Thực trạng chiếu sáng ở nước ta hiện nay: Hiện nay, hầu hết các đô thị, cầu đường, nhà máy xí nghiệp,các điểm công cộng và các hộ gia đình ở nước ta đều sử dụng hệ thống chiếu sáng thông thường chủ yếu là với các loại bóng đèn phổ thông như đèn: đèn hơi thủy ngân, đèn hơi natri, đèn tuýp dài, đèn compact hay đèn sợi đốt.... Các loại đèn này rất phổ biến, tiện dụng trong sử dụng, thay thế và rất kinh tế nhưng bên cạnh đó khi sử dụng các loại đèn này gây ra ô nhiễm môi trường, chất lượng chiếu sáng ( độ sáng ) chưa được tốt và có công suất chiếu sáng cao, tiêu thụ điện năng rất lớn.Nhu cầu thực tế: Với sự phát triển càng ngày càng cao của xã hội, nhu cầu về sự tiện lợi, tiện ích được đặt lên hàng đầu thì tự động hóa đang được ứng dụng ở hầu hết mọi nơi. Dựa trên cơ sở thực tế về chiếu sáng ở nước ta hiện nay thì cái chính là tiết kiệm điện năng, tiện dụng trong điều khiển bật tắt nguồn sáng hay mức độ sáng tối của đèn tùy thời điểm thì “chiếu sáng thông minh” đang là những lựa chọn hoàn hảo cho sự phát triển và tương lai. Tại nước ta hiện nay đèn LED vẫn còn khá xa lạ với nhiều người và chưa được ứng dụng rộng rãi nhưng với nhiều lợi thế vượt trội như: công nghệ chiếu sáng tốt, thân thiện với môi trường, tiết kiệm điện năng hiệu quả, tuổi thọ lại cao cùng sự đa dạng về mẫu mã, kiểu dáng, thẩm mỹ.….thì đèn LED đang là một sự thay thế được đưa vào nghiên cứu, phát triển và ứng dụng trong tương lai không xa.
LỜI MỞ ĐÂU Thực trạng chiếu sáng ở nước ta hiện nay: Hiện nay, hầu hết các đô thị, cầu đường, nhà máy xí nghiệp,các điểm công cộng và các hộ gia đình ở nước ta đều sử dụng hệ thống chiếu sáng thông thường chủ yếu là với các loại bóng đèn phổ thông như đèn: đèn hơi thủy ngân, đèn hơi natri, đèn tuýp dài, đèn compact hay đèn sợi đốt Các loại đèn này rất phổ biến, tiện dụng trong sử dụng, thay thế và rất kinh tế nhưng bên cạnh đó khi sử dụng các loại đèn này gây ra ô nhiễm môi trường, chất lượng chiếu sáng ( độ sáng ) chưa được tốt và có công suất chiếu sáng cao, tiêu thụ điện năng rất lớn. Nhu cầu thực tế: Với sự phát triển càng ngày càng cao của xã hội, nhu cầu về sự tiện lợi, tiện ích được đặt lên hàng đầu thì tự động hóa đang được ứng dụng ở hầu hết mọi nơi. Dựa trên cơ sở thực tế về chiếu sáng ở nước ta hiện nay thì cái chính là tiết kiệm điện năng, tiện dụng trong điều khiển bật tắt nguồn sáng hay mức độ sáng tối của đèn tùy thời điểm thì “chiếu sáng thông minh” đang là những lựa chọn hoàn hảo cho sự phát triển và tương lai. Tại nước ta hiện nay đèn LED vẫn còn khá xa lạ với nhiều người và chưa được ứng dụng rộng rãi nhưng với nhiều lợi thế vượt trội như: công nghệ chiếu sáng tốt, thân thiện với môi trường, tiết kiệm điện năng hiệu quả, tuổi thọ lại cao cùng sự đa dạng về mẫu mã, kiểu dáng, thẩm mỹ.….thì đèn LED đang là một sự thay thế được đưa vào nghiên cứu, phát triển và ứng dụng trong tương lai không xa. Tuy nhiên, hiện nay đèn Led vẫn chưa được sử dụng rộng rãi mà chủ yếu dùng cho ngành quảng cáo và tín hiệu giao thông như: biển quảng cáo, trang trí, chiếu sáng cầu đường, chỉ dẫn tín hiệu…. Việc sử dụng đèn Led siêu sáng thay thế các đèn truyền thống để chiếu sáng trong và ngoài nhà, phòng học tại các giảng đường, trường học vẫn còn khá mới mẻ ở nước ta. Hiện mới chỉ có một vài nơi sử dụng công nghệ này để chiếu sáng… 1 CHƯƠNG 1. LỊCH SỬ ĐÈN CHIẾU SÁNG 1. Sự ra đời của bóng đèn điện. Sự ra đời của bóng đèn điện vào thế kỷ 19 được coi là một trong những phát minh quan trọng nhất đưa nhân loại đến cuộc sống phồn vinh. Ngay từ năm 1852, tại cuộc Triển lãm thế giới ở London, người ta đã trưng bày một loại bình ắc-quy khổng lồ để chạy đèn hồ quang, đây là một nguồn sáng mới dù loại bóng đèn hồ quang