Nội dung
Ngày nay, đèn halogen khá phổ biến và được nhiều người sử dụng bởi vì những đặc tính tối ưu của nó. Nhưng chưa ai thực sự hiểu về no, chu trình hoạt động, các yếu tố hình thanh và những chú ý an toàn khi sử dụng. Chúng ta hãy cùng nhau tìm hiểu nhé!
1. Đôi nét về đèn halogen
Đèn halogen, còn được gọi là đèn halogen vonfram, halogen thạch anh hoặc đèn iốt thạch anh, là một bóng đèn nóng sáng bao gồm một dây tóc vonfram được niêm phong trong một lớp vỏ trong suốt nhỏ gọn chứa đầy hỗn hợp khí trơ và một lượng nhỏ halogen như iot hoặc brom.
Sự kết hợp của khí halogen và dây tóc vonfram tạo ra phản ứng hóa học chu trình halogen, phản ứng hóa học lại vonfram đã bay hơi thành dây tóc, làm tăng tuổi thọ và duy trì độ trong của lớp vỏ. Điều này cho phép dây tóc hoạt động ở nhiệt độ cao hơn đèn sợi đốt tiêu chuẩn có công suất và tuổi thọ hoạt động tương tự; điều này cũng tạo ra ánh sáng với hiệu suất phát sáng và nhiệt độ màu cao hơn.
Kích thước nhỏ của đèn halogen cho phép sử dụng chúng trong các hệ thống quang học nhỏ gọn cho máy chiếu và chiếu sáng. Phong bì thủy tinh nhỏ có thể được bao trong một bầu thủy tinh bên ngoài lớn hơn nhiều đối với một gói lớn hơn; lớp khoác bên ngoài sẽ ở nhiệt độ thấp hơn và an toàn hơn nhiều, đồng thời nó cũng bảo vệ bóng đèn nóng khỏi ô nhiễm có hại và làm cho bóng đèn giống về mặt cơ học hơn so với bóng đèn thông thường mà nó có thể thay thế.
Bóng đèn sợi đốt tiêu chuẩn và bóng đèn halogen kém hiệu quả hơn nhiều so với đèn LED và đèn huỳnh quang compact, và đã bị loại bỏ ở nhiều quốc gia vì điều này.
2. Chu trình đèn halogen
Trong các bóng đèn sợi đốt thông thường, vonfram bay hơi chủ yếu bám vào bề mặt bên trong của bóng đèn, khiến bóng đèn đen đi và dây tóc ngày càng yếu dần cho đến khi đứt. Tuy nhiên, sự có mặt của halogen thiết lập một chu trình phản ứng hóa học thuận nghịch với vonfram bay hơi này. Chu trình halogen giữ cho bóng đèn sạch sẽ và làm cho công suất ánh sáng gần như không đổi trong suốt vòng đời của bóng đèn.
Ở nhiệt độ vừa phải, halogen phản ứng với vonfram đang bay hơi, halogenua được tạo thành chuyển động xung quanh trong khí trơ. Tuy nhiên, tại một số thời điểm, nó sẽ đạt đến các vùng nhiệt độ cao hơn trong bóng đèn, sau đó nó phân ly, giải phóng vonfram trở lại dây tóc và giải phóng halogen để lặp lại quá trình.
Tuy nhiên, nhiệt độ tổng thể của vỏ bóng đèn phải cao hơn đáng kể so với các bóng đèn sợi đốt thông thường để phản ứng này thành công: nó chỉ ở nhiệt độ trên 250 ° C (482 ° F) ở bên trong vỏ thủy tinh mà halogen hơi có thể kết hợp với vonfram và quay trở lại dây tóc thay vì vonfram trở nên lắng đọng trên thủy tinh.
Bóng đèn halogen hình ống 300 watt hoạt động hết công suất nhanh chóng đạt đến nhiệt độ khoảng 540 ° C (1.004 ° F), trong khi bóng đèn sợi đốt thông thường 500 watt chỉ hoạt động ở 180 ° C (356 ° F) và bóng đèn sợi đốt thường 75 watt ở chỉ 130 ° C (266 ° F).
Bóng đèn phải được làm bằng silica nung chảy (thạch anh) hoặc thủy tinh có nhiệt độ nóng chảy cao (chẳng hạn như thủy tinh aluminosilicat). Vì thạch anh rất mạnh, áp suất khí có thể cao hơn, làm giảm tốc độ bay hơi của dây tóc, cho phép nó chạy ở nhiệt độ cao hơn (và hiệu quả phát sáng) cho cùng tuổi thọ trung bình.
Vonfram được giải phóng ở các vùng nóng hơn thường không tái tạo lại nguồn gốc của nó, vì vậy các phần nóng hơn của dây tóc cuối cùng mỏng đi và hỏng.
