Phân loại nguồn sáng. Phần 1. Đèn sợi đốt và đèn halogen

Ba phương pháp sản xuất ánh sáng chính được phân biệt: bức xạ nhiệt, xả khí ở áp suất thấp và cao.

Bức xạ nhiệt... Sự nóng lên của dây dẫn khi dòng điện chạy qua đến nhiệt độ cao nhất có thể. Nguyên tố vonfram có nhiệt độ nóng chảy cao nhất trong số các kim loại (3683 K) là phù hợp nhất cho việc này. Ví dụ: Bóng đèn sợi đốt và bóng đèn halogen sợi đốt.

Phóng điện khí... Trong một bình thủy tinh kín chứa đầy khí trơ, hơi kim loại và các nguyên tố đất hiếm, xảy ra hiện tượng phóng điện hồ quang khi đặt điện áp vào. Sự phát quang thu được của chất độn khí cho màu ánh sáng mong muốn.

Ví dụ: đèn thủy ngân, clorua kim loại và natri.

Quá trình phát quang... Dưới tác dụng của phóng điện, hơi thủy ngân được bơm vào ống thủy tinh bắt đầu phát ra các tia cực tím không nhìn thấy được, các tia này chiếu vào chất lân quang lắng đọng trên bề mặt bên trong của thủy tinh, biến thành ánh sáng nhìn thấy được. Ví dụ: đèn huỳnh quang, đèn huỳnh quang compact, điốt phát quang (LED).Các loại đèn khác nhau khác nhau về các thông số như hiệu suất phát sáng, đặc tính quang phổ (ví dụ: độ hoàn màu), đặc tính điện (điện áp hoạt động, mức tiêu thụ điện năng), đặc điểm thiết kế (kích thước), tuổi thọ và giá cả.

Phân loại nguồn sáng

đèn sợi đốt

Đèn sợi đốt là nguồn phát nhiệt điển hình. Trong bình kín chứa đầy chân không hoặc khí trơ, cuộn dây vonfram được nung nóng đến nhiệt độ cao (khoảng 2600-3000 K) dưới tác dụng của dòng điện, do đó nhiệt và ánh sáng được giải phóng. Hầu hết bức xạ này nằm trong dải hồng ngoại.

Các loại đèn sợi đốt chính là đèn mục đích chung, đèn mục đích đặc biệt, đèn trang trí và đèn phản xạ.

Hiệu suất phát sáng của đèn sợi đốt trong khoảng từ 25 đến 1000 W là khoảng 9 đến 19 lm / W đối với đèn có tuổi thọ trung bình là 1000 giờ. Phần lớn đèn sợi đốt được dùng để chiếu sáng trong nhà và ngoài trời trong các mạng dòng điện xoay chiều có điện áp danh định là 220 V, 127 V và tần số 50 Hz.

Đèn sợi đốt khác nhau về công suất và loại bóng đèn. Đèn sợi đốt được sản xuất ở dạng hình cầu cổ điển, cũng như ở kích thước nhỏ hơn với bóng đèn có hình dạng "Nấm" và "Nến". Đèn trong suốt phát ra ánh sáng đẹp, phong phú và lớp phủ khuếch tán ánh sáng đảm bảo phân bổ ánh sáng đồng đều và loại bỏ hiệu ứng chói.Đèn được sản xuất thích ứng với sự dao động của điện áp mạng, được thiết kế để tăng điện áp (230-240 V) (khi điện áp mạng tăng 10%, tuổi thọ của đèn thông thường giảm 3 lần), cho phép chúng giữ nguyên tuổi thọ của đèn. đặc tính kỹ thuật lâu hơn. Thời gian cháy của đèn sợi đốt ở điện áp bình thường không dưới 1000 giờ, đối với đèn có điện áp 127-135 V - 2500 giờ, đối với đèn MO - 700 giờ.