này rất tốn kém và có nhiều nhược điểm. Chỉ đến khi bóng đèn điện ra đời thì ánh sáng nhân tạo mới có điều kiện được sử dụng rộng rãi. Nhờ có đèn điện nên mọi người có thể thắp sáng ngôi nhà của mình với giá rẻ, ổn định và không nguy hiểm như nến. Nhờ có đèn điện người ta có thể làm việc, nghiên cứu cả ban đêm từ đó sản lượng và tri thức tăng nhanh gấp bội, làm cho con người có thêm sự khác biệt với động vật vì con người giờ đây có thể tự quyết định về chu kỳ ngày và đêm của mình. Người tạo nên dấu ấn lịch sử này là nhà sáng chế, phát minh Thomas Alva Edison (1847 - 1931), người đã vươn lên từ cậu bé bán báo thành một triệu phú. Edison sinh ra ở Ohio, ông làm việc một thời gian về điện tín thuộc công ty hỏa xa, tại đây ông đã có một số cải tiến đối với lĩnh vực điện tín, năm 1876 ông thành lập một hãng riêng ở Menlo Park ở New York. Hãng này đi sâu vào lĩnh vực “sáng chế phát minh theo đơn đặt hàng’’. Edison được coi là một nhà nghiên cứu hiện đại, ông không quan tâm đến cảm hứng bất chợt mà đặc biệt quan tâm tới việc thực nghiệm một cách có hệ thống các giải pháp mới khác nhau với một đội ngũ cộng sự đông đảo làm việc trong các phòng thí nghiệm. Ông đặt ra chỉ tiêu: Cứ 10 ngày thì có một phát minh loại nhỏ và sau sáu tháng phải có một phát minh lớn hơn. Người ta vẫn cho rằng bóng đèn điện được phát minh vào năm 1879, thời điểm Edison đã thử nghiệm 6.000 chất liệu khác nhau để làm dây đốt trong đèn điện và cuối cùng ông đã quyết định dùng sợi carbon, nhưng trước đó đã có một số người khác dùng chất liệu này vì thế đã xảy ra tranh chấp bản quyền. Khả năng dẫn điện của carbon kém nên khi cho điện chạy qua dây dẫn carbon trong một bình thủy tinh chân không, thì dây sẽ phát ra ánh sáng: nguồn sáng đầu tiên này ước khoảng 25 Watt. Trước đó cũng từng diễn ra những thử nghiệm với dây đốt điện, thí dụ Heinrich Göbel, một chuyên gia cơ khí và quang học người Đức di cư sang Mỹ, đã làm thí nghiệm này trước Edison. Nhưng Edison đã tạo ra bước đột phá: ông tổ chức biểu diễn ở Menlo Park để cho đèn điện chiếu sáng liên tục 40 giờ đồng hồ, chứng minh cho cả thế giới thấy đã đến lúc kết thúc giai đoạn thử nghiệm đối với bóng đèn điện và đưa vào sử dụng trong thực tiễn. Edison nhận thức được rằng nếu thiếu một hạ tầng cơ sở để truyền dẫn điện thì chiếc bóng đèn điện của ông cũng trở nên vô nghĩa. Việc phát minh ra bóng đèn điện đã làm tăng lập tức việc tiêu thụ máy phát điện bằng hơi nước cùng với dynamo. Tuy nhiên mãi sau khi xây dựng các nhà máy điện và lắp đặt hệ thống dây dẫn thì mới tạo được bước đột phá đối với việc sử dụng ánh sáng điện ở các thành phố lớn. Edison nung nấu mơ ước điện khí hóa New York, một dự án mà ông tham dự ngay từ đầu. Đến năm 1882 ông đã cho xây dựng đường cáp ngầm và nhà máy điện lớn đầu tiên với sáu máy phát điện bằng hơi nước. Ngay trong năm đó đã có 59 khách hàng đầu tiên được cung cấp điện và chỉ một năm sau con số này tăng lên 513. Đến cuối năm 1886 nhóm doanh nghiệp của Edison đã có tới 3.000 nhân viên với số vốn là 10 triệu đôla, tập đoàn của Edison là một 2 trong những tập đoàn lớn nhất thế giới thời đó. Ngay từ đầu sáng chế của Edison đã bị áp lực cạnh tranh rất lớn của đèn thắp bằng khí đốt. Vào thời đó đèn chiếu sáng bằng khí đốt đã có chỗ đứng khá vững chắc ở các thành phố lớn dù có một số nhược điểm: dễ gây cháy, nổ, đốt khi cháy tiêu hao một lượng lớn oxy, làm nóng khu vực xung quanh nên các rạp hát dùng đèn khí đốt thường làm khán giả thấy mệt mỏi, buồn nôn và đau đầu. Thời đó nhà hát kịch ở Boston là một trong những công trình lớn đầu tiên được Edison trang bị toàn bộ bằng đèn điện, sau đó một số khách sạn lớn cũng là khách hàng đầu tiên của ông. Ít lâu sau là giới nhà