Trang Chính
Để thuận tiện cho việc tìm hiểu sâu hơn về kỹ thuật chiếu sáng, sau đây em xin liệt kê một vài khái niệm cơ bản hay dùng trong chiếu sáng như quang thông, độ rọi, hệ số phản xạ…
Quang thông(Φ)
Đại lượng thông lượng ánh sáng dùng trong kỹ thuật chiếu sáng được đo trong đơn vị lumens (lm). Một lumen của ánh sáng, không phụ thuộc vào bước sóng của nó (màu), tương ứng với độ sáng mà mắt người cảm nhận được. Mắt người cảm nhận khác nhau đối với các ánh sáng có bước sóng khác nhau, cảm nhận mạnh nhất đối với bước sóng 555 nm.
Cường độ sáng(I)
Cường độ sáng I, đo trong đơn vị candela(cd). Đó là thông lượng của một nguồn sáng phát ra trong một đơn vị góc không gian (steradian).
Candela là một đơn vị cơ bản dùng trong việc đo thông số nguồn sáng và được tính như sau: 1 candela là cường độ mà một nguồn sáng phát ra 1 lumen đẳng hướng trong một góc đặc. Một nguồn sáng 1 candela sẽ phát ra 1 lumen trên một diện tích 1 mét vuông tại một khoảng cách một mét kể từ tâm nguồn sáng. Có thể thấy cường độ nguồn sáng giảm theo khoảng cách kể từ nguồn sáng. 1cd = 1lm/ 1steradian.
Độ rọi(E)
Độ rọi E(đơn vị lux) là đại lượng đặc trưng cho thông lượng ánh sáng trên một đơn vị diện tích. Một diện tích mặt cầu 1m2 có một nguồn sáng cường độ 1 candela sẽ có độ rọi là 1 lux. 1lux = 1lm/ 1m2
Độ chói(L)
Độ chói L là cường độ của một nguồn sáng phát ánh sáng khuếch tán mở rộng hoặc của một vật phản xạ ánh sáng. Độ chói là đại lượng đặc trưng cho mật độ phân bố cường độ sáng I trên một bề mặt diện tích S theo một phương cho trước. 1nit = 1cd/ 1m2
Hệ số phản xạ(ρ)
Hệ số phản xạ của một vật thể là đại lượng đo bằng tỷ số giữa quang thông phản xạ(Φr) của vật thể so với quang thông tới của nó(Φ).
ρ=Φr/Φ
Hệ số hấp thụ(α)
Hệ số hấp thụ của một vật thể là đại lượng đo bằng tỷ số giữa quang thông được hấp thụ (Φa) của vật thể so với quang thông tới của nó(Φ).
α= Φa/ Φ
Phân bố phổ
Phân bố phổ trình diễn phổ của bức xạ vùng nhìn thấy nêu lên mối tương quan giữa công suất bức xạ phụ thuộc vào bước sóng.
Nhiệt độ màu
Nhiệt độ màu(đo bằng đơn vị Kenvin) là màu của ánh sáng mà nguồn sáng phát ra. Nhiệt độ màu được định nghĩa là nhiệt độ tuyệt đối của một vật bức xạ đen có phổ bức xạ giống phổ bức xạ của nguồn sáng.
Độ hoàn màu
Độ hoàn màu được biểu diễn bằng chỉ số hoàn màu(CRI) có độ lớn từ 0 đến 100, diễn tả độ hoàn màu của các vật được chiếu sáng trong mắt người so với màu thực của nó. CRI càng cao thì khả năng hoàn màu càng lớn.
Hiệu suất của đèn
Hiệu suất của đèn là đại lượng đo hiệu suất của nguồn sáng trong đơn vị lumen trên Oát(LPW), là tham số xác định lượng ánh sáng phát ra khi tiêu thụ một Oát năng lượng điện.
Thời gian sống trung bình
Thời gian sống trung bình là thời gian mà 50% số lượng đèn sử dụng bị cháy(thường được xác định trong phòng thí nghiệm).
KÝ HIỆU CÁC TIÊU CHUẨN VỀ ĐÈN CHIẾU SÁNG
ENEC:
Tiêu chuẩn ENEC(European Norms Electrical Certification) là tiêu chuẩn về điện được công nhận trên toàn lãnh thổ Châu âu. Đây là tiêu chuẩn áp dụng cho các thiết bị phát sáng, thiết bị điện… Chữ số đi kèm đằng sau ký hiệu này là mã của các nước, ví dụ như 10-Germany, 11-Austria, 13-Switzerland….
CE:
Tiêu chuẩn CE(Conformity European) là cam kết của nhà sản xuất gắn với sản phẩm của họ, rằng sản phẩm này đáp ứng được mọi yêu cầu về mặt kỹ thuật cũng như pháp lý, và được lưu thông trên phạm vi toàn châu âu. Đây là ký hiệu bắt buộc của các sản phẩm khi lưu hành trong phạm vi châu âu.
CCC
(China Compulsory Certification) là dấu chứng nhận bắt buộc của trung quốc đối với các sản phẩm lưu hành trên lãnh thổ trugn quốc. Theo luật pháp trung quốc và quy định về dấu chứng nhận sản phẩm bắt buộc, Hệ thống chứng nhận sản phẩm bắt buộc được áp dụng cho các sản phẩm liên quan đến sức khoẻ và đời sống con người, động vật, thực vật, bảo vệ môi trường và an ninh quốc gia.
Kể từ ngày 01/05/2002, các sản phẩm nhập khẩu không có dấu CCC có thể bị hải quan giữ lại ở biên giới Trung quốc và bị nộp phạt. Trong một số trường hợp, các bộ phân cấu thành nên sản phẩm hoàn thiện của nhà sản xuất cũng được yêu cầu có dấu chứng nhận CCC.
VDE( Verband Deutscher Elektrotechniker-Association of German Electrotechnical Engineers) là tiêu chuẩn của Đức. Sản phẩm có dấu này được chứng nhận an toàn về điện, cơ, nhiệt trong quá trình sản xuất cũng như hoạt động.
VDE-EMV
VDE-EMV là tiêu chuẩn về tương thích điện từ trường. Sản phẩm có ký hiệu này có thể sử dụng trong môi trường điện từ mà không làm ảnh hưởng đến các thiết bị khác.
TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI BÓNG VÀ NGUỒN SÁNG
Công nghệ chiếu sáng ngày càng thay đổi, các nhà sản xuất liên tục đưa ra những sản phẩm mới có tính năng cũng như hiệu quả chiếu sáng cao, công nghệ hiện đại. Những sản phẩm này dần dần thay thế những loại đèn cũ vừa tốn điện, hiệu suất thấp và tuổi thọ không cao. Với mục đích giúp người sử dụng có thể chọn và sử dụng các loại đèn trong ứng dụng thực tế, chúng tôi xin giới thiệu một số loại bóng đèn và những đặc trưng của chúng.
1. Bóng đèn Sợi đốt
Bóng đèn Sợi đốt thông dụng
Bóng đèn sợi đốt nói chung là đèn có sợi đốt Wolfram tiêu chuẩn, chúng có nhiều dạng bóng đèn khác nhau (trong suốt, mờ, trắng đục, màu, v..v.). Phần lớn hiện nay là loại trắng đục có công suất trong khoảng 15 đến 1000 watts có đui xoáy hoặc đui ngạnh. Một số loại của bóng đèn này thuộc loại để trang trí có hình dạng như ngọn nến hoặc hình chữ nhỏ. Những loại bóng này rất không hiệu quả, hiệu suất chỉ khoảng 11-19 lm/W. Thông thường chúng có thời gian sống tương đối ngắn khoảng 1000 giờ, nhưng chúng có giá thành ban đầu thấp và CRI=100, CT=2700K. Với những tiến bộ hiện thời của đèn huỳnh quang thu gọn và đèn sợi đốt pha hơi halogen thì việc tiếp tục sử dụng đèn sợi đốt thông thường là khó chấp nhận.
Bóng đèn Sợi đốt có lớp phản xạ
Bóng đèn sợi đốt có lớp phản xạ là loại bóng sợi đốt Wolfram tiêu chuẩn có bóng đèn được tráng ở mặt trong hay mặt ngoài một lớp phản xạ để tăng cường tập trung ánh sáng theo một hướng nhất định. Bóng đèn này thường có hai loại: Loại bóng có dạng chụm có lớp phản xạ nhôm và loại bóng phản xạ dạng nở xòe. Cũng giống như các bóng sợi đốt khác loại bóng này có thời gian sống ngắn, hiệu suất rất thấp. Công suất của bóng trong khoảng 40-300W.
Bóng đèn sợi đốt Halogen
Bóng đèn sợi đốt halogen thường có một hoặc hai đầu dùng ngay nguồn điện lưới không qua bộ biến đổi điện. Cũng thuộc loại bóng đèn sợi đốt nên chúng có hiệu suất thấp so với các loại bóng khác. Tuy nhiên nhờ có các nguyên tử khí halogen nên so với bóng sợi đốt thông thường chúng có hiệu suất cao hơn 20% và đặc tính quang học cũng ổn định hơn với thời gian. Ngoài ra những bóng halogen loại mới với lớp tráng phản xạ tia hồng ngoại làm tăng hiệu suất của chúng lên đến 25-30% so với bóng halogen thông thường.
Những đặc trưng chính của loại bóng đèn này là:
• Công suất 25-250 Watt (loại một đầu), 60-2000Watt (loại hai đầu)
• CT=3000 Kelvin, CRI=100
• Hiệu suất 11-17 lm/W (một đầu) và 14-23 lm/W (hai đầu)
• Tuổi thọ khoảng 2000 giờ (một đầu) và 3000 giờ (hai đầu)
2. Bóng đèn Huỳnh quang
Bóng đèn Huỳnh quang đường kính ống 38mm(T12)
Bóng đèn huỳnh quang T12 là loại bóng huỳnh quang ống dài có đường kính lớn nhất và là được thiết kế đầu tiên. Những bóng đèn loại này đang lưu dùng hiện nay được tráng bột huỳnh quang halophosphate thông thường và nạp khí argon. Chúng là những bóng đèn huỳnh quang hiệu suất thấp nhất và được khuyến cáo không nên lắp đặt mới và nên thay bằng bóng đèn huỳnh quang có đường kính 26 mm.
Đặc điểm của bóng đèn huỳnh quang T12:
• Công suất P = 20 - 140 Watt
• CT=3000 - 4100 K, CRI= 60 - 85
• Hiệu suất = 45 - 100 lm/W (phổ biến là 70 lm/W dùng chấn lưu điện từ)
• Tuổi thọ trung bình - 8000 giờ.
Bóng đèn Huỳnh quang đường kính ống 26mm(T8)
Đây là loại bóng đèn huỳnh quang ống dài thông dụng nhất ở Châu Âu. Đường kính của chúng bằng 26 mm. Bóng T8 là một trong các nguồn sáng huỳnh quang hiệu suất cao. Hơn nũa giá của chúng hiện nay thấp hơn giá của bóng T12. Bóng T8 được phân ra làm ba loại tuỳ thuộc vào loại bột phosphor tráng lên mặt trong thành ống:
• Bột huỳnh quang halophosphate: Bột này được sử dụng đã nhiều năm nay nhưng có nhược điểm là để đạt được chỉ số hoàn màu tốt thì lại phải hy sinh chỉ tiêu về hiệu suất. Chỉ số hoàn màu trong khoảng từ 50 đến 75.
• Bột huỳnh quang ba màu (còn gọi là triphosphors): loại bột này vừa có chỉ số hoàn màu tốt vừa có hiệu suất cao tuy nhiên nó đắt hơn bột huỳnh quang thông thường. Chỉ số màu nằm trong khoảng từ 80 đến 85.
• Bột huỳnh quang đa màu: chúng có chỉ số hoàn màu cao nhưng hiệu suất hơi thấp hơn so với bột ba màu. CRI của chúng thường bằng 90 hoặc hơn.
Bóng đèn đường kính 26mm tráng bột huỳnh quang thông thường phát cùng thông lượng ánh sáng tính trên một đơn vị độ dài như bóng đèn đường kính 38 mm nhưng chúng tiêu thụ năng lượng ít hơn 8%. Cùng loại bóng đèn nhưng tráng bột ba màu không những tiêu thụ năng lượng ít hơn 8% nhưng phát hơn 10% thông lượng và có CRI cao hơn.
Bóng đèn dùng bột huỳnh quang đa màu có CRI rất cao thường dùng trong triển lãm, bảo tàng, phòng trưng bày tranh v..v. và những ứng dụng khác đòi hỏi chỉ số hoàn màu cao.
Đặc trưng của bóng đèn huỳnh quang T8:
• P = 10 - 58 Watt
• CT = 2700 - 6500 K; CRI = 50 – 98
• Hiệu suất 100 lm/W (bột ba màu, chấn lưu điện tử)
97 lm/W (bột ba màu, chấn lưu điện từ)
77 lm/W (bột halophosphate, chấn lưu điện từ)
• Tuổi thọ trung bình 8000 giờ
Bóng đèn Huỳnh quang đường kính ống 16mm(T5)
Xuất hiện trên thị trường năm 1995 loại bóng đèn này là sản phẩm mới của bóng đèn huỳnh quang ống dài đường kính chỉ có 16 mm. Loại bóng nhỏ này có hiệu suất tăng hơn 7% so với T8 (hiệu suất của nó là 95 so với 89%của T8). Thêm vào đó T5 cũng có lớp phản xạ tráng cùng lớp bột huỳnh quang nên hiệu suất của nó cũng cao hơn so với loại T8 có lớp phản xạ. Bóng T5 yêu cầu ổ cắm, chấn lưu và máng đèn riêng của nó. Do vậy loại bóng đèn này thường dùng để lắp đặt mới.
Đặc trưng của bóng huỳnh quang T5:
• P =14 - 80 Watt
• CT =3000 - 6000 K; CRI= 85
• Hiệu suất = 80 - 100 lm/W
• Tuổi thọ trung bình = 8000 hours
Bóng đèn Huỳnh quang chân cắm
Đây là loại bóng huỳnh quang thu gọn có chân cắm vào chấn lưu điện tử.
Những đặc trưng chính:
• P = 5 - 55 Watt
• CT = 2700 - 6000 Kelvin; CRI =85 – 98
• Hiệu suất = 45 -87 lm/W ( 70 cho đèn tráng bột huỳnh quang 3 màu),
• Tuổi thọ trung bình khoảng 10000 giờ
Bóng đèn Huỳnh quang tích hợp chấn lưu (bóng đèn compact)
Loại bóng đèn này gắn liền với chấn lưu và đui ngạnh hoặc xoáy để cắm thẳng vào ổ cắm của bóng sợi đốt tiêu chuẩn.
Bóng đèn với chấn lưu liền được thiết kế để thay đèn sợi đốt. Giá của chúng giảm nhiều trong thời gian gần đây khiến việc thay thế của chúng ngày càng thuận lợi. tuy nhiên để lắp đặt đèn mới thì loại chấn lưu rời nói ở trên vẫn được ưa chuộng hơn.
Đặc trưng cơ bản:
• P =3 - 23 Watt
• CT = 2700 - 4000 K; CRI = 85
• Hiệu suất = 30 - 65 lm/W
• Tuổi thọ trung bình khoảng 10000 giờ
3. Bóng đèn Cao áp thuỷ ngân
Không giống như các loại pha trộn, bóng đèn thủy ngân cao áp tiêu chuẩn không có điện cực khởi động. Do chúng có hiệu suất thấp, CRI thấp và ảnh hưởng không tốt lên môi trường do chứa thủy ngân nên loại bóng đèn này hiện đã trở nên lỗi thời.
