Màu của ánh sáng phụ thuộc vào công Nghệ 8

Câu hỏi: Em cho biết các loại đèn huỳnh quang?

Trả lời: Đèn huỳnh quang ra đời đầu tiên năm 1937, dùng chấn lưu sắt từ. Từ năm 1960, chân lưu điện tử được chế tạo ra dùng cho đèn huỳnh quang nên không cần tắc te mồi nữa, vài năm sau thì đèn compac được chế tạo ra. Giữa thập kỉ 90, đèn compac nước ngoài sản xuất lần đầu tiên nhập vào Việt Nam, dây cùng là loại đèn huỳnh quang nhưng gọn hơn đèn ống huỳnh quang. Năm 2002, công ti cổ phần bóng đèn phích nước Rạng Đông bắt đầu sản xuất đèn compac dùng để chiếu sáng trong nhà hoặc ở nơi công cộng. Đèn ống huỳnh quang và đèn compac được dùng phổ biến vì ánh sáng tốt, hiệu suất phát sáng cao hơn đèn sợi đốt. Ngoài ra đèn huỳnh quang còn có loại phát ra ánh sáng cực tím để làm đèn soi tiền phân biệt tiền thật và tiền giả, đèn huỳnh quang phát ra ánh sáng các màu để làm đèn trang trí.

Câu hỏi: Em cho biết cấu tạo của đèn ống huỳnh quang?

Trả lời: Đèn ống huỳnh quang có hai bộ phận chính là: ống thủy tinh và hai điện cực ở hai đầu ống.

Ống thủy tinh: Ống thủy tinh của các đèn chiếu sáng bình thường có các loại chiều dài: 21cm, 30cm, 43cm, 51cm, 60cm, 120cm, 150cm. ... Mặt trong ống thủy tinh của bóng đèn phát ra ánh sáng trắng có phủ lớp bột huỳnh quang photphat canxi. Một số loại đèn ống huỳnh quang lớp bột phủ trong ống có thêm đất hiếm để ánh sáng phát ra tốt hơn.

Ống thuỷ tinh trong đèn compac có dạng 2U, 3U, 4U, dạng chữ M hoặc xoắn như lò xo.... bột huỳnh quang bên trong là đất hiếm nên ánh sáng phát ra tốt.

Ống thủy tinh của đèn ống huỳnh quang có đường kính 15mm, 24mm, 26mm. 28mm, 32mm, 36mm, ... dạng hình trụ hoặc uốn thành vòng tròn.

Ống thủy tinh của đèn compac các loại thường có đường kính 9mm, 11mm. ...

Trong ống thủy tinh không khí được hút hết ra và thay thế bằng hơi thủy ngân và khí trơ [neon, acgon, kripton] có áp suất thấp.

Điện cực: Hai đầu ống có hai sợi dây vonfram dạng lò xo xoắn làm điện cực, hai đầu mỗi điện cực được dẫn ra ngoài ống bằng hai sợi dây kim loại đặc biệt có hệ số dãn nở nhiệt tương tự thủy tinh. Đầu dây ra ngoài ống thủy tinh của điện cực đèn ống huỳnh quang được đặt trong ống đồng nhỏ tạo thành chân đèn để nối vào nguồn điện. Sợi vonfram của điện cực được phủ ngoài bằng lớp bari-oxit để phát xạ điện tử tốt.

Câu hỏi: Em hãy nói nguyên lí làm việc của đèn ống huỳnh quang loại dùng chấn lưu sắt từ?

Trả lời: Khi dòng điện cho đèn, điện áp 220V đặt vào hai cực tắc te nên xảy ra hiện lượng phóng điện trong tắc te. Một cực của tắc te là thanh lưỡng kim nên khi xảy ra phóng điện trong tắc te, thanh lưỡng kim nóng lên biến dạng và chạm vào cực bên kia của tắc te. Khi hai cực tắc te chạm nhau thì dòng điện trong mạch làm nóng sợi đốt ở hai đầu bóng đèn [vì tắc te, 2 sợi đốt của bóng đèn, chấn lưu mắc nối tiếp vào mạch điện nên dòng diện trong mạch bị khống chế không lớn quá nên hai sợi đốt ở hai đầu bóng không bị đứt], trong tắc te không phóng điện nữa nên thanh lưỡng kim nguội đi. Khi thanh lưỡng kim nguội đi nó lại trở về hình dạng ban đầu và hai điện cực tắc te lại tách xa nhau. Khi hai điện cực trong tắc te tách xa nhau thì dòng điện trong mạch bị ngắt, cuộn chấn lưu sinh ra điện áp cảm ứng trên 700V đặt vào hai đầu bóng nên có hiện tượng phóng điện giữa hai điện cực trong bóng. Sự phóng điện trong bóng sinh ra tia tử ngoại đập vào lớp bột huỳnh quang phủ trên mặt bóng làm bóng phát sáng. Khi đèn đã phát sáng, dòng điện đi qua bóng đèn làm diện áp hai cực bóng đèn giảm đi, điện áp này cũng là điện áp đặt vào hai cực tắc te không đủ làm cho phóng điện trong tắc te. Màu của ánh sáng do đèn phát ra phụ thuộc chất bột huỳnh quang phủ trong bóng. Những năm gần đây người ta cho thêm đất hiếm vào bột huỳnh quang phủ trên mặt bóng nên ánh sáng phát ra tốt hơn.

