Điện điện tử - Phần III: Chiếu sáng nhân tạo

K15A2 |Phần III:Chiếu sáng nhân tạo 1 PHẦN III CHIẾU SÁNG NHÂN TẠO K15A2 |Phần III:Chiếu sáng nhân tạo 2 _Còn gọi là đèn dây tóc,là loại đèn làm việc theo nguyên lí chất rắn phát sáng ở nhiệt độ lớn hơn 500°C _Tóc phát sáng làm bằng sợi Tungsteng hoặc Volfram,đặt trong ống thủy tinh chịu nhiệt có độ chân không lớn hoặc đầy khí trơ : Nitơ (N),Argon ( Ar).....  Cấu tạo đèn nung sáng  Đặc điểm đèn nung sáng _ Điện áp làm việc : 1,5 - 300V _Điện áp nhỏ,tóc đèn ngắn,dài _Điện áp cao,tóc đèn dài,mảnh _Chiều dài tóc đèn ở dạng lò xo bằng 1/10 chiều dài ở dạng kéo thẳng _Tuổi thọ của đèn phụ thuộc vào độ đồng đều của tóc đèn _Tóc đèn biến điện năng thành nhiệt năng và bức xạ ánh sáng theo hiệu ứng Junle-Lenz Hai điện cực nối nguồn với bóng đèn gồm 3 đoạn hàn nối liền nhau: _Đoạn nằm trong bóng đèn _Đoạn nằm trong trụ thủy tinh _Đoạn nằm trong đuôi đèn  Bóng thủy tinh _Làm bằng thủy tinh chịu nhiệt, đường kính đảm bảo bóng thủy tinh không bị nóng nổ,có độ chân không lớn hay chứa đầy khí trơ: Nito(N),Argon(Ar),Kripton(Kr)... nhằm mục đích: +Giảm tốc độ bốc hơi của tóc đèn +Giảm khả năng truyền nhiệt, giảm sự mất mát nhiệt năng I/ĐÈN NUNG SÁNG: K15A2 |Phần III:Chiếu sáng nhân tạo 3 +Ngăn cản không tạo hồ quang giữa 2 điện cực  Đuôi đèn _ Làm bằng đồng hay sắt tráng kẽm, trên đuôi có 2 điện cực,có 2 loại đuôi xoáy và đuôi ngạnh Những thông số đặc tính của đèn nung sáng A/Điện áp định mức ( tính bằng V ) _Là điện áp làm việc của đèn đảm bảo để đèn phát ra một lượng quang thông định mức trong thời gian định mức _Ưu điểm: Có thể làm việc với điện áp thấp hơn nhiều so với điện áp định mức => dùng để chiếu sáng sự cố, chiếu sáng an toàn B/Công suất đèn ( tính bằng W ) _Có nhiều loại, từ dưới 1w-1500w _Quang thông cũng từ 1 lumen (lm) đến hàng chục ngàn lm _Đường kính bóng đèn lớn nhỏ,từ đèn trái ớt đến vài chục centimet C/Hiệu suất phát quang: η _Tính bằng tỉ số giữa quang thông F của đèn với công suất điện W tiêu thụ, là chỉ tiêu kinh tế cơ bản của các loại đèn _Đèn nung sáng η trong khoảng 7-28 lm/watt. Hiệu suất phát quang thấp, hiệu quả kinh tế kém. D/Quang thông _Quang phổ của quang thông đèn nung sáng khác xa với ánh sáng ban ngày => không dùng để chiếu sáng trưng bày cần phân biệt màu sắc thật của vật quan sát E/Thời gian sử dụng trung bình _ Khi lượng quang thông giảm yếu thấp hơn 85% quang thông định mức thì đèn hêt tuổi thọ. Thông thường đèn nung sáng có tuổi thọ 1000h, đèn chu kì I-ốt , tuổi thọ trung bình đến 3000h Đèn huỳnh quang xuất hiện, đánh dấu bước tiến nhảy vọt trong lịch sử phát triển nguồn sáng nhân tạo Tiếp điểm Đuôi xoay Đuôi ngạnh Đuôi ngạnh η= F/W II/ĐÈN HUỲNH QUANG: K15A2 |Phần III:Chiếu sáng nhân tạo 4 1/ Sự phóng điện trong chất khí và hơi kim loại Nguyên lí phát sáng: dùng điện năng kích thích những phản ứng phát