Đặc trưng cơ bản của loại bóng này:
• P = 50 – 1000 Watt
• CT = 3800 – 4300K; CRI = 33 – 50
• Hiệu suất = 32 – 60 lm/W
• Tuổi thọ trung bình khoảng 10000 đến 24000 giờ
4. Bóng đèn Metal Halide
Đây là loại bóng đèn phóng điện mà phần lớn ánh sáng được phát bởi hỗn hợp hơi thủy ngân và các sản phẩm phân ly của muối kim loại nhóm halogen (halide). So với bóng thủy ngân cao áp, bóng halide có hiệu suất cao hơn nhiều.
So với bóng đèn Natri cao áp bóng halide có cùng nhiều ưu điểm nhưng có các đặc trưng khác nhau. Hiệu suất của MH tương đương của bóng HPS, chúng có công suất trong khoảng rộng từ 50 đến 2000 W. MH có ánh sáng trắng và lạnh hơn đèn HPS và có tính hoàn màu tốt hơn HPS và do đó được dùng ở những chỗ đòi hỏi hiệu suất và tính chất hoàn màu của bóng đèn. Tuy nhiên với thời gian ánh sáng của MH cũng thay đổi. Những nhược điểm của MH so với HPS là chúng có thời gian sống ngắn hơn để trả giá lại cho việc có tính hoàn màu tốt hơn.
Đặc trưng cơ bản:
• P = 35 – 3500W
• CT = 2900 – 6000K ; CRI = 60 – 93
• Hiệu suất: 65 -120 lm/W
• Tuổi thọ trung bình từ 3000 đến 20000 giờ
5. Bóng đèn Cao áp SON
Bóng Cao áp SON tiêu chuẩn
Trong các loại HPS thì loại HPS tiêu chuẩn có đặc trưng màu cơ bản nhất(ngược với loại HPS trắng thông thường). Loại bóng đèn này có hiệu suất tốt hơn và thời gian sống dài hơn so với bóng MH nhưng màu của chúng ít lạnh và ít trắng hơn và độ hoàn màu cũng không tốt bằng. So với bóng thủy ngân cao áp chúng có hiệu suất cao hơn. So với bóng đèn Natri thấp áp hiệu suất của chúng thấp hơn nhưng độ trả màu tốt hơn.
Bóng đèn HPS tiêu chuẩn có công suất trong khoảng từ 50 đến 1000 W. Những bóng công suất cao được đặt trong vỏ bảo vệ để dùng trong các môi trường công nghiệp. Tính chất hoàn màu của các đèn trong dải công suất nói trên làm tăng thêm khả năng ứng dụng của chúng. Những bóng HPS có màu ấm, thời gian bật lại ngắn, tuổi thọ dài. Chúng tương thích với các bộ đèn đường tầng cao và tầng thấp và có thể dùng để chiếu sáng tầng cao và hắt từ trần nhà trong các công sở công nghiệp. Đồng thời có thể dùng chúng trong các gian thể thao, bể bơi, tập nhịp điệu và để chiếu sáng ngoài trời ngay cả trong các bãi đỗ xe.
Đặc trưng cơ bản:
• P = 50 - 1000 W
• CT = 1700 - 2200 K; CRI = 20 – 65,
• Hiệu suất = 65 - 150 lm/W (thông thường là 110)
• Tuổi thọ trung bình khoảng 10000 - 24000 giờ
Bóng Cao áp SON trắng
So với bóng đèn tiêu chuẩn loại đèn này có ánh sáng trắng hơn. Đèn HPS có hiệu suất thấp hơn đèn HPS tiêu chuẩn nhưng tiêu thụ công suất ít hơn và có đặc trưng màu cải thiện hơn. Do vậy mà chúng được sử dụng trong các ứng dụng giống như bóng đèn MH kể cả các cửa hàng bán lẻ tư nhân.
Đặc trưng cơ bản:
• P = 35 - 100 W,
• CT = 2500 K; CRI= 80
• Hiệu suất = 57 - 76 lm/W (thông thường là 65)
• Tuổi thọ trung bình khoảng 15000 giờ
6. Bóng đèn Natri áp suất thấp
Đây là một trong các bóng đèn phóng điện. Áng sáng phát ra do bức xạ của hơi natri. LPS là loại bóng đèn hiệu suất cao nhất hiện nay có giá trị đến 200 lm/W. Bởi vì ánh sáng của đèn là màu vàng đơn sắc nên chỉ dùng chúng ở những chỗ không cần đến sự phân biệt màu sắc. Thông thường chúng dùng để chiếu sáng đường.
Đặc trưng cơ bản:
• P = 18 - 185 W
• Hiệu suất = 100 - 200 lm/W
• Tuổi thọ trung bình là 12000 - 24000 giờ
7. Đèn cảm ứng
Đây là đèn loại cảm ứng yêu cầu tích hợp hình học đặc biệt. Chúng có hiệu suất tốt cao đến 71 lm/W và chỉ số hoàn màu tốt (cao hơn 80). Do không có điện cực nên đèn có thể khởi động nhanh và có thể bật tắt nhiều lần mà không gây già hóa như trong trường hợp đèn có điện cực. Tuổi thọ của chúng khoảng 60000 giờ dài hơn nhiều so với loại đèn cảm ứng dùng chấn lưu gắn liền.
Những lĩnh vực ứng dụng là chiếu sáng ngoài trời cũng như trong nhà ở những chỗ mà việc thay đèn rất tốn phí hoặc rất nguy hiểm. Do những cải tiến mới đây (kích thước nhỏ hơn, giá hạ hơn) và hình dạng của chúng nên ánh sáng phát ra dễ điều khiển hơn so với trường hợp đèn huỳnh quang ống dài và cho phép tự do hơn trong việc thiết kế bộ đèn khiến chúng đôi khi được ưn chuộng hơn đèn huỳnh quang thông thường. Vì vậy, hiện nay, chúng có mặt tại các ứng dụng truyền thống như trong cửa hàng, thư viện, ở đâu mà phí tổn bảo dưỡng là quan trọng.
8. Bóng đèn Sulphur
Bóng đèn Sulphur là loại bóng không có điện cực, ánh sáng phát ra do bức xạ của các nguyên tử sulphur trong môi trường khí argon khi bị kích thích bởi sóng vi ba.
Bóng đèn này không chứa thuỷ ngân, bền màu, già hóa hầu như bằng không, thời gian khởi động rất ngắn, bức xạ hồng ngoại cực ít, bức xạ cực tím cũng rất yếu, hiệu suất cao (khoảng 100 lm/W), công suất cao, rất sáng và phân bố phổ đầy trong vùng nhìn thấy (xem hình trên). Đây là bóng đèn lý tưởng để chiếu sáng trong nhà tại những nơi diện tích rộng như nhà máy, kho hàng, trường đấu và phố buôn bán. Nó cũng lý tưởng cho chiếu sáng ngoài trời và tiềm tàng cho ứng dụng chiếu sáng kiến trúc và an ninh.
Bóng đèn sulphur có thể điều chỉnh độ sáng về đến mức 30% cung cấp ánh sáng có nhiệt độ màu đến 6.000 Kelvin với CRI = 80. Do không có dây tóc nên loại bóng này không thay đổi màu và cường độ sáng với thời gian và hoàn màu gần đúng màu của các vật mà chúng chiếu sáng.
9. Đèn LED
Thời kì sử dụng diode phát quang làm nguồn chiếu sáng kĩ thuật bắt đầu vào thế kỉ 21, và diode là phần bù lí tưởng cho sự hợp nhất công nghệ bán dẫn và hiển vi quang học. Sự tiêu thụ năng lượng tương đối thấp (1 đến 3 volt, 10 đến 100 miliampe) và thời gian hoạt động lâu dài của diode phát quang khiến cho những dụng cụ này trở thành nguồn sáng hoàn hảo khi chỉ yêu cầu cường độ chiếu ánh sáng trắng ở mức trung bình. Các kính hiển vi nối với máy tính giao tiếp qua cổng USB, hoặc được cấp nguồn bằng pin, có thể sử dụng LED làm nguồn sáng bên trong nhỏ gọn, ít tổn hao nhiệt, công suất thấp và giá thành rẻ, dùng cho việc quan sát bằng mắt hoặc ghi ảnh kĩ thuật số. Một số kính hiển vi dùng trong học tập và nghiên cứu hiện đang diode phát ánh sáng trắng bên trong, cường độ cao làm nguồn sáng sơ cấp.
Diode phát quang hiện nay đã được kiểm tra và thương mại hóa trong nhiều ứng dụng đa dạng, như làm tín hiệu giao thông, mật hiệu, đèn flash, và đèn chiếu sáng kiểu vòng gắn ngoài cho kính hiển vi. Ánh sáng do đèn LED trắng phát ra có phổ nhiệt độ màu tương tự với đèn hơi thủy ngân, loại đèn thuộc danh mục chiếu sáng ban ngày. Phổ phát xạ của đèn LED trắng được biểu diễn trong hình 3, cực đại phát tại 460nm là do ánh sáng xanh lam phát ra bởi diode bán dẫn gallium nitride, còn vùng phát sáng rộng cường độ cao nằm giữa 550 và 650nm là do ánh sáng thứ cấp phát ra bởi phosphor phủ bên trong lớp vỏ polymer. Sự tổng hợp các bước sóng tạo ra ánh sáng “trắng” có nhiệt độ màu tương đối cao, là vùng bước sóng thích hợp cho việc chụp ảnh và quan sát ở kính hiển vi quang học.
10. Đèn Laser
Một nguồn phát ánh sáng khả kiến nữa đang có tầm quan trọng ngày càng cao trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, đó là laser. Laser là tên viết tắt từ Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation (Khuếch đại ánh sáng bằng sự phát bức xạ cưỡng bức). Một trong những đặc điểm vô song của laser là chúng phát ra chùm ánh sáng liên tục gồm một bước sóng riêng biệt (hoặc đôi khi là một vài bước sóng), cùng pha, đồng nhất, gọi là ánh sáng kết hợp. Bước sóng ánh sáng do laser phát ra phụ thuộc vào loại chất cấu tạo nên laser là tinh thể, diode hay chất khí. Laser được sản xuất đa dạng về hình dạng và kích thước, từ những chiếc laser diode bé xíu đủ nhỏ để lắp khít vào lỗ kim, cho tới những thiết bị quân sự và nghiên cứu chiếm đầy cả một tòa nhà.
Laser được sử dụng làm nguồn sáng trong nhiều ứng dụng, từ các đầu đọc đĩa compact cho tới các thiết bị đo đạc và dụng cụ phẫu thuật. Ánh sáng đỏ quen thuộc của laser helium-neon (thường viết tắt là He-Ne) được dùng để quét mã vạch hàng hóa, nhưng cũng đóng vai trò quan trọng trong nhiều hệ thống hiển vi quét laser đồng tiêu. Ứng dụng laser trong kính hiển vi quang học cũng ngày càng trở nên quan trọng, vừa là nguồn sáng duy nhất, vừa là nguồn sáng kết hợp với các nguồn sáng huỳnh quang và/hoặc nguồn nóng sáng. Mặc dù giá thành tương đối cao, nhưng laser cũng tìm thấy ứng dụng rộng rãi trong kĩ thuật huỳnh quang, chiếu sáng đơn sắc, và trong các lĩnh vực đang phát triển nhanh chóng như kĩ thuật quét laser đồng tiêu, phản xạ nội toàn phần, truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang, và kính hiển vi nhân quang.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ khoa học kỹ thuật như hiện nay, hi vọng trong tương tai sẽ có ngày càng nhiều những phát minh, tìm tòi trong lĩnh vực chiếu sáng tạo ra những sản phẩm tối ưu không chỉ nhằm phục vụ cho mục đích thắp sáng thông thường mà còn phục vụ cho thắp sáng trang trí, nghệ thuật…
Không giống như các đèn sợi đốt, các đèn phóng điện không thể mắc trực tiếp vào lưới điện. Trước khi dòng điện ổn định bằng một cách nào đó thì chúng đã tăng và tăng mạnh làm đèn bị quá đốt nóng và phá hủy. Độ dài và đường kính của dây tóc trong đèn sợi đốt chính làm hạn chế dòng chạy qua nó và điều chỉnh ánh sáng phát ra. Thay vì dây tóc, đèn phóng điện dùng hiệu ứng hồ quang điện nên nó cần đến phần tử gọi là "chấn lưu" để trợ giúp cho việc phát sáng.
Chấn lưu có ba công dụng chính:
Cung cấp thế hiệu khởi động một cách chính xác bởi vì đèn cần thế hiệu khởi động lớn hơn thế hiệu làm việc
Làm hợp điện thế nguồn về giá trị điện thế làm việc của đèn
Hạn chế dòng để tránh đèn bị hỏng bởi vì khi hồ quang xuất hiện thì tổng trở của đèn sẽ giảm (hiệu ứng điện trở vi phân âm)
Đầu tiên đèn được coi như một khối khí không dẫn giữa hai điện cực. Chấn lưu cần phải cung cấp điện thế để tạo hồ quang giữa hai điện cực. Hiệu điện thế này được cấp bởi bộ biến áp nằm trong chấn lưu và đôi khi nó được sự trợ giúp của tắcte(starter) để tạo xung cao thế. Khi khí trong đèn đã bị iôn hóa, điện trở của đèn sẽ giảm rất nhanh tránh cho điện cực không bị đốt quá nóng. Khi dòng điện đã chạy qua dòng hồ quang khí sẽ nóng lên và tạo áp suất trong ống phóng điện. Áp suất này làm tăng điện trở của dòng hồ quang dẫn đến việc tiếp tục đốt nóng khí và nâng cao áp suất. Chấn lưu cần phải điều khiển thế và dòng để đèn làm việc ổn định tại công suất danh định. Thiếu việc điều khiển dòng của chấn lưu, áp suất sẽ tăng cho đến khi thế đặt vào hai điện cực sẽ giảm, iôn hóa sẽ tắt và đèn sẽ ngừng làm việc.
Nếu chấn lưu không thích hợp chúng sẽ khiến đèn làm việc trong trạng thái không tối ưu. Kết quả là đèn không làm việc tại đúng công suất và sẽ không phát đúng ánh sáng, tuổi thọ chúng sẽ giảm đi. Chấn lưu cần phải cung cấp đúng hiệu điện thế danh định để khởi động và duy trì hồ quang và cần phải điều khiển dòng để đèn làm việc đúng công suất
Những đặc trưng cơ bản của chấn lưu
Để lựa chọn chấn lưu cho các ứng dụng trên thực tế cần để ý đến 3 thông tin là loại đèn, số lượng đèn mà chấn lưu phải làm việc đồng thời và hiệu điện thế lối vào của hệ thống chiếu sáng. Sau khi đã xác định 3 tham số đó thì chấn lưu sẽ được lựa chọn tiếp tục dựa trên các đặc trưng sau.
Công suất lối vào
Đó là tổng công suất cần thiết để cả chấn lưu và đèn làm việc như một thể thống nhất. Ta không thể tính công suất lối vào như tổng số học của công suất chấn lưu cộng công suất đèn bởỉ vì đa số chấn lưu không điều khiển đèn làm việc hết công suất danh định. Do vậy công suất lối vào là một đại lượng cần đo chính xác sau khi xác định đúng công suất của đèn đang làm việc.
Mất mát công suất của chấn lưu là phần công suất tổn hao riêng của chấn lưu. Nếu tổn hao này xác định được thì công suất lối vào là tổng của tổn hao này cộng với công suất đèn. Tuy nhiên việc tính này có thể dẫn đén sai phạm nếu ta không chắc chắn rằng đèn làm việc hết công suất danh định.
