Đồ án Xây dựng bộ chấ lưu 3 chức năng cho đèn neon sự cố

Nội dung text: Đồ án Xây dựng bộ chấ lưu 3 chức năng cho đèn neon sự cố

1. LỜI NÓI ĐẦU Sự phát triển của “Kỹ thuật chiếu sáng” đã mở rộng đáng kể các lĩnh vực ứng dụng của máy tính, đặc biệt trong đo lƣờng và điều khiển. Bộ biến đổi 3 tầng sử dụng cho ánh sáng sự cố là một ứng dụng rất cụ thể của việc khắc phục những sự cố trong việc chiếu sáng. Xuất phát từ những quan sát thực tế, em đã đƣợc thầy giáo dao cho đề tài tốt nghiệp: “ Xây dựng bộ chấ lưu 3 chức năng cho đèn neon sự cố”. Trong cuốn đồ án này em chình bày 3 chƣơng: Chương 1: Các loại đèn và các bộ chấn lƣu Chương 2: Bộ chấn lƣu 3 chức năng cho đèn neon sự cố Chương 3: Xây dựng mô hình bộ chấn lƣu sự cố Dƣới sự hƣớng dẫn tận tình của thầy GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn và thầy Ngô Quang Vĩ cũng nhƣ các thầy cô giáo trong bộ môn Điện và Điện tử, em đã hoàn thành đƣợc cuốn đồ án này với những nội dung chính: Xây dựng lý thuyết điều khiển, làm mô hình thực nghiệm. Do khối lƣợng công việc nhiều, trình độ và thời gian lại có hạn nên trong cuốn đồ án chắc chắn không thể tránh khỏi nhiều thiếu sót: chƣa viết đƣợc giao diện cho mô hình thiếu thẩm mĩ Em rất mong đƣợc thầy giúp đỡ để cuốn đồ án của em thêm hoàn thiện và có thể ứng dụng đƣợc trong thực tế. Em chân thành cảm ơn! Hải phòng, ngày tháng 7 năm 2011 Sinh viên Nguyễn Văn Thái 1
2. Chương 1. CÁC LOẠI ĐÈN VÀ CÁC BỘ CHẤN LƯU 1.1 . MỞ ĐẦU 1.1.1. Lịch sử phát triển của ngành điện Trong thực tế, thì điện luôn luôn hiện hữu xung quanh chúng ta bởi vì nó tồn tại tự nhiên trên trái đất này. Ví dụ, ánh sáng đơn giản là một dòng điện tử (electron) giữa mặt đất và các đám mây. Khi bạn sờ vào một vật nào đó và bị giật, đó chính là dòng điện tĩnh đang di chuyển về phía bạn. Do đó các thiết bị giống nhƣ động cơ, bóng đèn và ắc quy chỉ là các sản phẩm sáng chế đầy sán tạo đƣợc thiết kế để khai thác sử dụng điện. Các khám phá đầu tiên về điện xuất hiện từ Hy Lạp cổ đại. Các triết gia Hy Lạp đã phát hiện ra rằng khi cọ sát hổ phách cới vải những đồ nhẹ sẽ bám vào nó. Đây chính là nền tảng của điện tĩnh. Trải qua nhiều thế kỉ, đã có nhiều phát minh về điện. Tất cả chúng ta đều đã nghe nói đến những nhân vật nổi tiếng nhƣ Benjamin Franklin và Thomas Edison, nhƣng còn nhiều nhà phát minh khác trong lịch sử góp phần vào sự phát triển của ngành điện mà nhiều ngƣời chƣa biết đến. Những nhân vật nổi tiếng nhƣ Benjamin Franklin, ông là một nhà văn, chủ báo, nhà khoa học và nhà ngoại giao Mỹ tham gia soạn thỏa bản tuyên ngôn độc lập của Mỹ và cùng Oasinhtơn xây dựng hiến pháp Hoa Kỳ. Thông qua thí nghiệm ông đã chứng minh điện sinh ra khi sét đánh và điện do công nhân sản suất ra trong nhà máy bản chất đều giống nhau. Vào một chiều mƣa to gió lớn của tháng 6 năm 1752. Franklin đã lợi dụng điều kiện thời tiết này để thả diều làm thí nghiệm. Vì thả diều làm thí nghiệm trong trời mƣa có sấm chớp nên ông đã dùng lụa thay giấy diều. Từ đầu ông buộc một sợi dây kim loại mài nhọn đầu nhƣ kim để hút điện Dây diều làm dây dẫn điện. Cuối dây đƣợc nối với dây 2
3. lụa làm vật cách điện Giữa chỗ nối dây diều với dây lụa Franklin treo một chiếc chìa khóa. Rồi không quản sấm chớp gió bão, ông phóng diều lên không trung. Diều và dây đều ƣớt sũng. Nhƣng khi trời đã quang đãng hơn, sấm cũng xa dần, những tia chớp sáng vẫn chạy chằng chịt trên trời, ông phát hiện ra rằng những sợi tơ trên dây diều đều dựng cả lên. Và đây chính là điện. Năm 1786, Luigi Galvani, một giáo sƣ y khoa ngƣời Ý phát hiện ra rằng khi châm một con dao kim loại vào chân của một con ếch đã mổ, chân của nó co giật mạnh. Galvani nghĩ rằng chắc hẳn cơ của ếch có chứa điện. Đến năm 1792, Alessandro Volta - nhà khoa học ngƣời Ý khác - lại cho rằng khi độ ẩm xuất hiện giữa hai kim loại khác nhau sẽ tạo ra điện. Do đó, ông đã sáng tạo ra pin hóa học đầu tiên - pin điện (voltaic pile) - làm từ các tấm đồng và kẽm mỏng đƣợc ngăn cách bằng một pasteboard ẩm. Bằng cách này, một loại điện mới ra đời, điện chảy đều đều giống nhƣ một dòng nƣớc thay vì tự phóng điện. Volta chỉ ra rằng điện có thể sinh ra khi di chuyển từ nơi này tới nơi khác nhờ dây điện. Và đây chính là một đóng góp quan trọng cho khoa học ngành điện. Tên của ông đƣợc đặt cho một đơn vị đo điện thế là Volt (V). Michael Faraday là một nhà khoa học nổi tiếng ngƣời Anh. Ông rất quan tâm đến phát minh nam châm điện. Nếu điện có thể tạo ra từ tính thì tại sao từ tính lại không thể sinh ra điện. Năm 1831, Faraday đã tìm ra một giải pháp. Điện có thể đƣợc sinh ra qua một từ tính khi chuyển động. Ông phát hiện ra rằng khi cho một thanh nam châm chạy trong một cuộn dây đồng sẽ có một dòng điện nhỏ chạy qua cuộn dây. Sau nhiều đêm cặm cụi với những thanh nam châm và cuộn dây, Michael Faradayđã hoàn thành chiếc máy phát điện đầu tiên mà ông nghĩ. Vậy là ông đã thực hiện đƣợc ƣớc mơ biến từ thành điện-nguồn năng lƣợng sạch và phổ biến nhất hiện nay. 3
4. Thomas Edison and Joseph Swan, Gần 40 đã trôi qua kể từ khi Thomas Editon (ngƣời Mỹ) chế tạo ra máy phát điện một chiều (DC). Mọi ngƣời còn biết đến nhiều phát minh của Edition nhƣ máy quay đĩa, máy điện báo. Năm 1878, Joseph Swan, nhà khoa học ngƣời Anh đã chế tạo mộtđèn điện sử dụng sợi than trong chân không. 12 tháng sau, Edison cũng có một khám phá tƣơng tự ở Mỹ. Sau đó, Swan và Edition cùng nhau thành lập một công ty để sản xuất đèn điện đầu tiên. Edition đã sử dụng máy phát điện một chiều (DC) để thắp sáng phòng thí nghiệm của ông và sau đó dùng đèn điện để chiếu sáng thành phố New York vào tháng 9 năm 1882. Tuy nhiên, các nhà khoa học khác ở châu Âu và Mỹ nhận ra rằng DC có nhiều bất lợi. George Westinghouse and Nikola Tesla, Westinghouse là nhà phát minh và nhà tƣ bản công nghiệp nổi tiếng ngƣời Mỹ, ngƣời đã mua và phát triển động cơ của Nikola Tesla để tạo ra dòng điện xoay chiều (AC). Công việc của Westinghouse, Tesla và nhiều ngƣời khác đã dần dần thuyết phục xã hội Mỹ chấp nhận rằng tƣơng lai dành cho AC hơn là DC. James Watt (sinh năm 1736) là nhà phát minh động cơ làm ngƣng hơi ngƣời Xcotlen. Khi máy phát điện của Edison kết hợp với động cơ hơi nƣớc (steam engine) của Watt, nguồn điện quy mô lớn trở thành một nhiệm vụ thiết thực. Những cải tiến về động cơ hơi nƣớc của ông đã đƣợc cấp bằng sáng chế hơn 15 năm, bắt đầu từ năm 1769 và tên tuổi của ông đã đƣợc lấy làm tên của một đơn vị điện là Watt (W). Động cơ của Watt sử dụng pitông chuyển động qua lại, tuy nhiên các trạm nhiệt điện ngày nay lại sử dụng tuabin hơi nƣớc, theo chu trình Rankline do William J.M Rankine (kĩ sƣ nổi tiếng ngƣời Xcôtlen khác) phát triển năm 1859. Andre Ampere and George Ohm Andre Marie Ampere, nhà toán học ngƣời Pháp đã dành trọn đời mình để nghiên cứu điện và từ tính, là ngƣời đầu tiên giải thích thuyết điện - động 4