Câu hỏi: Em cho biết đặc điểm của đèn ống huỳnh quang?

Trả lời: Đèn ống huỳnh quang có các đặc điểm:

- Hiện tượng nhấp nháy: Đèn ống huỳnh quang mắc vào mạch điện xoay chiều có tần số 50 nên trong mỗi giây có 100 lần dòng điện đạt cực đại [nói về giá trị tuyệt đối] và 100 lần dòng điện có trị số bằng 0. Khi dòng điện bằng 0 thì không có hiện tượng phóng điện trong đèn, nhưng lớp huỳnh quang chưa kịp tối [vì hiện tượng dư huy] thì dòng điện lại qua nên đèn lại sáng. Hiện tượng này trong các sách nói là hiện tượng nhấp nháy của đèn ống huỳnh quang, nó gây ra mói mắt. Nhưng thực ra hiện tượng nhấp nháy này mắt người thường không nhận biết được vì nếu ánh sáng thay đổi 25 lần trong 1 giây là mắt đã không nhận biết được rồi. Ở đây ánh sáng thay đổi 100 lần trong một giây và ánh sáng cũng không tắt hẳn lúc trong đèn không phóng điện nên ta chỉ nhận thấy hiện tượng nhấp nháy của ánh sáng đèn khi chiếu vào cánh quạt đang quay với một tốc độ thích hợp.

- Hiệu suất phát quang: Khi có dòng điện qua đèn, 20 ÷ 25 % năng lượng điện biến thành quang năng như vậy hiệu suất phát quang lớn hơn đèn sợi đốt 4 ÷ 5 lần. Tuy nhiên các đèn huỳnh quang còn tốn điện trong chấn lưu:

- Đèn ống thường loại 1,2m có công suất 40W thì điện tiêu thụ ở chấn lưu sắt từ là 12W, chấn lưu điện từ tiêu thụ 3W.

- Chấn lưu đèn compac tiêu thụ điện 3W.

- Như vậy đèn ống huỳnh quang dùng chấn lưu điện tử và đèn compac đỡ tốn điện hơn đèn ống dùng chấn lưu sắt từ nhưng không phải đỡ tốn điện 50% như vẫn quảng cáo vì bản thân ống vẫn tiêu thụ điện như nhau.

- Tuổi thọ:

Theo số liệu kĩ thuật của các nhà sản xuất thì tuổi thọ của đèn ống huỳnh quang là 6000 ÷ 8000 giờ. Tuy nhiên, tuổi thọ này còn tùy thuộc vào điều kiện sử dụng:

+ Nếu đèn ống huỳnh quang để ở nơi ẩm ướt ví dụ nhà tắm luôn có hơi nước thì tuổi thọ của đèn ống huỳnh quang giảm đi nhiều vì chấn lưu bị ẩm nhất là chấn lưu điện tử. Chấn lưu sắt từ bị âm thì có hiện tượng rò điện giữa các vòng dây, chấn lưu điện tử bị ẩm thì hay hỏng trandito do diện trở định thiên của trandito bị giảm trị số vì ẩm, các tụ trong chấn lưu hay bị rò.

+ Nếu đèn ống huỳnh quang bật tắt nhiều thì tuổi thọ cũng giảm.

- Mồi phóng điện:

+ Trường hợp dùng chấn lưu sắt từ:

- Bóng 1,2m: Khi đóng điện, điện áp đặt vào hai điện cực của bóng là 220V nên không có hiện tượng phóng điện giữa hai cực được, tắc te mắc trong mạch để tạo ra điện áp trên 700V giữa hai cực để mồi cho phóng điện và đèn sáng. Khi đèn sáng, điện áp giữa hai cực bóng đèn đồng thời cũng là điện áp giữa hai cực tắc te là 140 ÷ 170V nên tắc te không làm việc nữa, lúc này tháo tắc te ra đèn vẫn sáng bình thường.