Điện thế lối vào
Mỗi chấn lưu làm việc với điện thế danh định ghi trên nhãn của chấn lưu. Nếu dùng không đúng thế danh định này có thể gây hỏng chấn lưu hoặc đèn hoặc cả chấn lưu và đèn. Khuyến cáo một khoảng hạn chế của thế hiệu lối vào xung quanh giá trị thế hiệu danh định như sau:
Hiệu điện thế định mức
120
208
220
240
250
277
347
480
Khoảng hiệu điện thế lối vào
112-127
199-216
210-230
225-250
235-260
255-290
322-365
450-500
Chấn lưu điện tử có thể làm việc với hiệu điện thế
lối vào trong khoảng 10% hiệu điện thế định mức
Dòng điện lối vào
Đó là dòng điện tiêu thụ danh định của chấn lưu và đèn. Đối với đa số chấn lưu chỉ có một giá trị dòng điện lối vào được chỉ định. Đối với một số chấn lưu khác, ví dụ như chấn lưu điện từ dùng cho đèn huỳnh quang thu gọn có dòng làm việc, dòng khởi động, dòng hở mạch. Có khả năng là dòng khởi động và dòng mạch hở lớn hơn dòng làm việc. Dòng lớn nhất phải được chú ý để thiết kế đúng mạch của hệ thống chiếu sáng, của mạch khởi động, của cầu chì bảo vệ… ngược lại có thể gây hỏng cho hệ thống.
Hệ số công suất PF
Hệ số công suất xác định tương quan giữa hai loại công suất: hữu công và vô công. Hữu công đo bằng kilowatts (KW). Đó là công mà hệ thống thực hiện chuyển động, sản ra nhiệt hoặc những thứ tương tự. Vô công đo bằng kilovolt- amperes vô công (KVAR). Hai loại công này chung lại tạo ra công biểu kiến đo trong đơn vị kilovolt-amperes (KVA). Cuối cùng hệ số công suất chính là tỷ số giữa hữu công và công biểu kiến, KW/KVA.
Hệ số công suất của chấn lưu xác định hiệu quả chuyển hóa của thế hiệu và dòng điện của nguồn điện thành công suất tiêu thụ của chấn lưu và đèn. Sự tận dụng hiệu quả dòng điện khiến hệ số công suất đạt giá trị 100%. Hệ số công suất không phải là chỉ số xác định khả năng của chấn lưu tạo ra ánh sáng của đèn.
Chấn lưu được thiết kế có hệ số PF cao hoặc thường (nghĩa là thấp) hoặc có PF thích ứng. Loại có PF cao dùng trong các chiếu sáng thương mại có giá trị lớn hơn 90%. Chấn lưu loại PF cao dùng dòng khởi động thấp hơn loại có PF thấp, do vậy cùng một chỗ có thể lắp đặt nhiều chóa đèn hơn. Loại chấn lưu có PF thấp thường có dòng khởi động lớn gấp đôi loại có PF cao. Chúng đòi hỏi phí tổn dây nối nhiều hơn vì trong cùng một nhánh đèn số chóa đèn lắp đặt được ít hơn, do vậy có thể gây quá tải đối với toàn mạng và có thể bị các nhà cung cấp điện bắt phạt.
Hệ số chấn lưu
Do chấn lưu là một phần tử tích hợp của hệ thống chiếu sáng nên chúng có ảnh hưởng trực tiếp lên thông lượng ánh sáng phát ra. Hệ số chấn lưu BF là đại lượng đánh giá khả năng của chấn lưu tạo ra ánh sáng từ đèn. Đó là tỷ số giữa thông lượng của cùng một đèn phát ra khi dùng chấn lưu đang quan tâm và khi dùng chấn lưu chuẩn theo tiêu chuẩn của ANSI.
BF khi nhân với lumen của một đèn và số lượng đèn sẽ thành số lumen tổng cộng mà hệ thống gồm chấn lưu và các đèn đó phát ra. Một chấn lưu có thể có nhiều giá trị BF khác nhau cho những đèn khác nhau. Thí dụ chấn lưu điện từ dùng với đèn tiêu chuẩn có BF bằng 95% trong khi dùng với đèn tiết kiệm năng lượng có BF bằng 88%.
Nói chung BF của chấn lưu nhỏ hơn 1, chấn lưu loại đặc biệt có BF lớn hơn 1. Để tiết kiệm năng lượng thường chọn chấn lưu với BF thấp nhất. Tuy nhiên nếu chọn như vậy thì mức ánh sáng phát ra sẽ thấp. Do vậy phải xuất phát chọn BF trên cơ sở đảm bảo độ chiếu sáng, sử dụng những lời khuyên của nhà sản xuất để chọn BF tối ưu.
Hệ số hiệu suất của chấn lưu
Hệ số hiệu suất của chấn lưu là tỷ số giữa hệ số chấn lưu BF (tương ứng với khả năng của chấn lưu trong việc phát ánh sáng) và công suất lối vào của chấn lưu. Đại lượng này dược dùng để so sánh các chấn lưu khác nhau khi sử dụng chúng chung cùng với một loại đèn. Hệ số này càng cao thì chấn lưu càng hiệu suất. Nếu lấy hệ số này nhân với lumen của một đèn và nhân với số đèn ta nhận được hiệu suất lumen trên watt.
LPW càng cao thì hệ đèn và chấn lưu càng hiệu suất. Đại lượng này có thể dùng để so sánh các loại hệ thống đèn và chấn lưu khác nhau, thí dụ hệ thống chiếu sáng dùng đèn F32T8 và F40T12.
Hệ số đỉnh
Hệ số đỉnh trong mạch xoay chiều là tỷ số giữa gía trị đỉnh của sóng và giá trị hiệu dụng của nó (căn của trung bình bình phương). Đèn và chấn lưu có các đặc trưng không tuyến tính là nguyên nhân làm biến dạng dòng điện. Hệ số này là một trong các tiêu chí mà các nhà sản xuất dùng để bảo đảm tuổi thọ của đèn. Các nhà sản xuất và Viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ yêu cầu hệ số đỉnh khoảng 1.7 hoặc nhỏ hơn đối với chấn lưu điện tử để đảm bảo tuổi thọ của đèn mà nó cùng làm việc. Đối với chấn lưu điện từ hệ số này là 1.7 cho các đèn loại khởi động nhanh và 1.85 cho khởi động tức thời. Dòng có hệ số đỉnh cao gây ra xói mòn vật liệu điện cực và làm giảm tuổi thọ của đèn.
Chống nóng
Tất cả các chóa đèn trong nhà và ngoài trời cần phải được chống nóng để hạn chế nhiệt độ của chấn lưu để bảo vệ chúng khỏi bị quá nóng. Những chấn lưu có toả nhiệt tốt được dánh dấu “loại P”.
Chấn lưu sắt từ và chấn lưu lai sử dụng bộ chống nóng (TP) như một phần của thiêt kế nằm ngay trong hộp của chấn lưu. Nếu chấn lưu quá nóng thì TP sẽ mở và ngắt nguồn điện vào chấn lưu cho đến khi nó nguội hẳn thì lại tự động nối nguồn điện lại.
EMI/RFI (Nhiếu giao thoa điện từ/ Giao thoa tần số radio)
Chấn lưu điện tử làm việc tại tần số cao có thể gây ảnh hưởng lên hoạt động của các thiết bị phát bức xạ vùng hồng ngoại, các dây dẫn trực tuyến và các thiết bị truyền thông. Có trường hợp không thể chống được nhiếu trong một số trường hợp khiến phải thay đổi chấn lưu có tần số thấp hơn. Do vậy cần phải cẩn thận khi quyết định lắp đặt những hệ thống chiếu sáng mới.
Tạp âm của chấn lưu
Những tiếng rè của các hệ thống chiếu sáng dùng đèn phóng điện được tạo bởi những dao động của cuộn dây và lõi sắt từ của chấn lưu.
Tạp âm này được khuyếch đại theo 3 cách:
• Do cách gắn chấn lưu lên chóa đèn.
• Có phần tử nào đó trong chóa đèn bị lỏng. • Do trần nhà, tường, nền nhà và các đồ đạc gây ra.
Việc lựa chọn chấn lưu của đèn phóng điện phải được tiến hành trên cơ sở gây tiếng ồn ít nhất cho khu vực quanh nó. Chấn lưu được phân theo tiếng ồn ra thành các loại ký hiệu từ A đến F. Vì chấn lưu điện tử không có những phần tử gây dao động và làm việc tại tần số cao nên chúng gây ít tiếng ồn hơn.
Để lựa chọn chấn lưu cho tốt ta cần để ý đến hiệu quả sử dụng. Nhớ rằng tiến ồn của chấn lưu ở trong các gia đình quan trọng hơn ở các công sở.
Điều khiển thế hiệu lối ra của chấn lưu
Đây là sự điều khiển thay đổi công suất lối ra của đèn như một hàm của thế hiệu lưới điện. Chấn lưu nào điều khiển tốt mối quan hệ này thì có thể sử dụng được trong khoảng thế hiệu rộng của lưới điện. Độ điều khiển này càng cao thì giá của chấn lưu càng đắt. Thông thường thông lượng ánh sáng phát ra thay đổi nhiều hơn là thay đổi của công suất của đèn HID. Thông lượng của HPS thay đổi gấp 1.2 lần so với thay đổi của công suất. Tương tự đối với đèn halide là 1.8. Điều này có nghĩa là đối với đèn halide cứ 10% thay đổi công suất đèn thì gây ra 18% thay đổi của thông lượng ánh sáng phát ra.
Nhiệt độ làm việc
Chấn lưu là nguồn phát nhiệt, cùng với nhiệt do đèn phát ra và các điều kiện của môi trường xung quanh khiến chấn lưu và tụ điện nằm trong vỏ của nó nóng lên. Tất cả các chấn lưu tiết kiệm năng lượng hiện nay được chế tạo dùng dây dẫn và cách điện chịu đưọc nhiệt độ 180°C.
Nhiệt độ của các phần tử tăng khiến tuổi thọ của chúng giảm đi. 10°C tăng của nhiệt độ làm việc có thể dẫn đến làm giảm một nửa tuổi thọ của phần tử. Nhiệt độ làm việc của lớp cách điện của chấn lưu là 180°C và của tụ điện là 90°C là những giá trị thí dụ cần để ý.
Việc dùng các lớp cách điện chịu được 180°C cùng với việc định vị chấn lưu tại vị trí thoát nhiệt và đặt tụ điện cách xa vùng nhiệt cực đại khiến hệ thống có thể làm việc tại nhiệt độ cao, thí dụ tại 40°C, 55°C và 65°C và duy trì được tuổi thọ của các phần tử của choá đèn HID.
Bộ tắc te có bảo vệ
Trong những điều kiện làm việc bình thường bộ tắc te của đèn HPS làm việc chỉ trong thời gian ngắn để khởi động đèn. Tuy nhiên nếu đèn làm việc tồi tắc te có thể phải làm việc suốt 24 tiếng trong một ngày. Nếu đèn không được thay đúng lúc thì tuổi thọ của chấn lưu và tắc te sẽ giảm. Điều này ảnh hưởng đến tất cả các chấn lưu và tắc te của tất cả các nhà sản xuất như nhau bởi vì mọi nhà sản xuất đều dùng một mạch khởi động và một hệ thống cách điện tương tự.
Bộ tắc te có bảo vệ được khuyến cáo làm việc trong điều kiện khi mà khó có thể thay đèn đúng lúc, chúng sẽ nhận ra đèn hỏng và tự ngắt xung trong vòng 3 đến 10 phút sau khi đèn được bật.
Phân loại chấn lưu
Chấn lưu sắt từ
Chấn lưu sắt từ có những loại sau:
• Kiểu cuộn và lõi tiêu chuẩn
• Kiểu cuộn và lõi hiệu suất cao
• Kiểu cắt bỏ điện cực hay kiểu lai
Kiểu cuộn và lõi tiêu chuẩn
Bởi vì chấn lưu là bộ phận thiết yếu cho hoạt động của đèn, chúng phải có tuổi thọ lâu dài như đèn mà chúng khởi động và duy trì hoạt động. Trong một thời gian dài, chấn lưu của đèn huỳnh quang thuộc loại sắt từ. Do thiết kế của mình, những chấn lưu này được gọi là chấn lưu "cuộn & lõi".
Phần tử đầu tiên của chấn lưu sắt từ là lõi gồm nhiếu lá săt từ được quấn quanh mình bởi các dây đồng hoặc nhôm có tẩm lớp cách điện. Cuộn và lõi có chức năng làm việc như biến thế và hạn chế dòng (cuộn cảm). Nhiệt tỏa ra trong khi chấn lưu làm việc có thể làm thủng lớp cách điện và làm hỏng chấn lưu, do vậy cuộn và lõi được tẩm chất nhựa cách điện để tải nhiệt khỏi các cuộn dây. Tất cả các bộ phận này được đặt trong một hộp sắt.
Một phần tử khác của chấn lưu sắt từ là tụ điện. Tụ điện cho phép chấn lưu sử dụng năng lượng của nguồn điện một cách hiệu quả hơn. Những chấn lưu có tụ điện được gọi là chấn lưu "hệ số công suất cao" hoặc chấn lưu có "hệ số công suất hiệu chỉnh".
Chấn lưu sắt từ kiểu cuộn lõi hiệu suất cao
Chấn lưu hiệu suât cao dùng dây đồng thay dây nhôm và lá sắt từ thay lá thép chất lượng thấp làm tăng 10% hiệu suất. Tuy nhiên cần nhấn mạnh rằng những chấn lưu "hiệu suât cao" này là những chấn lưu hiệu suất thấp của đèn huỳnh quang ống dài. Những chấn lưu hiệu suất cao hơn được xem xét dưới đây.
Chấn lưu lai (hoặc chấn lưu cắt điện cực)
Thiết kế của chấn lưu lai phối hợp những đặc trưng khởi động và làm việc của chấn lưu sắt từ với mạch điện tử tiết kiệm năng lượng tạo ra những cách khác nhau để vận hành loại đèn khởi động nhanh. Cấu trúc của loại chấn lưu lai này cũng giống như loại sắt từ – cả hai đều có cuộn và lõi, tụ điện và vỏ, nhưng chúng có thêm mạch điện tử dùng để ngắt cuộn đốt nóng điện cực sau khi đèn được khởi động.
Phương pháp khởi động của chấn lưu lai giống như chấn lưu sắt từ khởi động nhanh. Sự khác biệt xảy ra trong quá trình làm việc ổn định khi mà điện cực nóng được ngắt và năng lượng tiêu thụ giảm được 3 watts trên một đèn.
Chấn lưu điện tử
Giống như chấn lưu sắt từ, chấn lưu điện tử cung cấp thế hiệu cần thiết để khởi động đèn và điều khiển dòng qua đèn sau khi đèn đã khởi động. Tuy nhiên chấn lưu điện tử làm việc tại tần số cao khoảng 20 KHz hoặc hơn (xem hình H. III.11), lớn hơn rất nhiều so với tần số 60 Hz của chấn lưu sắt từ và chấn lưu lai. Đèn làm việc tại tần số cao sẽ phát cùng một thông lượng ánh sáng trong khi công suất tiêu thụ giảm được từ 12 đến 25%.