5. lực (electro-dynamic). Hiện nay, tên của Ampere đƣợc đặt cho một đơn vị dòng điện để tƣởng nhớ đến ông. George Simon Ohm, nhà toán học và vật lí học ngƣời Đức, là giáo viên một trƣờng đại học ở Cologne. Những học thuyết của ông không đƣợc các nhà khoa học Đức chấp nhận nhƣng nghiên cứu của ông lại đƣợc ngƣời Anh nhận ra và năm 1841 ông đƣợc nhận huy chƣơng Copley. Tên tuổi của ông cũng đƣợc đặt cho đơn vị điện trở. 1.2. NHỮNG HỆ THỐNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH 1.2.1. Giới thiệu về hệ thống chiếu sáng thông minh Hệ thống chiếu sáng thông minh là một trong những ứng dụng nổi bật của bộ cảm biến chuyển động cảnh báo trộm. Hệ thống ánh sáng thông minh giúp tiết kiệm điện năng chiếu sáng và hoàn toàn giải phóng con ngƣời khỏi công tắc điện. Các bạn có thể đi vào phòng, hành lang tối mà không phải lo tìm công tắc bật đèn, đèn sẽ tự động đƣợc bật lên khi bạn đi vào và tự động tắt đi khi ngƣời đi khỏi đó. Hình 1.1: mô hình hệ thống đèn chiếu sáng thông minh tự động 5
6. Hình 1.2: Hệ thống thông minh GAMMA 1.2.2. Chức năng Chức năng của hệ thống điện thông minh là: Chống đƣợc sự tấn công cố ý đối với hệ thống cả về mặt vật lý và mạng máy tính Giảm lƣợng tiêu hao năng lƣợng trên dây dẫn, tăng cƣờng chất lƣợng điện năng Giảm chi phí sản xuất ,truyền tải ,chi phí nâng cấp nhờ phân hóa lƣợng điện tiêu thụ Có khả năng tụ phục hồi khi xảy ra mất điện 1.2.3. Đặc tính Các nhà máy điện đều sử dụng nguồn năng lƣợng lấy từ Trái Đất, một số nguồn năng lƣợng có thể dần cạn kiệt. Hơn nữa, với sự bùng nổ và phát triển của xã hội ngày nay, nhu cầu về điện năng đang tăng tốc chóng mặt trên mọi ngành nghề. Điều này, đòi hỏi chúng ta phải nhanh chóng có những giải pháp cải thiện hệ thống điện truyền thống ngày nay nhằm tiết kiệm điện và sử dụng dòng điện một cách chất lƣợng. Vì vậy, việc tạo ra hệ thống điện thông minh đảm nhận các chức năng trên là rất cần thiết. Điều này có lợi cho cả hộ 6
7. tiêu thụ lẫn nhà sản xuất và phân phối điện năng vì chi phí để tiết kiệm đƣợc 1Kwh rẻ hơn chi phí để sản xuất ra 1Kwh. Để đáp ứng các đòi hỏi, hệ thống điện thông minh cần có các đặc tính sau: - Khả năng tự động khôi phục cung cấp điện khi có sự cố xảy ra mất điện đối với khách hàng. - Chống đƣợc sự tấn công cố ý đối với hệ thống cả về mặt vật lý và mạng máy tính. - Trợ giúp sự phát triển các nguồn điện phân tán (phát điện, dự trữ năng lƣợng, cắt giảm nhu cầu ) - Trợ giúp sự phát triển các nguồn năng lƣợng tái tạo. - Cung cấp khả năng nâng cao chất lƣợng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện. - Tối ƣu hóa vận hành HTĐ để giảm chi phí sản xuất, truyền tải và phân phối kể cả giảm chi phí đầu tƣ mới và nâng cấp hệ thống điện. - Công cụ cơ bản của vận hành thị trƣờng điện rộng rãi. Nhƣng một hệ thống điện chỉ thông minh nhƣ vậy thôi là chƣa đủ. Phải đảm bảo rằng hệ thống này không gây nguy hai tới môi trƣờng. yếu tố này sẽ góp phần đánh giá đƣa hệ thống vào sử dụng thực tiễn. Không gây nguy hại cho môi trƣờng là hệ thống này không đƣợc phép tác động xấu tới môi trƣờng hoặc chỉ đƣợc tác động đến môi trƣờng ở một giới hạn nào đó cho phép. Để có đƣợc điều này, ở khâu sản xuất của hệ thống điện nên sử dụng hiệu quả nguồn năng lƣợng sạch có thể tái sinh. Nếu sử dụng các nguồn năng lƣợng khác có thể gây hại cho môi trƣờng thì cần có phƣơng án điều hòa chất thải để giảm bớt tác động xấu tới môi trƣờng. 1.3. CÁC LOẠI ĐÈN VÀ CÁC BỘ CHẤN LƯU 1.3.1. Loại đèn compac 1.3.1.1. Đèn compac có hiệu quả kinh tế Tại hội nghị khách hàng của Công ty Điện lực Gia Định (thuộc Tổng công ty Điện lực TP.HCM) tổ chức ngày 18-3, đại diện Tổng công ty Tân Cảng Sài Gòn nêu ý kiến: “Hiện nay số bóng đèn compact nhãn hiệu Philips 7
8. 11W và 14W của công ty chiếm gần 80% tổng số bóng đèn trong khối cơ quan, còn lại là bóng đèn tuýp T8 40W của Điện Quang. Hình 1.3: Đèn compăc Tuy nhiên, với giá thành cao gấp 3 lần bóng đèn tuýp, khả năng chiếu sáng và tuổi thọ thấp hơn nên tính ra đèn compact không kinh tế cho ngƣời sử dụng. Đặc biệt, sau mỗi lần cúp điện, công ty phải chạy máy phát điện khiến điện áp chập chờn thì bóng compact hỏng rất nhiều. Cạnh đó, phần bo mạch và phần bóng của đèn compact đúc thành khối liền nhau nên khi một bộ phận hỏng thì chúng tôi phải vứt bỏ cả bộ bóng đèn”. Thực chất, cả đèn tuýp và đèn compact đều là loại tiết kiệm điện khi so với bóng đèn tròn sợi đốt. Tuy nhiên, trong sinh hoạt gia đình nên dùng loại tuýp T8, T5 công suất 36W với khả năng chiếu lan tỏa, ánh sáng dịu, còn ứng dụng của bóng compact thì phù hợp hơn cho việc trang trí. Nếu muốn dùng 8
9. đèn compact để chiếu sáng trong gia đình, văn phòng thì nên kết hợp với các chóa đèn”. Để thực hiện tiết kiệm điện, việc lựa chọn bóng đèn compact hay bóng đèn tuýp nên tùy theo nhu cầu và điều kiện thực tế mà ứng dụng cho phù hợp. Ƣu thế của đèn compact là nhỏ gọn, dễ lắp đặt. Tuy nhiên hiện nay các đơn vị quảng bá đã tuyên truyền bóng đèn compact quá nhiều nhƣng lại không nhắc nhở các đơn vị sản xuất phải công khai cho ngƣời tiêu dùng biết đầy đủ thông tin về chất lƣợng sản phẩm. Cạnh đó, nhà sản xuất cũng phải hƣớng dẫn ngƣời tiêu dùng nên dùng bóng đèn compact trong điều kiện điện áp, điều kiện lắp đặt, yêu cầu phổ ánh sáng, độ ẩm môi trƣờng nhƣ thế nào và trong điều kiện nào thì sử dụng đèn compact không hiệu quả. Trong khi các nhà sản xuất chƣa thực hiện điều này, ngƣời tiêu dùng nên đọc kỹ các thông tin kỹ thuật và tìm hiểu ứng dụng của bóng đèn compact để lựa chọn loại đèn phù hợp trong điều kiện của mình. Đối với đèn T8, T5 là những loại đèn tiết kiệm điện, EVN HCMC khuyến nghị khách hàng nên sử dụng, tuy nhiên EVN HCMC là đơn vị kinh doanh điện, chỉ khuyến khích ngƣời dân sử dụng điện tiết kiệm và hiệu quả. b. Đèn compac không có hiệu quả kinh tế Nƣớc ta đang triển khai chƣơng trình đẩy mạnh việc dùng đèn huỳnh quang compăc trong thắp sáng để tiết kiệm điện. Nhƣng đối với loại đèn này, bên cạnh ƣu điểm tiết kiệm điện nó còn tiềm ẩn những nguy cơ đối với sức khoẻ con ngƣời và môi trƣờng khi đèn hết hạn sử dụng hay hƣ hỏng. Tạp chí Sciences et Avenir số tháng 3.2006 đã có một bài viết về vấn đề này, gợi cho chúng ta suy nghĩ về những việc cần làm đồng thời với việc đẩy mạnh dùng đèn huỳnh quang compăc. So với các loại bóng đèn cùng độ sáng thì đèn huỳnh quang compăc tiêu thụ năng lƣợng ít hơn 5 lần. Nhƣng trong những chất cấu tạo nên đèn có một loại kim loại nặng, độc hại cho môi trƣờng và sức khỏe. Đó là thủy ngân 9