Các đặc điểm chính của đèn sợi đốt:

1. Được sản xuất trong phạm vi rộng, cho các công suất, điện áp và chủng loại khác nhau, thích ứng với các điều kiện sử dụng cụ thể

2. Kết nối trực tiếp với mạng mà không cần thêm thiết bị

3. Khả năng sử dụng (mặc dù có các đặc tính thay đổi mạnh) ngay cả khi điện áp lưới điện sai lệch đáng kể so với danh nghĩa

4. Giảm nhẹ (khoảng 15%) quang thông cho đến khi hết tuổi thọ

5. Gần như hoàn toàn độc lập với điều kiện môi trường (cho đến khả năng làm việc chìm trong nước), kể cả nhiệt độ

6. Nhỏ gọn

Nhược điểm của đèn sợi đốt: hiệu suất phát sáng thấp, phần phổ màu vàng-đỏ chiếm ưu thế trong phổ phát xạ, tuổi thọ hạn chế, sự phụ thuộc nhiều của các đặc tính của đèn sợi đốt vào điện áp cung cấp (vì khi điện áp tăng, nhiệt độ của đèn sợi đốt dây tóc tăng lên và kết quả là ánh sáng trở nên trắng hơn, quang thông tăng nhanh và hiệu suất ánh sáng hơi chậm lại, tuổi thọ giảm mạnh).

Quang phổ của đèn sợi đốt:

Các đặc điểm chính của đèn sợi đốt là các giá trị danh nghĩa của điện áp, công suất, quang thông, tuổi thọ và kích thước tổng thể.

Các loại đầu đèn dây tóc phổ biến nhất: E — có ren, Bs — chốt đơn, chốt Bd hai chốt.

Ký hiệu đèn sợi đốt: Cuộn dây đơn chứa đầy khí G (argon); B — cuộn dây đôi có chứa khí argon; BK — đường xoắn ốc chứa đầy krypton; MT — mờ; dải điện áp 125-135, 220-230, 230-240 tính bằng vôn; 25-500 — công suất danh định tính bằng oát; 1 — 12 — tính năng đặc biệt của mô hình cơ sở.

Ví dụ: B 230-240-40-1, MO 36-100

Một số lượng lớn các loại đèn sợi đốt khác cũng được sản xuất: đèn mỏ, cho tàu điện ngầm, đèn giao thông, chiếu, chụp ảnh, thu nhỏ và thu nhỏ, chuyển mạch, gương (đèn có gương hoặc các lớp phản chiếu khuếch tán trong bóng đèn) và những người khác.

Đèn halogen sợi đốt

Đèn halogen sợi đốt có cấu tạo và chức năng tương đương với đèn sợi đốt. Nhưng chúng có chứa một lượng nhỏ halogen (brôm, clo, flo, iốt) hoặc các hợp chất của chúng trong khí phụ trợ. Với sự trợ giúp của các chất phụ gia này trong một phạm vi nhiệt độ nhất định, có thể loại bỏ gần như hoàn toàn bóng đèn bị sẫm màu (do sự bay hơi của các nguyên tử vonfram) và giảm quang thông. Do đó, kích thước của bóng đèn trong đèn halogen sợi đốt có thể giảm đáng kể, do đó, một mặt, áp suất trong khí nạp có thể tăng lên, mặt khác, có thể sử dụng chất trơ đắt tiền. khí krypton và xenon làm khí nạp.

Chu trình vonfram-halogen.

Các đặc điểm chính của đèn sợi đốt - hiệu suất phát sáng và tuổi thọ - chủ yếu được xác định bởi nhiệt độ của cuộn dây: nhiệt độ của cuộn dây càng cao thì công suất phát sáng càng cao nhưng tuổi thọ càng ngắn. Việc giảm tuổi thọ sử dụng là hệ quả của tốc độ bay hơi vonfram tăng nhanh khi nhiệt độ tăng, điều này một mặt dẫn đến bóng đèn bị sẫm màu, mặt khác dẫn đến cháy cuộn dây.