Chấn lưu điện tử còn có những ưu điểm khác như sau:
• Tiêu thụ công suất ít hơn
• Làm việc không ồn
• Làm việc ít nóng hơn
• Hệ số công suất cao
• Trọng lượng nhẹ hơn
• Làm tuổi thọ của đèn lớn hơn
• Có khả năng điều khiển sáng tối của đèn (dùng những loại chấn lưu chuyên dụng)
Công nghệ LED trong trang trí nội thất
Đèn LED thay thế đèn sợi đốt và đèn huỳnh quang bởi những ưu điểm như tiết kiệm năng lượng, tuổi thọ cao, kích cỡ nhỏ, nhiệt năng sinh ra trong quá trình hoạt động không đáng kể, hoạt động tốt trong điều kiện nhiệt độ thấp, không sử dụng thủy ngân giống như các loại bóng huỳnh quang thông thường.
Đèn LED có khá nhiều màu sắc như màu đỏ, xanh lá, xanh da trời, màu hổ phách... dễ dàng đáp ứng các nhu cầu về chiếu sáng.
Ánh sáng phát của đèn LED có màu sắc phụ thuộc vào chất liệu làm ra nó. Ví dụ như đèn LED màu đỏ được làm từ các thành phần hóa học như nhôm, gali, a-xen. Đèn LED màu trắng được tạo ra bằng cách bao phủ một lớp photphorơ màu vàng bên ngòai đèn LED xanh da trời.
Một bóng đèn LED công suất lớn có thể sản sinh ra lượng ánh sáng là 80 lumen (đơn vị quang thông), trong khi đó một bóng đèn sợi đốt tiêu chuẩn có công suất 60W có thể cung cấp lượng ánh sáng là 900 lumen. Điều đó có nghĩa là một bóng đèn LED công suất lớn chỉ có thể cung cấp lượng ánh sáng bằng 1/11 so với một bóng đèn sợi đốt 60W. Để có thể cung cấp đủ ánh sáng người ta phải sản xuất những cụm đèn LED, tuy nhiên thì tương lai vẫn thuộc về đèn LED khi mà những cải tiến đã nâng gấp đôi công suất chiếu sáng của loại đèn này trong 2 năm trở lại đây.
Lượng nhiệt sinh ra trong quá trình hoạt động của đèn LED cũng thấp hơn rất nhiều (gần như không đáng kể) so với các loại bóng đèn thông thường hiện nay, đó cũng chính là một trong những lý do khiến đèn LED tiết kiệm điện năng hơn các loại bóng khác.
Cũng giống như tất cả các loại bóng đèn khác, hiệu năng của đèn LED được đo bằng công thức lumen/Watt. Loại đèn LED ánh sáng trắng ấm có hiệu năng vào khỏang 25-44 lumens/watt trong khi đó loại LED ánh sáng trắng lạnh có hiệu năng tốt hơn 47-64 lumens/watt, còn loại bóng đèn huỳnh quang thông thường được sử dụng trong các gia đình có hiệu năng thấp hơn với 10-18 lumens/watt.
Đèn LED không sử dụng nguồn điện xoay chiều 220V thông thường mà chỉ sử dụng dòng điện một chiều với hiệu điện thế nhỏ nên thường có bộ lọc và bộ điều khiển đi kèm.
Nguyên tắc hoạt động khác với các loại đèn sợi đốt hay đèn huỳnh quang khiến cho tuổi thọ của đèn LED cao hơn. Trong điều kiện phòng thí nghiệm tuổi thọ trung bình của một bóng đèn LED có thể đạt tới 100.000 giờ họat động và trong điều kiện thực tế cũng đạt tới con số đáng khâm phục là 60.000 giờ chiếu sáng.
Hiện đã có những cải tiến đáng kể về công nghệ sản xuất đèn LED mà tiêu biểu là sự ra đời của OLED - đi ốt phát sáng hữu cơ, loại đèn LED có chứa các bon này thậm chí còn tiêu thụ điện năng ít hơn loại đèn LED đang phổ biến hiện nay. OLED được sử dụng làm "nguồn sáng toả" - tia sáng từ một điểm toả đến mọi phương với cường độ giảm theo khoảng cách.
Bên cạnh đó đèn LED còn có những ưu điểm khác như khi hoạt động không sinh ra các tia hồng ngoại hay tia cực tím. Những ưu điểm của loại đèn này là không thể phủ nhận, những thiết kế với nhiều phong cách khác nhau đã và đang biến đèn LED trở thành một trào lưu mới trong trang trí nội thất hiện nay.
Nguyên văn bởi tuan.atco View Post
@ Nhockid, anh Nhockid giải thích thêm vì sao dùng chấn lưu điện tử ( ellectronic ballast) giúp tăng tuổi thọ của bóng đèn vậy?
Chấn lưu có ba công dụng chính:
• cung cấp thế hiệu khởi động một cách chính xác bởi vì đèn cần thế hiệu khởi động lớn hơn thế hiệu làm việc,
• làm hợp điện thế nguồn về giá trị điện thế làm việc của đèn,
• hạn chế dòng để tránh đèn bị hỏng bởi vì khi hồ quang xuất hiện thì tổng trở của đèn sẽ giảm (hiệu ứng điện trở vi phân âm).
Đầu tiên đèn được coi như một khối khí không dẫn giữa hai điện cực. Chấn lưu cần phải cung cấp điện thế để tạo hồ quang giữa hai điện cực. Thế hiệu này được cấp bởi bộ biến áp nằm trong chấn lưu và đôi khi nó được sự trợ giúp của tắcte để tạo xung cao thế. Khi khí trong đèn đã bị iôn hóa, điện trở của đèn sẽ giảm rất nhanh tránh cho điện cực không bị đốt quá nóng. Khi dòng điện đã chạy qua dòng hồ quang khí sẽ nóng lên và tạo áp suất trong ống phóng điện. Áp suất này làm tăng điện trở của dòng hồ quang dẫn đến việc tiếp tục đốt nóng khí và nâng cao áp suất. Chấn lưu cần phải điều khiển thế và dòng để đèn làm việc ổn định tại công suất danh định. Thiếu việc điều khiển dòng của chấn lưu, áp suất sẽ tăng cho đến khi thế đặt vào hai điện cực sẽ giảm, iôn hóa sẽ tắt và đèn sẽ ngừng làm việc.
Nếu chấn lưu không thích hợp chúng sẽ khiến đèn làm việc trong trạng thái không tối ưu. Kết quả là đèn không làm việc tại đúng công suất và sẽ không phát đúng ánh sáng, tuổi thọ chúng sẽ giảm đi. Chấn lưu cần phải cung cấp đúng thế hiệu danh định để khởi động và duy trì hồ quang và cần phải điều khiển dòng để đèn làm việc đúng công suất.
Một số chấn lưu tự nó gây ra những ảnh hưởng bất lợi cho nguồn điện. Những vấn đề của nguồn lưới điện không phải lúc nào cũng là tự có mà thường bị chính các thiết bị (giống như chấn lưu điện từ và điện tử) khi nối vào nguồn điện gây ra. Những cuộn biến
áp và tụ điện quá nóng, sự trục trặc của máy tính, các ngắt mạch nhảy thường xuyên, giao thoa của radio và điện thoại là những thứ gây ảnh hưởng lên chất lượng của nguồn điện. Người ta có thể giảm những ảnh hưởng này khi chú ý đến những đặc trưng làm việc của các chấn lưu.
Sơ đồ khối của một mạch Balát điện tử như sau
Ứng dụng của chấn lưu điện tử là vô cùng phong phú vì nó luôn tồn tại song song với việc phát triển của các loại đèn phóng điện hơn nữa do ứng dụng được các thành tựu trong việc phát triển các IC chuyên dụng và Mp do đó đã khiến phát triển được một thế hệ chấn lưu khá thông ming cho phép được thực hiện được nhiều chế độ làm việc tiết kiệm điện . Một trong những điểm quan trọng mà chấn lưu điện tử phát triển được chính là do ưu thế về mặt tiết kiệm điện năng của nó . Xin phân tích trước về chấn lưu sắt từ .
Chấn lưu điện từ chính là một cuộn cảm (có cấu tạo gồm một cuộn dây cuốn trên một lõi sắt từ gồm các lá sắt mỏng xếp khít vào nhau) được mắc nối tiếp với đèn HQ ,nó có nhiệm vụ khởi động đèn và giới hạn dòng làm việc cho đèn .Thông số kỹ thuật quan trọng đầu tiên của chấn lưu là dòng làm việc mà nó giới hạn cho đèn. Dòng làm việc của đèn là một thông số quan trọng(mỗi một loại đèn HQ có thông số dòng làmviệc riêng của nó) . Nếu đèn làm việc vơi dòng điện thấp hơn dòng điện định mức của nó thì lượng ánh sáng nó phát ra sẽ thấp và ngược lại nếu nó làm việc với dòng điện cao hơn dòng điện định mức của nó thì bóng đèn sẽ bị lão hoá rất nhanh , tuổi thọ giảm rất nhiều Một thông số kỹ thuật quan trọng thứ hai của chấn lưu là sự tổn hao công suất do hiệu ứng Jun. Đây là một thông số hết sức quan trọng , nó đánh giá chất lượng của chấn lưu và lợi ích mà chấn lưu đem lại cho người sử dụng . Ta hay thử tính xem:
Môt đèn HQ công suất 40W
Tổn hao của một Balát điện từ là A W
Vậy tổng công suất mà bộ đèn HQ 40W này tiêu thụ sẽ là :
P = Pđèn + Pth = 40W + A W
Như vậy người sử dụng sẽ phải trả thêm một số tiền cho A W lãng phí
5 phương pháp tính toán và thiết kế chiếu sáng:
1) Phương pháp hệ số sử dụng Ksd
+ Đặc điểm của phương pháp: Dùng cho tính toán chiếu sáng chung, không chú ý đến hệ số phản xạ trần, tường. Thường được tính toán cho phân xưởng có diện tích >10m2.
+ Nội dung tính toán:
- Từ yêu cầu công nghệ ta tính toán và xác định được độ rọi nhỏ nhất, từ đó tính được quang thông của một đèn xác định công suất của 1 đèn.
( Khi tính toán cho phép quang thông lệch từ -10% tới 20%).
- Từ yêu cầu công nghệ, mục đích và không gian sử dụng chiếu sáng, tính chất yêu cầu công việc cần chính xác hay không ta xác định được độ rọi E cần thiết. Xác định các thông số:
o Khoảng cách giữa các đèn L(m)
o Chỉ số phòng
o Tra bảng để tính hệ số sử dụng Ksd
o Hệ số tính toán Z lấy theo kinh nghiệm Z=0.8 ÷1.4
→ Xác định quang thông F của 1 đèn theo công thức
+ Kết luận: Phương pháp hệ số sử dụng để tính toán thiết kế chiếu sáng chỉ thích hợp tính toán cho phân xưởng có diện tích > 10m2, không tính toán tới hệ số phản xạ trần, tường. Do đó chỉ dùng để tính toán chiếu sáng chung.
2)Phương pháp tính từng điểm
+ Đặc điểm của phương pháp:
-Phương pháp này để tính toán cho các phân xưởng có yêu cầu quan trọng.
-Coi đèn là 1 điểm sáng để áp dụng định luật bình phương khoảng cách.
- Theo phương pháp này ta phải phân biệt để tính toán độ rọi cho 3 trường hợp:
* Độ rọi trên mặt phẳng ngang Eng
* Độ rọi trên mặt phẳng đứng Eđ
* Độ rọi trên mặt phẳng nghiêng Engh
- Độ rọi E được tính bằng tỷ lệ giữa quang thông F(lumen) và diện tích chiếu sáng S(m2) hay là tỷ lệ giữa Cường đọ chiếu sáng I (cadena) và bình phương khoảng cách R
**Nếu điểm sáng xét trùng với trục quang ( tức là phương pháp tuyến của chúng trùng với trục quang) thì
Độ rọi : , I: Cường độ sáng của điểm sáng (cadena)
R: Khoảnh cách từ điểm sáng tới điểm ta xét
** Nếu điểm sáng không trùng với trục quang
+ Nội dung tính toán như sau:
Giả sử xét độ rọi tại 1 điểm A nào đó có khoảng cách tới điểm sáng là r, phương trục quang hợp với phương pháp tuyến 1 góc α.
- Tính độ rọi A trên mặt phẳng ngang:
;
.
- Tính độ rọi A trên mặt phẳng đứng
-Tính độ rọi tại điểm A trên mặt phẳng nghiêng.
với
** Vậy để tính độ rọi E ta phải biết , thường cho trong sổ tay với các loại đèn khác nhau và điều chỉnh với loại có quang thông là 1000lm.
+ Kết luận: Phương pháp từng điểm dùng để tính toán cho các phân xưởng có yêu cầu quan trọng về quang thông, độ rọi. Không xét tới hệ số phản xạ trần, tường.
3) Phương pháp tính gần đúng
+ Đặc điểm của phương pháp:
Phương pháp này thích hợp để tính toán chiếu sáng cho các phòng nhỏ hoặc chỉ số phòng <0.5, yêu cầu tính toán không cần chính xác lắm.
+ Trường hợp 1: Thích hợp cho tính toán sơ bộ, tức là cần xác định công suất sáng trên một đơn vị diện tích(w/m2) sau đó nhân với diện tích sẽ được công suất tổng.
Từ đó → xác định số đèn, loại đèn, độ treo cao…
(W)
p - công suất trên đơn vị m2(w/m2)
s – diện tích cần chiếu sáng (m2)
Sau khi tính được công suất tổng, chọn sơ bộ số đèn, công suất mỗi đèn. Và có thể sử dụng phương pháp từng điểm để kiểm tra lại.
+ Trường hợp 2: Dựa vào một bảng đã tính toán sẵn với công suất 10W/m2.
- Nếu thiết kế lấy độ rội E phù hợp với độ rọi trong Bảng thì không cần hiệu chỉnh.
- Nếu thiết kế lấy độ rọi E khác E cho trong Bảng thì cần hiệu chỉnh lại theo công thức:
(w/m2)
P – công suất (w/m2) tính theo độ rọi yêu cầu
Emin – Độ rọi tối thiểu cần có
E – Độ rọi trong bảng tính sẵn tiêu chuẩn 10 w/m2
K – hệ số an toàn
5) Phương pháp tính gần đúng với đèn ống
+ Đặc điểm phương pháp: Phương pháp này người ta tính sẵn với 1 phòng được chiếu sáng bởi 2 đèn ống 30w(30x2=60w) có độ rọi định mức Eđm=100lx, đèn 60/220 có quang thông =1230lm.
+ Nội dung tính toán :
Khi tính toán ta chấp nhận các qui định
+ Phòng gọi là rộng khi ≥4;
a- chiều rộng phòng,
H0-là chiều cao phòng
+ Phòng gọi là vừa khi =2;
+ Phòng gọi là nhỏ(hẹp) khi ≤1
+ Hệ số phản xạ của trần màu thẫm : ρtr=0.7;
+ Hệ số phản xạ của trần màu trung bình: ρtr=0.5;
+ Hệ số phản xạ của tường màu thẫm : ρtg=0.5;
+ Hệ số phản xạ của tường màu trung bình: ρtg=0.3;
Hệ số an toàn K:
- Khi phối quang trực xạ k=1.3
-Khi phối quang phản xạ k=1.5
- Khi chủ yếu dùng phối quang trực xạ k=1.4
+ Khi dùng loại đèn ống có trị số đọ rọi khác Eđm =100lx thì công suất tổng các đèn cần thiết kế theo tỷ lệ
1.25 – là hệ số xét tới tổn hao trên cuộn cảm
Pđèn – công suất của đèn dùng trong thiết kế
S – diện tích được chiếu sáng
E – Độ rọi tối thiểu
S¬0 – Diện tích được chiếu sáng bởi đèn ống có Eđm=100lx, công suất mỗi đèn 30w
Quang thông(Φ)
Đại lượng thông lượng ánh sáng dùng trong kỹ thuật chiếu sáng được đo trong đơn vị lumens (lm). Một lumen của ánh sáng, không phụ thuộc vào bước sóng của nó (màu), tương ứng với độ sáng mà mắt người cảm nhận được. Mắt người cảm nhận khác nhau đối với các ánh sáng có bước sóng khác nhau, cảm nhận mạnh nhất đối với bước sóng 555 nm.