10. ở thể hơi (ở dạng này bóng đèn mới làm việc đƣợc, sự phóng điện trong hơi thủy ngân tạo ra tia cực tím, kích thích bột huỳnh quang ở bên trong vỏ đèn phát sáng; đèn huỳnh quang compăc khác đèn huỳnh quang thƣờng - đèn ống - ở chỗ chất lƣợng bột huỳnh quang cao, hiệu suất phát sáng lớn). Thủy ngân là một kim loại nặng dạng đặc biệt, ở nhiệt độ phòng, kim loại này ở thể lỏng (hầu nhƣ vô hại). Nhƣng thủy ngân ở dạng hơi có thể đi vào cơ thể theo đƣờng hô hấp hay đi qua da, từ đó đƣợc máu đƣa về hệ thần kinh trung ƣơng và các bộ phận của cơ thể và tích tụ ở đấy. Hiện tƣợng tích tụ sinh học này cùng một số hiện tƣợng khác là nguyên nhân gây ra những thƣơng tổn thần kinh và hô hấp cấp tính, gây ra suy thận Ngay khi chƣa chiếm đƣợc thị phần chính, mỗi năm ở Pháp đã bán ra 16 triệu đèn huỳnh quang compăc tiêu thụ ít năng lƣợng. Với khối lƣợng đƣợc tung ra nhƣ vậy nhƣng không có mạng lƣới thu mua đèn đã hết hạn sử dụng hay hƣ hỏng. Đại đa số đèn huỳnh quang compăc sau khi hƣ hỏng không sử dụng đƣợc nữa, đƣợc vứt vào túi rác, trong đó nhiều cái bị vỡ nát. Tuy lƣợng thủy ngân trong đèn rất ít, nhƣng hơi thủy ngân thoát ra khi bóng đèn vỡ lại có tác hại không nhỏ đối với con ngƣời. Biết nhƣ vậy, nhƣng mãi đến tháng 7.2005, ở Pháp mới có đạo luật quy định chất thải có kim loại nặng nhƣ thủy ngân là chất thải nguy hiểm, cần xử lý. Quả là một sự thức tỉnh muộn màng, và ngƣời ta đã đặt câu hỏi: Tại sao các chiến dịch thông tin tuyên truyền về việc dùng đèn huỳnh quang compăc cho đến nay chỉ chú ý đến mặt tiết kiệm điện mà không nói đến tầm quan trọng của việc thu gom để tái sinh các đèn đã dùng, đã hƣ hỏng; tại sao không có luật buộc ngƣời sử dụng phải đƣa đèn hỏng về các chỗ thu gom và phải tổ chức tốt các chỗ thu gom đèn hỏng. Ánh sáng đèn huỳnh quang không tốt cho mắt. Bóng đèn compact lúc mới dùng rất sáng, nhƣng độ sáng giảm rất nhanh theo thời gian. Tắt hẳn thì không tắt nhƣng rất mờ, bỏ thì tiếc mà dùng thì không đƣợc, đó chính là tuổi thọ hiệu dụng của bóng đèn compact rất thấp so với bóng tuýp. Nếu tính chi 10
11. phí phải thay bóng để đủ độ sáng thì nhiều khi còn vƣợt quá so với chi phí tiền điện khi dùng bóng tuýp. Ngoài ra, kiểu lan tỏa ánh sáng của bóng đèn compact không tốt bằng bóng đèn tuýp, khi cần xem những chi tiết nếu để quá gần thì chói không nhìn đƣợc, còn xa thì mờ hẳn. Vùng sáng của đèn compact tập trung gần bóng đèn nhƣng giảm rất nhanh theo khoảng cách. Ngoài ra, ánh sáng của đèn compact tạo ra sự khác biệt giữa hai vùng tối sáng gắt hơn khi bị khuất bóng so với bóng đèn tuýp, điều này có nghĩa sẽ dễ dàng “tìm đồ” hơn dƣới ánh sáng đèn tuýp. Theo tôi, ánh sáng bóng đèn compact hiện tại không tốt cho mắt bằng bóng đèn tuýp. 1.3.2. Đèn huỳnh quang Một bóng đèn huỳnh quang, ống huỳnh quang là một -xả đèn khí có sử dụng điện để kích thích thủy ngân hơi . Các nguyên tử thủy ngân kích thích sản xuất sóng ngắn tia cực tím ánh sáng mà sau đó gây ra một phosphor để phát huỳnh quang , sản xuất ánh sáng nhìn thấy . Một bóng đèn huỳnh quang chuyển đổi năng lƣợng điện thành ánh sáng hữu dụng hiệu quả hơn nhiều so với một bóng đèn sợi đốt . Thấp hơn chi phí năng lƣợng thƣờng bù đắp các chi phí ban đầu cao hơn của đèn. Các trận đấu đèn là tốn kém hơn bởi vì nó đòi hỏi một chấn lƣu để điều tiết hiện nay thông qua đèn. Trong khi lớn hơn đèn huỳnh quang đã đƣợc chủ yếu đƣợc sử dụng trong hoặc tổ chức các tòa nhà thƣơng mại, các đèn huỳnh quang compact hiện nay có sẵn trong các kích thƣớc phổ biến giống nhƣ incandescents và đƣợc sử dụng nhƣ là một thay thế tiết kiệm năng lƣợng trong nhà. Huỳnh quang của một số loại đá và các chất khác đã đƣợc quan sát thấy hàng trăm năm trƣớc khi bản chất của nó đã đƣợc hiểu rõ. Đến giữa thế kỷ 19, thực nghiệm đã quan sát thấy một ánh sáng bức xạ phát ra từ thủy tinh tàu sơ tán một phần thông qua đó một điện hiện hành thông qua. Một trong những ngƣời đầu tiên giải thích nó đã đƣợc các nhà khoa học Ailen Sir 11
12. George Stokes từ Đại học Cambridge , ngƣời đã đặt tên cho hiện tƣợng "huỳnh quang" sau khi fluorit , một khoáng sản có nhiều mẫu phát huỳnh quang mạnh do các tạp chất. Lời giải thích dựa vào bản chất của hiện tƣợng điện và ánh sáng đƣợc phát triển bởi các nhà khoa học ngƣời Anh Michael Faraday và James Clerk Maxwell trong thập niên 1840. Ít nhiều đã đƣợc thực hiện với hiện tƣợng này cho đến năm 1856 khi một ngƣời Đức tên là thổi thủy Heinrich Geissler tạo ra một máy bơm chân không thủy ngân là một ống kính di tản đến một mức độ trƣớc đây không thể. Khi một dòng điện đi qua một ống Geissler , một mạnh mẽ màu xanh lá cây sáng trên các bức tƣờng của ống cathode cuối có thể đƣợc quan sát thấy. Bởi vì nó đƣợc sản xuất một số hiệu ứng ánh sáng đẹp, các ống Geissler là một nguồn phổ biến của giải trí. Quan trọng hơn, tuy nhiên, đã đóng góp cho nghiên cứu khoa học. Một trong những nhà khoa học đầu tiên để thử nghiệm với một ống Geissler là Julius Plücker những ngƣời có hệ thống đƣợc mô tả năm 1858 các hiệu ứng phát quang đã xảy ra trong một ống Geissler. Ông cũng đã quan sát quan trọng là các phát sáng trong ống chuyển vị trí khi ở gần với một trƣờng điện từ . Alexandre Edmond Becquerel quan sát vào năm 1859 rằng một số chất phát ra ánh sáng khi chúng đƣợc đặt trong ống Geissler. Ông tiếp tục áp dụng các lớp phủ mỏng của vật liệu phát quang để các bề mặt của các ống này. Huỳnh quang xảy ra, nhƣng các ống đã rất không hiệu quả và đã có một cuộc sống hoạt động ngắn. Yêu cầu bắt đầu với các ống Geissler tiếp tục nhƣ vacuums thậm chí tốt hơn đƣợc sản xuất. Sự nổi tiếng nhất là các ống sơ tán đƣợc sử dụng cho nghiên cứu khoa học bởi William Crookes . ống đó đã đƣợc sơ tán do thủy ngân có hiệu quả cao, bơm chân không đƣợc tạo ra bởi Hermann Sprengel . Nghiên cứu đƣợc tiến hành bởi Crookes và những ngƣời khác cuối cùng đã dẫn đến sự phát hiện của các điện tử vào năm 1897 bởi JJ Thomson . Tuy nhiên, ống Crookes , vì nó đã đƣợc biết đến, đƣợc sản xuất chút ánh sáng 12