sáng của 1 số chất có tiềm năng phát quang-hiện tượng huỳnh quang _Vd: Vol-framat, Canxi, Manhe, Cilicat kẽm...tráng thành lớp mỏng trên mặt trong bóng đèn _Khí trơ: Neon, Argon, Kripton. _Nhiệt độ làm việc rất thấp Đặc điểm đèn huỳnh quang: _Hiệu suất lớn hơn đèn sợi đốt 3-5 lần _Tuổi thọ lớn hơn đèn sợi đốt 10-20 lần _Dòng điện chạy qua chất khí hoặc kim loại bay hơi có thể gây ra bức xạ điện từ tại những bước sóng nhất định K15A2 |Phần III:Chiếu sáng nhân tạo 5 2/ Đèn phóng điện qua chất khí _Đèn thủy ngân là thông dụng nhất.Phân loại theo áp suất hơi thủy ngân trong đèn: +Đèn thủy ngân áp suất thấp, áp suất từ 0.01 ~ 1mmHg +Đèn thủy ngân áp suất cao, áp suất từ 0.3 ~ 3ata +Đèn thủy ngân siêu cao áp, áp suất từ 3 ~ vài trăm ata a/ Đèn thủy ngân áp suất thấp _Công dụng: thường sử dụng để diệt khuẩn, sát trùng trong không khí, nước, thực phẩm, gọi là đèn khử trùng _Cấu tạo: +Ống thủy tinh màu tím, bức xạ tử ngoại có thể xuyên qua được +Trong ống đèn chứa hỗn hợp khí thủy ngân argon +2 điện cực là 2 lò xo kép bằng vonfram -Khi nạp điện,điện phóng qua hỗn hợp khí giữa 2 cực, làm xuất hiện những bức xạ tử ngoại, 80% là bước sóng ngắn K15A2 |Phần III:Chiếu sáng nhân tạo 6 b/ Đèn thủy ngân áp suất cao _Đèn thủy ngân thạch anh, argon - Cường độ sáng rất cao _Cấu tạo: ống thủy tinh thạch anh, 2 điện cực ở 2 đầu ống, bên trong ống đèn chứa hơi argon và thủy ngân _Phần lớn bức xạ khả kiến của đèn thủy ngân thạch anh có màu vàng lục, là nguồn bức xạ nhiều tử ngoại c/ Đèn thủy ngân siêu cao áp _Cấu tạo: 1 ống thạch anh chứa hỗn hợp khí argon và thủy ngân,gọi là ống phóng điện _Hiệu suất phát quang : 30-40 lm/w _Công suất : 80-1000w _Thời gian sử dụng:hàng ngàn giờ _Đèn thủy ngân không có bức xạ khả kiến bước sóng dài => ánh sáng khác nhiều với ánh sáng tự nhiên _Để cho phổ bức xạ khả kiến giống ánh sáng ban ngày, phủ lên bầu thủy tinh bột huỳnh quang =>bức xạ ánh sáng bước sóng dài 3/Đèn huỳnh quang áp suất thấp _Được sử dụng rộng rãi trong kĩ thuật chiếu sáng hiện nay _Điện áp làm việc quyết định chiều dài đèn K15A2 |Phần III:Chiếu sáng nhân tạo 7 +110-127V => L = 0.3- 0.6 m +220V => L = 0.9- 1.5 m _Quang thông dao động tương ứng dao động của dòng điện xoay chiều, gây hiện tượng ẩn hiện, gây bất lợi cho độ nhìn, nhất là quan sát những vật chuyển động, tạo nên cảm nhận sai lệch => Phương pháp khắc phục: mắc 2 đèn có chuyển pha nhân tạo _Phân loại các loại đèn huỳnh quang + Đèn huỳnh quang ánh sáng trắng ban ngày + Đèn huỳnh quang ánh sáng trắng lạnh + Đèn huỳnh quang ánh sáng trắng nóng _Ánh sáng của đèn huỳnh quang ánh sáng trắng ban ngày đảm bảo cảm nhận màu chính xác _Tuổi thọ: 5000h. Phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ ổn định của điện áp nguồn, tắt mở nhiều ít, nhiệt độ môi trường 4/ Đèn huỳnh quang cải tiến _Cấu tạo nhỏ gọn, bắt sáng nhanh,không có tiếng