1.1 Đèn sợi đốt
Đèn sợi đốt, còn gọi là đèn dây tóc là một loại bóng đèn dùng để chiếu sáng khi bị đốt nóng, dây tóc là bộ phận chính để phát ra ánh sáng, thông qua vỏ thủy tinh trong suốt. Các dây tóc - bộ phận phát sáng chính của đèn được bảo vệ bên ngoài bằng một lớp thủy tinh trong suốt hoặc mờ đã được rút hết không khí và bơm vào các khí trơ. Kích cỡ bóng phải đủ lớn để không bị hơi nóng của nhiệt tỏa ra làm nổ. Hầu hết bóng đèn đều được lắp vào trong đui đèn, dòng điện sẽ đi qua đui đèn, qua đuôi đèn kim loại, vào đến dây tóc làm nó nóng lên và đến mức phát ra ánh sáng. Đèn sợi đốt thường ít được dùng hơn vì công suất quá lớn (thường là 60W), hiệu suất phát quang rất thấp (chỉ khoảng 5% điện năng được biến thành quang năng, phần còn lại tỏa nhiệt nên bóng đèn khi sờ vào có cảm giác nóng và có thể bị bỏng). Đèn dây tóc dùng điện áp từ 1,5 vôn đến 300 vôn.
Hình 7.1 Bóng đèn sợi đốt 1.2 Đèn halogen
Đèn halogen là một bóng đèn sợi đốt bao gồm một dây tóc vonfram được bọc kín trong một bóng đèn nhỏ gọn với một hỗn hợp của một khí trơ và một lượng nhỏ chất halogen như iốt hoặc brôm. Sự kết hợp của khí halogen và sợi vonfram tạo ra phản ứng hóa học chu trình halogen làm bổ sung vonfram cho dây tóc, tăng tuổi thọ và duy trì độ trong suốt của vỏ bóng đèn. Do đó, bóng đèn halogen có thể hoạt động ở nhiệt
65
độ cao hơn so với đèn chứa khí thông thường có công suất và tuổi thọ hoạt động tương tự, tạo ra ánh sáng có hiệu suất chiếu sáng và nhiệt độ màu cao hơn. Kích thước nhỏ của đèn halogen cho phép sử dụng nó trong các hệ thống quang học nhỏ gọn như máy chiếu và đèn chiếu sáng.
Đèn halogen sinh nhiệt cao nên dễ bị ảnh hưởng đến hiệu suất chiếu sáng khi chỉ lẫn một lượng nhỏ hơi ẩm, đặc biệt là khi thay bóng đèn.
Ưu điểm của đèn pha halogen là chi phí thay thế thấp và tuổi thọ cao. Trung bình đèn halogen có thời gian hoạt động trung bình khoảng 1000 giờ, và có công suất khoảng 55 W. Đa số năng lượng này bị biến thành nhiệt năng vô ích thay vì quang năng.
Hình 7.2 Bóng đèn Halogen
Đèn halogen sợi đốt có cấu tạo gồm 4 phần chính:
- Sợi đốt: được làm bằng vật liệu Vonfram có chức năng biến đổi điện năng thành quang năng, khả năng chịu nhiệt cao.
- Đuôi đèn: Phần được chế tạo bằng đồng (Cu) hoặc sắt (Fe) tráng kẽm (Zn) gắn với bóng thủy tinh là nơi tiếp xúc điện với nguồn điện tại đui đèn.
- Bóng thủy tinh (thường được sử dụng bằng thạch anh): vì loại vật liệu này chịu được nhiệt độ và áp suất rất cao.
- Khí halogen và khí trơ: giúp tăng hiệu năng phát sáng của đèn halogen cũng như tuổi thọ.
1.3 Đèn huỳnh quang
Đèn huỳnh quang hay gọi đơn giản là đèn tuýp gồm điện cực (vonfram) vỏ đèn và phủ một lớp bột huỳnh quang(hợp chất chủ yếu là Phốtpho). 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.
Đặc điểm của đèn ống huỳnh quang: hiện tượng nhấp nháy, hiệu suất phát quang cao hơn đèn sợi đốt, tuổi thọ: 8000 giờ, cần mồi phóng điện.
Nguyên lí làm việc: 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
66
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 bàn)
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 đèn compact). Nó cũng rất giống với đèn huỳnh quang nhưng hiệu suất phát quang cao hơn và tiết kiệm điện năng hữu hiệu hơn.
Hình 7.3 Bóng đèn huỳnh quang 1.4 Đèn Compact
Đèn compact cũng là một dạng đèn ống huỳnh quang nhưng ống nhỏ hơn và uốn thành chữ U, hoặc dạng xoắn. Tuy nhiên, khác với đèn tuýp, đèn compact sử dụng bột huỳnh quang đất hiếm, làm tăng hiệu suất và độ bền và giúp thu nhỏ kích thước của bóng đèn. Dù có cơ chế giống nhau, nhưng công dụng của hai loại đèn này là khác nhau. Đèn huỳnh quang có dải sáng rộng, thích hợp để thắp sáng các không gian lớn, trong khi đó đèn compact có dải sáng hẹp hơn, chỉ chiếu sáng các không gian nhỏ, làm đèn chiếu sáng công cộng hoặc trang trí.
67
Hình 7.4 Bóng đèn Compact
Do đó, để tiết kiệm điện, không nên thay thế bóng đèn huỳnh quang bằng bóng đèn compact mà chỉ nên thay thế bóng đèn huỳnh quang thế hệ cũ bằng bóng đèn huỳnh quang tiết kiệm điện T5, T8. Ngược lại, cùng có kích thước nhỏ gọn, nhưng bóng đèn compact lại tiết kiệm điện và có tuổi thọ cao hơn 6-7 lần so với đèn sợi đốt. Do đó, thay thế bóng đèn sợi đốt bằng bóng đèn compact là phù hợp và tiết kiệm.
1.5 Đèn LED
LED (viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là điốt phát quang) 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 với một khối bán dẫn loại n.
Hình 7.5 Cấu tạo LED
Một trong những ưu điểm của LED là có hiệu suất chiếu sáng cao. LED trắng nhanh chóng bắt kịp và vượt qua hiệu suất của đèn dây tóc.
68
Hình 7.6 Bóng đèn LED Ưu điểm
- Phát ra nhiều quang thông ánh sáng hơn các loại khác với cùng mức công suất. - Kích thước nhỏ gọn hơn so với các loại đèn khác
- Có thể bật và tắt nhiều lần mà không ảnh hưởng tới tuổi thọ - Có thể kết hợp với dimmer.
- Có tuổi thọ rất dài. - Chiếu sáng theo hướng
Nhược điểm
- Giá khởi điểm cao - Ảnh hướng bởi nhiệt độ - Rất nhạy với điện áp - Chất lượng ánh sáng