc này chấn lưu có tác dụng như một phụ tải (tải cảm kháng) mắc nối tiếp với đèn nhằm giảm bớt dòng điện chạy qua tim đèn, nhờ đó đèn làm việc ổn định hơn, bền hơn. Đặc điểm của chấn lưu truyền thống và chấn lưu điện tử: STT Chấn lưu truyền thống Chấn lưu điện tử 1 Cấu tạo đơn giản, độ bền cao Cấu tạo phức tạp, tuổi thọ ngắn 2 Giá thành thấp Giá thành cao 3 Đèn bắt sáng chậm Đèn bắt sáng nhanh 4 Phải dùng bộ mồi để khởi động Không cần bộ mồi 5 Tiêu tốn nhiều điện năng, hệ số công suất thấp Tiết kiệm điện, hệ số công suất cao Đèn neon Tụ xoay chiều Bóng đèn huỳnh quang Tim đèn Tim đèn Tụ xoay chiều Đèn neon Bộ mồi Nguồn điện Chấn lưu Co mp iled by Ng uye n V an Tha i Đại học Sư phạm Kỹ thuật GV: Nguyễn Văn Thái - 9 - NỘI DUNG Chấn lưu sắt từ cũng tiêu thụ công suất khoảng 5 - 10W đối với đèn huỳnh quang 40W. Để giảm công suất tiêu tán này có thể thực hiện hai giải pháp sau: Sử dụng chấn lưu sắt từ có tổn hao thấp, đó là chấn lưu được chế tạo từ các lá tôn silic chất lượng cao, nhờ đó có thể tiết kiệm điện năng từ 10 đến 20%. Ngoài ra, hiện nay trên thị trường còn có loại chấn lưu điện tử với cấu trúc bao gồm một mạch điện tử có chức năng biến đối điện áp xoay chiều của lưới điện (50Hz) thành nguồn điện có tần số rất cao (vài chục nghìn Hz) để cung cấp trực tiếp cho đèn. So với chấn lưu sắt từ thì chấn lưu điện tử có ưu điểm đèn được mồi ngay tức thời, với tần số cao tổn hao công suất trong đèn giảm, quang thông của đèn tăng khoảng 10%, do đó hiệu quả của đèn khi làm việc với chấn lưu điện tử tăng 15-20% so với chấn lưu sắt từ. Hiện tượng đèn nhấp nháy bị loại trừ. Chấn lưu điện tử có kích thước nhỏ gọn, không gây tiếng ù. Hệ số công suất cao, trên 0,9. 3.Hoạt động của bộ đèn huỳnh quang Cách thức các nguyên tử phát ra ánh sáng: Ánh sáng là một dạng của năng lượng và được phát ra từ một nguyên tử (atom). Ánh sáng là những lượng tử được xem như những hạt nhỏ có chứa năng lượng bên trong, và có động lượng nhưng không có trọng lượng. Các nguyên tử sẽ bức xạ các lượng tử ánh sáng (light photons) khi các điện tử (electrons) của nó được kích thích. Như chúng ta đã biết, electrons là những hạt điện tích âm và chuyển động xung quanh hạt nhân (nucleus) của một nguyên tử. Hạt nhân thì tích điện dương. Các electrons có các mức năng lượng khác nhau phụ thuộc một số các hệ số chẳng hạn như tốc độ và khoảng cách đến hạt nhân. Các electrons tự do sẽ dao động và va đập vào nhau làm kích thích nguyên tử. Điều này sẽ làm cho các electrons nhảy đến một mức năng lượng cao hơn. Và khi nó quay về mức năng lượng ban đầu của nó thì nó sẽ giải phóng phần năng lượng dư ra dưới dạng các lượng tử ánh sáng (light photons). Lõi thép từ Cuộn dây Lõi thép từ: được ghép từ các lá thép kỹ thuật điện (có pha thêm silic), giữa các lá thép có phủ một lớp cách điện. Cuộn dây: bằng đồng và được quấn xung quanh lõi thép (tiết diện và số vòng dây quấn được tính toán thích hợp) Co mp iled by Ng