13. trong chân không bởi vì nó đã quá tốt và do đó thiếu một lƣợng khí đốt cần thiết để kích thích điện phát quang . 1.3.2.1. Nguyên tắc hoạt động Các phƣơng tiện cơ bản để chuyển đổi năng lƣợng điện thành năng lƣợng bức xạ trong một bóng đèn huỳnh quang phụ thuộc vào sự tán xạ không đàn hồi của các điện tử. Một sự cố điện tử va chạm với một nguyên tử trong khí. Nếu các điện tử miễn phí có đủ năng lƣợng động lực , nó chuyển năng lƣợng của electron nguyên tử bên ngoài, gây ra rằng điện tử tạm thời nhảy lên cao hơn mức năng lƣợng . va chạm là 'không đàn hồi "bởi vì một sự mất mát năng lƣợng xảy ra. Điều này trạng thái năng lƣợng cao hơn là không ổn định, và các nguyên tử sẽ phát ra một tia cực tím photon là của nguyên tử electron reverts một, thấp ổn định, cấp nhiều năng lƣợng hơn. Hầu hết các photon đƣợc phát hành từ các nguyên tử thủy ngân có bƣớc sóng trong các tia cực tím (UV) khu vực của quang phổ, chủ yếu ở các bƣớc sóng của 253,7 nm và 185 nm. Đây không phải là nhìn thấy đƣợc bằng mắt thƣờng, do đó, họ phải chuyển đổi thành ánh sáng nhìn thấy. Điều này đƣợc thực hiện bằng cách sử dụng huỳnh quang . photon tia cực tím đƣợc hấp thu bởi các electron trong nguyên tử của lớp huỳnh quang của đèn nội thất, gây ra một bƣớc nhảy năng lƣợng tƣơng tự, sau đó thả, với khí thải của một photon hơn nữa. Các photon mà đƣợc phát ra từ sự tƣơng tác thứ hai này có một năng lƣợng thấp hơn so với một trong đó gây ra nó. Các chất hóa học tạo nên phosphor đƣợc lựa chọn để phát ra các photon có bƣớc sóng có thể nhìn thấy đƣợc bằng mắt thƣờng. Sự khác biệt về năng lƣợng giữa các photon bị hấp thụ tia cực tím và các photon ánh sáng phát ra có thể nhìn thấy đi về hƣớng nóng lên lớp phủ phosphor. Khi ánh sáng đƣợc bật lên, các điện cực âm nóng lên đủ cho nó để phát ra các điện tử . Các electron và ion hóa va chạm với khí hiếm nguyên tử bên trong các bóng đèn dây tóc xung quanh để tạo thành một plasma bởi quá trình 13
14. ion hóa tác động . Theo kết quả của trận tuyết lở ion hóa , độ dẫn của khí bị ion hóa nhanh chóng tăng lên, cho phép dòng điện cao hơn chảy qua đèn. 1.3.2.2. Xây dựng đèn Hình 1.4: Đèn dây tóc bóng đèn Close-up của catốt của một bóng đèn diệt khuẩn (một tƣơng tự nhƣ thiết kế cơ bản có sử dụng không có phosphor huỳnh quang, cho phép các điện cực để đƣợc nhìn thấy. Một ống đèn huỳnh quang đƣợc làm đầy với một chất khí có chứa thủy ngân áp suất hơi thấp và argon , xenon , đèn neon , hoặc krypton . Áp lực bên trong đèn này là khoảng 0,3% của áp suất khí quyển. Bề mặt bên trong của bóng đèn đƣợc phủ một huỳnh quang (và thƣờng hơi lân ) lớp phủ thực hiện các thay đổi hỗn hợp của kim loại và đất hiếm- phosphor muối. Các điện cực của bóng đèn thƣờng đƣợc làm bằng cuộn vonfram và thƣờng đƣợc gọi là tấm vì chức năng chính của họ phát ra các điện tử. Đối với điều này, họ đƣợc phủ một hỗn hợp của bari, stronti và canxi oxit chọn để có một ít khí thải thermionic nhiệt độ. Ánh sáng cực tím không lọc của một bóng đèn diệt khuẩn đƣợc sản xuất bởi một hơi xả áp lực thủy ngân thấp (giống với một bóng đèn huỳnh quang) trong một phong bì thạch anh nấu chảy không tráng. 14
15. Đèn ống huỳnh quang thông thƣờng thẳng và có chiều dài từ khoảng 100 mm (3,9 in) cho đèn nhỏ, đến 2,43 m (8,0 ft) dùng cho đèn cao sản lƣợng. Một số loại đèn có ống uốn cong thành một vòng tròn, dùng cho đèn bàn hoặc những nơi khác, nơi mà một nguồn ánh sáng nhỏ gọn hơn là mong muốn. Đèn hình chữ U lớn hơn đƣợc sử dụng để cung cấp cùng một lƣợng ánh sáng trong một khu vực nhỏ gọn hơn, và đƣợc sử dụng cho mục đích kiến trúc đặc biệt. Compact đèn huỳnh quang có đƣờng kính nhỏ vài ống tham gia một bó của hai, bốn hoặc sáu, hoặc đƣờng kính ống nhỏ cuộn thành hình xoắn ốc, để cung cấp một lƣợng cao đầu ra ánh sáng về khối lƣợng ít. Chất lân quang phát ra ánh sáng đƣợc áp dụng nhƣ một lớp sơn giống nhƣ vào bên trong cống. Các dung môi hữu cơ đƣợc phép bay hơi, sau đó ống đƣợc đun nóng đến mức gần nhƣ tan chảy của thủy tinh để lái xe ra khỏi hợp chất hữu cơ còn lại và cầu chì các lớp phủ để các ống đèn. Cẩn thận kiểm soát của kích thƣớc hạt của chất lân quang treo là cần thiết; lớn ngũ cốc, 35 micromet hoặc lớn hơn, dẫn đến chất phủ hạt yếu, trong khi quá nhiều các hạt nhỏ 1 hoặc 2 micro mét hoặc nhỏ hơn để bảo trì dẫn ánh sáng kém và hiệu quả. Hầu hết các chất lân quang thực hiện tốt nhất với kích thƣớc hạt khoảng 10 micromet. Các lớp phủ phải đủ dày để nắm bắt tất cả các ánh sáng cực tím do hồ quang thủy ngân, nhƣng không quá dày lớp phủ phosphor hấp thụ ánh sáng nhìn thấy đƣợc quá nhiều. Các chất lân quang đầu tiên đƣợc phiên bản tổng hợp của các khoáng chất tự nhiên đèn huỳnh quang, với số lƣợng nhỏ các kim loại thêm vào nhƣ là kích hoạt. Sau đó các hợp chất khác đƣợc phát hiện, cho phép màu sắc khác nhau của các loại đèn đƣợc thực hiện. 1.3.2.3. Khía cạnh của hoạt động điện 15
16. Hình 1.5: chần lƣu dùng cho đèn huỳnh quang Khác nhau chấn lƣu dùng cho đèn huỳnh quang và xả đèn huỳnh quang là tiêu cực vi sai chống các thiết bị, do đó, nhƣ nhiều dòng điện chạy qua đó, điện trở của những giọt đèn huỳnh quang, cho phép nhiều hơn để lƣu. Kết nối trực tiếp đến một không đổi điện áp cung cấp điện, một đèn huỳnh quang sẽ nhanh chóng tự hủy do không kiểm soát đƣợc dòng chảy hiện tại. Để ngăn chặn điều này, đèn huỳnh quang phải sử dụng một thiết bị phụ trợ, một chấn lƣu , để điều tiết lƣu lƣợng dòng điện qua ống. Các điện áp đầu cuối trên một đèn hoạt động khác nhau tùy thuộc vào nhiệt độ hồ quang hiện tại ống, đƣờng kính, và điền khí. Một phần cố định của sự sụt giảm điện áp là do các điện cực. Một dịch vụ chiếu sáng chung T12 48 inch (1200 mm) đèn hoạt động ở 430 mA, với thả vôn 100. Đèn cao sản lƣợng hoạt động ở 800 mA, và một số loại hoạt động lên đến 1500 mA. Mức công suất thay đổi từ 10 watt cho mỗi foot (33 watt cho mỗi mét) đến 25 watt cho mỗi foot (82 watt cho mỗi mét) có chiều dài ống dùng cho đèn T12. Các dằn đơn giản nhất cho dòng xoay chiều sử dụng là một bộ cảm ứng đặt trong series, bao gồm một cuộn dây trên một lõi từ nhiều lớp. Các điện cảm của cuộn dây này hạn chế dòng chảy của AC hiện hành. loại này vẫn đƣợc sử dụng, ví dụ, trong các đèn bàn 120 volt hoạt động bằng cách sử dụng đèn tƣơng đối ngắn. Chấn lƣu đƣợc đánh giá cao với kích thƣớc của bóng đèn và điện tần số. Trƣờng hợp điện áp không đủ để bắt đầu đèn huỳnh quang dài, chấn lƣu thƣờng là một bƣớc-up autotransformer 16