Đèn iốt thạch anh, sử dụng iốt nguyên tố, là đèn halogen thương mại đầu tiên được GE tung ra vào năm 1959. Khá sớm, người ta thấy brom có những ưu điểm, nhưng không được sử dụng ở dạng nguyên tố. Một số hợp chất brom hydrocacbon cho kết quả tốt. Cũng có thể tái tạo dây tóc bằng flo, nhưng phản ứng hóa học của nó quá lớn nên các bộ phận khác của đèn bị tấn công. Halogen thường được trộn với một khí quý, thường là krypton hoặc xenon. Những chiếc đèn đầu tiên chỉ sử dụng vonfram cho giá đỡ dây tóc, nhưng một số thiết kế sử dụng molypden – ví dụ như tấm chắn molypden trong đèn pha đôi dây tóc H4 cho Chùm tia đi qua không đối xứng của Châu Âu.
Đối với công suất và tuổi thọ cố định, hiệu suất phát sáng của tất cả các bóng đèn sợi đốt là lớn nhất ở một điện áp thiết kế cụ thể. Đèn halogen được sản xuất cho hoạt động 12 đến 24 volt có đầu ra ánh sáng tốt và các dây tóc rất nhỏ gọn đặc biệt có lợi cho điều khiển quang học . Các dải đèn “MR” phản xạ nhiều mặt có công suất 20–50 watt ban đầu được hình thành để chiếu phim 8 mm, nhưng hiện nay được sử dụng rộng rãi cho chiếu sáng và trong nhà. Gần đây, các phiên bản chùm tia rộng hơn đã trở nên có sẵn được thiết kế để sử dụng trực tiếp trên điện áp cung cấp 120 hoặc 230 V.
3. Ảnh hưởng của điện áp đến hiệu suất của đèn halogen
Đèn halogen vonfram hoạt động theo cách tương tự như các đèn sợi đốt khác khi chạy trên một điện áp khác. Tuy nhiên, công suất ánh sáng được báo cáo là tỷ lệ thuận với displaystyle và hiệu suất phát sáng tỷ lệ thuận với displaystyle V ^ 3. Mối quan hệ bình thường về thời gian tồn tại là nó tỷ lệ với {\ displaystyle V ^ {- 14}} V ^ {{- 14}}.
Ví dụ, một bóng đèn hoạt động ở nhiệt độ cao hơn 5% so với điện áp thiết kế của nó sẽ tạo ra nhiều ánh sáng hơn khoảng 15% và hiệu suất phát sáng sẽ cao hơn khoảng 6,5%, nhưng sẽ chỉ có một nửa tuổi thọ danh định.
Đèn Halogen được sản xuất với lượng halogen đủ để phù hợp với tốc độ bốc hơi vonfram ở điện áp thiết kế của chúng. Việc tăng điện áp đặt làm tăng tốc độ bay hơi, vì vậy tại một số thời điểm có thể không đủ halogen và đèn chuyển sang màu đen. Hoạt động quá áp thường không được khuyến khích.
Với điện áp giảm, sự bay hơi thấp hơn và có thể có quá nhiều halogen, có thể dẫn đến hỏng hóc bất thường. Ở điện áp thấp hơn nhiều, nhiệt độ bóng đèn có thể quá thấp để hỗ trợ chu trình halogen, nhưng lúc này tốc độ bay hơi quá thấp khiến bóng đèn bị đen đi đáng kể. Nếu bóng đèn bị đen, bạn nên chạy đèn ở điện áp định mức để khởi động lại chu kỳ.
Có rất nhiều tình huống làm mờ đèn halogen thành công. Tuy nhiên, tuổi thọ của đèn có thể không được kéo dài nhiều như dự đoán. Tuổi thọ khi giảm độ sáng phụ thuộc vào cấu tạo đèn, phụ gia halogen được sử dụng và liệu độ mờ có được mong đợi bình thường đối với loại này hay không.
4. Sự an toàn của đèn halogen
Đèn Halogen phải chạy ở nhiệt độ cao hơn nhiều so với đèn sợi đốt thông thường để hoạt động tốt. Kích thước nhỏ của chúng giúp tập trung nhiệt trên một bề mặt bao nhỏ hơn, gần với dây tóc hơn so với sợi đốt không halogen. Do nhiệt độ rất cao, đèn halogen có thể gây cháy và gây bỏng.
Ở Úc, nhiều vụ cháy nhà mỗi năm được cho là do đèn chiếu sáng halogen gắn trên trần nhà. Sở Cứu hỏa và Dịch vụ Khẩn cấp Tây Úc khuyến cáo rằng các chủ sở hữu nhà nên cân nhắc sử dụng đèn huỳnh quang compact chạy mát hơn hoặc đèn đi-ốt phát quang.