yen Va n T hai Đại học Sư phạm Kỹ thuật GV: Nguyễn Văn Thái - 10 - NỘI DUNG Hoạt động của bộ đèn huỳnh quang: - Khi cấp nguồn điện xoay chiều cho bộ đèn huỳnh quang, lúc này dòng điện sẽ chạy qua chấn lưu, qua các điện cực (tim đèn) và qua bộ mồi. Bộ mồi có nhiệm vụ đóng/mở để kích thích cho chấn lưu tích điện và phóng điện với một sức điện động tương đối lớn. - Mỗi khi chấn lưu phóng điện, điện áp đặt lên các điện cực (là các tim đèn) là khá lớn làm cho chúng bức xạ ra các hạt điện tử (electrons), các hạt điện tử này sẽ được phóng từ điện cực này sang điện cực kia bên trong ống thủy tinh của đèn. Năng lượng phát ra từ sự va đập của các điện tử này làm cho thủy ngân chuyển từ thể lỏng (liquid) sang thể khí (gas). Các nguyên tử thủy ngân ở dạng khí sẽ va đập với các nguyên tử đang được phóng giữa các điện cực. Chính sự va đập này sẽ kích thích các nguyên tử, các nguyên tử được kích thích sẽ bức xạ ra các lượng tử ánh sáng (light photons). Đối với mắt thường thì không thể nhìn thấy được các lượng tử ánh sáng này vì chúng là các tia tử ngoại (ultraviolet), nhưng bề mặt bên trong của ống thủy tinh có phủ một lớp bột huỳnh quang mỏng có nhiệm vụ biến ánh sáng của tia tử ngoại thành ánh sáng thường mà mắt người có thể nhìn thấy được. Cách thức lớp bột huỳnh quang chuyển ánh sáng của tia tử ngoại thành ánh sáng thường: Khi một phần tử ánh sáng đập vào một nguyên tử huỳnh quang (phosphor atom), một trong số các electrons của nguyên tử huỳnh quang sẽ nhảy lên mức năng lượng cao hơn và nguyên tử huỳnh quang sẽ nóng lên. Khi electron trở về mức năng lượng bình thường của nó thì nó sẽ giải phóng năng lượng dư ra dưới dạng một lượng tử ánh sáng khác mà mắt thường có thể nhìn thấy được, lượng tử ánh sáng này có năng lượng nhỏ hơn lượng tử ánh sáng ban đầu vì một phần năng lượng đã bị mất dưới dạng nhiệt năng đốt nóng nguyên tử huỳnh quang. Màu sắc ánh sáng phát ra từ lớp bột huỳnh quang phụ thuộc vào những gia chất thêm vào trong bột huỳnh quang, thông thường là màu trắng. 4.Đặc điểm - Cấu tạo tương đối phức tạp, phải có nhiều phụ kiện kèm theo (chấn lưu và chuột, máng,…) - Giá thành tương đối cao hơn bóng đèn tròn sợi đốt. - Hiệu suất phát quang cao, khoảng 40-90lm/W. - Nguồn sáng mát dịu, toả ít nhiệt khi hoạt động. - Tuổi thọ khá cao, khoảng 3000 – 6000 giờ. - Cần có thời gian khởi động. - Tuối thọ giảm theo số lần bật tắt. - Đèn không hoạt động được khi điện áp giảm thấp. Đặc biệt chịu ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường, nếu nhiệt độ môi trường dưới 50C thì đèn sẽ không hoạt động được. 5.