Cường độ sáng(I)
Cường độ sáng I, đo trong đơn vị candela(cd). Đó là thông lượng của một nguồn sáng phát ra trong một đơn vị góc không gian (steradian).
Candela là một đơn vị cơ bản dùng trong việc đo thông số nguồn sáng và được tính như sau: 1 candela là cường độ mà một nguồn sáng phát ra 1 lumen đẳng hướng trong một góc đặc. Một nguồn sáng 1 candela sẽ phát ra 1 lumen trên một diện tích 1 mét vuông tại một khoảng cách một mét kể từ tâm nguồn sáng. Có thể thấy cường độ nguồn sáng giảm theo khoảng cách kể từ nguồn sáng. 1cd = 1lm/ 1steradian.
Độ rọi(E)
Độ rọi E(đơn vị lux) là đại lượng đặc trưng cho thông lượng ánh sáng trên một đơn vị diện tích. Một diện tích mặt cầu 1m2 có một nguồn sáng cường độ 1 candela sẽ có độ rọi là 1 lux. 1lux = 1lm/ 1m2
Độ chói(L)
Độ chói L là cường độ của một nguồn sáng phát ánh sáng khuếch tán mở rộng hoặc của một vật phản xạ ánh sáng. Độ chói là đại lượng đặc trưng cho mật độ phân bố cường độ sáng I trên một bề mặt diện tích S theo một phương cho trước. 1nit = 1cd/ 1m2
Hệ số phản xạ(ρ)
Hệ số phản xạ của một vật thể là đại lượng đo bằng tỷ số giữa quang thông phản xạ(Φr) của vật thể so với quang thông tới của nó(Φ).
ρ=Φr/Φ
Hệ số hấp thụ(α)
Hệ số hấp thụ của một vật thể là đại lượng đo bằng tỷ số giữa quang thông được hấp thụ (Φa) của vật thể so với quang thông tới của nó(Φ).
α= Φa/ Φ
Phân bố phổ
Phân bố phổ trình diễn phổ của bức xạ vùng nhìn thấy nêu lên mối tương quan giữa công suất bức xạ phụ thuộc vào bước sóng.
Nhiệt độ màu
Nhiệt độ màu(đo bằng đơn vị Kenvin) là màu của ánh sáng mà nguồn sáng phát ra. Nhiệt độ màu được định nghĩa là nhiệt độ tuyệt đối của một vật bức xạ đen có phổ bức xạ giống phổ bức xạ của nguồn sáng.
Độ hoàn màu
Độ hoàn màu được biểu diễn bằng chỉ số hoàn màu(CRI) có độ lớn từ 0 đến 100, diễn tả độ hoàn màu của các vật được chiếu sáng trong mắt người so với màu thực của nó. CRI càng cao thì khả năng hoàn màu càng lớn.
Hiệu suất của đèn
Hiệu suất của đèn là đại lượng đo hiệu suất của nguồn sáng trong đơn vị lumen trên Oát(LPW), là tham số xác định lượng ánh sáng phát ra khi tiêu thụ một Oát năng lượng điện.
Thời gian sống trung bình
Thời gian sống trung bình là thời gian mà 50% số lượng đèn sử dụng bị cháy(thường được xác định trong phòng thí nghiệm).
KÝ HIỆU CÁC TIÊU CHUẨN VỀ ĐÈN CHIẾU SÁNG
ENEC:
Tiêu chuẩn ENEC(European Norms Electrical Certification) là tiêu chuẩn về điện được công nhận trên toàn lãnh thổ Châu âu. Đây là tiêu chuẩn áp dụng cho các thiết bị phát sáng, thiết bị điện… Chữ số đi kèm đằng sau ký hiệu này là mã của các nước, ví dụ như 10-Germany, 11-Austria, 13-Switzerland….
CE:
Tiêu chuẩn CE(Conformity European) là cam kết của nhà sản xuất gắn với sản phẩm của họ, rằng sản phẩm này đáp ứng được mọi yêu cầu về mặt kỹ thuật cũng như pháp lý, và được lưu thông trên phạm vi toàn châu âu. Đây là ký hiệu bắt buộc của các sản phẩm khi lưu hành trong phạm vi châu âu.
CCC
(China Compulsory Certification) là dấu chứng nhận bắt buộc của trung quốc đối với các sản phẩm lưu hành trên lãnh thổ trugn quốc. Theo luật pháp trung quốc và quy định về dấu chứng nhận sản phẩm bắt buộc, Hệ thống chứng nhận sản phẩm bắt buộc được áp dụng cho các sản phẩm liên quan đến sức khoẻ và đời sống con người, động vật, thực vật, bảo vệ môi trường và an ninh quốc gia.
Kể từ ngày 01/05/2002, các sản phẩm nhập khẩu không có dấu CCC có thể bị hải quan giữ lại ở biên giới Trung quốc và bị nộp phạt. Trong một số trường hợp, các bộ phân cấu thành nên sản phẩm hoàn thiện của nhà sản xuất cũng được yêu cầu có dấu chứng nhận CCC.
VDE( Verband Deutscher Elektrotechniker-Association of German Electrotechnical Engineers) là tiêu chuẩn của Đức. Sản phẩm có dấu này được chứng nhận an toàn về điện, cơ, nhiệt trong quá trình sản xuất cũng như hoạt động.
VDE-EMV
VDE-EMV là tiêu chuẩn về tương thích điện từ trường. Sản phẩm có ký hiệu này có thể sử dụng trong môi trường điện từ mà không làm ảnh hưởng đến các thiết bị khác.
TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI BÓNG VÀ NGUỒN SÁNG
Công nghệ chiếu sáng ngày càng thay đổi, các nhà sản xuất liên tục đưa ra những sản phẩm mới có tính năng cũng như hiệu quả chiếu sáng cao, công nghệ hiện đại. Những sản phẩm này dần dần thay thế những loại đèn cũ vừa tốn điện, hiệu suất thấp và tuổi thọ không cao. Với mục đích giúp người sử dụng có thể chọn và sử dụng các loại đèn trong ứng dụng thực tế, chúng tôi xin giới thiệu một số loại bóng đèn và những đặc trưng của chúng.
1. Bóng đèn Sợi đốt
Bóng đèn Sợi đốt thông dụng
Bóng đèn sợi đốt nói chung là đèn có sợi đốt Wolfram tiêu chuẩn, chúng có nhiều dạng bóng đèn khác nhau (trong suốt, mờ, trắng đục, màu, v..v.). Phần lớn hiện nay là loại trắng đục có công suất trong khoảng 15 đến 1000 watts có đui xoáy hoặc đui ngạnh. Một số loại của bóng đèn này thuộc loại để trang trí có hình dạng như ngọn nến hoặc hình chữ nhỏ. Những loại bóng này rất không hiệu quả, hiệu suất chỉ khoảng 11-19 lm/W. Thông thường chúng có thời gian sống tương đối ngắn khoảng 1000 giờ, nhưng chúng có giá thành ban đầu thấp và CRI=100, CT=2700K. Với những tiến bộ hiện thời của đèn huỳnh quang thu gọn và đèn sợi đốt pha hơi halogen thì việc tiếp tục sử dụng đèn sợi đốt thông thường là khó chấp nhận.
Bóng đèn Sợi đốt có lớp phản xạ
Bóng đèn sợi đốt có lớp phản xạ là loại bóng sợi đốt Wolfram tiêu chuẩn có bóng đèn được tráng ở mặt trong hay mặt ngoài một lớp phản xạ để tăng cường tập trung ánh sáng theo một hướng nhất định. Bóng đèn này thường có hai loại: Loại bóng có dạng chụm có lớp phản xạ nhôm và loại bóng phản xạ dạng nở xòe. Cũng giống như các bóng sợi đốt khác loại bóng này có thời gian sống ngắn, hiệu suất rất thấp. Công suất của bóng trong khoảng 40-300W.
Bóng đèn sợi đốt Halogen
Bóng đèn sợi đốt halogen thường có một hoặc hai đầu dùng ngay nguồn điện lưới không qua bộ biến đổi điện. Cũng thuộc loại bóng đèn sợi đốt nên chúng có hiệu suất thấp so với các loại bóng khác. Tuy nhiên nhờ có các nguyên tử khí halogen nên so với bóng sợi đốt thông thường chúng có hiệu suất cao hơn 20% và đặc tính quang học cũng ổn định hơn với thời gian. Ngoài ra những bóng halogen loại mới với lớp tráng phản xạ tia hồng ngoại làm tăng hiệu suất của chúng lên đến 25-30% so với bóng halogen thông thường.
Những đặc trưng chính của loại bóng đèn này là:
• Công suất 25-250 Watt (loại một đầu), 60-2000Watt (loại hai đầu)
• CT=3000 Kelvin, CRI=100
• Hiệu suất 11-17 lm/W (một đầu) và 14-23 lm/W (hai đầu)
• Tuổi thọ khoảng 2000 giờ (một đầu) và 3000 giờ (hai đầu)
2. Bóng đèn Huỳnh quang
Bóng đèn Huỳnh quang đường kính ống 38mm(T12)
Bóng đèn huỳnh quang T12 là loại bóng huỳnh quang ống dài có đường kính lớn nhất và là được thiết kế đầu tiên. Những bóng đèn loại này đang lưu dùng hiện nay được tráng bột huỳnh quang halophosphate thông thường và nạp khí argon. Chúng là những bóng đèn huỳnh quang hiệu suất thấp nhất và được khuyến cáo không nên lắp đặt mới và nên thay bằng bóng đèn huỳnh quang có đường kính 26 mm.
Đặc điểm của bóng đèn huỳnh quang T12:
• Công suất P = 20 - 140 Watt
• CT=3000 - 4100 K, CRI= 60 - 85
• Hiệu suất = 45 - 100 lm/W (phổ biến là 70 lm/W dùng chấn lưu điện từ)
• Tuổi thọ trung bình - 8000 giờ.
Bóng đèn Huỳnh quang đường kính ống 26mm(T8)
Đây là loại bóng đèn huỳnh quang ống dài thông dụng nhất ở Châu Âu. Đường kính của chúng bằng 26 mm. Bóng T8 là một trong các nguồn sáng huỳnh quang hiệu suất cao. Hơn nũa giá của chúng hiện nay thấp hơn giá của bóng T12. Bóng T8 được phân ra làm ba loại tuỳ thuộc vào loại bột phosphor tráng lên mặt trong thành ống:
• Bột huỳnh quang halophosphate: Bột này được sử dụng đã nhiều năm nay nhưng có nhược điểm là để đạt được chỉ số hoàn màu tốt thì lại phải hy sinh chỉ tiêu về hiệu suất. Chỉ số hoàn màu trong khoảng từ 50 đến 75.
• Bột huỳnh quang ba màu (còn gọi là triphosphors): loại bột này vừa có chỉ số hoàn màu tốt vừa có hiệu suất cao tuy nhiên nó đắt hơn bột huỳnh quang thông thường. Chỉ số màu nằm trong khoảng từ 80 đến 85.
• Bột huỳnh quang đa màu: chúng có chỉ số hoàn màu cao nhưng hiệu suất hơi thấp hơn so với bột ba màu. CRI của chúng thường bằng 90 hoặc hơn.
Bóng đèn đường kính 26mm tráng bột huỳnh quang thông thường phát cùng thông lượng ánh sáng tính trên một đơn vị độ dài như bóng đèn đường kính 38 mm nhưng chúng tiêu thụ năng lượng ít hơn 8%. Cùng loại bóng đèn nhưng tráng bột ba màu không những tiêu thụ năng lượng ít hơn 8% nhưng phát hơn 10% thông lượng và có CRI cao hơn.
Bóng đèn dùng bột huỳnh quang đa màu có CRI rất cao thường dùng trong triển lãm, bảo tàng, phòng trưng bày tranh v..v. và những ứng dụng khác đòi hỏi chỉ số hoàn màu cao.
Đặc trưng của bóng đèn huỳnh quang T8:
• P = 10 - 58 Watt
• CT = 2700 - 6500 K; CRI = 50 – 98
• Hiệu suất 100 lm/W (bột ba màu, chấn lưu điện tử)
97 lm/W (bột ba màu, chấn lưu điện từ)
77 lm/W (bột halophosphate, chấn lưu điện từ)
• Tuổi thọ trung bình 8000 giờ
Bóng đèn Huỳnh quang đường kính ống 16mm(T5)
Xuất hiện trên thị trường năm 1995 loại bóng đèn này là sản phẩm mới của bóng đèn huỳnh quang ống dài đường kính chỉ có 16 mm. Loại bóng nhỏ này có hiệu suất tăng hơn 7% so với T8 (hiệu suất của nó là 95 so với 89%của T8). Thêm vào đó T5 cũng có lớp phản xạ tráng cùng lớp bột huỳnh quang nên hiệu suất của nó cũng cao hơn so với loại T8 có lớp phản xạ. Bóng T5 yêu cầu ổ cắm, chấn lưu và máng đèn riêng của nó. Do vậy loại bóng đèn này thường dùng để lắp đặt mới.
Đặc trưng của bóng huỳnh quang T5:
• P =14 - 80 Watt
• CT =3000 - 6000 K; CRI= 85
• Hiệu suất = 80 - 100 lm/W
• Tuổi thọ trung bình = 8000 hours
Bóng đèn Huỳnh quang chân cắm
Đây là loại bóng huỳnh quang thu gọn có chân cắm vào chấn lưu điện tử.
Những đặc trưng chính:
• P = 5 - 55 Watt
• CT = 2700 - 6000 Kelvin; CRI =85 – 98
• Hiệu suất = 45 -87 lm/W ( 70 cho đèn tráng bột huỳnh quang 3 màu),
• Tuổi thọ trung bình khoảng 10000 giờ
Bóng đèn Huỳnh quang tích hợp chấn lưu (bóng đèn compact)
Loại bóng đèn này gắn liền với chấn lưu và đui ngạnh hoặc xoáy để cắm thẳng vào ổ cắm của bóng sợi đốt tiêu chuẩn.
Bóng đèn với chấn lưu liền được thiết kế để thay đèn sợi đốt. Giá của chúng giảm nhiều trong thời gian gần đây khiến việc thay thế của chúng ngày càng thuận lợi. tuy nhiên để lắp đặt đèn mới thì loại chấn lưu rời nói ở trên vẫn được ưa chuộng hơn.
Đặc trưng cơ bản:
• P =3 - 23 Watt
• CT = 2700 - 4000 K; CRI = 85
• Hiệu suất = 30 - 65 lm/W
• Tuổi thọ trung bình khoảng 10000 giờ
3. Bóng đèn Cao áp thuỷ ngân
Không giống như các loại pha trộn, bóng đèn thủy ngân cao áp tiêu chuẩn không có điện cực khởi động. Do chúng có hiệu suất thấp, CRI thấp và ảnh hưởng không tốt lên môi trường do chứa thủy ngân nên loại bóng đèn này hiện đã trở nên lỗi thời.
