II. Các loại sản phẩm chiếu sáng được dùng trong đánh cá ở Việt Nam
2.Đèn Huỳnh quang
2.1. Nguyên lý cấu tạo
Hình 1.9. Cấu tạo đèn huỳnh quang
Bên ngoài là ống thủy tinh bền, chắn tia tử ngoại. Hai đầu phía trong bố trí điện cực và bổ sung một lượng khí trơ Argon hoặc Kripton và lượng thủy ngân thích hợp. Khi phóng điện tạo nên áp suất thấp, phát sinh bức xạ sơ cấp bước sóng 253,7 nm do hơi thủy ngân tạo nên. Thành ống có phủ chất huỳnh quang, khi làm việc tạo nên nhiệt độ khoảng 40 0C.
Quá trình phát sáng trong đèn huỳnh quang gồm ba bước:
- Tạo nên các điện tử tự do và gia tốc điện tử bằng điện trường.
- Động năng của các điện tử tự do biến đổi thành năng lượng kích thích của các nguyên tử thuỷ ngân.
- Năng lượng kích thích của các nguyên tử thuỷ ngân được biến đổi thành bức xạ ánh
sáng nhìn thấy thông qua sự phát quang của lớp bột huỳnh quang phủ ở trong thành bóng đèn.
Đèn huỳnh quang có thể đạt được hiệu quả năng lượng cao nếu sử dụng hơi thuỷ ngân có mật độ thấp để tạo nên một phổ vạch tia cực tím bước sóng 253,7 nm. Chất huỳnh quang phôtpho phải phủ ở bên trong thành ống vì bước sóng 253,7 nm không xuyên qua thuỷ tinh thường.
Để tạo nên nhiệt độ hồ quang tối ưu, nhiệt độ thành ống khoảng 400C, áp suất hơi thuỷ
Đèn ống phải có tỷ số chiều dài và đường kính thích hợp để giảm tổn thất công suất hai đầu, tổn thất công suất trong vùng catôt và anôt.
Sợi đốt catôt được phủ lớp ôxit thuộc nhóm kiềm thổ để tăng cường khả năng bức xạ điện tử và có cấu tạo xoắn để tăng cường diện tích phát xạ điện tử.
Kết quả là 60% công suất đầu vào xuất hiện ở bức xạ 253,7 nm. Ngoài ra, thuỷ ngân là loại vật liệu có áp suất bay hơi ở nhiệt độ phòng là 1,8 mHg. Ở trạng thái cân bằng, các phân tử trở về trạng thái lỏng có cùng tốc độ với tốc độ bay hơi. Tuy nhiên, mỗi đèn huỳnh quang đều có một lượng thuỷ ngân thừa để đảm bảo đủ dùng trong suốt tuổi thọ của chúng.
Áp suất hơi thuỷ ngân trong đèn được xác định bởi nhiệt độ của điểm lạnh nhất trong bóng đèn và tối ưu ở nhiệt độ 400 C, ở nhiệt độ này áp suất thuỷ ngân vào
khoảng 10mHg.
Vì thuỷ ngân bốc hơi tương đối chậm ở nhiệt độ phòng, do vậy cần thêm vào trong đèn một tác nhân phụ để trợ giúp ổn định hồ quang. Các loại khí trơ ion hoá ở điện áp thấp hơn so với các chất khí khác bởi vì tỷ số thế năng kích thích đầu tiên và thế năng ion hoá trong khí trơ tương đối cao làm tăng xác suất của ion hoá. Ví dụ, đối với argon tỷ số này là 11,56/15,68 = 0,74.
2.2. Phân loại đèn huỳnh quang 2.2.1. Huỳnh quang ống thẳng 2.2.1. Huỳnh quang ống thẳng
- Đèn huỳnh quang T8: Có đường kính 8/8 = 1 inch = 26mm (đèn ống gầy), - Đèn thế hệ cũ T10: Có đường kính 10/8 inch = 38mm
- Hiệu quả ánh sáng từ 40 đến 90 lm/W. - Chỉ số thể hiện màu từ 55 đến 90. - Nhiệt độ màu từ 2800 đến 6500K. - Tuổi thọ khoảng 8000-12.000 giờ. - Đèn huỳnh quang T5: Đường kính 16 mm
Xuất hiện trên thị trường năm 1995, loại đèn này là sản phẩm mới của đèn ống huỳnh quang. Loại đèn đường kính nhỏ này có hiệu quả ánh sáng tăng 7% so với T8 (95 lm/w so với 89 lm/w của T8). Hiện nay, đèn T5 có thể được sản xuất với dải công suất từ vài W đến hàng trăm W
2.2.2. Đèn huỳnh quang tích hợp (đèn compact)
Đèn compact là một loại đèn huỳnh quang đặc biệt (T5 hoặc T3) ống gấp kiểu chữ U hoặc có hình xoắn ốc. Thông thường, bên trong đui đèn thông dụng E27/ B22 có tích hợp chấn lưu điện tử, vì thế việc nối đèn compact cũng đơn giản như nối đèn sợi đốt.
