Đèn Neon: Nguyên tắc hoạt động bằng chấn lưu điện từ và chấn lưu điện tử

 để trang trí . 
 2. Cấu tạo của đèn 
 và cơ chế phát sáng 
 Cấu tạo của bóng đèn Neon. 
Ống thủy tinh : 
 - Là một ống thủy tinh hình trụ tròn trong có tráng một lớp bột huỳnh quang mỏng . Nhờ có lớp bột này mà đèn có thể phát ra ánh sáng màu hoặc ánh sáng trắng . Màu của nó phụ thuộc vào chất liệu của bột tráng trong ống . 
 vd : Kẽm Silicad cho ánh sáng màu xanh lá cây ; Cadmi Borad cho ánh sáng màu hồng ; Canxi Volfat cho ánh sáng màu xanh lơ  
 Trong ống thủy tinh người ta hút hết không khí và thay vào đó là một loại khí trơ ( có thể là Argon hoặc Neon) và vài giọt thủy ngân lỏng . 
Điện cực 
Khí trơ + thủy ngân 
Ống thủy tinh 
Dây tóc 
Đ iÖn cùc 
Dây tóc 
ĐiÖn cùc lµm b»ng d©y vonfram d¹ng lß xo xo¾n cã tr¸ng 1 líp Bari-oxit để phát xạ điện tử khi bị đốt nóng . 
Mçi ® iÖn cùc cã hai ch©n ® Ìn nèi víi nguån ® iÖn . 
Chaân ñeøn 
 Cơ chế phát sáng 
 Đèn Neon hoạt động dựa trên hiện tượng phóng điện trong hơi thủy ngân và chất khí áp suất thấp . 
 Cơ chế phát sáng khá phức tạp diễn ra bên trong ống thủy tinh . 
 Khi ta bật công tắc đèn sẽ xảy ra hiện tượng hồ quang điện tức là sự phóng điện tự lực trong chất khí để kích thích tạo ra ánh sáng 
Hiện tượng này diễn ra như sau : 
t o 
t o 
e 
v 
e 
v 
ion 
hg 
e 
p 
Khi dòng điện đi vào và gây ra một hiệu điện thế lớn giữa các điện cực thì các dây tóc trên các đầu điện cực nóng lên,phát xạ ra các electron di chuyển trong ống với vận tốc cao từ đầu này sang đầu kia . 
Là do trên đường vận động chúng va chạm với các phân tử khí trơ làm phóng ra nhiều hạt ion hơn ( tăng mật độ điện tích).Quá trình này tỏa nhiệt sẽ làm thủy ngân trong ống hóa hơi,các electron và ion di chuyển sẽ va chạm với các nguyên tử khí thủy ngân.Những va chạm này sẽ làm các nguyên tử thủy ngân phát xạ ra các photon ánh sáng cực tím tức là các tia tử ngoại mà mắt ta không nhìn thấy được 
Những tia cực tím này va chạm với mặt trong bóng đèn làm cho các nguyên tử phốt pho giải phóng ra các hạt photon dạng tia hồng ngoại với ánh sáng mắt nhìn thấy được mà không sinh ra nhiệt lớn . 
Ban đầu cần phải có một điện áp cao chênh lệch khá lớn giữa 2 đầu điện cực để sinh ra một điện trường trong ống hút đám mây điện tử tạo thành dòng điện . Lúc đầu dòng e trong ống còn tương đối nhỏ , sau tăng dần lên . 
Bằng cách nào để tạo điện áp cao giữa 2 cực đèn ống ???? 
Rồi bằng cách nào để cắt điện áp cao đúng lúc ??? Mà quá trình đó phải là tự động !!!! 
Chấn lưu 
Starter 
thanh lưỡng kim 
Tụ điện 
 starter (con chuột ) 
Được mắc song song với hai đầu điện cực . 
Trong con chuột (Starter) có một thanh lưỡng kim thường hở đặt trong bóng có khí ne -on. Trong starte có 1 tụ điện để dập tia lửa điện làm tăng tuổi thọ starter. 
Chức năng : nó có tác dụng mồi khởi động đèn ban đầu . 
 Ki hiệu : 
 Chấn lưu 
Chấn lưu có ba công dụng chính : 
• cung cấp hiệu điện thế khởi động một cách chính xác bởi vì đèn cần hiệu điện thế khởi động lớn hơn hiệu điện thế 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 . 