Đặc trưng cơ bản của loại bóng này:
• P = 50 – 1000 Watt
• CT = 3800 – 4300K; CRI = 33 – 50
• Hiệu suất = 32 – 60 lm/W
• Tuổi thọ trung bình khoảng 10000 đến 24000 giờ
4. Bóng đèn Metal Halide
Đây là loại bóng đèn phóng điện mà phần lớn ánh sáng được phát bởi hỗn hợp hơi thủy ngân và các sản phẩm phân ly của muối kim loại nhóm halogen (halide). So với bóng thủy ngân cao áp, bóng halide có hiệu suất cao hơn nhiều.
So với bóng đèn Natri cao áp bóng halide có cùng nhiều ưu điểm nhưng có các đặc trưng khác nhau. Hiệu suất của MH tương đương của bóng HPS, chúng có công suất trong khoảng rộng từ 50 đến 2000 W. MH có ánh sáng trắng và lạnh hơn đèn HPS và có tính hoàn màu tốt hơn HPS và do đó được dùng ở những chỗ đòi hỏi hiệu suất và tính chất hoàn màu của bóng đèn. Tuy nhiên với thời gian ánh sáng của MH cũng thay đổi. Những nhược điểm của MH so với HPS là chúng có thời gian sống ngắn hơn để trả giá lại cho việc có tính hoàn màu tốt hơn.
Đặc trưng cơ bản:
• P = 35 – 3500W
• CT = 2900 – 6000K ; CRI = 60 – 93
• Hiệu suất: 65 -120 lm/W
• Tuổi thọ trung bình từ 3000 đến 20000 giờ
5. Bóng đèn Cao áp SON
Bóng Cao áp SON tiêu chuẩn
Trong các loại HPS thì loại HPS tiêu chuẩn có đặc trưng màu cơ bản nhất(ngược với loại HPS trắng thông thường). Loại bóng đèn này có hiệu suất tốt hơn và thời gian sống dài hơn so với bóng MH nhưng màu của chúng ít lạnh và ít trắng hơn và độ hoàn màu cũng không tốt bằng. So với bóng thủy ngân cao áp chúng có hiệu suất cao hơn. So với bóng đèn Natri thấp áp hiệu suất của chúng thấp hơn nhưng độ trả màu tốt hơn.
Bóng đèn HPS tiêu chuẩn có công suất trong khoảng từ 50 đến 1000 W. Những bóng công suất cao được đặt trong vỏ bảo vệ để dùng trong các môi trường công nghiệp. Tính chất hoàn màu của các đèn trong dải công suất nói trên làm tăng thêm khả năng ứng dụng của chúng. Những bóng HPS có màu ấm, thời gian bật lại ngắn, tuổi thọ dài. Chúng tương thích với các bộ đèn đường tầng cao và tầng thấp và có thể dùng để chiếu sáng tầng cao và hắt từ trần nhà trong các công sở công nghiệp. Đồng thời có thể dùng chúng trong các gian thể thao, bể bơi, tập nhịp điệu và để chiếu sáng ngoài trời ngay cả trong các bãi đỗ xe.
Đặc trưng cơ bản:
• P = 50 - 1000 W
• CT = 1700 - 2200 K; CRI = 20 – 65,
• Hiệu suất = 65 - 150 lm/W (thông thường là 110)
• Tuổi thọ trung bình khoảng 10000 - 24000 giờ
Bóng Cao áp SON trắng
So với bóng đèn tiêu chuẩn loại đèn này có ánh sáng trắng hơn. Đèn HPS có hiệu suất thấp hơn đèn HPS tiêu chuẩn nhưng tiêu thụ công suất ít hơn và có đặc trưng màu cải thiện hơn. Do vậy mà chúng được sử dụng trong các ứng dụng giống như bóng đèn MH kể cả các cửa hàng bán lẻ tư nhân.
Đặc trưng cơ bản:
• P = 35 - 100 W,
• CT = 2500 K; CRI= 80
• Hiệu suất = 57 - 76 lm/W (thông thường là 65)
• Tuổi thọ trung bình khoảng 15000 giờ
6. Bóng đèn Natri áp suất thấp
Đây là một trong các bóng đèn phóng điện. Áng sáng phát ra do bức xạ của hơi natri. LPS là loại bóng đèn hiệu suất cao nhất hiện nay có giá trị đến 200 lm/W. Bởi vì ánh sáng của đèn là màu vàng đơn sắc nên chỉ dùng chúng ở những chỗ không cần đến sự phân biệt màu sắc. Thông thường chúng dùng để chiếu sáng đường.
Đặc trưng cơ bản:
• P = 18 - 185 W
• Hiệu suất = 100 - 200 lm/W
• Tuổi thọ trung bình là 12000 - 24000 giờ
7. Đèn cảm ứng
Đây là đèn loại cảm ứng yêu cầu tích hợp hình học đặc biệt. Chúng có hiệu suất tốt cao đến 71 lm/W và chỉ số hoàn màu tốt (cao hơn 80). Do không có điện cực nên đèn có thể khởi động nhanh và có thể bật tắt nhiều lần mà không gây già hóa như trong trường hợp đèn có điện cực. Tuổi thọ của chúng khoảng 60000 giờ dài hơn nhiều so với loại đèn cảm ứng dùng chấn lưu gắn liền.
Những lĩnh vực ứng dụng là chiếu sáng ngoài trời cũng như trong nhà ở những chỗ mà việc thay đèn rất tốn phí hoặc rất nguy hiểm. Do những cải tiến mới đây (kích thước nhỏ hơn, giá hạ hơn) và hình dạng của chúng nên ánh sáng phát ra dễ điều khiển hơn so với trường hợp đèn huỳnh quang ống dài và cho phép tự do hơn trong việc thiết kế bộ đèn khiến chúng đôi khi được ưn chuộng hơn đèn huỳnh quang thông thường. Vì vậy, hiện nay, chúng có mặt tại các ứng dụng truyền thống như trong cửa hàng, thư viện, ở đâu mà phí tổn bảo dưỡng là quan trọng.
8. Bóng đèn Sulphur
Bóng đèn Sulphur là loại bóng không có điện cực, ánh sáng phát ra do bức xạ của các nguyên tử sulphur trong môi trường khí argon khi bị kích thích bởi sóng vi ba.
Bóng đèn này không chứa thuỷ ngân, bền màu, già hóa hầu như bằng không, thời gian khởi động rất ngắn, bức xạ hồng ngoại cực ít, bức xạ cực tím cũng rất yếu, hiệu suất cao (khoảng 100 lm/W), công suất cao, rất sáng và phân bố phổ đầy trong vùng nhìn thấy (xem hình trên). Đây là bóng đèn lý tưởng để chiếu sáng trong nhà tại những nơi diện tích rộng như nhà máy, kho hàng, trường đấu và phố buôn bán. Nó cũng lý tưởng cho chiếu sáng ngoài trời và tiềm tàng cho ứng dụng chiếu sáng kiến trúc và an ninh.
Bóng đèn sulphur có thể điều chỉnh độ sáng về đến mức 30% cung cấp ánh sáng có nhiệt độ màu đến 6.000 Kelvin với CRI = 80. Do không có dây tóc nên loại bóng này không thay đổi màu và cường độ sáng với thời gian và hoàn màu gần đúng màu của các vật mà chúng chiếu sáng.
9. Đèn LED
Thời kì sử dụng diode phát quang làm nguồn chiếu sáng kĩ thuật bắt đầu vào thế kỉ 21, và diode là phần bù lí tưởng cho sự hợp nhất công nghệ bán dẫn và hiển vi quang học. Sự tiêu thụ năng lượng tương đối thấp (1 đến 3 volt, 10 đến 100 miliampe) và thời gian hoạt động lâu dài của diode phát quang khiến cho những dụng cụ này trở thành nguồn sáng hoàn hảo khi chỉ yêu cầu cường độ chiếu ánh sáng trắng ở mức trung bình. Các kính hiển vi nối với máy tính giao tiếp qua cổng USB, hoặc được cấp nguồn bằng pin, có thể sử dụng LED làm nguồn sáng bên trong nhỏ gọn, ít tổn hao nhiệt, công suất thấp và giá thành rẻ, dùng cho việc quan sát bằng mắt hoặc ghi ảnh kĩ thuật số. Một số kính hiển vi dùng trong học tập và nghiên cứu hiện đang diode phát ánh sáng trắng bên trong, cường độ cao làm nguồn sáng sơ cấp.
Diode phát quang hiện nay đã được kiểm tra và thương mại hóa trong nhiều ứng dụng đa dạng, như làm tín hiệu giao thông, mật hiệu, đèn flash, và đèn chiếu sáng kiểu vòng gắn ngoài cho kính hiển vi. Ánh sáng do đèn LED trắng phát ra có phổ nhiệt độ màu tương tự với đèn hơi thủy ngân, loại đèn thuộc danh mục chiếu sáng ban ngày. Phổ phát xạ của đèn LED trắng được biểu diễn trong hình 3, cực đại phát tại 460nm là do ánh sáng xanh lam phát ra bởi diode bán dẫn gallium nitride, còn vùng phát sáng rộng cường độ cao nằm giữa 550 và 650nm là do ánh sáng thứ cấp phát ra bởi phosphor phủ bên trong lớp vỏ polymer. Sự tổng hợp các bước sóng tạo ra ánh sáng “trắng” có nhiệt độ màu tương đối cao, là vùng bước sóng thích hợp cho việc chụp ảnh và quan sát ở kính hiển vi quang học.
10. Đèn Laser
Một nguồn phát ánh sáng khả kiến nữa đang có tầm quan trọng ngày càng cao trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, đó là laser. Laser là tên viết tắt từ Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation (Khuếch đại ánh sáng bằng sự phát bức xạ cưỡng bức). Một trong những đặc điểm vô song của laser là chúng phát ra chùm ánh sáng liên tục gồm một bước sóng riêng biệt (hoặc đôi khi là một vài bước sóng), cùng pha, đồng nhất, gọi là ánh sáng kết hợp. Bước sóng ánh sáng do laser phát ra phụ thuộc vào loại chất cấu tạo nên laser là tinh thể, diode hay chất khí. Laser được sản xuất đa dạng về hình dạng và kích thước, từ những chiếc laser diode bé xíu đủ nhỏ để lắp khít vào lỗ kim, cho tới những thiết bị quân sự và nghiên cứu chiếm đầy cả một tòa nhà.
Laser được sử dụng làm nguồn sáng trong nhiều ứng dụng, từ các đầu đọc đĩa compact cho tới các thiết bị đo đạc và dụng cụ phẫu thuật. Ánh sáng đỏ quen thuộc của laser helium-neon (thường viết tắt là He-Ne) được dùng để quét mã vạch hàng hóa, nhưng cũng đóng vai trò quan trọng trong nhiều hệ thống hiển vi quét laser đồng tiêu. Ứng dụng laser trong kính hiển vi quang học cũng ngày càng trở nên quan trọng, vừa là nguồn sáng duy nhất, vừa là nguồn sáng kết hợp với các nguồn sáng huỳnh quang và/hoặc nguồn nóng sáng. Mặc dù giá thành tương đối cao, nhưng laser cũng tìm thấy ứng dụng rộng rãi trong kĩ thuật huỳnh quang, chiếu sáng đơn sắc, và trong các lĩnh vực đang phát triển nhanh chóng như kĩ thuật quét laser đồng tiêu, phản xạ nội toàn phần, truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang, và kính hiển vi nhân quang.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ khoa học kỹ thuật như hiện nay, hi vọng trong tương tai sẽ có ngày càng nhiều những phát minh, tìm tòi trong lĩnh vực chiếu sáng tạo ra những sản phẩm tối ưu không chỉ nhằm phục vụ cho mục đích thắp sáng thông thường mà còn phục vụ cho thắp sáng trang trí, nghệ thuật…
Không giống như các đèn sợi đốt, các đèn phóng điện không thể mắc trực tiếp vào lưới điện. Trước khi dòng điện ổn định bằng một cách nào đó thì chúng đã tăng và tăng mạnh làm đèn bị quá đốt nóng và phá hủy. Độ dài và đường kính của dây tóc trong đèn sợi đốt chính làm hạn chế dòng chạy qua nó và điều chỉnh ánh sáng phát ra. Thay vì dây tóc, đèn phóng điện dùng hiệu ứng hồ quang điện nên nó cần đến phần tử gọi là "chấn lưu" để trợ giúp cho việc phát sáng.
Chấn lưu có ba công dụng chính:
Cung cấp thế hiệu khởi động một cách chính xác bởi vì đèn cần thế hiệu khởi động lớn hơn thế hiệu làm việc
Làm hợp điện thế nguồn về giá trị điện thế làm việc của đèn
Hạn chế dòng để tránh đèn bị hỏng bởi vì khi hồ quang xuất hiện thì tổng trở của đèn sẽ giảm (hiệu ứng điện trở vi phân âm)
Đầu tiên đèn được coi như một khối khí không dẫn giữa hai điện cực. Chấn lưu cần phải cung cấp điện thế để tạo hồ quang giữa hai điện cực. Hiệu điện thế này được cấp bởi bộ biến áp nằm trong chấn lưu và đôi khi nó được sự trợ giúp của tắcte(starter) để tạo xung cao thế. Khi khí trong đèn đã bị iôn hóa, điện trở của đèn sẽ giảm rất nhanh tránh cho điện cực không bị đốt quá nóng. Khi dòng điện đã chạy qua dòng hồ quang khí sẽ nóng lên và tạo áp suất trong ống phóng điện. Áp suất này làm tăng điện trở của dòng hồ quang dẫn đến việc tiếp tục đốt nóng khí và nâng cao áp suất. Chấn lưu cần phải điều khiển thế và dòng để đèn làm việc ổn định tại công suất danh định. Thiếu việc điều khiển dòng của chấn lưu, áp suất sẽ tăng cho đến khi thế đặt vào hai điện cực sẽ giảm, iôn hóa sẽ tắt và đèn sẽ ngừng làm việc.
Nếu chấn lưu không thích hợp chúng sẽ khiến đèn làm việc trong trạng thái không tối ưu. Kết quả là đèn không làm việc tại đúng công suất và sẽ không phát đúng ánh sáng, tuổi thọ chúng sẽ giảm đi. Chấn lưu cần phải cung cấp đúng hiệu điện thế danh định để khởi động và duy trì hồ quang và cần phải điều khiển dòng để đèn làm việc đúng công suất
Những đặc trưng cơ bản của chấn lưu
Để lựa chọn chấn lưu cho các ứng dụng trên thực tế cần để ý đến 3 thông tin là loại đèn, số lượng đèn mà chấn lưu phải làm việc đồng thời và hiệu điện thế lối vào của hệ thống chiếu sáng. Sau khi đã xác định 3 tham số đó thì chấn lưu sẽ được lựa chọn tiếp tục dựa trên các đặc trưng sau.
Công suất lối vào
Đó là tổng công suất cần thiết để cả chấn lưu và đèn làm việc như một thể thống nhất. Ta không thể tính công suất lối vào như tổng số học của công suất chấn lưu cộng công suất đèn bởỉ vì đa số chấn lưu không điều khiển đèn làm việc hết công suất danh định. Do vậy công suất lối vào là một đại lượng cần đo chính xác sau khi xác định đúng công suất của đèn đang làm việc.
Mất mát công suất của chấn lưu là phần công suất tổn hao riêng của chấn lưu. Nếu tổn hao này xác định được thì công suất lối vào là tổng của tổn hao này cộng với công suất đèn. Tuy nhiên việc tính này có thể dẫn đén sai phạm nếu ta không chắc chắn rằng đèn làm việc hết công suất danh định.