- Bóng 0,6m: Điện áp giữa hai cực của bóng là 220V nên không có hiện tượng phóng điện giữa hai cực của bóng và bóng không sáng được, dùng tắc te để tạo ra điện áp trên 700V giữa hai cực của bóng mồi cho đèn sáng.

- Trường hợp dùng chấn lưu điện tử: Xung điện giữa hai cực có trị số cao làm cho đèn phóng điện được nên không cần đến tắc te để mồi cho đèn sáng.

Câu hỏi: Em cho biết các số liệu kĩ thuật của đèn ống huỳnh quang?

Trả lời: Các số liệu kĩ thuật của đèn ống huỳnh quang thường có trên thị trường:

-Điện áp định mức: 12V, 110V-127V, 220V.

Đèn ống huỳnh quang 12V là loại dùng ac quy, có chấn lưu điện tử.

- Chiều dài ống 0,21m: Công suất 5W.

                      0,3m : Công suất 10W.

                      0,6m : Công suất 18W, 20W.

                      1,2m : Công suất 36W, 40W.

                      1,5m : Công suất 60W.

Câu hỏi: Tại sao đèn ống huỳnh quang thế hệ mới có bóng đường kính nhỏ [bóng gầy] độ sáng cao hơn bóng có đường kính lớn [bóng béo]?

Trả lời: Đèn ống huỳnh quang thế hệ mới có bóng đường kính nhỏ [bóng gầy] độ sáng cao hơn bóng có đường kính lớn [bóng béo] vì lớp bột huỳnh quang trong ống có thêm đất hiếm.

Câu hỏi: Tại sao khi mới bật điện đèn ống huỳnh quang loại dùng chấn lưu sắt từ [có dùng tắc te] bóng thường nháy vài lần rồi mới sáng hẳn?

Trả lời: Khi mới bật điện đèn ống huỳnh quang loại dùng chấn lưu sắt từ [có dùng tắc te] bóng thường nháy vài lần rồi mới sáng hẳn vì lúc ấy luồng tia tử ngoại trong bóng chưa đủ làm bóng sáng hẳn, phải một lúc sau sự phóng điện trong đèn làm luồng tia tử ngoại du mạnh thì đèn mới sáng hẳn lên.

Câu hỏi: Em có biết việc xác định tuổi thọ của bóng đèn như thế nào không?

Trả lời: Để xác định tuổi thọ của bóng, nhà sản xuất thường lắp độ 10 bóng lên để thắp liên tục trong điều kiện điện áp định mức ổn định. Đến khi nào một nửa số bóng bị hỏng, không sáng nữa thì khoảng thời gian từ khi thắp sáng bóng đến lúc hỏng một nửa số bóng là tuổi thọ của bóng. Vì thế nên bóng dùng có cái thời gian dài hơn tuổi thọ, có cái thời gian dùng ngắn hơn tuổi thọ của nhà sản xuất thông báo.

Câu hỏi: Em có biết muốn khắc phục hiện tượng nhấp nháy của đèn ống huỳnh quang dùng chấn lưu sắt từ thì làm thế nào?

Trả lời: Muốn khắc phục hiện tượng nhấp nháy của đèn ống huỳnh quang dùng chấn lưu sắt từ thì ở trong sách Công nghệ 8 [SGV, trang 152] có viết:

“ Sử dụng bộ đèn trong đó có 2 ống huỳnh quang nối song song với nhau trong một hộp đèn, 1 ống nối với cuộn dây điện cảm, 1 ống nối với tụ điện, nhờ đó dòng điện qua hai ống lệch pha nhau, bộ đèn sẽ phát ra ánh sáng liên tục.”

Em thấy điều sách GV viết thuần túy lí thuyết, nếu làm như sách GV viết thì nối tụ điện và cuộn dây điện cảm như thế nào? Trong thực tế, chưa thấy ở đâu làm như sách viết! Nếu lắp mạch như sách viết thì cuộn cảm phải có trị số bao nhiêu? Tụ điện mắc cho bóng đèn kia phải có trị số bao nhiêu? Nói lí thuyết thì đơn giản nhưng thực tế việc xác định trị số của cuộn cảm và tụ điện không đơn giản! Có khi mắc như trong sách nếu trị số tụ điện và cuộn cảm phù hợp nhau mà dòng điện qua hai bóng đèn vẫn lệch pha nhau một số nguyên lần chu kì dòng điện thì không có ích gì! Nếu chỉ thuần túy hiểu lí thuyết như trên thì chỉ cần mắc cho 1 bóng tụ điện hay cuộn cảm thì cũng có tác dụng làm lệch pha dòng điện trong 2 bóng đèn như sách viết.