giầu, tiếp theo là các nhà máy cũng có nhu cầu lắp hệ thống đèn điện. Để thu hút lượng khách hàng sử dụng đèn điện ngày càng nhiều để cạnh tranh với đèn khí đốt, các doanh nghiệp điện ở một số thành phố kéo đường dây điện đến từng hộ gia đình và thậm chí cho dùng miễn phí bóng đèn điện đầu tiên. Ánh sáng điện không những chỉ ở các nhà máy, trường đại học và ngay cả trên đường phố. Số lượng bóng điện được sản xuất thời đó là minh chứng cho sự thành công của ngành sản xuất điện chiếu sáng. Sản lượng đèn trang trí điện của “công ty điện phổ thông (Allgemeine Electricitätsgesellschaft)’’ hồi đó là công ty sản xuất bóng điện vào loại hàng đầu đã tăng từ 60.000 bóng trong năm 1885 lên trên 300.000 bóng chỉ trong vòng hai năm. Sản xuất, học tập và sinh hoạt vào ban đêm trở nên tiện lợi hơn và ít tốn kém. Bóng đèn trang trí điện có một chức năng rất quan trọng là trong quá trình phát triển bóng đèn điện luôn là kẻ đi tiên phong trong sự nghiệp điện khí hóa, tạo nên một hạ tầng cơ sở mà sau này hạ tầng cơ sở đó đã được tiếp tục phát triển để sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau: Nơi nào có nhà máy điện thì người ta sẽ không chỉ dùng điện để phục vụ chiếu sáng mà còn dùng điện để chạy các loại máy móc thiết bị điện khác như ra đời hệ thống xe điện. Chi phí cho giao thông bằng xe điện rẻ chỉ bằng một nửa so vớisử dụng hệ thống giao thông do ngựa kéo. Sau này người ta còn dùng điện để sưởi ấm, nấu nướng. Nếu không có điện thì làm sao có được các quầy bán hàng tự động, có hệ thống biển quảng cáo bằng sánh sáng và cũng sẽ không có truyền hình cũng như computer. Nếu thấy được ánh sáng điện có ý nghĩa như thế nào đối với sự phát triển phồn vinh ngày nay thì người ta ít nhiều có thể thông cảm với ai đó còn nuối tiếc chiếc bóng đèn điện ngày nào. Bóng đèn trang trí sẽ biến mất và sẽ bị thay thế bởi loại bóng tiết kiệm năng lượng, từ đó cũng biến mất điều từng tạo nên cuộc sống hiện đại, tạo nên cuộc sống phồn vinh của chúng ta ngày nay. Chúng ta đã coi sự hiện diện của cái bóng điện trong cuộc sống là điều hoàn toàn đương nhiên, không thể thiếu được. Theo triết gia người Pháp Gaston Bachelard thì “Ngọn đèn điện không chỉ là một sản phẩm, mà đã trở thành trung tâm của ngôi nhà, là linh hồn canh giữ nơi sinh sống của mỗi người chúng ta. Khó có thể tưởng tượng về một ngôi nhà mà không có bóng đèn cũng như có bóng đèn mà không có ngôi nhà.’’ 3 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHUNG 1. HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG NGÀY NAY Từ thời kỳ sơ khai của văn minh đến thời gian gần đây, con người chủ yếu tạo ra ánh sáng từ lửa mặc dù đây là nguồn nhiệt nhiều hơn ánh sáng. Ở thế kỷ 21, chúng ta vẫn đang sử dụng nguyên tắc đó để sản sinh ra ánh sáng và nhiệt qua loại đèn nóng sáng. Chỉ trong vài thập kỷ gần đây, các sản phẩm chiếu sáng đã trở nên tinh vi và đa dạng hơn nhiều. Theo ước tính, tiêu thụ năng lượng của việc chiếu sáng chiếm khoảng 20 – 45% tổng tiêu thụ năng lượng của một toà nhà thương mại và khoảng 3 – 10% trong tổng tiêu thụ năng lượng của một nhà máy công nghiệp. Hầu hết những người sử dụng năng lượng trong công nghiệp và thương mại đều nhận thức được vấn đề tiết kiệm năng lượng trong các hệ thống chiếu sáng. Thông thường có thể tiến hành tiết kiệm năng lượng một cách đáng kể chỉ với vốn đầu tư ít và một chút kinh nghiệm. Thay thế các loại đèn hơi thuỷ ngân hoặc đèn nóng sáng bằng đèn halogen kim loại hoặc đèn natri cao áp sẽ giúp giảm chi phí năng lượng và tăng độ chiếu sáng. Lắp đặt và duy trì thiết bị điều khiển quang điện, đồng hồ hẹn giờ và các hệ thống quản lý năng lượng cũng có thể đem lại hiệu quả tiết kiệm đặc biệt. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, cần phải xem xét việc sửa đổi thiết kế hệ thống chiếu sáng để đạt được mục tiêu tiết kiệm như mong đợi. Cần hiểu rằng những loại đèn có hiệu suất cao không phải là yếu tố duy nhất đảm bảo một hệ thống chiếu sáng hiệu quả. Ngày nay hệ thống chiếu sáng rất đa dạng và phong phú. Một số hệ thống chiếu sáng thường gặp như: hệ thống chiếu sáng trong phòng, hệ thống chiếu sáng ngoài trời, hệ thống chiếu sáng cầu thang, hệ thống chiếu sáng trang trí…Những loại đèn thông dụng được sử dụng trong các hệ thống chiếu sáng: 2. CÁC LOẠI ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG THƯỜNG 2.1.Đèn sợi đốt (GLS) Hình 2.1 : Bóng đèn sợi đốt Đèn dợi dốt còn được gọi là đèn dây ốc, đèn tròn Loại đèn này ra đời đã gần 200 năm.Đèn sợi đốt là đèn chủ yếu chiếm tuyệt đại đa số đèn điện trước khi có đèn ống phổ thông.Sau này, chủ yếu người ta dùng các loại đèn ống trong gia đình và đèn cao áp (hồ quang cao áp) ngoài trời.Đèn sợi đốt từ sau thế chiến 2 chỉ dùng ở các điểm chấp nhận 4 những tính chất của nó: rẻ, tối, hiệu suất thấp, điện lên xuống chập chờn, ánh sáng không tốt nhiều màu đỏ, nóng thông thường là những bóng đèn nhỏ như đèn lỗi rẽ nhỏ, toa lét. Một thứ đèn ống không thauy được sợi đốt là đèn pha, nhưng nay đã bắt đầu thay bằng LED. Ngày nay ngoài chức năng đèn phụ trong gia đình, thì đèn sợi đốt vẫn có chức năng chính là pha, ngoài ra các đèn halogen lớn được dùng ngoài công trường vì chúng gọn hơn đèn cao áp, mặc dù hiệu suất kém hơn nhưng dễ di chuyển ở các công trường tạm và chấp nhận nguồn điện chậpchờn. Đèn sợi đốt hiện đại có hai loại: Đèn gia đình có sợi vonphram (vonfram), được lèn khí trơ loãng.Khí trơ làm đèn điều hòa nhiệt dây tóc, truyền nhiệt ra ngoài, vì thế nhiệt độ các phần dây tóc được đều, và dây tóc nóng trắng bớt màu đỏ nhưng không hỏng. Đèn pha hay đèn các công trường cần độ sáng lớn là dèn halogen, lèn khí halogen như Cl hay Br. Ở đèn khí halogen, ở gần sợi đốt có hai phản ứng, vonphram bay hơi khỏi sợi tóc ở những điểm quá nóng như các xoắn gần nhau quá, và chất halogenua vonphram bị phân thác thành halogen và vonphram kim loại bám vào sợi tóc. Ở xa nguội, thì halogen hóa hợp với vonphram thành halogenua .Nhờ cơ chế này, mà sợi đốt luôn được dàn hòa.Chỗ nào quá nóng thì sợi đốt tích nhiều W, to ra, điện trở giảm nên nguội đi. Nói chung, những loại đèn này dễ chế tạo, nhưng hơn 95% năng lượng điện tiêu thụ là để tỏa ra nhiệt, phần biến ra ánh sáng nhìn thấy chưa đầy 5 % Vậy nên bóng đèn sợi đốt là ít hiệu quả hơn so với hầu hết các loại điện chiếu sáng ; bóng đèn sợi đốt chuyển đổi ít hơn 5 % năng lượng họ sử dụng vào ánh sáng nhìn thấy ( với năng lượng còn lại được chuyển đổi thành nhiệt). Hiệu quả phát sáng của một bóng đèn sợi đốt thông thường là 16 lumens trên mỗi watt , so với 60 lm / W của một bóng đèn huỳnh quang compact . Một số ứng dụng của bóng đèn sợi đốt cố tình sử dụng nhiệt sinh ra bởi dây tóc . Các ứng dụng như vậy bao gồm vườn ươm , hộp ấp cho gia cầm, đèn nhiệt cho xe tăng bò sát, hồng ngoại sưởi ấm cho các quá trình sưởi ấm công nghiệp và làm khô , đèn lava , và đồ chơi dễ Nướng giặt . Bóng đèn sợi đốt cũng có thời gian sống ngắn so với các loại khác của ánh sáng , khoảng 1000 giờ cho bóng đèn nhà so với lên đến 10.000 giờ cho đèn huỳnh quang nhỏ gọn và lên đến 100.000 giờ cho đèn LED. Ngay cả với sự thiếu hiệu quả của họ bóng đèn sợi đốt vẫn còn sử dụng rộng rãi do màu sắc ánh sáng của họ mà là gần giống như quang phổ mặt trời . Tuy nhiên, họ đang dần được thay thế trong nhiều ứng dụng của các loại đèn điện , chẳng hạn như đèn huỳnh quang, compact đèn huỳnh quang (CFL ) , đèn huỳnh quang cathode lạnh ( CCFL ) , đèn phóng điện cường độ cao , và phát sáng đèn diode (LED) . Một số quốc gia , chẳng hạn như Liên minh châu Âu và Canada, đang trong quá trình giảm dần việc sử dụng bóng đèn sợi đốt . 