Điện thế lối vào
Mỗi chấn lưu làm việc với điện thế danh định ghi trên nhãn của chấn lưu. Nếu dùng không đúng thế danh định này có thể gây hỏng chấn lưu hoặc đèn hoặc cả chấn lưu và đèn. Khuyến cáo một khoảng hạn chế của thế hiệu lối vào xung quanh giá trị thế hiệu danh định như sau:
Hiệu điện thế định mức
120
208
220
240
250
277
347
480
Khoảng hiệu điện thế lối vào
112-127
199-216
210-230
225-250
235-260
255-290
322-365
450-500
Chấn lưu điện tử có thể làm việc với hiệu điện thế
lối vào trong khoảng 10% hiệu điện thế định mức
Dòng điện lối vào
Đó là dòng điện tiêu thụ danh định của chấn lưu và đèn. Đối với đa số chấn lưu chỉ có một giá trị dòng điện lối vào được chỉ định. Đối với một số chấn lưu khác, ví dụ như chấn lưu điện từ dùng cho đèn huỳnh quang thu gọn có dòng làm việc, dòng khởi động, dòng hở mạch. Có khả năng là dòng khởi động và dòng mạch hở lớn hơn dòng làm việc. Dòng lớn nhất phải được chú ý để thiết kế đúng mạch của hệ thống chiếu sáng, của mạch khởi động, của cầu chì bảo vệ… ngược lại có thể gây hỏng cho hệ thống.
Hệ số công suất PF
Hệ số công suất xác định tương quan giữa hai loại công suất: hữu công và vô công. Hữu công đo bằng kilowatts (KW). Đó là công mà hệ thống thực hiện chuyển động, sản ra nhiệt hoặc những thứ tương tự. Vô công đo bằng kilovolt- amperes vô công (KVAR). Hai loại công này chung lại tạo ra công biểu kiến đo trong đơn vị kilovolt-amperes (KVA). Cuối cùng hệ số công suất chính là tỷ số giữa hữu công và công biểu kiến, KW/KVA.
Hệ số công suất của chấn lưu xác định hiệu quả chuyển hóa của thế hiệu và dòng điện của nguồn điện thành công suất tiêu thụ của chấn lưu và đèn. Sự tận dụng hiệu quả dòng điện khiến hệ số công suất đạt giá trị 100%. Hệ số công suất không phải là chỉ số xác định khả năng của chấn lưu tạo ra ánh sáng của đèn.
Chấn lưu được thiết kế có hệ số PF cao hoặc thường (nghĩa là thấp) hoặc có PF thích ứng. Loại có PF cao dùng trong các chiếu sáng thương mại có giá trị lớn hơn 90%. Chấn lưu loại PF cao dùng dòng khởi động thấp hơn loại có PF thấp, do vậy cùng một chỗ có thể lắp đặt nhiều chóa đèn hơn. Loại chấn lưu có PF thấp thường có dòng khởi động lớn gấp đôi loại có PF cao. Chúng đòi hỏi phí tổn dây nối nhiều hơn vì trong cùng một nhánh đèn số chóa đèn lắp đặt được ít hơn, do vậy có thể gây quá tải đối với toàn mạng và có thể bị các nhà cung cấp điện bắt phạt.
Hệ số chấn lưu
Do chấn lưu là một phần tử tích hợp của hệ thống chiếu sáng nên chúng có ảnh hưởng trực tiếp lên thông lượng ánh sáng phát ra. Hệ số chấn lưu BF là đại lượng đánh giá khả năng của chấn lưu tạo ra ánh sáng từ đèn. Đó là tỷ số giữa thông lượng của cùng một đèn phát ra khi dùng chấn lưu đang quan tâm và khi dùng chấn lưu chuẩn theo tiêu chuẩn của ANSI.
BF khi nhân với lumen của một đèn và số lượng đèn sẽ thành số lumen tổng cộng mà hệ thống gồm chấn lưu và các đèn đó phát ra. Một chấn lưu có thể có nhiều giá trị BF khác nhau cho những đèn khác nhau. Thí dụ chấn lưu điện từ dùng với đèn tiêu chuẩn có BF bằng 95% trong khi dùng với đèn tiết kiệm năng lượng có BF bằng 88%.
Nói chung BF của chấn lưu nhỏ hơn 1, chấn lưu loại đặc biệt có BF lớn hơn 1. Để tiết kiệm năng lượng thường chọn chấn lưu với BF thấp nhất. Tuy nhiên nếu chọn như vậy thì mức ánh sáng phát ra sẽ thấp. Do vậy phải xuất phát chọn BF trên cơ sở đảm bảo độ chiếu sáng, sử dụng những lời khuyên của nhà sản xuất để chọn BF tối ưu.
Hệ số hiệu suất của chấn lưu
Hệ số hiệu suất của chấn lưu là tỷ số giữa hệ số chấn lưu BF (tương ứng với khả năng của chấn lưu trong việc phát ánh sáng) và công suất lối vào của chấn lưu. Đại lượng này dược dùng để so sánh các chấn lưu khác nhau khi sử dụng chúng chung cùng với một loại đèn. Hệ số này càng cao thì chấn lưu càng hiệu suất. Nếu lấy hệ số này nhân với lumen của một đèn và nhân với số đèn ta nhận được hiệu suất lumen trên watt.
LPW càng cao thì hệ đèn và chấn lưu càng hiệu suất. Đại lượng này có thể dùng để so sánh các loại hệ thống đèn và chấn lưu khác nhau, thí dụ hệ thống chiếu sáng dùng đèn F32T8 và F40T12.
Hệ số đỉnh
Hệ số đỉnh trong mạch xoay chiều là tỷ số giữa gía trị đỉnh của sóng và giá trị hiệu dụng của nó (căn của trung bình bình phương). Đèn và chấn lưu có các đặc trưng không tuyến tính là nguyên nhân làm biến dạng dòng điện. Hệ số này là một trong các tiêu chí mà các nhà sản xuất dùng để bảo đảm tuổi thọ của đèn. Các nhà sản xuất và Viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ yêu cầu hệ số đỉnh khoảng 1.7 hoặc nhỏ hơn đối với chấn lưu điện tử để đảm bảo tuổi thọ của đèn mà nó cùng làm việc. Đối với chấn lưu điện từ hệ số này là 1.7 cho các đèn loại khởi động nhanh và 1.85 cho khởi động tức thời. Dòng có hệ số đỉnh cao gây ra xói mòn vật liệu điện cực và làm giảm tuổi thọ của đèn.
Chống nóng
Tất cả các chóa đèn trong nhà và ngoài trời cần phải được chống nóng để hạn chế nhiệt độ của chấn lưu để bảo vệ chúng khỏi bị quá nóng. Những chấn lưu có toả nhiệt tốt được dánh dấu “loại P”.
Chấn lưu sắt từ và chấn lưu lai sử dụng bộ chống nóng (TP) như một phần của thiêt kế nằm ngay trong hộp của chấn lưu. Nếu chấn lưu quá nóng thì TP sẽ mở và ngắt nguồn điện vào chấn lưu cho đến khi nó nguội hẳn thì lại tự động nối nguồn điện lại.
EMI/RFI (Nhiếu giao thoa điện từ/ Giao thoa tần số radio)
Chấn lưu điện tử làm việc tại tần số cao có thể gây ảnh hưởng lên hoạt động của các thiết bị phát bức xạ vùng hồng ngoại, các dây dẫn trực tuyến và các thiết bị truyền thông. Có trường hợp không thể chống được nhiếu trong một số trường hợp khiến phải thay đổi chấn lưu có tần số thấp hơn. Do vậy cần phải cẩn thận khi quyết định lắp đặt những hệ thống chiếu sáng mới.
Tạp âm của chấn lưu
Những tiếng rè của các hệ thống chiếu sáng dùng đèn phóng điện được tạo bởi những dao động của cuộn dây và lõi sắt từ của chấn lưu.
Tạp âm này được khuyếch đại theo 3 cách:
• Do cách gắn chấn lưu lên chóa đèn.
• Có phần tử nào đó trong chóa đèn bị lỏng. • Do trần nhà, tường, nền nhà và các đồ đạc gây ra.
Việc lựa chọn chấn lưu của đèn phóng điện phải được tiến hành trên cơ sở gây tiếng ồn ít nhất cho khu vực quanh nó. Chấn lưu được phân theo tiếng ồn ra thành các loại ký hiệu từ A đến F. Vì chấn lưu điện tử không có những phần tử gây dao động và làm việc tại tần số cao nên chúng gây ít tiếng ồn hơn.
Để lựa chọn chấn lưu cho tốt ta cần để ý đến hiệu quả sử dụng. Nhớ rằng tiến ồn của chấn lưu ở trong các gia đình quan trọng hơn ở các công sở.
Điều khiển thế hiệu lối ra của chấn lưu
Đây là sự điều khiển thay đổi công suất lối ra của đèn như một hàm của thế hiệu lưới điện. Chấn lưu nào điều khiển tốt mối quan hệ này thì có thể sử dụng được trong khoảng thế hiệu rộng của lưới điện. Độ điều khiển này càng cao thì giá của chấn lưu càng đắt. Thông thường thông lượng ánh sáng phát ra thay đổi nhiều hơn là thay đổi của công suất của đèn HID. Thông lượng của HPS thay đổi gấp 1.2 lần so với thay đổi của công suất. Tương tự đối với đèn halide là 1.8. Điều này có nghĩa là đối với đèn halide cứ 10% thay đổi công suất đèn thì gây ra 18% thay đổi của thông lượng ánh sáng phát ra.
Nhiệt độ làm việc
Chấn lưu là nguồn phát nhiệt, cùng với nhiệt do đèn phát ra và các điều kiện của môi trường xung quanh khiến chấn lưu và tụ điện nằm trong vỏ của nó nóng lên. Tất cả các chấn lưu tiết kiệm năng lượng hiện nay được chế tạo dùng dây dẫn và cách điện chịu đưọc nhiệt độ 180°C.
Nhiệt độ của các phần tử tăng khiến tuổi thọ của chúng giảm đi. 10°C tăng của nhiệt độ làm việc có thể dẫn đến làm giảm một nửa tuổi thọ của phần tử. Nhiệt độ làm việc của lớp cách điện của chấn lưu là 180°C và của tụ điện là 90°C là những giá trị thí dụ cần để ý.
Việc dùng các lớp cách điện chịu được 180°C cùng với việc định vị chấn lưu tại vị trí thoát nhiệt và đặt tụ điện cách xa vùng nhiệt cực đại khiến hệ thống có thể làm việc tại nhiệt độ cao, thí dụ tại 40°C, 55°C và 65°C và duy trì được tuổi thọ của các phần tử của choá đèn HID.
Bộ tắc te có bảo vệ
Trong những điều kiện làm việc bình thường bộ tắc te của đèn HPS làm việc chỉ trong thời gian ngắn để khởi động đèn. Tuy nhiên nếu đèn làm việc tồi tắc te có thể phải làm việc suốt 24 tiếng trong một ngày. Nếu đèn không được thay đúng lúc thì tuổi thọ của chấn lưu và tắc te sẽ giảm. Điều này ảnh hưởng đến tất cả các chấn lưu và tắc te của tất cả các nhà sản xuất như nhau bởi vì mọi nhà sản xuất đều dùng một mạch khởi động và một hệ thống cách điện tương tự.
Bộ tắc te có bảo vệ được khuyến cáo làm việc trong điều kiện khi mà khó có thể thay đèn đúng lúc, chúng sẽ nhận ra đèn hỏng và tự ngắt xung trong vòng 3 đến 10 phút sau khi đèn được bật.
Phân loại chấn lưu
Chấn lưu sắt từ
Chấn lưu sắt từ có những loại sau:
• Kiểu cuộn và lõi tiêu chuẩn
• Kiểu cuộn và lõi hiệu suất cao
• Kiểu cắt bỏ điện cực hay kiểu lai
Kiểu cuộn và lõi tiêu chuẩn
Bởi vì chấn lưu là bộ phận thiết yếu cho hoạt động của đèn, chúng phải có tuổi thọ lâu dài như đèn mà chúng khởi động và duy trì hoạt động. Trong một thời gian dài, chấn lưu của đèn huỳnh quang thuộc loại sắt từ. Do thiết kế của mình, những chấn lưu này được gọi là chấn lưu "cuộn & lõi".
Phần tử đầu tiên của chấn lưu sắt từ là lõi gồm nhiếu lá săt từ được quấn quanh mình bởi các dây đồng hoặc nhôm có tẩm lớp cách điện. Cuộn và lõi có chức năng làm việc như biến thế và hạn chế dòng (cuộn cảm). Nhiệt tỏa ra trong khi chấn lưu làm việc có thể làm thủng lớp cách điện và làm hỏng chấn lưu, do vậy cuộn và lõi được tẩm chất nhựa cách điện để tải nhiệt khỏi các cuộn dây. Tất cả các bộ phận này được đặt trong một hộp sắt.
Một phần tử khác của chấn lưu sắt từ là tụ điện. Tụ điện cho phép chấn lưu sử dụng năng lượng của nguồn điện một cách hiệu quả hơn. Những chấn lưu có tụ điện được gọi là chấn lưu "hệ số công suất cao" hoặc chấn lưu có "hệ số công suất hiệu chỉnh".
Chấn lưu sắt từ kiểu cuộn lõi hiệu suất cao
Chấn lưu hiệu suât cao dùng dây đồng thay dây nhôm và lá sắt từ thay lá thép chất lượng thấp làm tăng 10% hiệu suất. Tuy nhiên cần nhấn mạnh rằng những chấn lưu "hiệu suât cao" này là những chấn lưu hiệu suất thấp của đèn huỳnh quang ống dài. Những chấn lưu hiệu suất cao hơn được xem xét dưới đây.
Chấn lưu lai (hoặc chấn lưu cắt điện cực)
Thiết kế của chấn lưu lai phối hợp những đặc trưng khởi động và làm việc của chấn lưu sắt từ với mạch điện tử tiết kiệm năng lượng tạo ra những cách khác nhau để vận hành loại đèn khởi động nhanh. Cấu trúc của loại chấn lưu lai này cũng giống như loại sắt từ – cả hai đều có cuộn và lõi, tụ điện và vỏ, nhưng chúng có thêm mạch điện tử dùng để ngắt cuộn đốt nóng điện cực sau khi đèn được khởi động.
Phương pháp khởi động của chấn lưu lai giống như chấn lưu sắt từ khởi động nhanh. Sự khác biệt xảy ra trong quá trình làm việc ổn định khi mà điện cực nóng được ngắt và năng lượng tiêu thụ giảm được 3 watts trên một đèn.
Chấn lưu điện tử
Giống như chấn lưu sắt từ, chấn lưu điện tử cung cấp thế hiệu cần thiết để khởi động đèn và điều khiển dòng qua đèn sau khi đèn đã khởi động. Tuy nhiên chấn lưu điện tử làm việc tại tần số cao khoảng 20 KHz hoặc hơn (xem hình H. III.11), lớn hơn rất nhiều so với tần số 60 Hz của chấn lưu sắt từ và chấn lưu lai. Đèn làm việc tại tần số cao sẽ phát cùng một thông lượng ánh sáng trong khi công suất tiêu thụ giảm được từ 12 đến 25%.
