Đèn phóng điện trong chiếu sáng

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA CƠ ĐIỆN

Môn học :Kỹ thuật chiếu sáng

Đề tài: ĐÈN PHÓNG ĐIỆN
GV HƯỚNG DẪN
SV THỰC HIỆN: Nguyễn Thị Linh Chi – 593752


NỘI DUNG TÌM HIỂU :

I, Nguyên lý chung Đèn phóng điện

II, Ổn định điểm làm việc của đèn

III, Phân Loại

IV, Cấu tạo, hoạt động, Ưu nhược điểm


I. Nguyên lý chung Đèn phóng điện

Khi ta đặt một nguồn điện áp cao vào các cực của 1 ống thủy tinh chứa hơi kim loại (hoặc khí trơ) giữa 2 điện cực A
và K sẽ phát ra dải sáng.
Để dải sáng có thể nhìn thấy được cần phải có hơi kim loại. Tùy theo các loại hơi kim loại, chất khí khác nhau mà ta
có các loại đèn phóng điện khác nhau.


n
ng đ i ệ

ó
h
p
Đ èn
à
l
o
à
Thế n
?

 

-Đ

Đè
n

sử
dụ
ng
iều
chế
kiệ
độ
nx
ph
ảy
ón
ra

gđ
ph
iện
ón
gđ
hồ
iện
qu
ang
hồ
qu
a ng
:>


Với đèn phóng điện, để thúc đẩy quá trình phóng điện hồ quang có cách biện pháp

 

Giảm

- Đốt nóng điện cực trước khi mồi

-

 

Đưa vào khoảng khí phóng điện 1 loại chất khí thúc đẩy qúa trình ion hóa
Phủ lên điện cực 1 lớp oxit kiềm thổ có công thoát điện tử thấp

Tăng

Dùng mạch cộng hưởng, mạch nhân điện áp, biến áp xung


II. Ổn định làm việc của đèn phóng điện
Để ổn định làm việc ở chế độ phóng điện hồ quang cần mắc nối tiếp đèn 1 điện trở điều dòng sao cho tổng trở của
mạch có trị số dương. Điện trở điều dòng đó có thể là thuần trở, điện cảm hay điện kháng.

 Xét điểm làm việc của 1 đèn phóng điện với điều dòng là
thuần trở làm việc trong mạch một chiều:

Sơ đồ nối điện cho đèn phóng điện chứa khí


 

Điều kiện để đèn làm việc ổn định ở chế độ phóng điện hồ quang:

o

Điện áp nguồn phải bằng tổng sụt áp trên điện trở điều dòng và trên đèn:
= +

o

Tổng trở của mạch phải dương:
+ = + >0

Xét điểm làm việc ổn định

 Với đèn phóng điện làm việc trong nguồn xoay chiều :


Điều dòng là thuần trở: dòng xuất hiện muộn hơn điện áp
lưới và tắt sớm hơn

-

Gây tốn nhiệt lượng
Không tạo cộng hưởng điện áp trên đèn khi mồi
Ánh sáng phát ra không liên tục



 

Điều dòng là điện cảm: Do tính chất trễ của điện cảm mà áp trên đèn và
dòng biến thiên chậm sau áp lưới.

-

Dòng điện biến thiên liên tục, quang thông phát ra êm dịu, năng suất phát
sáng cao hơn

-


-

Tuy nhiên sơ đồ nối cồng kềnh, giá cao, costhấp

Điều dòng là điện dung:
Gây hiện tượng phóng điện trong mạch làm quá áp trên đèn
Thời gian phóng điện rất ngắn
Quang thông phát ra dạng xung nhọn, trị số trung bình thấp


III. PHÂN LOẠI

Dựa theo các chất khí (hơi) được sử dụng, ta có 5 loại đèn phóng điện thường dùng :