Có thể ngăn chặn hiện tượng đen bóng đèn một cách hiệu quả bằng cách sử dụng phụ gia halogen cho khí nạp, chất phụ gia này trong chu trình vonfram-halogen sẽ ngăn không cho vonfram đã bay hơi đọng lại trên thành bóng đèn. Vonfram bốc hơi từ cuộn dây trong quá trình hoạt động của đèn đi vào dải nhiệt độ (T1 1400 K) do khuếch tán hoặc đối lưu và lại phân hủy ở đó.

Một phần của vonfram được phục hồi trở lại dọc theo hình xoắn ốc, nhưng ở một vị trí mới. Do đó, chu trình vonfram-halogen bình thường chỉ dẫn đến việc ngăn bóng đèn bị sẫm màu chứ không giúp tăng tuổi thọ sử dụng, điều này sẽ kết thúc do cuộn dây bị đứt trên các "tế bào nóng" được tạo ra.

Đèn halogen sợi đốt được phân biệt bởi độ nhỏ gọn đặc biệt, ánh sáng trắng hơn đáng kể, khả năng hiển thị màu được cải thiện và tuổi thọ gấp đôi.

Đèn halogen sợi đốt có sẵn lên đến 20 kW.

Ngày nay, các nhà sản xuất cung cấp nhiều lựa chọn đèn halogen — cho mọi sở thích và mục đích khác nhau.Có những loại đèn có công suất 5-150 W cho điện áp giảm 12-24 V, cũng như công suất 25-250 W (với một nắp có ổ cắm E14 và E27 tiêu chuẩn) và 100-500 W (đôi - có nắp) được thiết kế cho điện áp nguồn 220-230 V. Bạn có thể sử dụng đèn halogen có gương phản xạ thủy tinh bên ngoài với lớp phủ giao thoa đặc biệt — nó truyền bức xạ hồng ngoại, do đó tạo ra chùm tia «lạnh». Đèn có chóa nhôm bên ngoài tạo thành các chùm sáng "sâu" (với góc tán xạ 30-100) và "rộng" (với góc tán xạ lên tới 600).

Dưới đây là những ưu điểm chính của đèn halogen so với đèn sợi đốt thông thường:

- hiệu suất ánh sáng cao hơn — trong một số trường hợp, nó tăng lên 25 lm / W, cao gấp 2 lần so với đèn sợi đốt;

- độ bền cao - tuổi thọ của chúng cao gấp 2-4 lần so với đèn sợi đốt;

-kích thước nhỏ -đối với đèn halogen điện áp thấp (12 V, 100 W), đường kính của bóng đèn nhỏ hơn 5 lần so với bóng đèn sợi đốt có cùng công suất;

— phổ bức xạ phong phú hơn — đèn halogen có ánh sáng "trắng hơn" so với đèn sợi đốt (do nhiệt độ gia nhiệt cao hơn — 30.000 K so với 28.000 K đối với đèn thông thường);

- khả năng điều chỉnh của quang thông và ở điện áp giảm, quang thông vẫn giữ đủ "độ trắng".

Hai điểm đầu tiên nói về lợi thế kinh tế rõ ràng của đèn halogen: nếu nguồn sáng như vậy được lắp đặt thay cho đèn sợi đốt truyền thống, nhưng với cùng thông số phát xạ, mức tiêu thụ năng lượng của điểm sáng sẽ giảm trung bình 20 -40%. Tuy nhiên, đây không phải là ưu điểm duy nhất của đèn halogen.Kích thước nhỏ, gần như thu nhỏ của chúng, cho phép tạo ra các thiết bị chiếu sáng hoàn toàn mới, chẳng hạn như cái gọi là ánh sáng tạo điểm nhấn — một hệ thống phản xạ được thiết kế đặc biệt cho phép tăng luồng ánh sáng như vậy, giúp các nhà thiết kế có thêm tùy chọn trong thiết kế căn phòng .