Trong thực tế đã lắp 2 bóng đèn ống huỳnh quang dùng chấn lưu sát từ thì hiện tượng nhấp nháy cũng giảm đi [đây là chỉ hiểu theo lí thuyết, còn mắt người không nhận biết được hiện tượng nhấp nháy] vì hai chấn lưu dù cho công nghiệp hiện đại chế tạo ra nhưng cũng không thể đồng nhất được, độ tự cảm hai chấn lưu không thể bằng nhau tuyệt đổi nên dòng điện trong hai bóng cũng không thể trùng pha với nhau một cách tuyệt đối.

Nếu lắp hai bóng đèn ống huỳnh quang song song với nhau thì về lí thuyết sẽ hạn chế được hiện tượng nhấp nháy.

Muốn khắc phục hiện tượng nhấp nháy thì dùng chấn lưu điện tử vì dòng điện do bộ dao động phát ra ở chấn lưu điện tử có tân số cao tới 20kHz.

Câu hỏi: Theo các phương tiện thông tin đại chúng thì chấn lưu điện tử tiết kiệm 50% điện và bền hơn chấn lưu sắt từ. Em thấy điều đó có đúng không?

Trả lời: Các nhà sản xuất vẫn quảng cáo dùng chấn lưu điện tử tiết kiệm điện được 50% và bền hơn chấn lưu sắt từ. Em thấy điều đó chỉ đúng về mặt tiết kiệm điện nhưng không phải là tiết kiệm đến 50% vì chấn lưu sắt từ tiêu thụ 12W trong khi chấn lưu điện tử tiêu thụ 3W nhưng ống huỳnh quang trong hai trường hợp vẫn tiêu thụ điện như nhau [từ 18W đến 20W đối với ống dài 60cm, từ 32W đến 40W đối với ống dài 120cm]. Còn nếu dùng ở điều kiện như nhau thì chấn lưu sắt từ bền hơn chấn lưu điện tử nhiều. Nguyên nhân chấn lưu điện tử dễ hỏng hơn chấn lưu sắt từ vì trong chấn lưu điện tử có rất nhiều linh kiện: Điện trở, tụ điện các loại, điôt, trandito, cuộn dây, ... nên chỉ một trong các linh kiện hỏng cũng làm chấn lưu không hoạt động được. Nhưng nếu chấn lưu điện tử hỏng một vài linh kiện nào mà ta thay thế được thì sẽ dùng được một thời gian khá lâu nữa vì linh kiện kém đã hỏng rồi, các linh kiện còn lại thường là dùng được thời gian dài nữa. Trong thực tế những chấn lưu điện tử dùng vài năm bị hỏng, sau khi thay thế những linh kiện hỏng thì cũng dùng được khoảng vài năm nữa.

Câu hỏi: Em hãy nói về cấu tạo đèn compac huỳnh quang và đặc điểm của đèn compac?

Trả lời: Bộ phận phát sáng của đèn compac huỳnh quang gồm ống thủy tinh được uốn thành 2U, 3U, 4U, hình chữ M hay xoắn như lò xo. Hai đầu ống thủy tinh có hai sợi vonfram được phủ ngoài bằng bari-oxit làm điện cực như đèn ống huỳnh quang, hai đầu mỗi điện cực được dẫn ra ngoài bằng hai sợi kim loại. Mặt trong ống phủ bột đất hiếm nên độ phát sáng tốt. Chấn lưu loại điện tử đặt gọn trong đuôi bóng nên đèn compac huỳnh quang gọn như đèn sợi đốt.

Theo các công ti sản xuất thì đèn compac huỳnh quang có độ phát sáng gấp 5 lần đèn sợi đốt.

Điện áp sử dụng: Do bóng compac dùng chấn lưu điện tử nên phạm vi điện áp sử dụng rất rộng. Thường điện áp sử dụng trong khoảng 200V ÷ 240V. Khi điện áp thấp hơn đèn vẫn sáng được nhưng không nên sử dụng vì ảnh hưởng tuổi thọ của đèn [dễ hỏng chấn lưu]. Đèn compac không nên dùng ở mạch có chiết áp. 