Đèn phóng điện có sử dụng khí trơ
Đèn hơi Natri áp suất thấp
Đèn hơi Natri áp suất cao
Đèn halogen kim loại
Đèn hơi thủy ngân


 ĐÈN PHÓNG ĐIỆN CÓ SỬ DỤNG KHÍ TRƠ
1, Cấu tạo:

-

Có dạng hình ống dài.
Điện cực lạnh được làm từ những bản thép uốn cong dạng phễu hay hình trụ
Bên trong ống chứa đầy khí hiếm


2, Đặc điểm – Hoạt động:

-

Màu sắc ánh sáng được tạo ra phụ thuộc vào loại chất khí hiếm chứa trong ống , vào áp suất của nó và phụ thuộc vào
màu thủy tinh làm ống .

 Chứa Neon cho ánh sáng hồng
 Chứa Heli cho ánh sáng vàng
 Chứa Nitơ cho ánh sáng da cam
…
- Điện áp và công suất của đèn phụ thuộc chiều dài, đường kính, dòng điện tiêu thụ, dạng khí và áp suất của nó.

-

Thời gian làm việc 2000- 4000h
Làm việc ở điện áp cao (2000÷10000V).


 ĐÈN PHÓNG ĐIỆN CÓ SỬ DỤNG KHÍ TRƠ
3, Ưu điểm:

-

Làm việc được trong thời gian khá dài (2000÷4000h).
Đèn tạo ra được sự đa dạng về màu sắc

4, Nhược điểm:

-

Hiệu quả ánh sáng của đèn thấp
Thời gian làm việc giới hạn bởi sự hấp thụ dần dần của khí


 ĐÈN HƠI NATRI ÁP SUẤT THẤP
 

1, Cấu tạo – Đặc điểm:

•

Đèn dùng hơi Natri ở áp suất mmHg và khí Neon ở áp suất
3mmHg vì ở áp suất này dễ dàng châm mồi

•

Đèn đặt trong bầu thủy tinh có bờ kép, giữa hai bờ là chân không
mục đích để cho nhiệt độ môi trường chân không không làm ảnh
hưởng đến chế độ châm mồi của đèn.

•
•
•

Điện áp cung cấp cho đèn là 120V hay 220V
Công suất của đèn thay đổi giữa 50W và 150W
Ánh sáng phát ra màu vàng


 ĐÈN HƠI NATRI ÁP SUẤT THẤP
2, Hoạt động:
Người ta sản xuất 2 loại đèn hơi Natri:

 Đèn dùng điện cực phụ:
- Quá trình phóng điện xảy ra nhờ sự chênh lệch điện thế giữa điện cực
chính và điện cực phụ

-

Dùng điện áp 220V, ống phóng điện bằng thủy tinh đặc biệt, được uốn
cong dạng chữ U.

 Đèn dùng kèm MBA:
- Ống phóng điện có dạng chữ U và được cố định vào một đui đèn
- Chúng được châm mồi bật sáng nhờ 1 MBA với sự phân tán lớn ở điện áp
470V.


 ĐÈN HƠI NATRI ÁP SUẤT THẤP
3, Ưu điểm :

-

Tuổi thọ đèn cao, suy giảm quang thông theo thời gian thấp
Hiệu quả sáng cao

4, Nhược điểm:

-

Thời gian khởi động lâu
Ánh sáng phát ra đơn sắc chỉ sử dụng những nơi không yêu
cầu thể hiện màu cao.


 ĐÈN HƠI NATRI ÁP SUẤT CAO
1, Cấu tạo – Đặc điểm:

-

Ống phóng điện làm từ oxit nhôm đặt trong bóng hình
quả trứng hay ống có đui xoay để tản nhiệt ra xung
quanh.

-

Ánh sáng tạo ra màu trắng ấm, giống ban ngày

2, Hoạt động:
- Đèn phát sáng do sự phóng điện trong ống hơi Natri ở áp
suất cao

 ĐÈN HƠI NATRI ÁP SUẤT CAO
3, Ưu điểm:

-

Tuổi thọ đèn rất cao lên đến 24000h
Có màu tự nhiên hơn so với đèn Natri áp suất thấp
Hiệu quả ánh sáng cao

4, Nhược điểm:

-

Thời gian khởi động lâu
Chỉ số màu thấp nên chỉ dùng ở những nơi không quan trọng về
sử dụng màu sắc chính xác như khu dân cư, đường phố, bãi đỗ
xe,…


 ĐÈN HALOGEN KIM LOẠI
1, Cấu tạo – Đặc điểm:

-

Trong ống phóng điện ngoài khí Ar và Hg còn 1 số chất khí
khác ở áp suất cao

-

Đèn dùng chấn lưu riêng

Thời gian khởi động 10 phút, chỉ khởi động lại sau khi nguội
4- 12 phút

- Màu sắc đèn:
 Dùng bóng thủy tinh trong tạo ánh sáng trắng lạnh
 Phủ 1 lớp photpho ở thành bên trong bóng sẽ cho ánh sáng
trắng ở đèn huỳnh quang


2, Hoạt động:
- Đèn hoạt động theo chu trình tái tạo khí Halogen: Khi đèn hoạt động nhiệt độ dây tóc tăng nhanh
chóng làm nóng hỗn hợp khí halogen và vỏ bóng. Sự khác biệt nhiệt độ giữa dây tóc và vỏ bóng tạo
nhiệt lượng và dòng đối lưu của hỗn hợp khí trong đèn


 ĐÈN HALOGEN KIM LOẠI
3, Ưu điểm:

-

Hiệu suất phát quang cao
Điều khiển ánh sáng dễ dàng
Đèn có nhiều kiểu dáng và kích cỡ với dải công suất
rộng

-

Độ an toàn cao, duy trì tính ổn định lâu dài.

4, Nhược điểm:

-

Thời gian khởi động và bật sáng lại lâu
Giá thành cao
Sau một thời gian sử dụng màu bị thay đổi. Thường chỉ sử
dụng khoảng 500- 1000h đầu.


 ĐÈN HƠI THỦY NGÂN
1, Cấu tạo – Đặc điểm:

-

Thủy ngân được đặt trong ống phóng điện.
Khi làm việc, nhiệt độ của đèn phát ra lớn nên vỏ đèn phải được làm từ thủy tinh boro silicate để có thể chịu nhiệt
Đèn phát ra nhiều tia bức xạ cực tím, phần lớn được bóng đèn hấp thụ, để tránh trường hợp bức xạ ra ngoài một số
đèn hơi thủy ngân có chế độ tự ngắt


1, Cấu tạo – Đặc điểm:

-

Màu sắc của ánh sáng đèn phát ra yếu, thường có màu xanh lá cây, xanh da trời.
Để cải thiện, người ta dùng 1 số chất huỳnh quang như silicat, berili và liti kết hợp mangan rồi phủ vào bờ bên
trong bầu thủy tinh để đèn phát ra ánh sáng có màu gần giống ánh sáng ban ngày.

2, Hoạt động :

-

Ánh sáng được tạo ra do sự bức xạ của hơi thủy ngân hoạt động ở áp suất riêng >105Pa
Khi làm việc, nhiệt độ của đèn phát ra lớn


3, Ưu điểm:

-

Tuổi thọ cao, bền chắc, ít bị tác động từ môi trường
Hiệu suất phát quang lớn
Ánh sáng đèn có độ xuyên thấu qua lớp sương mù và bụi khói
cao. Chất lượng màu tốt

4, Nhược điểm:

-

Thời gian khởi động lớn và lâu
Tỏa nhiệt cao, phát ra nhiều tia tử ngoại
Tuổi thọ của đèn cao nhưng duy trì sự quang thông lại kém
Thủy ngân có ảnh hưởng không tốt tới môi trường