Đèn neon Đèn neon không dùng để thắp sáng mà chủ yếu dùng để trang trí, quảng cáo. Nguyên lý làm việc của đèn neon tương tự như đèn huỳnh quang nhưng cần phải thêm một máy biến áp tăng áp để tạo nên sự phóng điện giữa các điện cực của đèn. Ánh sáng phát ra từ đèn neon là ánh sáng lạnh. Màu sắc ánh sáng phát ra từ đèn neon phụ thuộc vào chất khí chứa trong ống đèn: - Khí neon cho ánh sáng màu đỏ cam, - Khí azone cho ánh sáng màu vàng cam, - Khí carbonit cho ánh sáng xanh nhạt, - Khí helium cho ánh sáng hồng tươi, - Hơi thủy ngân cho ánh sáng màu xanh tím, - Khí krypton cho ánh sáng màu xanh da trời, - Khí hydro cho ánh sáng màu xanh lá cây. Cấu tạo của đèn neon gồm một ống thủy tinh dài, hình dáng có thể được uốn cong tùy theo yêu cầu trang trí, đường kính của ống thủy tinh từ 10 đến 45mm, hai đầu ống đèn có hai điện cực bằng kền – crôm hay bằng đồng, sắt. Bên trong ống thủy tinh được rút chân không và được bơm vào đó là các chất khí tùy theo yêu cầu màu sắc cho đèn. Co mp iled by Ng uye n V an Tha i Đại học Sư phạm Kỹ thuật GV: Nguyễn Văn Thái - 11 - NỘI DUNG Cấu tạo của đèn neon: Hình dạng của máy biến áp: Một số ứng dụng của đèn neon trong quảng cáo: U1 = 220V U2 = 800V Ống thủy tinh, bên trong hút chân không và bơm vào các chất khí. Điện cực Máy biến áp tăng áp Co mp iled by Ng uye n V an Tha i Đại học Sư phạm Kỹ thuật GV: Nguyễn Văn Thái - 12 - NỘI DUNG 6.Đèn huỳnh quang compact Là đèn huỳnh quang có kích thước nhỏ gọn, cấu trúc bao gồm ống huỳnh quang uốn cong để giảm kích thước. Đèn huỳnh quang compact có các đặc tính của đèn huỳnh quang thông thường: hiệu suất phát sáng cao, tỏa ít nhiệt, tuối thọ cao,… Bóng huỳnh quang compact kết hợp với chấn lưu điện tử đi kèm với đuôi đèn tương thích với các vị trí dùng đèn sợi đốt do đó có thể thay thế dễ dàng đèn sợi đốt bằng đèn huỳnh quang compact. Co mp iled by Ng uye n V an Tha i Đại học Sư phạm Kỹ thuật GV: Nguyễn Văn Thái - 13 - NỘI DUNG So với đèn sợi đốt cùng quang thông công suất của đèn compact chỉ bằng một phần trăm. Dải công suất của các đèn compact từ 5 đến 55W, tuổi thọ trung bình từ 6.000 đến 8.000 giờ. Hiệu quả ánh sáng đạt trên 50 1m/W, có ánh sáng trắng như đèn huỳnh quang ống và ánh sáng vàng như đèn sợi đốt. Bóng đèn compact có đường kính ống đèn cực nhỏ được uốn cong hoặc ghép nhiều ống đèn thành một bộ, có các loại bóng với kiểu dáng thông dụng như 1U,2U, 3U và hình xoắn. Đây chủ yếu là sự thay đổi về hình thức chứ không ảnh hưởng đến yếu tố kỹ thuật. Bóng đèn 3U sẽ được sản xuất với quy trình phức tạp hơn so với bóng 2U do phải nối thông các nhánh đèn. Đồng thời, trên thị trường, các loại bóng đèn 3U có công suất lớn vẫn giữ được kích thước nhỏ gọn như bóng 2U. Thông thường, bóng compatc loại 2U có công suất dưới 20W, nếu bóng đèn có công suất lớn hơn sẽ có chiều dài lớn hơn. Ưu điểm của đèn compact so với bóng đèn sợi đốt là tiết kiệm điện, sáng hơn, hiệu suất sử dụng cao. Nếu so với đèn huỳnh quang ống thẳng, đèn compact gọn hơn, việc lắp đặt cũng đơn giản hơn. Ngoài ưu thế tiết kiệm điện năng, bóng đèn compact còn giảm thiểu sự nhấp nháy ánh sáng do được trang bị chấn lưu điện tử so với đèn huỳnh quang ống thẳng (thường dùng chấn lưu điện từ). Bóng đèn compact khi thay cho bóng đèn sợi đốt sử dụng lại đui đèn cũ. Do đó, người