17. với cơ điện cảm rò rỉ (để hạn chế dòng chảy hiện tại). Dù bằng hình thức dằn cảm cũng có thể bao gồm một tụ điện cho hệ số công suất sửa chữa . Hình 1.6:Chần lƣu loại 230 V dành cho 18-20 W Nhiều mạch khác nhau đã đƣợc sử dụng để hoạt động đèn huỳnh quang. Việc lựa chọn dựa trên mạch điện điện áp, chiều dài ống, chi phí ban đầu, chi phí dài hạn, ngay lập tức so với-ngay lập tức không bắt đầu, phạm vi nhiệt độ và sự sẵn có các bộ phận, đèn huỳnh quang có thể chạy trực tiếp từ DC cung cấp điện áp đủ để tấn công một vòng cung . Các dằn phải đƣợc điện trở, và sẽ tiêu thụ khoảng một lƣợng năng lƣợng nhƣ bóng đèn. Khi hoạt động từ DC, việc chuyển đổi bắt đầu từ thƣờng đƣợc bố trí để đảo ngƣợc chiều phân cực của nguồn cung cấp để đèn mỗi khi nó đƣợc bắt đầu, nếu không, thủy ngân tích tụ tại một đầu của ống. đèn huỳnh quang đƣợc (gần nhƣ) không bao giờ hoạt động trực tiếp từ DC cho những lý do. Thay vào đó, một biến chuyển đổi DC thành AC và cung cấp các chức năng hiện nay-hạn chế nhƣ mô tả dƣới đây để chấn lƣu điện tử. 1.3.2.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ Sản lƣợng ánh sáng và hiệu suất của đèn huỳnh quang là cực kỳ quan bị ảnh hƣởng bởi nhiệt độ của bức tƣờng bóng và ảnh hƣởng của áp suất riêng phần của hơi thủy ngân trong đèn. [13] Mỗi đèn có chứa một lƣợng nhỏ thủy ngân, mà phải bốc hơi để hỗ trợ đèn hiện hành và tạo ra ánh sáng. Ở nhiệt độ thủy ngân thấp là trong các hình thức phân tán các giọt chất lỏng. Nhƣ ấm lên đèn, nhiều thủy ngân ở dạng hơi. Ở nhiệt độ cao hơn, hấp thu tự trong hơi làm 17
18. giảm năng suất của các tia UV và ánh sáng nhìn thấy. Kể từ khi ngƣng tụ thủy ngân tại chỗ tuyệt vời nhất trong bóng đèn, thiết kế cẩn thận là cần thiết để duy trì vị trí này ở nhiệt độ tối ƣu, khoảng 40 ° C. Bằng cách sử dụng một hỗn hợp với một số kim loại khác, áp suất hơi là giảm và phạm vi nhiệt độ tối ƣu mở rộng lên phía trên, tuy nhiên, các bức tƣờng bóng "lạnh tại chỗ" nhiệt độ vẫn còn phải đƣợc kiểm soát để ngăn chặn di cƣ của thủy ngân trong các hỗn hợp và ngƣng tụ trên lạnh tại chỗ. đèn huỳnh quang dành cho sản lƣợng cao hơn sẽ có các tính năng cấu trúc nhƣ một ống bị biến dạng hoặc nhiệt bên trong bồn để kiểm soát nhiệt độ tại chỗ lạnh và phân phối thủy ngân. Nạp nhiều đèn nhỏ, chẳng hạn nhƣ đèn huỳnh quang compact, cũng bao gồm các khu vực nhiệt chìm trong ống để duy trì áp suất hơi thủy ngân ở giá trị tối ƣu. 1.3.2.5. Thiệt hại Hình 1.7: biểu thị sự tổn thất Một sơ đồ Sankey tổn thất năng lƣợng trong một bóng đèn huỳnh quang. Trong thiết kế hiện đại, sự mất mát lớn nhất là hiệu quả chuyển đổi lƣợng tử của photon tia cực tím năng lƣợng cao để giảm năng lƣợng photon ánh sáng nhìn thấy. Hiệu quả của ánh sáng huỳnh quang còn thiếu nợ nhiều đến thực tế là áp suất thấp thải thủy ngân thải ra khoảng 65% tổng số ánh sáng của họ trong dòng nm 254 (10-20% khác của ánh sáng đƣợc phát ra trong dòng nm 185). 18
19. Ánh sáng tia cực tím là hấp thụ bởi lớp phủ của bóng đèn huỳnh quang, mà lại tỏa năng lƣợng ở các bƣớc sóng dài hơn để phát ra ánh sáng nhìn thấy . Các pha trộn của chất lân quang điều khiển màu sắc của ánh sáng, và cùng với của bóng đèn thủy tinh ngăn không cho ánh sáng tia cực tím có hại từ thoát. Chỉ có một phần nhỏ so với đầu vào năng lƣợng điện vào đèn đƣợc biến thành ánh sáng hữu ích. Việc mất đi một số chấn lƣu nhiệt; chấn lƣu điện tử có thể đƣợc khoảng 90% hiệu quả. Sự sụt giảm điện áp cố định xảy ra ở các điện cực. Một số năng lƣợng trong cột hơi thủy ngân cũng tiêu tan, nhƣng khoảng 85% là biến thành ánh sáng nhìn thấy và tia cực tím. Không phải tất cả các năng lƣợng tia cực tím trên phosphor các bị chuyển đổi thành ánh sáng nhìn thấy. Trong một đèn hiện đại, cho mỗi photon vụ 100 của tia cực tím ảnh hƣởng đến phosphor, chỉ có 86 photon ánh sáng nhìn thấy đƣợc phát ra (một hiệu suất lƣợng tử của 86%). Sự mất mát lớn nhất trong các đèn hiện đại là do năng lƣợng thấp hơn của từng photon của ánh sáng nhìn thấy, so với năng lƣợng của các photon tia cực tím mà tạo ra chúng. Sự cố photon có năng lƣợng là 5,5 volt điện tử, nhƣng sản xuất các photon ánh sáng nhìn thấy với năng lƣợng khoảng 2,5 volt điện tử, do đó, chỉ 45% năng lƣợng tia cực tím đƣợc sử dụng. Nếu một cái gọi là "hai-photon" phosphor có thể đƣợc phát triển, điều này sẽ nâng cao hiệu quả, nhƣng nhiều nghiên cứu vẫn chƣa tìm thấy nhƣ một hệ thống. Hầu hết các bóng đèn huỳnh quang sử dụng các điện cực hoạt động trong khí thải thermionic chế độ, có nghĩa là họ đang hoạt động ở nhiệt độ đủ cao cho các vật liệu đƣợc lựa chọn (thƣờng là một lớp phủ đặc biệt) để giải phóng các electron qua các khí-tô do nhiệt. Tuy nhiên, cũng có ống hoạt động trong âm cực lạnh, chế độ, theo đó các electron đƣợc giải phóng chỉ đƣợc cấp có sự khác biệt tiềm năng cung cấp. Điều này không có nghĩa là các điện cực lạnh (và thực sự, họ có thể rất nóng), nhƣng nó có nghĩa là họ đang hoạt động dƣới nhiệt độ khí thải 19
20. thermionic của họ. Bởi vì đèn cathode lạnh không có lớp phủ phát thải thermionic để rồi hết họ có thể có cuộc sống lâu hơn so với thƣờng có sẵn với các ống khí thải thermionic. chất lƣợng này làm cho họ mong muốn để bảo trì miễn phí lâu đời ứng dụng (nhƣ màn hình đèn nền LCD). Phún xạ của điện cực vẫn có thể xảy ra, nhƣng các điện cực có thể đƣợc định hình (ví dụ nhƣ vào một xi lanh nội bộ) để nắm bắt hầu hết các vật liệu màng để nó không bị mất từ các điện cực. Đèn cathode lạnh thƣờng ít hiệu quả hơn các loại đèn phát thải thermionic vì điện áp rơi âm cực cao hơn rất nhiều. Các kết quả điện áp tăng giảm trong tiêu tán năng lƣợng nhiều hơn ở hai đầu ống, mà không đóng góp cho đầu ra ánh sáng. Tuy nhiên, đây là ít hơn đáng kể với ống dài hơn. Các tiêu tán năng lƣợng tăng ở ống kết thúc cũng thƣờng có nghĩa là ống cathode lạnh có thể chạy ở tải thấp hơn so với phát thải tƣơng đƣơng thermionic của họ. Với điện áp cao hơn yêu cầu anyway ống, những ống này có thể dễ dàng đƣợc thực hiện từ lâu, và thậm chí chạy nhƣ các chuỗi series. Họ là phù hợp hơn cho uốn thành các hình dạng đặc biệt cho chữ và biển báo, và cũng có thể đƣợc ngay lập tức bật hoặc tắt. Các nguyên tử thủy ngân trong ống huỳnh quang phải đƣợc ion hóa trƣớc khi vòng cung có thể "tấn công" bên trong ống. Đối với đèn nhỏ, nó không mất nhiều điện áp để tấn công các vòng cung và bắt đầu trình bày đèn không có vấn đề, nhƣng ống lớn hơn đòi hỏi phải có điện áp lớn (trong phạm vi của một nghìn volt). Hình 1.8: khâu công hƣởng bóng đèn huỳnh quang 20
21. Một gia nhiệt đèn huỳnh quang mạch bằng cách sử dụng một chuyển đổi bắt đầu tự động. A: ống huỳnh quang, B: Power (220 volt), C: Starter, D: Switch (bi-kim loại nhiệt), E: Tụ, F: sợi, G: Ballast Hình 1.9: đèn huỳnh quang sử dung starter Bắt đầu từ một đèn nhiệt trƣớc. Việc chuyển đổi tự động nhấp nháy màu da cam khởi mỗi khi nó cố gắng để bắt đầu đèn. 1.3.2.6. Switchstart / gia nhiệt Kỹ thuật này sử dụng một sự kết hợp giữa sợi / âm cực tại mỗi đầu của đèn kết hợp với một hoặc tự động chuyển đổi cơ học (xem sơ đồ mạch điện bên phải) mà ban đầu kết nối các sợi trong loạt bài với chấn lƣu và qua đó làm nóng trƣớc các sợi trƣớc khi nổi bật vòng cung . Lƣu ý rằng ở Bắc Mỹ, điều này đƣợc gọi là Bật. Ở những nơi khác điều này đƣợc gọi là Switchstart. Các hệ thống này là tiêu chuẩn thiết bị trong nƣớc 200-240 V (và cho 100-120 V đèn lên đến khoảng 30 watt), và thƣờng sử dụng một sáng starter. Trƣớc những năm 1960, bốn-pin bắt đầu nhiệt và thiết bị chuyển mạch dẫn sử dụng cũng đƣợc sử dụng. điện tử mới bắt đầu cũng đôi khi đƣợc dùng với các phụ kiện chấn lƣu đèn điện. 21