Chấn lưu điện tử còn có những ưu điểm khác như sau:
• Tiêu thụ công suất ít hơn
• Làm việc không ồn
• Làm việc ít nóng hơn
• Hệ số công suất cao
• Trọng lượng nhẹ hơn
• Làm tuổi thọ của đèn lớn hơn
• Có khả năng điều khiển sáng tối của đèn (dùng những loại chấn lưu chuyên dụng)
Công nghệ LED trong trang trí nội thất
Đèn LED thay thế đèn sợi đốt và đèn huỳnh quang bởi những ưu điểm như tiết kiệm năng lượng, tuổi thọ cao, kích cỡ nhỏ, nhiệt năng sinh ra trong quá trình hoạt động không đáng kể, hoạt động tốt trong điều kiện nhiệt độ thấp, không sử dụng thủy ngân giống như các loại bóng huỳnh quang thông thường.
Đèn LED có khá nhiều màu sắc như màu đỏ, xanh lá, xanh da trời, màu hổ phách... dễ dàng đáp ứng các nhu cầu về chiếu sáng.
Ánh sáng phát của đèn LED có màu sắc phụ thuộc vào chất liệu làm ra nó. Ví dụ như đèn LED màu đỏ được làm từ các thành phần hóa học như nhôm, gali, a-xen. Đèn LED màu trắng được tạo ra bằng cách bao phủ một lớp photphorơ màu vàng bên ngòai đèn LED xanh da trời.
Một bóng đèn LED công suất lớn có thể sản sinh ra lượng ánh sáng là 80 lumen (đơn vị quang thông), trong khi đó một bóng đèn sợi đốt tiêu chuẩn có công suất 60W có thể cung cấp lượng ánh sáng là 900 lumen. Điều đó có nghĩa là một bóng đèn LED công suất lớn chỉ có thể cung cấp lượng ánh sáng bằng 1/11 so với một bóng đèn sợi đốt 60W. Để có thể cung cấp đủ ánh sáng người ta phải sản xuất những cụm đèn LED, tuy nhiên thì tương lai vẫn thuộc về đèn LED khi mà những cải tiến đã nâng gấp đôi công suất chiếu sáng của loại đèn này trong 2 năm trở lại đây.
Lượng nhiệt sinh ra trong quá trình hoạt động của đèn LED cũng thấp hơn rất nhiều (gần như không đáng kể) so với các loại bóng đèn thông thường hiện nay, đó cũng chính là một trong những lý do khiến đèn LED tiết kiệm điện năng hơn các loại bóng khác.
Cũng giống như tất cả các loại bóng đèn khác, hiệu năng của đèn LED được đo bằng công thức lumen/Watt. Loại đèn LED ánh sáng trắng ấm có hiệu năng vào khỏang 25-44 lumens/watt trong khi đó loại LED ánh sáng trắng lạnh có hiệu năng tốt hơn 47-64 lumens/watt, còn loại bóng đèn huỳnh quang thông thường được sử dụng trong các gia đình có hiệu năng thấp hơn với 10-18 lumens/watt.
Đèn LED không sử dụng nguồn điện xoay chiều 220V thông thường mà chỉ sử dụng dòng điện một chiều với hiệu điện thế nhỏ nên thường có bộ lọc và bộ điều khiển đi kèm.
Nguyên tắc hoạt động khác với các loại đèn sợi đốt hay đèn huỳnh quang khiến cho tuổi thọ của đèn LED cao hơn. Trong điều kiện phòng thí nghiệm tuổi thọ trung bình của một bóng đèn LED có thể đạt tới 100.000 giờ họat động và trong điều kiện thực tế cũng đạt tới con số đáng khâm phục là 60.000 giờ chiếu sáng.
Hiện đã có những cải tiến đáng kể về công nghệ sản xuất đèn LED mà tiêu biểu là sự ra đời của OLED - đi ốt phát sáng hữu cơ, loại đèn LED có chứa các bon này thậm chí còn tiêu thụ điện năng ít hơn loại đèn LED đang phổ biến hiện nay. OLED được sử dụng làm "nguồn sáng toả" - tia sáng từ một điểm toả đến mọi phương với cường độ giảm theo khoảng cách.
Bên cạnh đó đèn LED còn có những ưu điểm khác như khi hoạt động không sinh ra các tia hồng ngoại hay tia cực tím. Những ưu điểm của loại đèn này là không thể phủ nhận, những thiết kế với nhiều phong cách khác nhau đã và đang biến đèn LED trở thành một trào lưu mới trong trang trí nội thất hiện nay.
Nguyên văn bởi tuan.atco View Post
@ Nhockid, anh Nhockid giải thích thêm vì sao dùng chấn lưu điện tử ( ellectronic ballast) giúp tăng tuổi thọ của bóng đèn vậy?
Chấn lưu có ba công dụng chính:
• cung cấp thế hiệu khởi động một cách chính xác bởi vì đèn cần thế hiệu khởi động lớn hơn thế hiệu làm việc,
• làm hợp điện thế nguồn về giá trị điện thế làm việc của đèn,
• hạn chế dòng để tránh đèn bị hỏng bởi vì khi hồ quang xuất hiện thì tổng trở của đèn sẽ giảm (hiệu ứng điện trở vi phân âm).
Đầu tiên đèn được coi như một khối khí không dẫn giữa hai điện cực. Chấn lưu cần phải cung cấp điện thế để tạo hồ quang giữa hai điện cực. Thế hiệu này được cấp bởi bộ biến áp nằm trong chấn lưu và đôi khi nó được sự trợ giúp của tắcte để tạo xung cao thế. Khi khí trong đèn đã bị iôn hóa, điện trở của đèn sẽ giảm rất nhanh tránh cho điện cực không bị đốt quá nóng. Khi dòng điện đã chạy qua dòng hồ quang khí sẽ nóng lên và tạo áp suất trong ống phóng điện. Áp suất này làm tăng điện trở của dòng hồ quang dẫn đến việc tiếp tục đốt nóng khí và nâng cao áp suất. Chấn lưu cần phải điều khiển thế và dòng để đèn làm việc ổn định tại công suất danh định. Thiếu việc điều khiển dòng của chấn lưu, áp suất sẽ tăng cho đến khi thế đặt vào hai điện cực sẽ giảm, iôn hóa sẽ tắt và đèn sẽ ngừng làm việc.
Nếu chấn lưu không thích hợp chúng sẽ khiến đèn làm việc trong trạng thái không tối ưu. Kết quả là đèn không làm việc tại đúng công suất và sẽ không phát đúng ánh sáng, tuổi thọ chúng sẽ giảm đi. Chấn lưu cần phải cung cấp đúng thế hiệu danh định để khởi động và duy trì hồ quang và cần phải điều khiển dòng để đèn làm việc đúng công suất.
Một số chấn lưu tự nó gây ra những ảnh hưởng bất lợi cho nguồn điện. Những vấn đề của nguồn lưới điện không phải lúc nào cũng là tự có mà thường bị chính các thiết bị (giống như chấn lưu điện từ và điện tử) khi nối vào nguồn điện gây ra. Những cuộn biến
áp và tụ điện quá nóng, sự trục trặc của máy tính, các ngắt mạch nhảy thường xuyên, giao thoa của radio và điện thoại là những thứ gây ảnh hưởng lên chất lượng của nguồn điện. Người ta có thể giảm những ảnh hưởng này khi chú ý đến những đặc trưng làm việc của các chấn lưu.
Sơ đồ khối của một mạch Balát điện tử như sau
Ứng dụng của chấn lưu điện tử là vô cùng phong phú vì nó luôn tồn tại song song với việc phát triển của các loại đèn phóng điện hơn nữa do ứng dụng được các thành tựu trong việc phát triển các IC chuyên dụng và Mp do đó đã khiến phát triển được một thế hệ chấn lưu khá thông ming cho phép được thực hiện được nhiều chế độ làm việc tiết kiệm điện . Một trong những điểm quan trọng mà chấn lưu điện tử phát triển được chính là do ưu thế về mặt tiết kiệm điện năng của nó . Xin phân tích trước về chấn lưu sắt từ .
Chấn lưu điện từ chính là một cuộn cảm (có cấu tạo gồm một cuộn dây cuốn trên một lõi sắt từ gồm các lá sắt mỏng xếp khít vào nhau) được mắc nối tiếp với đèn HQ ,nó có nhiệm vụ khởi động đèn và giới hạn dòng làm việc cho đèn .Thông số kỹ thuật quan trọng đầu tiên của chấn lưu là dòng làm việc mà nó giới hạn cho đèn. Dòng làm việc của đèn là một thông số quan trọng(mỗi một loại đèn HQ có thông số dòng làmviệc riêng của nó) . Nếu đèn làm việc vơi dòng điện thấp hơn dòng điện định mức của nó thì lượng ánh sáng nó phát ra sẽ thấp và ngược lại nếu nó làm việc với dòng điện cao hơn dòng điện định mức của nó thì bóng đèn sẽ bị lão hoá rất nhanh , tuổi thọ giảm rất nhiều Một thông số kỹ thuật quan trọng thứ hai của chấn lưu là sự tổn hao công suất do hiệu ứng Jun. Đây là một thông số hết sức quan trọng , nó đánh giá chất lượng của chấn lưu và lợi ích mà chấn lưu đem lại cho người sử dụng . Ta hay thử tính xem:
Môt đèn HQ công suất 40W
Tổn hao của một Balát điện từ là A W
Vậy tổng công suất mà bộ đèn HQ 40W này tiêu thụ sẽ là :
P = Pđèn + Pth = 40W + A W
Như vậy người sử dụng sẽ phải trả thêm một số tiền cho A W lãng phí
5 phương pháp tính toán và thiết kế chiếu sáng:
1) Phương pháp hệ số sử dụng Ksd
+ Đặc điểm của phương pháp: Dùng cho tính toán chiếu sáng chung, không chú ý đến hệ số phản xạ trần, tường. Thường được tính toán cho phân xưởng có diện tích >10m2.
+ Nội dung tính toán:
- Từ yêu cầu công nghệ ta tính toán và xác định được độ rọi nhỏ nhất, từ đó tính được quang thông của một đèn xác định công suất của 1 đèn.
( Khi tính toán cho phép quang thông lệch từ -10% tới 20%).
- Từ yêu cầu công nghệ, mục đích và không gian sử dụng chiếu sáng, tính chất yêu cầu công việc cần chính xác hay không ta xác định được độ rọi E cần thiết. Xác định các thông số:
o Khoảng cách giữa các đèn L(m)
o Chỉ số phòng
o Tra bảng để tính hệ số sử dụng Ksd
o Hệ số tính toán Z lấy theo kinh nghiệm Z=0.8 ÷1.4
→ Xác định quang thông F của 1 đèn theo công thức
+ Kết luận: Phương pháp hệ số sử dụng để tính toán thiết kế chiếu sáng chỉ thích hợp tính toán cho phân xưởng có diện tích > 10m2, không tính toán tới hệ số phản xạ trần, tường. Do đó chỉ dùng để tính toán chiếu sáng chung.
2)Phương pháp tính từng điểm
+ Đặc điểm của phương pháp:
-Phương pháp này để tính toán cho các phân xưởng có yêu cầu quan trọng.
-Coi đèn là 1 điểm sáng để áp dụng định luật bình phương khoảng cách.
- Theo phương pháp này ta phải phân biệt để tính toán độ rọi cho 3 trường hợp:
* Độ rọi trên mặt phẳng ngang Eng
* Độ rọi trên mặt phẳng đứng Eđ
* Độ rọi trên mặt phẳng nghiêng Engh
- Độ rọi E được tính bằng tỷ lệ giữa quang thông F(lumen) và diện tích chiếu sáng S(m2) hay là tỷ lệ giữa Cường đọ chiếu sáng I (cadena) và bình phương khoảng cách R
**Nếu điểm sáng xét trùng với trục quang ( tức là phương pháp tuyến của chúng trùng với trục quang) thì
Độ rọi : , I: Cường độ sáng của điểm sáng (cadena)
R: Khoảnh cách từ điểm sáng tới điểm ta xét
** Nếu điểm sáng không trùng với trục quang
+ Nội dung tính toán như sau:
Giả sử xét độ rọi tại 1 điểm A nào đó có khoảng cách tới điểm sáng là r, phương trục quang hợp với phương pháp tuyến 1 góc α.
- Tính độ rọi A trên mặt phẳng ngang:
;
.
- Tính độ rọi A trên mặt phẳng đứng
-Tính độ rọi tại điểm A trên mặt phẳng nghiêng.
với
** Vậy để tính độ rọi E ta phải biết , thường cho trong sổ tay với các loại đèn khác nhau và điều chỉnh với loại có quang thông là 1000lm.
+ Kết luận: Phương pháp từng điểm dùng để tính toán cho các phân xưởng có yêu cầu quan trọng về quang thông, độ rọi. Không xét tới hệ số phản xạ trần, tường.
3) Phương pháp tính gần đúng
+ Đặc điểm của phương pháp:
Phương pháp này thích hợp để tính toán chiếu sáng cho các phòng nhỏ hoặc chỉ số phòng <0.5, yêu cầu tính toán không cần chính xác lắm.
+ Trường hợp 1: Thích hợp cho tính toán sơ bộ, tức là cần xác định công suất sáng trên một đơn vị diện tích(w/m2) sau đó nhân với diện tích sẽ được công suất tổng.
Từ đó → xác định số đèn, loại đèn, độ treo cao…
(W)
p - công suất trên đơn vị m2(w/m2)
s – diện tích cần chiếu sáng (m2)
Sau khi tính được công suất tổng, chọn sơ bộ số đèn, công suất mỗi đèn. Và có thể sử dụng phương pháp từng điểm để kiểm tra lại.
+ Trường hợp 2: Dựa vào một bảng đã tính toán sẵn với công suất 10W/m2.
- Nếu thiết kế lấy độ rội E phù hợp với độ rọi trong Bảng thì không cần hiệu chỉnh.
- Nếu thiết kế lấy độ rọi E khác E cho trong Bảng thì cần hiệu chỉnh lại theo công thức:
(w/m2)
P – công suất (w/m2) tính theo độ rọi yêu cầu
Emin – Độ rọi tối thiểu cần có
E – Độ rọi trong bảng tính sẵn tiêu chuẩn 10 w/m2
K – hệ số an toàn
5) Phương pháp tính gần đúng với đèn ống
+ Đặc điểm phương pháp: Phương pháp này người ta tính sẵn với 1 phòng được chiếu sáng bởi 2 đèn ống 30w(30x2=60w) có độ rọi định mức Eđm=100lx, đèn 60/220 có quang thông =1230lm.
+ Nội dung tính toán :
Khi tính toán ta chấp nhận các qui định
+ Phòng gọi là rộng khi ≥4;
a- chiều rộng phòng,
H0-là chiều cao phòng
+ Phòng gọi là vừa khi =2;
+ Phòng gọi là nhỏ(hẹp) khi ≤1
+ Hệ số phản xạ của trần màu thẫm : ρtr=0.7;
+ Hệ số phản xạ của trần màu trung bình: ρtr=0.5;
+ Hệ số phản xạ của tường màu thẫm : ρtg=0.5;
+ Hệ số phản xạ của tường màu trung bình: ρtg=0.3;
Hệ số an toàn K:
- Khi phối quang trực xạ k=1.3
-Khi phối quang phản xạ k=1.5
- Khi chủ yếu dùng phối quang trực xạ k=1.4
+ Khi dùng loại đèn ống có trị số đọ rọi khác Eđm =100lx thì công suất tổng các đèn cần thiết kế theo tỷ lệ
1.25 – là hệ số xét tới tổn hao trên cuộn cảm
Pđèn – công suất của đèn dùng trong thiết kế
S – diện tích được chiếu sáng
E – Độ rọi tối thiểu
S¬0 – Diện tích được chiếu sáng bởi đèn ống có Eđm=100lx, công suất mỗi đèn 30w