Có 2 loại chính 
Chấn lưu điện từ 
Chấn lưu điện tử 
Chấn lưu điện từ 
- lõi : 
 + Gồm nhiều lá sắt từ được quấn quanh mình 
 bởi các dây đồng hoặc nhôm có tẩm lớp cách 
 điện . 
 + 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 đặt tẩm chất nhựa 
 cách điện để tải nhiệt khỏi các cuộn dây . 
 + Cuộn và lõi có chức năng làm việc như biến 
 thế và hạn chế dòng ( cuộn cảm ). 
 Tất cả các bộ phận này được đặt trong một 
 hộp sắt . 
- tụ điện : 
 Tụ điện bằng cách tích và phóng điện cho phép chấn lưu sử dụng năng lượng của nguồn điện một cách hiệu quả hơn . 
1.Chấn lưu điện từ 
- Nó là một cuộn dây cảm kháng L lớn ( cuộn tăng phô hoặc tăng áp ) có tác dụng duy trì độ tự cảm để điện áp trên ống luôn khoảng từ 80 -140V. 
- Chấn lưu được mắc nối tiếp với hai đầu điện cực , để điều chỉnh và ổn định tần số của dòng điện . 
~ 
Nguồn 
Chấn lưu 
starter 
Ống huỳnh quang 
2điện cực 
Công tắc 
Cấu tạo mạch dùng chấn lưu điện từ . 
Khí trơ + thủy ngân 
Nguyên lý hoạt động : 
Khởi động đèn 
 khi bật công tắc , lúc này điện áp giữa 2 đầu cực là 220V chưa đủ lớn để phóng điện . Vì tắc te mắc song song với bóng đèn nên nó cũng có điện áp là 220V toàn bộ điện áp 220V đặt lên hai chân con chuột , khí ne -on trong chuột phát sáng làm nóng thanh lưỡng kim , thanh lưỡng kim nở đến độ chạm vào chân kia nối kín mạch để đốt nóng hai đầu dây tóc ( tăng phát xạ điện tử ) đồng thời làm khí ne -on thôi sáng 
Khi đèn đã sáng , thì tăng phô có tác dụng hạn chế dòng điện qua bóng đèn (hay giảm điện áp lên bóng ) và điện áp trên hai đầu bóng đèn duy trì ở mức 80-140V tùy từng loại đèn . Tắc te lúc này không còn tác dụng vì điện áo đặt lên 2 đầu tắc te nhỏ hơn điện áp phát sáng của bóng neon trong con chuột và đèn sáng liên tục . 
- Nếu vì lý do gì đó mà đèn bị tắt ( vẫn có điện ) thì điện áp cao lại đặt lên hai chân con chuột và quá trình khởi động lại diễn ra như trên . 
khi thanh lưỡng kim nguội đi , nó sẽ co lại và gây hở mạch đột ngột . Dòng điện đi qua cuộn dây cảm kháng đột ngột bị cắt nên khi đó cuộn chấn lưu bị mất điện áp và sẽ sinh ra một suất điện động tự cảm chống lại sự mất dòng điện ban đầu có chiều sao cho tạo thành một dòng điện tự cảm có chiều cùng chiều với dòng điện của mạch trước lúc ngắt điện . Cảm kháng L càng lớn , hiện tượng cắt mạch càng đột ngột thi suất điện động cảm ứng càng lớn 
Lúc này điện áp trên 2 điện cực của đèn bằng tổng điện áp trên chấn lưu cộng với điện áp đầu vào là 220V gây ra một tổng điện áp khoảng 350V – 400V giữa hai cực của bóng đèn . Khi đó sẽ tạo thành một nguồn điện cao nung nóng dây tóc bóng đèn , hiện tượng hồ quang điện xảy ra như đã giải thích ở trên sẽ xảy ra và phát sáng . 
Hoạt động của đèn neon 
~ 
Hoạt động sau khi khởi động xong 
Sử dụng đèn Neon bằng chấn lưu điện từ có những ưu , nhược điểm sau : 
 Ưu điểm : 
 - Hiệu suất phát quang cao 
 - Tiết kiệm điện 
 - Ánh sáng dịu , diện tích phát quang lớn 
 - Ít phát nhiệt ra môi trường 
 - Tuổi thọ cao 
 - Có nhiều màu sắc , dùng để trang trí 
 - Có độ bền cao . 
