Nêu nguyên lý làm việc của đèn huỳnh quang

VnDoc xin giới thiệu bài Nêu nguyên lý làm việc của đèn huỳnh quang được chúng tôi sưu tầm và tổng hợp lí thuyết trong chương trình giảng dạy môn Công nghệ lớp 8. Hi vọng rằng đây sẽ là những tài liệu hữu ích trong công tác giảng dạy và học tập của quý thầy cô và các bạn học sinh.

Lưu ý: Nếu bạn muốn Tải bài viết này về máy tính hoặc điện thoại, vui lòng kéo xuống cuối bài viết.

Câu hỏi: Nêu nguyên lý làm việc của đèn huỳnh quang

Trả lời:

Nguyên lí làm việc của đèn huỳnh quang: Khi đóng điện, hiện tượng phóng điện giữa hai điện cực làm phát ra tia tử ngoại (tia cực tím). Tia tử ngoại tác dụng vào lớp bột huỳnh quang làm đèn phát sáng. Ngoài ra, để giúp cho hiện tượng phóng điện xảy ra, người ta phải lắp thêm chấn lưu (tăng phô) và tắc te (chuột bàn).

1. Đèn huỳnh quang là gì?

Đèn huỳnh quang hay gọi đơn giản là đèn tuýp (hay đèn ống) gồm điện cực (wolfram) và vỏ đèn phủ một lớp bột huỳnh quang (hợp chất chủ yếu là phosphor). Ngoài ra, người ta còn bơm vào đèn một ít hơi thủy ngân và khí trơ (neon, argon...) để làm tăng độ bền của điện cực và tạo ánh sáng màu.

Trải qua lịch sử nghiên cứu của nhiều nhà khoa học khác nhau, phiên bản đèn ống huỳnh quang được phát triển và đánh dấu bởi Peter Cooper Hewitt, phát minh của ông được cấp bằng sáng chế năm 1901.

Đèn của Hewitt phát sáng khi có dòng điện chạy qua hơi thủy ngân ở áp suất thấp. Ở thời điểm đó đèn hơi thủy ngân này có hiệu suất tốt hơn nhiều so với đèn sợi đốt. Tuy nhiên nó vẫn có hạn chế do ánh sáng xanh lục phát ra. Đèn được dùng phổ biến từ 1939 đến nay và đang dần được thay thế bởi bóng đèn led và đèn Led năng lượng mặt trời do những hạn chế của nó.

2. Cấu tạo của một bóng đèn huỳnh quang

- Ống thủy tinh: Chiều dài 0,3m-2,4m, mặt trong phủ lớp bột huỳnh quang, chứa hơi thủy ngân và khí trơ (neon, argon,...)

- Điện cực: Làm bằng dây vonfram, có dạng lò xo xoắn, nối ra ngoài qua chân đèn. Đặc điểm của đèn ống huỳnh quang: Hiện tượng nhấp nháy, hiệu suất phát quang cao hơn đèn sợi đốt, tuổi thọ: 8000 giờ, cần mồi phóng điện. Số liệu kĩ thuật: 127V, 220V

- Khí: Một lượng nhỏ thủy ngân được cho vào ống bóng đèn huỳnh quang, sau đó được hút chân không ở áp suất thấp. Dòng điện qua hơi thủy ngân này khiến chúng bức xạ và tạo ra ánh sáng tím có bước sóng 253.7nm. Áp suất hơi thủy ngân được duy trì ổn định bên trong bởi bóng thủy tinh; và được giữ ổn định trong suốt quá trình phát sáng. Ngoài ra người ta cũng bơm thêm vào đèn 1 số khí trơ khác; thường dùng khí argon và argon-neon làm tăng độ bền của điện cực.

- Lớp bột huỳnh quang có tác dụng gì: Bột huỳnh quang hay phosphor là một hợp chất hóa học được quét bên trong thành ống. Bức xạ tím do điện cực và hơi thủy ngân phát ra tác động vào lớp bột huỳnh quang, tạo nên ánh sáng với bước sóng nằm trong vùng nhìn thấy được. Tùy thuộc vào hỗn hợp phosphor, các nhà sản xuất có thể thay đổi màu ánh sáng hoặc phổ của đèn.

3. Chi tiết hơn về nguyên lý hoạt động của bóng đèn huỳnh quang

- Bóng đèn huỳnh quang là một ống thủy hai đầu có 2 sợi tóc bóng đèn (sợi vonfram). Người ta hút chân không làm cho trong bóng chỉ còn một lượng khí nhỏ, pha thêm vào đó một ít khí hiếm (khí trơ - ví dụ Agon). Với các loại khí trơ khác nhau sẽ tạo ra các màu sắc khác nhau. Khi đóng nguồn, có dòng điện chạy qua các sợi tóc đèn làm chúng nóng lên, phát xạ các điện tử thành dạng đám mây bao quanh tóc bóng đèn.