Ngoài ra, còn có đèn huỳnh quang compact được mắc nối tiếp với chấn lưu sắt từ. So với đèn sợi đốt cùng quang thông, công suất tiêu thụ của đèn compact chỉ bằng 20%. Dải công suất của các đèn compact từ 5-55W. Hiệu quả ánh sáng đạt trên 50 lm/W, hơi thấp hơn hiệu quả của đèn ống huỳnh quang, nhiệt độ màu 2700, 3000,
3500, 4100K, chỉ số thể hiện màu 80, tuổi thọ khoảng 8000 giờ.
2.3. Phổ năng lượng của đèn huỳnh quang
3. Đèn halogen kim loại (Metal halide)
Hình 1.11 Ảnh chụp đèn Metal Halide
Nguyên lý phóng điện của hơi halogen kim loại được Steinmetz mô tả đầu tiên từ năm 1911 và được công ty General Electric ứng dụng đầu tiên trong công nghiệp. Người ta cho thêm vào môi trường thủy ngân muối iốt của các kim loại như Indi, Thali, Natri. Vì iốt thuộc nhóm halogen nên những đèn có môi trường này gọi là đèn halogen kim loại (Metal halide). Các loại đèn này có hiệu quả sáng khoảng 70-110 lm/W và được chế tạo với dải công suất từ 32 đến 2000 W với nhiều kiểu dáng khác nhau:
- Đèn có vị trí vạn năng, nghĩa là có thể treo ở vị trí bất kỳ, dễ sử dụng. Tuy
nhiên vị trí tốt nhất là nghiêng 150 so với phương thẳng đứng, khi đó quang thông và
tuổi thọ đạt cực đại.
- Các đèn vạn năng có nhiệt độ màu 4000-4500K, chỉ số thể hiện màu CRI = 65, khi có lớp phốt pho nhiệt độ màu 3700-4000K, CRI = 70. Loại đèn có màu ấm 3000-3200K có công suất thấp. Gần đây, xuất hiện loại đèn không có vỏ thủy tinh ngoài có chỉ số thể hiện màu cao.
- Đèn có vị trí phóng điện thẳng đứng hoặc nằm ngang, nói chung có hiệu quả ánh sáng và chỉ số thể hiện màu cao hơn đèn vạn năng.
Đèn thẳng đứng có đế đèn phía dưới, nhiệt độ màu tiêu chuẩn 4000-4500K, phủ phốt pho tạo nhiệt độ màu 3700-4000K, màu ấm 2700-3200K. Ưu điểm chính của đèn thẳng đứng là hiệu quả ánh sáng cao từ 70-110 lm/W.
Đèn nằm ngang dùng cho chiếu sáng ngoài trời, đèn pha và đèn chiếu sáng đường phố có công suất nhỏ nhất 175 W, hiệu quả ánh sáng 70-110 lm/W.
Đặc điểm của đèn halogen kim loại là màu sắc thay thay đổi theo thời gian sử dụng. Khi làm việc hơi halogen kim loại nóng lên trong ống hồ quang. Vì nhiệt độ cao, sự già hóa nhanh làm thay đổi hỗn hợp hơi halogen do vậy quang thông và màu sắc của đèn cũng thay đổi. Để hạn chế hiện tượng này, cần tham khảo ý kiến của nhà chế tạo và phối hợp tốt đèn và chấn lưu. Nên chọn đèn theo công nghệ mới nhất như: đèn có ống hồ quang nhọn, khởi động xung, ống hồ quang bằng gốm. Cho đèn hoạt động ít nhất 100 giờ để đặc tính màu của đèn ổn định. Cần để đèn hoạt động ở cùng một vị trí. Các đèn halogen kim loại không làm việc được với bộ điều chỉnh điện áp.
Các đèn halogen kim loại được sử dụng rộng rãi trong dải công suất 250-2000 W trong các khu vực cần thể hiện màu tốt, như các công trình văn hóa thể thao, truyền hình màu. Nhược điểm của đèn này là giá thành cao, sau một thời gian sử dụng màu bị thay đổi.