Nhược điểm : 
 + Sử dụng chấn lưu điện từ mặc dù có ưu điểm là rẻ tiền nhưng : 
 - Nặng , khởi động chậm . 
 - Khó khởi động khi giảm áp lưới điện . 
 - Ánh sáng không liên tục làm hại mắt . 
 - sự xếp lớp sắt của cuộn cảm có xu hướng rung và 
 gây ra tiếng vo ve nghe được mà yêu cầu được đúc 
 trong hắc ín để khử nhiễu.Cuộn cảm và hắc ín đúc dắt 
 làm tăng tổn hao . 
2. 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 đã khởi động . Tuy nhiên chấn bản chất của chấn lưu điện tử là đưa tần số làm việc lên cao khoảng 20 KHz hoặc trên 20Khz ( chấn lưu điện từ có f= 50 Hz , vì vậy loại bỏ được hiện tượng nhấp nháy ) . Chấn lưu điện tử là một mạch chỉnh lưu kết hợp với một mạch dao động . Mạch chỉnh lưu sẽ chỉnh lưu trực tiếp 220V tới 300V . Mạch dao động sẽ tạo điện áp nâng tần số lên cao , biên độ 150V . Ngõ ra mạch dao động có một mạch cộng hưởng LC. 
Sơ đồ khối của một mạch chấn lưu điện tử như sau : 
220V 
50/60Hz 
Chỉnh 
lưu 
Lọc 
Nghịch lưu 
Dc / Ac 
Trên 20KHz 
Công suất 
Đèn 
Điện áp trên 2 đầu C sẽ khá lớn nên đèn có thể tự phóng điện mà không cần chuột . Thông qua thiết kế của bộ nghịch lưu để đưa điện áp cộng hưởng trên hai đầu đèn lúc khởi động tạo ra một điện áp cao đủ để ion hóa khối khí trong đèn giúp đèn khởi động được . 
90 V -240 V 
20-40 W 
ChÊn l­u ® iÖn tö 
Chấn lưu điện tử còn có những ưu điểm khác như sau : 
 · Tiêu thụ công suất ít hơn . 
 · Làm việc không ồn , không rung. 
 · Làm việc ít nóng hơn . 
 . Không gây ra hiện tượng nhấp nháy 
 · Hệ số công suất cao . 
 · Trọng lượng nhẹ hơn . 
 · Làm tuổi thọ của đèn lớn hơn . 
 . Tự động ngắt mạch khi có sự cố bất thường . 
Mô tả 
Bộ đèn T8- 36W 
chấn lưu điện tử 
Bộ đèn T10- 40 
chấn lưu sắt từ 
Công suât tiêu thụ điện cả bộ đèn 
36W 
50W 
Hệ số công suất 
0,95 
0,54 
Quang thông 
 3200lm 
2600lm 
Tổng lượng điện tiêu thụ cho 1năm khi 
thắp sáng 1 bộ đèn (5h/ngày) 
64,8kWh 
 90kWh 
Lượng điện tiết kiệm điện sau 1 năm 
thắp sáng bộ đèn 
(90 – 64,8) = 25.2 kWh 
= 0 kWh 
Hiệu suất sáng 
88lm/ W 
52lm / W 
4- Ứng dụng của đèn Neon 
Đèn Neon có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống : 
Đèn thắp sáng trong gia đình , nhà hàng ...... 
 Dùng để trang trí , làm bảng hiệu quảng cáo 
- Sự phóng điện giữa hai điện cực của đèn gây nhiễu lên đài và vô tuyến . Nhiễu này có thể giao thoa với các tín hiệu của việc thu nhận sóng radio và của các thiết bị truyền thông khác . 
 Các dạng của nhiễu giao thoa : 
• Bức xạ trực tiếp từ đèn tới anten . 
  đặt các anten cách ít nhất là 3 mét với đèn huỳnh quang và radio phải được nối đất . 
• Hồi tiếp âm từ đèn tới đài thu thông qua mạng lưới điện . 
• Bức xạ điện từ trực tiếp từ nguồn điện lưới tới anten . 
  có thể hạn chế dùng thêm các bộ lọc nhiễu,thông thường dùng bộ lọc tụ – trở . 
 Ngoài ra cũng nên dùng nguồn điện riêng cho hệ thống chiếu sáng . 
Một số lưu ý: 
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 nhiễu 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 . 
- Sử dụng đúng thông số định mức của bộ đèn . 
 Nếu đèn làm việc với 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 . 
- 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 .