2.2. Đèn Halogen Đèn halogen được hai nhà khoa học nghiên cứu và phát triển đầu tiên là Elmer Fridrich và Emmet Wiley tại General Electric trong Nela Park, Ohio vào năm 1955. 5 Đèn halogen cũng được biết đến như một halogen thạch anh và đèn halogen vonfram. Nó là một hình thức tiên tiến củabóng đèn sợi đốt . Dây tóc bao gồm dễ uốn vonfram và nằm trong một khí đầy bóng giống như một bóng đèn vonfram tiêu chuẩn, tuy nhiên khí trong một bóng đèn halogen là ở áp suất cao (7-8 ATM). Bóng đèn thủy tinh được làm bằng thạch anh nóng chảy, cao-silica thủy tinh hoặc aluminosilicate. Bóng đèn này là mạnh hơn kính tiêu chuẩn để chứa áp lực cao. Đèn này đã được một chuẩn công nghiệp cho đèn chiếu sáng làm việc và ánh sáng phim / truyền hình do kích thước nhỏ gọn và sản lượng lumen cao. Đèn halogen đang được thay thế dần bởi các mảng đèn LED trắng, HID thu nhỏ và đèn huỳnh quang. Tăng halogen hiệu quả với 30 + lumens trên mỗi watt có thể thay đổi suy giảm bán trong tương lai. Hình 2.2 : Bóng đèn Halogen Ưu điểm: Đèn Halogen là nhỏ, nhẹ chi phí thấp để sản xuất, không sử dụng thủy ngân như CFL (đèn huỳnh quang) hoặc đèn hơi thủy ngân nhiệt độ màu tốt hơn so với tiêu chuẩn vonfram (2800-3400 Kelvin), đó là gần gũi hơn với ánh sáng mặt trời hơn so với nhiều "orangy" vonfram tiêu chuẩn. cuộc sống dài hơn so với đèn sợi đốt thông thường một, tức vào độ sáng đầy đủ, không có thời gian khởi động, và nó là dimmable.Nnưng nhược điểm là: Vô cùng. nóng (dễ dàng có khả năng gây bỏng nặng nếu đèn được chạm vào), đèn là nhạy cảm với các loại dầu còn lại da người, nếu bạn chạm vào bóng bằng tay của bạn dầu bỏ lại phía sau sẽ nóng lên khi bóng đèn được kích hoạt, dầu này có thể gây ra sự mất cân bằng và kết quả là vỡ của bóng đèn, nổ, bóng đèn có khả năng thổi và gửi những mảnh vỡ thủy tinh nóng ra ngoài. Một màn hình hoặc lớp kính bên ngoài của đèn có thể bảo vệ người dung, không hiệu quả như đèn HID (đèn Metal Halide và HPS) Đèn halogen có một sợi vonfram tương tự như bóng đèn sợi đốt tiêu chuẩn, tuy nhiên đèn nhỏ hơn nhiều cho công suất tương tự, và có chứa một chất khí halogen trong bóng đèn. Halogen rất quan trọng trong đó là dừng làm đen và làm chậm quá trình loãng của sợi vonfram. Này kéo dài tuổi thọ của bóng đèn và cho phép vonfram để đạt được nhiệt độ cao hơn (do đó làm cho nhiều ánh sáng hơn) một cách an toàn. Bóng đèn phải có khả năng đứng nhiệt độ cao hơn thạch anh nóng chảy nên thường được sử dụng thay vì thủy tinh silica bình thường. Một halogen là một yếu tố đơn trị mà dễ dàng tạo ion âm. Có 5 halogen:.Flo, clo, brom, iod, và astatin Chỉ Iốt và Brôm được sử dụng trong halogen vonfram đèn. Đèn được bật và dây tóc bắt đầu phát ánh sáng đỏ như nhiều hơn hiện tại đi qua nó. Nhiệt độ nhanh chóng tăng lên. Halogen đun sôi để một chất khí ở nhiệt độ tương đối thấp: I-ốt (184 C) hoặc Brom (59 6 C).Thông thường các nguyên tử vonfram bốc hơi khỏi dây tóc và tiền đặt cọc bên trong của bóng đèn, điều này làm đen bóng đèn sợi đốt thông thường. Như các nguyên tử rời khỏi sợi dây tóc bị mỏng hơn. Cuối cùng phá vỡ dây tóc (thường là ở hai đầu của dây tóc). Trong một bóng đèn halogen vonfram các nguyên tử vonfram hóa học đoàn kết với các phân tử khí halogen và halogen khi nguội đi, vonfram được redeposited trở lại dây tóc. Quá trình này được gọi là chu kỳ halogen. 