tiêu dùng chỉ mua bóng đèn mới để lắp đặt một cách đơn giản, không đòi hỏi thay đổi đáng kể nào về kỹ thuật. Tuy mức đầu tư ban đầu của bóng đèn compact cao hơn so với bóng đèn sợi đốt nhưng người tiêu dùng sẽ có lợi về mức độ tiêu thụ điện. Giá một bóng đèn compact từ 20.000 đ- 60.000đ, còn bóng đèn sợi đốt là 2.500đ. Nhưng hiệu quả tiết kiệm điện mang lại rất lớn do giảm lượng tiêu hao điện năng gấp 5 lần và tuổi thọ gấp 5 lần so với bóng đền sợi đốt. Các nhà sản xuất bóng đèn đã tính toán rằng, khi dùng đèn compact sẽ tiết kiệm được 30-50 lần so với khi sử dụng đèn sợi đốt. Tuổi thọ của đèn compact (tuỳ loại) dao động trong khoảng 6.000 - 10.000 giờ, còn đèn sợi đốt thường chỉ đạt mức trên dưới 1.000 giờ. Bóng đèn compact chủ yếu được dùng để thế cho bóng đèn sợi đốt, không thích hợp cho việc chiếu sáng chung (diện tích lớn), thích hợp cho việc chiếu sáng cục bộ trong các căn phòng có diện tích nhỏ (nhà tắm, nhà kho, chân cầu thang…). Mặc dù về nguyên tắc vẫn có thể dùng đèn compact để thay thế cho đèn huỳnh quang ống thẳng nhưng do hiệu quả tiết kiệm điện mang lại không lớn nên người ta ít khi áp dụng. Đồng thời, nếu thay bằng đèn compact sẽ phải gắn nhiều đèn hơn (do công suất thấp) trên cùng một diện tích, việc thiết kế đường dây cũng phức tạp hơn. Ví dụ: Để thay thế 4 bóng đèn huỳnh quang ống thẳng với tổng công suất 80W, người ta phải sử dụng đến 8 bóng đèn compact (dưới 20W/bóng). 3.4.Các mạch điều khiển đèn chiếu sáng thông dụng Đối với việc chiếu sáng nhân tạo, tuỳ theo mục đích yêu cầu chiếu sáng mà ta có thể chọn lựa các sơ đồ chiếu sáng phù hợp. Các hình vẽ sau đây giới thiệu một số sơ đồ chiếu sáng thông dụng. Mạch đèn mắc song song: P N CT CC Ñ1 Ñ2 Ñn Co mp iled by Ng yen Va n T hai Đại học Sư phạm Kỹ thuật GV: Nguyễn Văn Thái - 14 - NỘI DUNG Mạch đèn mắc nối tiếp: Mạch một đèn điều khiển hai nơi: 3.6.Các lưu ý trong chiếu sáng Trong đời sống, năng lượng dành cho chiếu sáng chiếm một tỉ lệ đáng kể. Sử dụng hợp lý nguồn năng lượng dành cho chiếu sáng giúp đem lại nhiều lợi ích cho gia đình và xã hội. Một số giải pháp giúp giảm bớt năng lượng dành cho chiếu sáng được liệt kê dưới đây: - Tận dụng ánh sáng tự nhiên để thay thế chiếu sáng nhân tao: ánh sáng tự nhiên là nguồn sáng miễn phí và có đặc tính chiếu sáng tốt nhất trong các loại nguồn sáng. Có thể dễ dàng tận dụng nguồn sáng này thông qua việc bố trí các cửa sổ lấy sáng và màn che phù hợp. - Sử dụng sơn màu sáng để sơn trần nhà và vách tường để tăng khả năng phản xạ ánh sáng. Việc sử dụng các màu sơn sáng giúp giảm đáng kể số lượng nguồn sáng mà vẫn đảm bảo độ sáng yêu cầu. - Hạn chế sử dụng các loại nguồn sáng (đèn sợi đốt) hiệu suất thấp và nên thay thế chúng bằng các chủng loại đèn cho hiệu suất phát quang cao hơn (đèn hùynh quang, đèn compact). - Tắt đèn khi không dùng dùng đến. Giảm bớt đèn khi ánh sáng dư thừa. P N CT CC Ñ1 Ñ2 Ñn P N CT1 Ñ CT2 Co mp iled by Ng uye n V an Tha i