BÓNG ĐÈN CAO ÁP THỦY NGÂN | HIGH PRESSURE MERCURY VAPOR LAMP
BÓNG ĐÈN CAO ÁP THỦY NGÂN
Được ra đời từ đầu thế kỷ XX với ưu điểm là có tuổi bền cao và giá thành khá hợp lý nên bóng đèn cao áp thủy ngân đã từng đóng góp một vai trò quan trọng trong việc chiếu sáng các khu vực rộng lớn như nhà máy, chiếu sáng đường phố công cộng và chiếu sáng các khu vực khác.
Qua nửa sau thế kỷ XX, bóng đèn cao áp thủy ngân bắt đầu chịu sự cạnh tranh mạnh mẽ của các loại bóng đèn khác mới ra đời, hơn nữa nó cũng có chứa đáng kể hàm lượng thủy ngân gây hại, cho nên dần bị hạn chế sử dụng…
BÓNG ĐÈN CAO ÁP THỦY NGÂN LÀ GÌ
Bóng cao áp thủy ngân là một loại bóng đèn khí phóng điện mà ánh sáng được phát ra bởi hồ quang giữa hai điện cực thông qua hơi thủy ngân (mercury vapor) đặt trong một ống hồ quang được làm từ thạch anh nung chảy.
Có hai loại bóng đèn hơi thủy ngân: một loại là phóng điện cường độ thấp và loại khác là phóng điện cường độ cao. Cả hai loại này thường là phải dùng bộ chấn lưu để kiểm soát dòng điện cung cấp cho bóng đèn nhằm đảm bảo hồ quang hoạt động ổn định.
Bóng đèn hơi thủy ngân cường độ thấp đầu tiên được phát minh vào năm 1901 bởi kỹ sư Peter Cooper Hewitt người Mỹ.
Bóng đèn hơi thủy ngân cường độ cao được phát triển vào năm 1936, khi đó người ta nghiên cứu thành công việc tăng được áp suất hơi thủy ngân trong ống hồ quang nên nó có cường độ sáng cao hơn, kích thước cũng trở nên nhỏ gọn hơn và được gọi tên thông dụng là bóng đèn cao áp thủy ngân.
| Công suất bóng đèn thông dụng | 50W; 80W; 100W; 160W; 250W; 1000W |
|---|---|
| Hiệu suất phát quang | 30lm/w ~ 60lm/w tùy thuộc vào loại chấn lưu |
| Chỉ số kết xuất màu CRI | CRI = 20 đối với bóng đèn vỏ trong suốt CRI = 40 ~ 60 đối với bóng đèn vỏ đục |
| Nhiệt độ màu CCT | Khoảng 6000K ~ 6800K đối với bóng đèn vỏ trong suốt Khoảng 4000K đối với bóng đèn vỏ đục |
| Thời gian khởi động | 8 ~ 10 phút khởi động lần đầu 4 ~ 5 phút khởi động lại khi bóng đèn đang nóng |
ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BÓNG ĐÈN CAO ÁP THỦY NGÂN
Ảnh: cấu tạo bóng đèn thủy ngân cao áp
Bộ phận phát sáng là một ống hồ quang (Arc Tube) được làm từ thủy tinh thạch anh nung chảy có thể chịu được nhiệt độ cực cao. Bên trong ống hồ quang có chứa khí Argon và kim loại thủy ngân.
Hai đầu ống hồ quang được gắn các điện cực chính (main electrode) bằng vonfram và một điện cực khởi động (starting electrode) để bắt hồ quang, điện cực khởi động được nối với điện cực chính thông qua một cái điện trở nhằm giảm dòng điện khởi động.
Bao phủ bên ngoài ống phóng điện hồ quang là một vỏ bóng đèn thủy tinh borosilicate nhằm mục đích giữ nhiệt cho ống hồ quang để có hiệu suất phát sáng tốt hơn và bảo vệ mọi thứ bên ngoài bóng đèn khỏi bức xạ cực tím. Vỏ bóng đèn thủy tinh bên ngoài có thể là trong suốt hoặc được phủ một lớp vỏ phốt-pho để cải thiện khả năng hiển thị màu của đèn.
Nguyên lý phát sáng:
+ Thoạt đầu khi điện áp được đặt giữa các điện cực, điện cực khởi động sẽ kích hoạt tạo hồ quang và khí Argon bị ion hóa làm cho ống hồ quang bị nóng dần lên.
+ Ống hồ quang nóng lên đủ để cho thủy ngân bị bốc hơi sẽ làm cho nhiệt độ và áp suất bên trong ống tăng lên, tới khi hỗn hợp hơi thủy ngân ở trạng thái ion hóa thì tự nó phát ra ánh sáng mạnh có màu hơi xanh.
Bóng đèn thủy ngân trong suốt tạo ra ánh sáng có màu từ xanh lam đến xanh lục, không có độ hoàn màu tốt và làm cho các vật được chiếu sáng có xu hướng trông xanh hơn. Người ta thêm một lớp phủ phốt-pho vào vỏ bóng đèn bên ngoài giúp cải thiện màu sắc và làm cho màu sắc của các vật thể được chiếu sáng trở nên tự nhiên hơn.
LỊCH SỬ BÓNG ĐÈN CAO ÁP THỦY NGÂN
Năm 1835: Charles Wheatstone (London) nghiên cứu quang phổ hồ quang thủy ngân ở trong điều kiện áp suất khí quyển.
Năm 1860: John Thomas Way (London) nghiên cứu bóng đèn hơi thủy ngân và từng thử nghiệm nó ở trên trên cầu Hammersmith ở Luân Đôn.
Năm 1892: Leo Arons (Đại học Berlin) chế thử được bóng đèn hơi thủy ngân, đèn của ông ta hoạt động tốt nhưng phát ra ánh sáng màu xanh lục nên chưa được thị trường chấp nhận.
Năm 1901: Sau 3 năm kể từ năm 1898, Peter Coop Hewitt (NewYork) đã nghiên cứu thành công đèn hơi thủy ngân và tới năm 1901 bóng đèn thủy ngân thương mại đầu tiên đã ra đời, tới năm 1913 General Electric đã mua lại Công ty và bằng sáng chế của Peter Coop Hewitt.
Năm 1906: Kuch & Retschinsky (Siemens, Munich) nghiên cứu được bóng đèn hơi thủy ngân phóng điện cường độ cao trong ống hồ quang áp suất cao.
Năm 1936: Hãng Philips (Hà Lan) phát triển thành công bóng đèn cao áp thủy ngân hiện đại.
Bước sang đầu thế kỷ 21 hầu hết chính phủ các nước trên thế giới đã quyết định loại bỏ bóng đèn thủy ngân cao áp để thay thế bởi những nguồn sáng khác có nhiều tính năng ưu việt hơn.