ồn khi khởi động _Có bộ điều khiển gắn liền (CFG ), hoặc tách rời (CFL ) _Bóng đèn chế tạo theo kiểu đèn nung sáng,cực và các bộ phận khác của đèn đặt chung trong bóng đèn _Quang thông giống đèn huỳnh quang cùng loại _Hiệu suất: 60lw/w _Tuổi thọ: 7000-10000 giờ 5/ Đèn phóng điện _Nguyên lí làm việc Hiện tượng phóng điện trong chất khí khác nhau, áp suất hơi khác nhau _Phân loại + Đèn phóng điện cận âm cực katot + Đèn sáng dương cực anot nguội + Đèn phóng điện hồ quang K15A2 |Phần III:Chiếu sáng nhân tạo 8 a/ Đèn phóng điện sáng cận âm cực katot _Chỉ sáng ở cận âm cực _Điện cực làm bằng sắt hoặc hợp kim,hơi chứa trong đèn là thủy ngân hoặc khí trơ _Điện áp : 70-300V _Công suất nhỏ,cường độ sáng yếu _Quang thông khoảng 1 lm _Dùng làm đèn báo hiệu b/ Đèn phóng điện sáng dương cực Anot nguội _L > 2,5m _d= 2-5cm _p max = 5-20 mmHg _U=1000V _L tỉ lệ thuận quang thông _Tùy ý tạo màu cho đèn 3/ Đèn phóng điện hồ quang _ Phóng điện hồ quang khi chất huỳnh quang hóa hơi _Quang thông của đèn rất lớn, tỏa sáng rộng,thường áp dụng ngoài nhà,nếu đặt trong nhà cần có độ cao lớn hơn 8m _Các chất huỳnh quang : F ,Cl,Br,ISodium cho ánh sáng vàng,thủy ngân cho ánh sáng trắng _Công suất: 80-700w _Hiệu suất phát quang: 46-117 lm/w _Phân loại theo áp suất hơi trong đèn: + Đèn hồ quang áp suất thấp: < 1ata + Đèn hồ quang áp suất cao: 2-10 ata + Đèn hồ quang siêu cao áp: >20 ata K15A2 |Phần III:Chiếu sáng nhân tạo 9 1. Nhiệm vụ: - Phân bố ánh sáng của nguồn phù hợp với mục đích chiếu sáng. - Bảo vệ, không để mắt nhìn thấy độ chói quá cao của nguồn sáng. - Bảo vệ nguồn sáng không bị hư hỏng do tác động cơ học, bám bụi, che mưa, nắng, gió. - Để cố định và đưa điện vào nguồn sáng. - Bộ phận quang học của chao chụp thay đổi quang phổ của đèn. Chủng loại phong phú, nhưng có 2 loại cơ bản: dụng cụ chiếu sáng gần và dụng cụ chiếu sáng xa a/ Phân phối ánh sáng của nguồn phù hợp mục đích sử dụng - Chao chụp phản xạ ánh sáng: phản xạ định hướng, khuếch tán, hỗn hợp định hướng khuếch tán, khuếch tán hoàn toàn - Chao chụp xuyên sáng: xuyên sáng định hướng, xuyên sáng khuếch tán, xuyên sáng hỗn hợp định hướng khuếch tán, xuyên sáng khuếch tán hoàn toàn. b/ Tính chất phản xạ hoặc xuyên qua - Hình thành do lớp phủ hoặc tác dụng cơ học trên bề mặt chao chụp. Lớp phủ có thể tráng men, mạ kim loại, hoá chất - Hình dạng cấu tạo chao chụp có tính chất quyết định để phân bố ánh sáng - Tính chất của lớp phủ quyết định hệ số phản xạ  - Lớp phủ mặt gương  = 0,85, tráng bạc = 0,93, sơn trắng mờ =0,8. c/ Tính chất xuyên sáng Khả năng xuyên sáng phụ thuộc vào độ trong suốt, độ nhám, độ mịn và hình dạng cấu tạo - Chao chụp hình cầu, trong suốt, tia tới từ nguồn xấp xỉ 90o , hệ số xuyên sang = 0,8- 0,9. - Xuyên sáng khuếch tán = 0,1- 0,6. Xuyên sáng hỗn hợp = 0,6- 0,9 d/ Tính chất khúc xạ ánh sáng III/DỤNG CỤ CHIẾU SÁNG: