Thiết bị chiếu sáng đèn huỳnh quang

Đèn huỳnh quang hay còn gọi đơn giản hơn là đèn tuýp gồm điện cực volfram, vỏ đèn và lớp bột huỳnh quang. Ngoài ra người ta còn bơm vào đèn một ít hơi thủy ngân và khí trơ (neon, argon...) để làm tăng độ bền của điện cực và tạo ánh sáng với nhiều màu sắc khác nhau.

Các mẫu Huỳnh quang dưới các tia UV-A, UV-B và UV-C - Theo Wiki

Khi đóng điện, giữa 2 điện cực phát ra tia tử ngoại (tia cực tím) tác dụng vào lớp bột huỳnh quang. Khi các phân tử trong lớp bột huỳnh quang hấp thụ năng lượng dưới dạng nhiệt năng (phonon) hay dạng quang (photon) sẽ phát ra ánh sáng làm sáng đèn. Ngoài ra, để giúp cho hiện tượng phóng điện xảy ra, người ta phải lắp thêm chấn lưu (tăng phô) và tắc te (chuột).
Do ít tỏa nhiệt ra môi trường nên đèn huỳnh quang sẽ cho hiệu suất phát sáng cao hơn nhiều so với đèn sợi đốt và lại có tuổi thọ cao hơn. Bình quân, dùng đèn huỳnh quang tiết kiệm hơn đèn sợi đốt 8 đến 10 lần. Hiện nay, ngoài thị trường xuất hiện đèn huỳnh quang thu nhỏ (còn gọi là compact). Nó cũng rất giống với đèn huỳnh quang nhưng hiệu suất phát quang cao hơn và tiết kiệm điện năng hữu hiệu hơn.
Công nghệ thắp sáng này sử dụng ít điện năng và có tuổi thọ dài hơn bóng đèn dây tóc, nhưng 30 năm trước, nó được đón nhận với thái độ thờ ơ. Người ta liệt kê một loạt lý do nó sẽ không được đánh giá cao trên thị trường, họ bảo nó cũng chỉ khá hơn bóng đèn điện một chút thôi.

Ed Hammer - cha đẻ của đèn huỳnh quang compact CFL

Tuy nhiên, khi hóa đơn điện hàng tháng tăng cao do nhu cầu sử dụng, công nghệ của bóng đèn huỳnh quang nhanh chóng chiến vị trí không nhỏ trên thị trường các mặt hàng gia dụng bởi mỗi chiếc đèn huỳnh quang compact (CFL) chỉ đòi hỏi 13 - 25 W trong khi bóng đèn dây tóc cần tới 60 - 100 W.
Ban đầu, nó được sản xuất theo dạng ống dài. Việc uốn chúng thành hình bóng đèn thông thường sẽ làm ảnh hưởng đến đường đi và chất lượng ánh sáng.
Hiện nay, CFL đang phải cạnh tranh với khả năng tiết kiệm điện của công nghệ diode phát quang - LED nhưng dù sao, giá LED vẫn còn tương đối cao.

Thiết bị chiếu sáng đèn sợi đốt: Lịch sử và ứng dụng của nó

Đèn sợi đốt hay nói ngắn gọn hơn là bóng đèn tròn, đây là 1 bóng đèn dùng để chiếu sáng.
Cấu tạo đèn gồm 3 bộ phận: Đui nhôm, dây tóc volfram và vỏ thủy tinh, khi dòng điện chạy qua dây tóc làm dây tóc nóng trên 2500 độ C sẽ phát ra ánh sáng thông qua vỏ thủy tinh trong suốt (hoặc mờ). Tại sao lại sử dụng volfram mà không sử dụng các kim loại thông dụng khác như sắt, thép....Nếu sử dụng sắt thép thì chúng sẽ bị chảy làm hư hỏng đèn!

Hình 1: 1 bóng đèn sợi đốt

Bên trong vỏ bóng thủy tinh được rút hết không khí và bơm vào các khí trơ. Kích cỡ bóng đèn phải đủ lớn để không bị hơi nóng của nhiệt tỏa ra từ dây tóc làm bóng phát nổ.
Điện áp hoạt động bóng đèn là 1,5 ~ 300V
Phiên bản đèn sợi đốt được sản xuất hàng loạt từ năm 1880 của Edison hơn các phiên bản khác trước đó do kết hợp 3 yếu tố: Vật liệu đốt hiệu quả hơn, độ chân không cao (Sử dụng bằng cách bơm sprengel) và điện trở cao hơn khiến việc phân phối điện từ một nguồn trung tâm có thể thực hiện được một cách kinh tế.
Quang phổ nguồn sáng đèn sợi đốt
Ngày nay, các bóng đèn nóng sáng cường độ cao đế bằng volfram là nguồn sáng chủ yếu dùng trong kính hiển vi hiện đại và chiếm đa số trong các hệ thống chiếu sáng gia đình.

Hình 2: Quang phổ thu được của 1 số nguốn sáng phổ biến

Hình 2 biểu diễn các đường cong phân bố phổ biểu thị năng lượng tương đối theo bước sóng đối với một vài nguồn khác nhau phát ra ánh sáng trắng (là sự pha trộn của tất cả hay đa số màu trong phổ khả kiến). Đường cong màu đỏ biểu diễn năng lượng tương đối của ánh sáng đèn volfram trên toàn bộ phổ khả kiến. Như đã được chỉ rõ trong hình, năng lượng ánh sáng đèn volfram tăng khi bước sóng tăng. Kết quả này ảnh hưởng đến nhiệt độ màu trung bình của ánh sáng thu được, đặc biệt khi so sánh với nhiệt độ màu trung bình của ánh sáng Mặt Trời. Đường cong phổ màu vàng mô tả sự phân bố ánh sáng khả kiến từ phổ ánh sáng Mặt Trời tự nhiên phản xạ bởi Mặt Trăng. Dưới những điều kiện bình thường, ánh sáng Mặt Trời chứa nhiều năng lượng nhất, nhưng đường cong minh họa trong hình 2 đã được làm cho bình thường với phổ đèn volfram để tiện so sánh.
Ứng dụng thực tế
Đèn sợi đốt thường ít được dùng hơn vị công suất bóng đèn quá lớn, hiệu suất phát quang thấp (Chỉ khoảng 5% điện năng biến thành quang năng, phần còn lại tỏa thành nhiệt năng nên sờ vào bóng đèn có cảm giác nóng có thể bị bỏng).