2.3. Đèn huỳnh quang Đèn huỳnh quang hay gọi đơn giản là đèn tuýp gồm điện cực (vonfram) 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 màu. Khi đóng điện, hiện tượng phóng điện giữa hai điện cực làm phát ra tia tử ngoại (tia cực tím). Tia tử ngoại tác dụng vào lớp bột huỳnh quang làm đèn phát sáng. Ngoài ra, để giúp cho hiện tượng phóng điện xảy ra, người ta phải lắp thêm chấn lưu (tăng phô) và tắc te (chuột). Hình 2.3 : Đèn huỳnh quang Từ khi kĩ sư người Mỹ Peter Cooper Hewitt sangsn chế vào năm 1902 và được phổ biến từ năm 1939 đến nay, đèn huỳnh quang được cải tiến để sử dụng rộng rãi từ gia đình cho đến các của hàng, văn phòng, đường phố… với vô số kiểu dáng, màu sắc, kích thước, công suất, tùy theo công dụng của chúng. 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 và có tuổi thọ từ 10 đến 20 lần. Dòng điện chạy qua chất khí hoặckim loại bay hơi có thể gây ra bức xạ điện từ tại những bước sóng nhất định tuỳ theo thành phần cấu tạo hoá học và áp suất khí. Đèn ít toả nhiệt nhưng nhược điểm là cồng kềnh, cơ chế mồi cho phóng điện phức tạp, không tăng giảm độ sáng được và tắt mở nhiều lần thì đèn chóng hỏng. 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. 2.4. Đèn compact 7 Đèn compact thực chất là loại đèn huỳnh quang công suất nhỏ có ống thuỷ tinh bé uốn gấp hình chữ U, 2U, 3U hoặc ống xoắn thu gọn kích thước gần bằng với bóng sợi đốt thông thường. Hình 2.4 : Bóng đèn compact Loại đèn compact xuất hiện gần đây đã mở ra một thị trường hoàn toàn mới của nguồn sáng huỳnh quang. Những chiếc đèn này cho phép thiết kế bộ đèn nhỏ hơn nhiều, có thể cạnh tranh với loại đèn nóng sáng và đèn hơi thủy ngân trên thị trường đồ chiếu sáng có hình tròn hoặc vuông. Sản phẩm bán trên thị trường có bộ điều khiển gắn liền (CFG) hoặc điều khiển tách rời (CFN). Cấu tạo bên trong của đèn là ống thủy tinh được phủ một lớp bột huỳnh quang loại mới, tốt hơn loại dùng trong bóng huỳnh quang trước đây, nên phát ra nhiều ánh sáng hơn và phù hợp với cảm nhận của mắt người. Đèn sử dụng chấn lưu điện tử để khởi động và duy trì phát sáng ổn định, tạo dòng điện dao động hàng chục ngàn lần trong một giây nên không gây hiện tượng ánh sáng nhấp nháy, làm mỏi mắt như đèn huỳnh quang thông thường. Đèn compact phát ra lượng ánh sáng nhiều gấp 5 lần đèn sợi đốt có cùng công suất. Do vậy, thay thế đèn sợi đốt bằng đèn compact sẽ tiết kiệm được khoảng 80% điện tiêu thụ. Ngoài đèn compact còn có nhiều loại bóng đèn hiệu suất cao tiết kiệm điện khác như đèn huỳnh quang loại mới T8, T5, đèn Natri cao áp và áp suất thấp, đèn halôgen cao áp, đèn điôt quang ánh sáng trắng, đèn Led. Về bản chất, là đèn huỳnh quang cải tiến, tiết kiệm hơn một chút. Nhưng nhược điểm là cần điện thế cao, không thích hợp cho việc thay đổi đóng ngắt nhiều lần.Trong đèn compac có thuỷ ngân, rất độc hại, dễ phân tán vào môi trường gây ô nhiễm đường hô hấp. Ở các nước tiên tiến có yêu cầu nhà máy làm đèn huỳnh quang, đèn compăc phải thu hồi sản phẩm đèn hỏng để tái chế, chủ yếu là thu lại thuỷ ngân không để phân tán. 2.5.Đèn hơi Natri 2.5.1. Đèn hơi Natri cao áp 8 Hình 2.5: Bóng đèn hơi Natri cao áp Là loại đèn phát sáng nhờ hiện tượng phóng điện trong chất khí. Đèn natri cho ánh sáng màu vàng thích hợp cho chiếu sáng công cộng. Nhưng đèn có cấu tạo phức tạp, giá tiền cao. Đèn hơi Natri cao áp (HPS) được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng chiếu sáng ngoài trời và chiếu sáng công nghiệp. Hiệu suất cao là đặc điểm ưu việt hơn của loại đèn này so với đèn halogen kim loại vì những ứng dụng này không đòi hỏi độ hoàn màu cao. Khác với đèn thủy ngân và đèn hologen kim loại, đèn HPS không có các điện cực khởi động, balat chấn lưu bao gồm tác-te điện tử cao áp.Ống hồ quang được làm bằng gốm, có thể chịu được nhiệt độ lên đến 2372F. Ống được nạp khí xenon giúp tạo hồ quang cũng như hỗn hợp khí thủy ngân và natri. 