Khi lắp bóng đèn compac vào đui hoặc tháo đèn ra cần cầm vào bầu đèn chứ không được cầm vào bóng đèn vì dễ vỡ ống thủy tinh của bóng đèn.

Câu hỏi: Đèn compac huỳnh quang có độ phát sáng tốt, tiết kiệm điện, kích thước gọn liệu có thể thay thế đèn ống huỳnh quang được không?

Trả lời: Đèn ống huỳnh quang phân phát sáng có kích thước lớn nên thích hợp với chiếu sáng trong phạm vi rộng. Đèn compac chỉ thích hợp chiếu sáng trong vùng hẹp ví dụ góc nhà, bàn học. ... nên đèn compac không thể thay thế cho đèn ống huỳnh quang được.

Câu hỏi: Theo các công ti sản xuất thì đèn compac có tuổi thọ 6000 ÷  8000 giờ nhưng tại sao một số đèn compac thời gian dùng ngắn hơn nhiều?

Trả lời: Như ta đã biết, chấn lưu điện từ nằm ở bầu bóng compac gồm rất nhiều linh kiện, không may bất kì một linh kiện nào hỏng cũng làm đèn không sáng được. Vì vậy thường các đèn compac có thời hạn bảo hành khá dài đủ thời gian để thử thách các linh kiện. Ví dụ: bóng compac Điện quang có thời hạn bảo hành ghi trên bóng là 15 tháng tính từ ngày sản xuất; nhưng từ khi sản xuất đến tay người tiêu dùng thời hạn bảo hành không còn đủ 15 tháng nữa. Trong thực tế cứ 100 bóng đưa ra thị trường chỉ có khoảng 3 ÷  4 bóng hỏng trong thời hạn bảo hành ghi trên bóng, người tiêu dùng được đổi bóng mới.

Câu hỏi: Em cho biết đèn compac hỏng do những nguyên nhân gì?

Trả lời: Dưới dây là những nguyên nhân thường gặp làm đèn compac hỏng:

- Đèn compac hỏng nhiều nhất do bị đứt tóc, trường hợp này tháo phần đầu bóng đèn ra khỏi bầu đèn, nối trên mạch vị trí hai chân tóc bị đứt bằng một tụ khoảng 250 ÷  300j [tụ này lấy trong những đèn compac hỏng], đèn lại sáng bình thường trong một thời gian dài nữa.

- Nguyên nhân thứ 2 đèn hay hỏng là mấy tụ chịu điện áp cao nối với chân đèn bị chập hai cực hoặc bị đứt, tìm tụ cùng trị số để thay vào là đèn lại sáng bình thường.

- Nguyên nhân thứ 3 là đứt điện trở định thiên của trandito, trị số khoảng 1MΩ

- Nguyên nhân thứ 4 là hỏng trandito.

- Nguyên nhân thứ 5 là hỏng tụ hóa lọc nguồn nằm sau bộ chỉnh lưu, trường hợp này nhìn thấy tụ bị phồng đầu hoặc nứt vỏ nhôm.

- Còn một số trường họp khác ít gặp như hỏng các linh kiện: điôt ở mạch chính lưu, điện trở mạch vào của chấn lưu, điện trở ở mạch ra của trandito, ...

Câu hỏi: Dựa vào đặc điểm của đèn huỳnh quang và đèn sợi đốt, em hãy điền vào bảng 39.1 bằng các cụm từ thích hợp dưới đây:

Bảng 39.1

Trả lời: Bảng 39.1

Câu hỏi: Trong bóng đèn ống huỳnh quang và bóng đèn compac có hơi thủy ngân, vậy cần chú ý điều gì khi sử dụng?

Trả lời: Trong bóng đèn ống huỳnh quang và bóng đèn compac có hơi thủy ngân, vậy cần chú ý một số điều để đảm bảo an toàn về môi trường cho mọi người:

- Không đập vỡ bóng khi đèn hỏng không dùng nữa. Bọc kín bóng trong 2 lớp bao nhựa rồi để vào thùng rác phân loại nhằm tránh phát tán hơi thủy ngân khi bóng vỡ ra môi trường.

- Khi không may bị vỡ bóng phải xử lí như sau:

+ Mở cửa phòng và mở quạt thổi khí cho phát tán rộng ra ngoài.

+ Dọn dẹp mảnh vỡ bằng găng tay cao su.

+ Dùng khăn giấy ướt để thấm bụi và lau sạch vùng xung quanh.

+ Cho tất cả mảnh vỡ, găng tay cao su, khăn giấy đã dùng vào túi nhựa rồi để vào thùng rác phân loại.