22. Hình 1.10: starter Một bóng đèn huỳnh quang làm nóng trƣớc "khởi" (tự động bắt đầu chuyển đổi). Ánh sáng tự động khởi động đƣợc thể hiện trong các bức ảnh bên trái bao gồm một ống khí thải nhỏ, neon chứa và / hoặc argon và đƣợc gắn với một bi kim loại điện cực. Các điện cực kim loại đặc biệt bi là chìa khóa để các cơ chế bắt đầu tự động. Hình 1.11: starter điện tử Đèn huỳnh quang điện tử mới bắt đầu lần đầu tiên áp dụng cho các mạch đèn, một phóng ánh sáng sẽ xuất hiện trên các điện cực của starter. Điều này sẽ phát sáng xả nhiệt khí trong khởi động và gây ra các điện cực bi-kim loại để uốn cong về phía điện cực khác. Khi chạm vào các điện cực, hai sợi của đèn huỳnh quang và chấn lƣu có hiệu quả sẽ đƣợc chuyển trong loạt để cung cấp điện áp. Điều này làm cho sợi và phát ra các điện tử phát sáng vào cột khí do khí thải thermionic . Trong ống của starter, các điện cực chạm vào đã ngừng việc xả sáng, làm cho khí để làm mát xuống một lần nữa. Các điện cực bi-kim loại cũng nguội đi xuống và bắt đầu di chuyển trở lại. Khi các điện cực riêng biệt, những cú đá phạt quy nạp từ dằn cung cấp điện áp cao để bắt 22
23. đầu các đèn. starter Các bổ sung có một tụ điện có dây song song với ống xả khí của nó, để kéo dài tuổi thọ điện cực. Khi ống đƣợc xảy ra, việc xả chính impinging sau đó giữ cho âm cực nóng, cho phép phát thải tiếp tục mà không cần sự khởi đầu để đóng. Việc khởi động không đóng lại vì điện áp qua các ống sáng không đủ để bắt đầu một xả sáng trong starter. Tube đình công là đáng tin cậy trong các hệ thống này, nhƣng mới bắt đầu phát sáng sẽ thƣờng xuyên chu kỳ một vài lần trƣớc khi cho phép các ống để ở lit, mà nguyên nhân không mong muốn trong thời gian bắt đầu nhấp nháy. (Ngƣời lớn tuổi mới bắt đầu cƣ xử tốt hơn nhiệt về mặt này.) Nếu ống không đình công, hoặc tấn công nhƣng sau đó dập tắt, trình tự bắt đầu đƣợc lặp lại. Với ngƣời mới bắt đầu tự động nhƣ mới bắt đầu phát sáng, một ống sẽ không chu kỳ vô tận, nhấp nháy nhƣ đèn một cách nhanh chóng đi ra ngoài bởi vì khí thải hỗn hợp không đủ để giữ cho đèn hiện tại đủ cao để giữ cho ánh sáng mở starter. Điều này gây ra nhấp nháy, và chạy các chấn lƣu ở nhiệt độ thiết kế ở trên. Một số ngƣời mới bắt đầu nâng cao hơn thời gian ra trong tình huống này, và không cố gắng bắt đầu lặp đi lặp lại cho đến khi điện đƣợc đặt lại. Một số hệ thống cũ đƣợc sử dụng một chuyến đi qua-hiện nhiệt để phát hiện lặp đi lặp lại cố gắng bắt đầu. Những yêu cầu thiết lập lại bằng tay. Điện tử mới bắt đầu sử dụng một phƣơng pháp phức tạp hơn để làm nóng trƣớc các tấm của đèn huỳnh quang. bắt đầu điện tử đƣợc thực hiện trong trƣờng hợp vật lý giống nhƣ ngƣời mới bắt đầu phát sáng để thay thế trực tiếp. Họ thƣờng sử dụng một bộ chuyển mạch bán dẫn thiết kế đặc biệt. Chúng đƣợc lập trình với một thời gian gia nhiệt đƣợc xác định trƣớc để đảm bảo rằng các tấm có đủ nƣớc nóng và làm giảm lƣợng khí thải kết hợp phún xạ để kéo dài tuổi thọ của bóng đèn; thƣờng đó là tuyên bố rằng cuộc đời của đèn thƣờng xuyên mở, nhƣ trong sử dụng trong nƣớc , đƣợc kéo dài bởi một 23
24. yếu tố của 3 đến 4 lần. Bắt đầu thời gian thƣờng 1-4 giây. Điện tử bắt đầu có một loạt các tụ điện có khả năng tạo ra một xung điện áp cao của đèn điện trên để đảm bảo rằng nó đình công một cách chính xác. Điện tử bắt đầu chỉ cố gắng để bắt đầu một bóng đèn trong một thời gian ngắn khi điện đƣợc ban đầu áp dụng và sẽ không phải liên tục cố gắng để restrike một chiếc đèn đã chết và không thể duy trì một vòng cung, sẽ đóng cửa tự động xuống một thất bại. Đèn một số. Điều này giúp lại nổi bật của bóng đèn và nhấp nháy liên tục và tắt của một ngọn đèn không với một sáng starter. Một số bắt đầu nhanh điện tử có thể bắt đầu tấn công các ống huỳnh quang trong vòng 0,3 giây. Trong một số trƣờng hợp, một điện áp cao là áp dụng trực tiếp ngay lập tức bắt đầu ống huỳnh quang chỉ cần sử dụng một điện áp cao, đủ để phá vỡ và cột thủy ngân khí và từ đó bắt đầu dẫn điện hồ quang. Các ống này có thể đƣợc xác định bằng một pin duy nhất tại mỗi đầu của ống. Chủ sở hữu đèn có một ngắt kết nối ổ cắm ở điện áp thấp để cô lập và ngăn ngừa chấn lƣu điện giật. Chi phí thấp ánh sáng cố định với một khởi đầu tích hợp chấn lƣu điện tử ngay lập tức sử dụng các loại bóng nhiệt trƣớc, ngay cả khi nó làm giảm tuổi thọ bóng đèn. Mơi hơn nhanh chóng bắt đầu thiết kế chấn lƣu điện cung cấp cho cuộn dây sợi trong dằn các; các nhanh chóng và liên tục nóng các sợi / tấm bằng cách sử dụng điện áp AC thấp. Không có cảm ứng điện áp tăng đột biến đƣợc sản xuất để bắt đầu, vì thế các đèn phải đƣợc gắn kết gần một phản xạ (nối đất) căn cứ để cho phép các phóng ánh sáng để truyền bá thông qua các ống và bắt đầu xả hồ quang. Trong một số đèn một "bắt đầu viện trợ" dải kim loại đất đƣợc gắn vào bên ngoài của kính đèn. A-nhanh chóng bắt đầu "sắt" (từ) chấn lƣu liên tục làm nóng tấm ở cuối của đèn. dằn này chạy hai đèn F40T12 trong loạt. Quick-bắt đầu sử dụng chấn lƣu tự động nhỏ biến áp với nhiệt các sợi khi điện đƣợc áp dụng đầu tiên. Khi một cuộc đình công hồ quang, các điện 24
25. dây tóc nóng là giảm và các ống sẽ bắt đầu trong vòng nửa giây. Tự động biến áp-là một trong hai kết hợp với chấn lƣu hoặc có thể là một đơn vị riêng biệt. Ống cần phải đƣợc gắn gần một phản xạ kim loại có dây tiếp đất để cho họ đình công. Nhanh chấn lƣu đƣợc bắt đầu phổ biến hơn trong cài đặt thƣơng mại do bảo dƣỡng thấp hơn nhƣ là không có công tắc khởi động cần phải đƣợc thay thế. Chúng cũng đƣợc sử dụng trong cài đặt trong nƣớc do sự bắt đầu gần nhƣ ngay lập tức. Quick-bắt đầu chấn lƣu chỉ đƣợc sử dụng trên 240 V mạch và đƣợc thiết kế để sử dụng với các cũ, kém hiệu quả ống T12, T8 retrofits sẽ không bắt đầu khi sử dụng với chấn lƣu động bắt đầu nhanh chóng. Hình 1.12: đèn huỳnh quang Một sơ đồ mạch điện của đèn huỳnh quang cộng hƣởng bắt đầu bán cộng hƣởng đƣợc phát minh bởi Thorn chiếu sáng để sử dụng với các ống huỳnh quang T12. Phƣơng pháp này sử dụng một máy biến áp vết thƣơng đôi và một tụ điện. Khi không có hiện cung, các biến áp và tụ điện vòng ở tần số điện và tạo ra khoảng điện hai lần điện áp qua ống, và một điện cực nhỏ làm nóng hiện nay. Điều này ống điện áp quá thấp để tấn công các hồ quang với các điện cực lạnh, nhƣng khi điện cực nóng lên đến nhiệt độ khí thải thermionic, điện áp giảm dƣới ống nổi bật của điện áp chuông, và các cuộc đình công arc. Khi nhiệt điện, đèn từ từ, trong 3-5 giây, đạt độ sáng đầy đủ. Khi gia tăng hiện hành và giảm điện áp cung ống, mạch điện cung cấp hiện tại giới hạn. Bắt đầu bán cộng hƣởng chủ yếu đƣợc sử dụng trong cài đặt thƣơng mại vì chi phí ban đầu của họ cao hơn. Không có thiết bị chuyển mạch khởi 25