- Ban đầu phải cần có một điện áp cao tạo chênh áp khá lớn giữa 2 đầu cực để sinh một điện trường trong ống hút đám mây điện tử tạo ra dòng điện (điện tích âm sẽ chuyển động ngược hướng trong điện trường này ức bị hút về cực có thế dương hơn). Ban đầu dòng điện tích âm trong ống khí kém còn tương đối nhỏ, sau tăng dần lên do hiện tượng các luồng điện tích âm di chuyển va chạm với các phân tử khí hiếm trong ống làm các phân tử này bị ION hóa làm tăng mật độ điện tích trong ống. Dòng điện tăng vọt theo kiểu thác đổ, đến khi điện dẫn giữa 2 cực đèn ống đạt cực đai (hay điện trở khí tụt đến cực tiểu - ta tạm coi gần đúng bằng 0 ôm). Lúc này không cần duy trì điện áp cao giữa 2 cực đèn ống nữa mà dòng điện vẫn được duy trì. Điện áp cao cần được "tắt" đúng lúc - nếu không còn làm hiện tượng ION hóa diễn ra quá mạnh cháy đèn.

Nguyên lý hoạt động của bóng đèn huỳnh quang - sơ đồ đi dây dẫn sai

- Nhưng bằng cách nào để tạo ra điện áp cao giữa 2 cực đèn ống? Rồi bằng cách nào để cắt điện áp cao đúng lúc? Hơn nữa các quá trình đó phải tự động không cần đến con người (bạn thấy đấy ta chỉ cần bật công tắc, đèn sau đó nháy nháy vài cái rồi tự sáng bừng lên!).

- Để tạo được các quá trình điều khiển trên, người ta dùng một cuộn dây có điện kháng L rất lớn, ta gọi đây là cuộn tăng pô hay tăng áp. Do cuộn L được mắc nối tiếp với tắc te - vốn là một tiếp điểm nhiệt - nên khi ta cắm mạch điện trên vào nguồn điện thì "quá trình quá độ" sau sẽ xảy ra: Khi đóng điện qua mạch nối tiếp trên, tiếp điểm nhiệt của tắc te nóng lên và dãn nở làm lá tiếp điểm tách ra ngắt mạch điện.

- Do dòng qua cuộn L đột ngột bị cắt, nên trong cuộn L sinh ra một sức điện động tự cảm (SĐĐTC) có chiều sao cho tạo ra một dòng điện tự cảm có chiều cùng chiều với dòng điện của mạch trước lúc ngắt mạch. Điện cảm L càng lớn, hiện tượng cắt mạch càng đột ngột thì SĐĐTC sinh ra càng lớn. Lúc này hình thành một điện áp cao giữa 2 đầu bóng đèn neon. Tiếp sau đó khi tắc te ngắt ra, lá tiếp điểm nguội đi và lại đóng lại, lúc này mạch nối tiếp lại được nối thông trở lại, dòng điện qua tắc te làm nó nóng lên tiếp tục bị ngắt ra, SĐĐTC lại được sinh ra giữa 2 đầu cực bóng neon. Sau một vài lần phóng điện hiện tượng ION hóa khí kém trong ống neon đủ tạo ra dòng điện thác làm điện trở giữa 2 đầu ống neon giảm xuống bằng 0 ôm, làm ngắn mạch 2 đầu tắc te.

- Kết quả dòng điện qua tắc te = 0, tắc te không bị đốt nóng nữa do đó không còn đóng cắt (mà ở trạng thái nguội, tiếp điểm tắc te đóng liên tục). Do trạng thái đóng ngắt mất đi, dẫn tới SĐĐTC trên cuộn L không tạo ra nữa. Lúc này cuộn L chỉ còn là một điện kháng thuần bình thường nối tiếp trong mạch điện. Quá trình khởi động nói trên gọi nôm na là quá trình "mồi". Khi cắt công tắc nguồn thì dòng điện qua ống neon mất, đèn tắt. Nếu muốn đèn sáng trở lại cần bật công tắc nguồn và bắt đầu trở lại quá trình "mồi" như đã nói.

-------------------------------------

Trên đây chúng tôi đã giới thiệu tới các bạn nội dung bài Nêu nguyên lý làm việc của đèn huỳnh quang VnDoc xin giới thiệu tới các bạn học sinh tài liệu Lý thuyết môn Công nghệ lớp 8, Soạn Công nghệ 8 VNEN, Tài liệu học tập lớp 8 được VnDoc tổng hợp và giới thiệu tới các bạn đọc.