Đèn huỳnh quang là gì? nguyên lý và cấu tạo

Đèn huỳnh quang là gì? Nguyên tắc và cấu tạo của chúng sẽ được tóm tắt trong bài viết sau.

1. Đèn huỳnh quang là gì?

Đèn huỳnh quang có tên tiếng anh là huỳnh quang lamp hay còn gọi là đèn huỳnh quang, đèn ống. Nó bao gồm các điện cực vonfram và vỏ đèn được phủ một lớp bột huỳnh quang, chủ yếu là phốt pho. Ngoài ra, đèn còn được bơm thêm một ít thủy ngân và khí trơ (neon, argon,…) để tăng độ ổn định của điện cực và tạo ra ánh sáng có màu.

Lịch sử phát triển:

• Đèn huỳnh quang được phát minh dựa trên một thí nghiệm nhỏ khi quan sát thấy các tia sáng phát ra từ một bình chân không có dòng điện chạy qua. George Stokes gọi hiện tượng này là “sự phát huỳnh quang”.
• Đến năm 1896, Thomas Edison đã phát minh ra đèn huỳnh quang sử dụng lớp phủ canxi vonfram làm đèn kích thích tia X. Tuy nhiên, chúng chưa bao giờ được đưa vào sản xuất.
• Qua nhiều nghiên cứu của nhiều nhà khoa học khác nhau qua nhiều phiên bản ống huỳnh quang. Peter Cooper Hewitt đã phát minh và phát triển nó và được cấp bằng sáng chế vào năm 1901.

2. Cấu tạo của đèn huỳnh quang

Đèn huỳnh quang bao gồm 2 thành phần chính, được chia thành bên ngoài và bên trong. Bên trong sẽ bao gồm một loại khí và bột huỳnh quang, bên ngoài sẽ bao gồm một ống thủy tinh và hai điện cực.

Phần bên ngoài của đèn huỳnh quang bao gồm một ống thủy tinh và hai điện cực:

• Ống thủy tinh: chúng có nhiều độ dài khác nhau như 0,6m; 1,2m; 1,5 m;… mặt trong phủ một lớp bụi huỳnh quang.
• Hai điện cực: làm bằng dây vonfram quấn dạng lò xo, phủ một lớp bari – oxi để phát ra electron, được nung nóng đến nhiệt độ 900 độ C. Hai đầu điện cực được nối với một mạch điện xoay chiều.

Bên trong đèn huỳnh quang gồm khí và bột huỳnh quang:

• Khí: một lượng nhỏ khí thủy ngân sẽ được đưa vào trong đèn, sau đó được hút chân không với áp suất thấp. Ngoài ra còn có một số khí trơ khác cũng được sử dụng phổ biến như argon, argon-neon, v.v.
• Bột Huỳnh Quang: Bột huỳnh quang hay phosphor là một hợp chất hóa học quét bên trong thành ống. Bức xạ tím do điện cực phát ra và hơi thủy ngân tác dụng lên bột huỳnh quang tạo ra ánh sáng. Các nhà sản xuất cũng dựa vào điều này để đổi màu đèn.

3. Nguyên lý hoạt động của đèn huỳnh quang

Khi đóng công tắc, toàn bộ điện áp đặt vào hai tiếp điểm của công tắc sẽ gây ra hiện tượng phóng điện hồ quang trong công tắc. Thanh lưỡng kim của công tắc bị biến dạng do nhiệt làm cho tiếp điểm động tiếp xúc với tiếp điểm mạch kín dòng điện chạy trong mạch làm nóng các điện cực. Hồ quang mất đi, thanh lưỡng kim nguội đi, mạch điện cũng hở dẫn đến phát sinh quá điện áp cảm ứng, gây ra hiện tượng phòng điện qua khí trong đèn.

Hiện tượng phóng điện làm phát ra nhiều tia tử ngoại, kích thích bột huỳnh quang phát ra bức xạ ánh sáng. Khi đó thủy ngân sẽ bay hơi và hơi thủy ngân sẽ giữ lại chất phóng điện. Khi đèn sáng, chấn lưu sẽ hạn chế dòng điện và ổn định dòng điện.

4. Ưu nhược điểm của đèn huỳnh quang

Lợi thế:

• Tiết kiệm điện năng, hiệu suất ánh sáng cao: so với đèn sợi đốt thì đèn huỳnh quang nổi bật hơn rất nhiều. Đèn cho ánh sáng tốt, nhưng vẫn tiết kiệm điện năng. Do đèn huỳnh quang hoạt động trên cơ chế phóng điện giữa 2 bản điện cực nên không tiêu thụ điện năng.
• Tuổi thọ cao: đèn có tuổi thọ 8000 giờ 15000 giờ, việc lắp đặt và sửa chữa cũng đơn giản hơn rất nhiều.
• Chi phí thấp: giá cả phải chăng phù hợp với nhiều gia đình hơn.

Khuyết điểm:

• Ánh sáng không tốt cho mắt: ánh sáng không ổn định, lâu ngày sẽ ảnh hưởng đến thị lực.
• Không thân thiện với môi trường: bột huỳnh quang và thủy ngân được sử dụng trong đèn, cả hai đều có hại cho sức khỏe con người và môi trường. Trường hợp bóng đèn bị vỡ tuyệt đối không được dùng tay để chùi rửa.

>>> Tham khảo: So sánh đèn LED và đèn huỳnh quang