26. đƣợc thay thế và thiệt hại âm cực là giảm trong thời gian bắt đầu. Do điện áp cao, mở ống mạch, phƣơng pháp này bắt đầu đƣợc đặc biệt tốt cho đầu ống tại các địa điểm lạnh. Ngoài ra, hệ số công suất mạch gần nhƣ là 1.0, và không có quyền chỉnh sửa bổ sung yếu tố là cần thiết trong việc cài đặt ánh sáng. Khi thiết kế các yêu cầu hai lần điện áp đƣợc thấp hơn so với điện áp âm cực lạnh nổi bật (hoặc các ống sẽ sai lầm ngay lập tức khởi động), thiết kế này chỉ có thể đƣợc sử dụng với 5 ft và ống dài trên 240 điện V. đồ đạc bắt đầu bán cộng hƣởng nói chung là không tƣơng thích với T8 tiết kiệm năng lƣợng cải tạo ống, vì ống đó có một điện áp cao hơn so với bóng đèn T12 bắt đầu và có thể không bắt đầu đáng tin cậy, đặc biệt là ở nhiệt độ thấp. đề nghị gần đây ở một số nƣớc để pha ra ống T12 sẽ làm giảm áp dụng phƣơng pháp này bắt đầu. Này đƣợc sử dụng với chấn lƣu điện tử hiển thị dƣới đây. Một dằn lập trình, bắt đầu là một phiên bản tiên tiến hơn của bắt đầu nhanh chóng. chấn lƣu điện này áp dụng đối với các sợi đầu tiên, sau đó sau khi sự chậm trễ ngắn để cho phép các tấm để gia nhiệt, áp dụng điện áp cho bóng đèn để đánh một vòng cung. chấn lƣu này làm cho cuộc sống tốt nhất và hầu hết bắt đầu từ đèn, và nhƣ vậy là ƣu tiên cho các ứng dụng với xe đạp điện rất thƣờng xuyên chẳng hạn nhƣ phòng khám tầm nhìn và phòng vệ sinh với một chuyển đổi máy phát hiện chuyển động. 1.3.2.7. Phosphor phosphor Những giọt ra hiệu quả trong quá trình sử dụng. Bởi khoảng 25.000 giờ hoạt động, nó thƣờng sẽ đƣợc một nửa độ sáng của một ngọn đèn mới (mặc dù một số nhà sản xuất yêu cầu nhiều thời gian hơn nửa cuộc đời cho đèn của họ). Đèn không bị thất bại của sự pha trộn phát hoặc chấn lƣu điện tử tích hợp cuối cùng sẽ phát triển chế độ này thất bại.b Nó vẫn làm việc, nhƣng đã trở nên mờ nhạt và không hiệu quả. Quá trình này là chậm, và thƣờng chỉ trở nên rõ ràng khi một bóng đèn mới đƣợc hoạt động bên cạnh một cũ. 26
27. Giống nhƣ trong tất cả các thủy ngân trên ống chứa đầy khí , thủy ngân sẽ đƣợc từ từ hấp thụ vào kính, phosphor, và các điện cực ống trong suốt tuổi thọ bóng đèn, nơi nó có thể không còn chức năng. Mơi hơn bây giờ có đèn thủy ngân chỉ đủ để qua, cuộc sống mong đợi của đèn. Mất thủy ngân sẽ tiến hành từ thất bại của phosphor trong một số đèn. Các triệu chứng thất bại tƣơng tự nhau, ngoại trừ mất thủy ngân ban đầu gây ra một thời gian chạy lên mở rộng ra đầu ra ánh sáng đầy đủ, và cuối cùng làm cho ngọn đèn cho sáng một màu hồng mờ khi thủy ngân chạy ra ngoài và cơ khí argon mất hơn là xả chính. Phải chịu các ống để dạng sóng bất đối xứng, trong đó tổng số hiện tại chảy qua ống này không hủy bỏ ra ngoài và ống hiệu quả hoạt động theo một xu hƣớng DC, nguyên nhân phân bố bất đối xứng của các ion thủy ngân dọc theo ống do cataphoresis . Sự suy giảm nội địa hóa của các biểu hiện thuỷ ngân áp suất hơi là phát quang màu hồng của khí cơ bản trong vùng lân cận của một trong những điện cực, và cuộc đời hoạt động của đèn có thể đƣợc rút ngắn đáng kể. Điều này có thể là một vấn đề với một số đƣợc thiết kế kém máy đổi . Hiệu ứng tƣơng tự có thể đƣợc quan sát với ống mới. Thủy ngân có trong các mẫu của một hỗn hợp và mất một thời gian để đƣợc giải thoát trong số tiền đầy đủ. New đèn có thể bƣớc đầu phát sáng màu hồng cho một vài giây sau khi khởi động. Giai đoạn này đƣợc giảm thiểu sau khi khoảng 100 giờ hoạt động. Chụp gần của sợi trên một thải thủy ngân áp suất khí thấp đèn hiển thị màu trắng thermionic phát thải sơn trộn vào phần trung tâm của cuộn dây làm âm cực nóng . Thông thƣờng làm bằng một hỗn hợp của bari , stronti và canxi oxit, lớp phủ đƣợc phún xạ đi qua sử dụng bình thƣờng, thƣờng cuối cùng dẫn đến thất bại đèn. 27
28. Hình 1.13: sợi đốt bóng đèn Những " phát thải trộn "vào các sợi ống / tấm là cần thiết để cho phép các điện tử để vƣợt qua thành khí thông qua phát thải thermionic ở điện áp vận hành ống sử dụng. hỗn hợp là từ từ phún xạ bằng cách bắn phá với các điện tử và các ion thủy ngân trong quá trình hoạt động, nhƣng một số lƣợng lớn hơn là tán ra mỗi khi ống đƣợc bắt đầu với tấm lạnh. Các phƣơng pháp bắt đầu từ ngọn đèn có một tác động đáng kể về điều này. Đèn hoạt động thƣờng ít hơn 3 giờ mỗi switch-on bình thƣờng sẽ chạy ra khỏi hỗn hợp khí thải trƣớc khi các phần khác của bóng đèn không. Việc kết hợp các hình thức phát tán các nhãn hiệu ống tối tại các đầu nhìn thấy trong ống cũ. Khi tất cả các hỗn hợp khí thải ra đi, những âm cực không thể vƣợt qua các điện tử đủ thành khí điền để duy trì việc xả ở điện áp hoạt động thiết kế ống. Lý tƣởng nhất, các thiết bị kiểm soát nên tắt các ống khi điều này xảy ra. Tuy nhiên, một số thiết bị điều khiển sẽ cung cấp đủ điện áp tăng lên để tiếp tục điều hành các ống trong âm cực lạnh, chế độ, sẽ làm nóng quá mức của cuối ống (có thể nhìn thấy là màu da cam xoay vòng cung) và tan rã nhanh chóng của các điện cực (filament đi mạch mở) và dây tóc hỗ trợ dây cho đến khi họ là hoàn toàn mất đi hay vết nứt kính, phá hoại khí áp suất thấp điền và dừng xả khí. Điều này đôi khi đƣợc gọi là "mất hút "và đôi khi nghe nhƣ là một" pop "sau đó một" hiss "là khí áp suất thấp làm đƣợc đắm do nứt kính cho phép không khí để nhập giống nhƣ trong một thủng mà cũng có thể gây ra dây tóc bốc hơi. 28