Một số quy tắc an toàn yêu cầu bóng đèn halogen phải được bảo vệ bằng lưới điện hoặc lưới tản nhiệt, đặc biệt đối với bóng đèn công suất cao (1–2 kW) được sử dụng trong rạp hát, hoặc bằng vỏ kính và kim loại của vật cố định, để ngăn chặn sự bắt lửa của rèm hoặc các vật dễ cháy tiếp xúc với đèn.
Để giảm tiếp xúc với tia cực tím (UV) và để ngăn chặn các mảnh vỡ của bóng đèn nóng trong trường hợp bóng đèn bị nổ, đèn đa năng thường có bộ lọc thủy tinh hấp thụ tia cực tím bên trên hoặc xung quanh bóng đèn. Ngoài ra, bóng đèn có thể được pha tạp chất hoặc tráng để lọc bức xạ UV. Với khả năng lọc đầy đủ, đèn halogen cho phép người dùng tiếp xúc với tia cực tím ít hơn so với đèn sợi đốt tiêu chuẩn, tạo ra cùng mức độ chiếu sáng hiệu quả mà không cần lọc.
Bất kỳ sự ô nhiễm bề mặt nào, đặc biệt là dầu từ đầu ngón tay của con người, có thể làm hỏng lớp vỏ thạch anh khi nó bị nung nóng. Các chất bẩn, bởi vì chúng hấp thụ nhiều ánh sáng và nhiệt hơn so với thủy tinh, sẽ tạo ra một điểm nóng trên bề mặt bóng đèn khi bật đèn. Nhiệt cục bộ khắc nghiệt này làm cho thạch anh chuyển từ dạng thủy tinh sang dạng tinh thể yếu hơn, làm rò rỉ khí. Sự suy yếu này cũng có thể khiến bóng đèn hình thành bong bóng, làm nó yếu đi và dẫn đến nổ.
Lớp vỏ bên ngoài sẽ ở nhiệt độ thấp hơn, an toàn hơn nhiều, bảo vệ các đồ vật hoặc người có thể chạm vào nó. Vỏ bên trong chạy nóng được bảo vệ khỏi nhiễm bẩn và bóng đèn có thể được xử lý mà không làm hỏng nó. Khi bóng đèn halogen được sử dụng để thay thế bóng đèn sợi đốt bình thường trong ống nối, lớp vỏ lớn hơn làm cho nó tương tự như bóng đèn được thay thế về mặt cơ học
5. Các yếu tố hình thành đèn halogen
Đèn Halogen có sẵn với một loạt các hình dạng và kích thước khác nhau, và được chỉ định theo hệ thống mã hóa chỉ định đường kính của bóng đèn cũng như bóng đèn có tích hợp bộ phản xạ lưỡng sắc hay không.
Nhiều loại đèn như vậy có ký hiệu bắt đầu bằng chữ “T” để chỉ ra rằng chúng có dạng “hình ống” theo sau là một số chỉ đường kính của ống tính bằng phần tám inch: bóng đèn T3, sau đó là bóng đèn halogen hình ống 3. / Đường kính 8 inch
Lưu ý 1: Ký hiệu MR có nghĩa là “gương phản xạ nhiều mặt”, với số theo sau vẫn tương ứng với đường kính 1/8 inch của tổng thể bóng đèn.
Lưu ý 2: Nếu đèn có “G ” điều này có nghĩa là đèn có dạng hình bipin và số theo sau chữ G sẽ cho biết khoảng cách tính bằng milimét giữa các chân, thường là 4,6.35 hoặc 10; nếu chữ G theo sau là chữ “Y” thì chân của đèn dày hơn bình thường— do đó, G6.35 có chân có đường kính 1 mm nhưng GY6.35 có chân có đường kính 1,3 mm. Nếu có mã “C”, mã này đại diện cho số lượng cuộn dây trong dây tóc.
Chiều dài của bất kỳ bóng đèn hình trụ hai đầu nào phải được chỉ định riêng biệt với mã hệ số hình thức của nó, thường tính bằng milimét, cũng như điện áp và công suất của bóng đèn— do đó, T3 120 V 150 W 118 mm có nghĩa là bóng đèn hình ống hai đầu có đường kính 3/8 inch hoạt động ở 120 V và 150 W và dài 118 mm.
R7S là bóng đèn halogen tuyến tính một đầu tiếp xúc lõm (RSC) hai đầu, có kích thước 118 mm hoặc 78 mm. Một số chiều dài ít phổ biến hơn là 189 mm, 254 mm và 331 mm. Các đèn này có hình dạng T3 trên đế RSC / R7S. Chúng còn có thể được gọi là đèn loại J và đèn loại T.
6. Kết luận
Mong rằng bài viết đèn halogen đã cung cấp cho bạn nhiều thông tin bổ ích giúp bạn hiểu hơn về những đặc tính của nó.