2.5.2. Đèn hơi Natri hạ áp Hình 2.6: Bóng đèn natri hạ áp Mặc dù đèn hơi Natri hạ áp (LPS) tương tự như hệ thống huỳnh quang (vì chúng đều là hệ thống hạ áp), nhưng loại đèn này thường được xếp vào họ đèn HID. Đèn LPS là nguồn sáng thành công nhất, nhưng chất lượng lại kém nhất trong tất cả các loại đèn. Là nguồn ánh sáng đơn sắc, tất cả các màu mà LPS thể hiện là đen, trắng, hoặc bóng của màu xám. Đèn LPS có thể sử dụng trong mức điện áp từ 18-180. Đèn LPS thường được hạn chế sử dụng cho các ứng dụng ngoài trời như chiếu sáng an ninh hoặc chiếu sáng đường phố và các ứng dụng hạ 9 áp trong nhà không cần chất lượng màu tốt (như cầu thang). Tuy nhiên, vì độ hoàn màu kém nên nhiều đô thị không cho phép sử dụng chúng cho chiếu sáng đường phố. Đặc điểm : -Hiệu suất : 100 - 200 lumen/Oát (lm/W) -Chỉ số hoàn màu : 3 -Nhiệt độ màu :Vàng (2200K) Tuổi thọ của đèn - 16000 giờ -Khởi động : 10 phút, làm nóng trở lại - lên đến 3 phút 2.6. Đèn hơi thủy ngân Hình 2.7: Bóng đèn hơi thủy ngân Đèn thủy ngân hơi là một đèn phóng điện khí có sử dụng một điện hồ quang thủy ngân bốc hơi thông qua để tạo ra ánh sáng . Việc xả hồ quang thường được giới hạn trong một ống hồ quang thạch anh nóng chảy nhỏ gắn bên trong một bóng đèn thủy tinh borosilicate lớn hơn. Các bóng đèn bên ngoài có thể được rõ ràng hoặc tráng phosphor , trong cả hai trường hợp , các bóng đèn bên ngoài cung cấp vật liệu cách nhiệt , bảo vệ khỏi các tia cực tím của ánh sáng tạo ra , và thuận tiện cho lắp ống hồ quang thạch anh nấu chảy . Đèn hơi thủy ngân có nhiều năng lượng hiệu quả hơn so với đèn sợi đốt và đèn huỳnh quang nhất , với những hiệu quả phát sáng của 35-65 lumens / watt. Lợi thế khác của họ là một cuộc đời dài bóng đèn trong khoảng 24.000 giờ và cường độ cao, ánh sáng trắng rõ ràng đầu ra. Đối với những lý do này , chúng được sử dụng cho chiếu sáng khu vực lớn trên cao, chẳng hạn như trong các nhà máy , nhà kho, và các đấu trường thể thao cũng như cho đèn đường . Đèn thủy ngân rõ ràng tạo ra ánh sáng trắng với một màu xanh xanh do sự kết hợp thủy ngân của vạch quang phổ. Đây không phải là tâng bốc đến màu da của con người , vì vậy đèn như vậy thường không được sử dụng trong các cửa hàng bán lẻ. "Màu sửa chữa " bóng đèn thủy ngân khắc phục vấn đề này với một phosphor bên trong bóng đèn bên ngoài phát ra ánh sáng trắng. Họ cung cấp thể hiện màu sắc tốt hơn so với các loại đèn hơi natri cao hay thấp áp lực hiệu quả hơn. Họ hoạt động ở áp suất bên trong khoảng một bầu không khí và yêu cầu đồ đạc đặc biệt , cũng như chấn lưu điện. Họ cũng đòi hỏi phải có thời gian khởi động của 4-7 phút để đạt được sản lượng ánh sáng đầy đủ . Đèn hơi thủy ngân đang trở nên lỗi thời do hiệu quả cao hơn và cân bằng màu sắc tốt hơn của các loại đèn halogen kim loại 10 [...]... chắc chắn, khó bể dễ Bảng 3.2: bảng so sánh đèn LED và đèn thông thường 3.1 So sánh giữa LED chiếu sáng và đèn sợi đốt: Ánh sáng trắng là sự kết hợp của tất cả các bước sóng trong giải quang phổ mà mắt người cảm nhận được Trong khi đèn sợi đốt tạo ra ánh sáng trắng thì đèn LED lại không, nó chỉ tạo ra ánh sáng với một bước sóng cụ thể nào đấy và màu sắc ánh sáng thì phụ thuộc vào vật liệu sử dụng để... (color rendering index: CRI) Nhiệt độ màu tương quan CCT là tính chất của ánh sáng mà người ta đề cập đến khi nói rằng ánh sáng đó "nóng" hay "lạnh"; ví dụ như khi nói ánh sáng đèn huỳnh quang là "lạnh", ý muốn nói rằng đèn đó có độ CCT cao CCT được đo bằng đơn vị "kelvin", với ánh sáng trắng lạnh CCT là 5000K, trong khi ánh sáng trắng ấm thì CCT thấp hơn là 2700K Hiện nay, đa phần đèn LED trắng có... công nghệ chiếu sáng Hướng quan trọng để tiết kiệm điện chiếu sáng chính là sử dụng những kỹ thuật chiếu sáng mới, năng lượng điện tiêu thụ ít hơn nhiều