Trình bày nguyên lý làm việc của đèn huỳnh quang là câu hỏi trong SGK Công nghệ lớp 8. Để tìm câu trả lời chính xác, mời các em cùng Trường Cao đẳng nghề Thừa Thiên Huế theo dõi bài học hôm nay nhé.
Trình bày nguyên lý làm việc của đèn huỳnh quang?
Nguyên lý làm việc của đèn huỳnh quang như sau:
Khi đóng công tắc thì toàn bộ điện áp đặt vào hai tiếp điểm của tắc te làm xảy ra phóng hồ quang trong tắc te. Thanh lưỡng kim của tắc te biến dạng do nhiệt dẫn đến tiếp điểm động tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh mạch kín dòng điện chạy trong mạch đốt nóng các điện cực. Hồ quang mất, thanh lưỡng kim nguội đi dẫn đến “mở mạch” dẫn đến việc tạo lên quá điện áp cảm ứng (do chấn lưu) làm xuất hiện hiện tượng phóng điện qua chất khí trong đèn.
Hiện tượng phóng điện phát ra rất nhiều tia tử ngoại, các tia này kích thích bột huỳnh quang làm phát ra các bức xạ ánh sáng. Khi ấy thuỷ ngân sẽ bốc hơi và hơi thuỷ ngân sẽ duy chì hiện tượng phóng điện. Khi đèn sáng chấn lưu hạn chế dòng điện và ổn định phóng điện.
Dưới đây sơ đồ nguyên lí mạch điện đèn ống huỳnh quang
– Tắc te được mắc song song với bóng đèn.
– Cầu chì, công tắc, chấn lưu được mắc ở dây pha và mắc nối tiếp với bóng đèn.
Vẽ sơ đồ lắp mạch điện đèn ống huỳnh quang
Hoàn thiện sơ đồ lắp đặt mạch điện đèn huỳnh quang theo các bước sau:
Lắp đặt mạch điện đèn ống huỳnh quang
Bước 1. Vạch dấu
– Vạch dấu vị trí lắp đặt các thiết bị điện;
– Vạch dấu đường đi dây và vị trí lắp đặt bộ đèn ống huỳnh quang.
Bước 2. Khoan lỗ
– Khoan lỗ bắt vít;
– Khoan lỗ luồn dây
Bước 3. Lắp thiết bị điện của bảng điện
– Nối dây các thiết bị đóng cắt, báo vệ trên bảng điện;
– Lắp đặt các thiết bị điện vào bảng điện.
Bước 4. Nối dây bộ đèn ống huỳnh quang
– Nối dây dẫn của bộ đèn ống huỳnh quang theo sơ đổ lắp đặt;
– Lắp đặt các phần tử của bộ đèn vào máng đèn.
Bước 5. Nối dây mạch điện
– Đi dây từ bảng điện ra đèn.
Bước 6. Kiểm tra
– Kiếm tra sản phẩm đạt các tiêu chuẩn:
- Lắp đặt đúng theo sơ đồ;
- Chắc chắn;
- Các mối nối an toàn điện, chắc và đẹp;
- Mạch điện đảm báo thông mạch.
– Nối mạch điện vào nguồn điện và cho vận hành thử.
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.
Đèn huỳnh quang là gì?
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.
Chi tiết 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 rút 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.
– 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 bất 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 len 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.
***********
Thông qua bài học trên, hy vọng các em có thể dễ dàng trình bày nguyên lý làm việc của đèn huỳnh quang trong các bài kiểm tra công nghệ lớp 8. Thầy cô hy vọng các em sẽ đạt điểm thật cao nhé.