nhưng kết quả chiếu sáng không giảm Đó là chiếu sáng bằng LED (LED: Light emiting diode – điôt phát sáng) là các điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại Cũng giống như điốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép... tiếp này sẽ nhanh gấp 10 lần so với quá trình chuyển tiếp từ đèn sợi đốt ĐÈN LED CHIẾU SÁNG ĐÈN CHIẾU SÁNG TRUYỀN THỐNG Ánh sáng được tạo ra bởi vật liệu bán dẫn Do đó độ sáng luôn ổn định Ánh sáng được tạo ra bởi quá trình ion hóa các chất khí (thủy ngân, nattri, phot pho) và sự đốt nóng của dây đốt Do đó độ sáng không ổn định Tiêu tốn công suất chỉ bằng 50 đến 75% so với đèn truyền thống để tạo ra... dụng 10 giờ/ngày) Tuổi thọ từ 1.000 đến 20.000 giờ Ánh sáng tập trung Ánh sáng truyền đi mọi hướng, không tập trung Sử dụng nguồn điện trực tiếp để phát sáng mà không cần dùng tăng phô, chuột kích Một số loại đèn phải dùng tăng phô, chuột kích để kích họat sự phát sáng 17 Bật sáng tức thời Cần phải có thời gian kích Đèn cao áp cần tới 10 phút để kích sáng Không có phát ra tia cực tím, thân thiện môi... giản nhưng chất lượng kém hơn thì phương pháp sử dụng RGB, tạo ra ánh sáng trắng bằng việc "trộn" ánh sáng đỏ (R), xanh lục (G) và xanh lam (B) với nhau, tạo ra ánh sáng trắng với chất lượng hoàn hảo hơn Tuy nhiên, chất lượng này cũng đi kèm với sự phức tạp về kỹ thuật sản xuất và làm cho giá cả sản phẩm trở nên cao hơn Chất lượng ánh sáng được xác định bởi 2 thông số: nhiệt độ màu tương quan (correlated... lạnh nhưng có thể so sánh được với đèn huỳnh quang compact Chỉ số hoàn màu CRI là chỉ số đo mức độ mà màu sắc của vật thể hiển thị khi được chiếu sáng bởi một nguồn sáng nào đó, so với màu sắc thực của vật thể (khi được chiếu sáng bởi đèn sợi đốt hoặc ánh sáng mặt trời) CRI bằng 100 nghĩa là màu sắc hiển thị trung thực hoàn toàn, do đó, CRI càng cao nghĩa là chất lượng nguồn sáng càng tốt Các đèn huỳnh... những chiếc đèn LED màu như trên không thể làm nguồn sáng cho các công trình chiếu sáng công cộng để thay thế cho những bóng đèn truyền thống vì đèn LED chỉ cho các ánh sáng đơn sắc như đỏ, vàng, xanh lá cây… mà không thể tạo ra được ánh sáng trắng Chỉ đến khi LED trắng xuất hiện thì công nghệ LED mới tạo được chỗ đứng trong nền công nghiệp chiếu sáng Để có thể chuyển từ màu qua trắng, nghe thì đơn giản... phẫu thuật Ánh sáng đỏ quen thuộc của laser heliumneon (thường viết tắt là He-Ne) được dùng để quét mã vạch hàng hóa, nhưng cũng đóng vai trò quan trọng trong nhiều hệ thống hiển vi quét laser đồng tiêu Ứng dụng laser trong kính hiển vi quang học cũng ngày càng trở nên quan trọng, vừa là nguồn sáng duy nhất, vừa là 13 nguồn sáng kết hợp với các nguồn sáng huỳnh quang và/hoặc nguồn nóng sáng Mặc dù... phát sáng của đèn LED: Màu sắc của đèn LED hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử chất bán dẫn Tùy theo mức năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát ra khác nhau, từ đó sinh ra màu sắc khác nhau Hiện nay, đèn LED tạo ra được rất nhiều màu, kể cả ánh trắng, hồng ngoại, tử ngoại - LED dựa trên công nghệ bán dẫn Hoạt động của LED giống với nhiều loại điốt bán dẫn . carbon, nhưng trước đó đã có một số người khác dùng chất liệu này vì thế đã xảy ra tranh chấp bản quyền. Khả năng dẫn điện của carbon kém nên khi cho điện chạy qua dây dẫn carbon trong một bình. các loại khác của ánh sáng , khoảng 1000 giờ cho bóng đèn nhà so với lên đến 10.000 giờ cho đèn huỳnh quang nhỏ gọn và lên đến 100.000 giờ cho đèn LED. Ngay cả với sự thiếu hiệu quả của họ. đề kháng. Sử dụng một máy dò hồng ngoại chỉ mang đến từ Nhật Bản họ đã thử nghiệm nó và phát hiện ra rằng các thiết bị thắp sáng lên rực rỡ! Ngay sau khi những người khác này đã khám phá trong