29. Các sợi có thể ghi ở cuối cuộc đời của đèn, mở mạch và mất khả năng nóng lên. Cả hai sợi mất chức năng khi chúng đƣợc nối tiếp, với chỉ một mạch đơn giản bắt đầu chuyển một dây tóc bị hỏng sẽ làm cho bóng đèn hoàn toàn vô dụng. Sợi hiếm khi hoặc không ghi mạch mở trừ khi dây tóc sẽ trở nên cạn kiệt của nguồn bức xạ và các thiết bị kiểm soát có thể cung cấp đủ điện áp cao trên ống để vận hành nó trong âm cực lạnh, chế độ. Một số chấn lƣu điện tử kỹ thuật số có khả năng phát hiện các sợi bị phá vỡ và vẫn có thể tấn công một vòng cung với một hoặc cả hai bị phá vỡ sợi cung cấp vẫn còn đủ phát. Một dây tóc bị phá vỡ trong một bóng đèn gắn với một chấn lƣu thƣờng gây ra từ cả hai bóng đèn để ghi ra hoặc nhấp nháy. 1.3.2.8. chất lân quang và quang phổ của ánh sáng phát ra Hình 1.14: hình ảnh quang phổ của ánh sáng Ánh sáng từ đèn ống huỳnh quang là một phản ánh của một đĩa CD cho thấy các ban nhạc cá nhân của màu sắc. Các quang phổ của ánh sáng phát ra từ một đèn huỳnh quang là sự kết hợp của ánh sáng trực tiếp phát ra từ hơi thủy ngân, và ánh sáng phát ra bởi các lớp phủ lân. Các vạch quang phổ từ các phát thải thủy ngân và lân thực hiện cho một quang phổ phân phối kết hợp của ánh sáng đó là khác với sản xuất bằng nguồn nóng sáng. Các cƣờng độ tƣơng đối của ánh sáng phát ra trong từng dải hẹp các bƣớc sóng trong phổ nhìn thấy đƣợc trong tỷ lệ khác nhau so với một nguồn sáng chói. các đối tƣợng màu đƣợc nhận thức khác 29
30. nhau theo các nguồn ánh sáng với quang phổ phân bố khác nhau. Ví dụ, một số ngƣời tìm thấy những màn biểu diễn màu sắc đƣợc sản xuất bởi một số đèn huỳnh quang đƣợc khắc nghiệt và la nh. Một ngƣời khỏe mạnh đôi khi có thể xuất hiện để có một làn da không lành mạnh dƣới ánh sáng huỳnh quang. Mức độ mà hiện tƣợng này xảy ra có liên quan đến thành phần quang phổ của ánh sáng, và có thể đƣợc hiệu chỉnh bởi nó chỉ vẽ màu (CRI). Hình 1.15: nhiệt độ màu của đèn Nhiệt độ màu tƣơng quan (CCT) là một thƣớc đo của "bóng râm" độ trắng của một nguồn ánh sáng, một lần nữa bằng cách so sánh với một vật đen. ánh sáng đèn sợi đốt tiêu biểu là 2700 K, mà là màu vàng-trắng. Halogen ánh sáng là 3000 K. đèn huỳnh quang đƣợc sản xuất với một CCT chọn bằng cách thay đổi hỗn hợp các chất lân quang bên trong ống. đèn huỳnh quang trắng ấm có CCT của 2700 K và đƣợc phổ biến cho chiếu sáng dân cƣ. đèn huỳnh quang trắng trung tính có một CCT của 3000 hoặc 3500 K Cool K. đèn huỳnh quang trắng có một CCT của K 4100 và đƣợc phổ biến cho chiếu sáng văn phòng. Đèn huỳnh quang ánh sáng ban ngày có một CCT là 5000 K đến 6500 K, mà là màu xanh-trắng. CCT cao chiếu sáng thƣờng đòi hỏi cao hơn mức độ ánh sáng. Ở cấp độ chiếu sáng mờ, mắt ngƣời cảm nhận nhiệt độ màu thấp hơn tự nhiên hơn, nhƣ liên quan thông qua các đƣờng cong Kruithof . Vì vậy, một 2700 K sợi đốt đèn mờ xuất hiện tự nhiên và 5.000 K sáng đèn cũng xuất hiện tự nhiên, nhƣng một 5000 mờ K đèn huỳnh quang xuất hiện quá nhạt. Ánh sáng ban ngày kiểu đèn huỳnh quang trông tự nhiên chỉ khi họ đang rất tƣơi sáng. 30
31. Màu vẽ chỉ số (CRI) là một biện pháp tốt nhƣ thế nào màu sắc có thể đƣợc cảm nhận bằng cách sử dụng ánh sáng từ một nguồn, so với ánh sáng từ một nguồn tham khảo nhƣ ánh sáng ban ngày hoặc đen là của cùng một nhiệt độ màu . Theo định nghĩa, một bóng đèn sợi đốt có một CRI là 100. Thực tế đèn huỳnh quang đạt đƣợc CRIS của bất cứ nơi nào 50-99. đèn huỳnh quang với CRI thấp có chất lân quang phát ra quá ít ánh sáng màu đỏ. Da xuất hiện dƣới màu hồng, và do đó "không lành mạnh" so với ánh sáng đèn sợi đốt. Màu các đối tƣợng xuất hiện tắt tiếng. Ví dụ, một CRI thấp ống halophosphate 6800 K (một ví dụ cực) sẽ làm cho màu đỏ xuất hiện xỉn màu đỏ hoặc thậm chí màu nâu. Vì mắt là tƣơng đối kém hiệu quả tại phát hiện ánh sáng màu đỏ, một sự cải tiến trong vẽ chỉ số màu sắc, với năng lƣợng tăng lên trong phần màu đỏ của quang phổ, có thể làm giảm hiệu quả chiếu sáng tổng thể. Ánh sáng sử dụng đèn huỳnh quang sắp xếp trong một hợp những tints của màu trắng. Đôi khi điều này là do thiếu sự đánh giá cao sự khác biệt hoặc tầm quan trọng của các loại ống khác nhau. Trộn các loại phụ kiện ống bên trong có thể cải thiện màu sắc của ống sinh sản chất lƣợng thấp hơn. Một số của ánh sáng dễ chịu nhất là từ các ống chứa lớn hơn, halophosphate loại chất lân quang (công thức hóa học Ca 5 ( P O 4) 3 ( F , Cl ): Sb 3 +, Mn 2 +). phosphor này chủ yếu phát ra màu vàng và màu xanh ánh sáng, và tƣơng đối ít màu xanh lá cây và đỏ. Trong trƣờng hợp không có tài liệu tham khảo, hỗn hợp này xuất hiện màu trắng để mắt, nhƣng ánh sáng có một không đầy đủ quang phổ . Các CRI của đèn này là khoảng 60. Kể từ những năm 1990, chất lƣợng cao hơn đèn huỳnh quang sử dụng hoặc một lớp phủ CRI halophosphate cao hơn, hoặc triphosphor hỗn hợp, dựa trên europi và chât ho ion, có ban nhạc phát xạ phân bố đều hơn trong quang phổ của ánh sáng nhìn thấy đƣợc. CRI cao halophosphate và triphosphor ống cung cấp cho một màu sắc tự nhiên hơn với mắt ngƣời. Các CRI các loại đèn này thƣờng là 82-100. 31
32. Bảng 2.1 đèn huỳnh quang phổ Đèn huỳnh quang phổ Một điển hình "mát mẻ trắng" sử dụng đèn huỳnh quang hai pha tạp chất lân quang đất hiếm, Tb 3 +, 3 +: Ce La PO 4 cho màu xanh lá cây và xanh dƣơng khí thải và Eu Điển hình đèn : Y 2 O 3 cho màu đỏ. Đối với huỳnh quang với một lời giải thích về nguồn gốc " đất hiếm của cá nhân vào đỉnh trên hình phosphor " ảnh. Lƣu ý rằng một số các đỉnh phổ trực tiếp đƣợc tạo ra từ hồ quang thủy ngân. Đây có thể là loại phổ biến nhất của đèn huỳnh quang đƣợc sử dụng ngày hôm nay. Halophosphate photpho trong các đèn thƣờng bao gồm hóa trị ba antimon và ho mangan pha tạp canxi halophosphate (Ca Một phong cách 3 +, 2 +). 5 (PO 4) 3 ( Cl , F ): Sb Mn cũ halophosphate Các màu sắc của các đầu ra ánh phosphor đèn sáng có thể đƣợc điều chỉnh bằng huỳnh quang cách thay đổi tỷ lệ của dopant antimon màu xanh và màu da cam phát phát dopant mangan. Các màu vẽ khả năng của các 32
33. bóng đèn kiểu cũ là khá nghèo nàn. Halophosphate chất lân quang đƣợc phát minh bởi McKeag et al AH. vào năm 1942. Giải thích về nguồn gốc của các "Nắng tự nhiên" đỉnh là trên trang hình ảnh. Đỉnh ánh sáng huỳnh núi với những ngôi sao đều thủy quang ngân -đƣờng. Các phổ này gần giống với một bóng đèn huỳnh quang thông thƣờng ngoại trừ một số thiếu gần ánh sáng dƣới 500 nanomet. Hiệu ứng này có thể đạt đƣợc thông qua, hoặc sử dụng phốt pho chuyên ngành hoặc thƣờng Đèn huỳnh bằng việc sử dụng một bộ lọc quang màu vàng ánh sáng màu vàng đơn giản. Những chiếc đèn thƣờng đƣợc sử dụng nhƣ là ánh sáng cho quang khắc làm việc trong phòng sạch và nhƣ lỗi không thấm "ngoài trời chiếu sáng" (hiệu quả của việc đó là có vấn đề). Thƣờng chỉ có một phosphor Quang phổ của hiện diện trong một bóng đèn một " BlackLight BlackLight, thƣờng bao gồm bóng " europi -pha tạp stronti 33
34. fluoroborate , mà đƣợc chứa trong một phong bì của kính của gỗ . Bóng đèn huỳnh quang ánh sáng có nhiều hình dạng và kích cỡ. Các bóng đèn huỳnh quang compact (CFL) đang trở nên phổ biến hơn. Nhiều đèn huỳnh quang compact tích hợp các thiết bị điện tử phụ trợ vào trong cơ sở của đèn, cho phép họ để phù hợp với một ổ cắm bóng đèn ánh sáng thƣờng xuyên. Trong nhà ở Mỹ, đèn huỳnh quang chủ yếu đƣợc tìm thấy trong nhà bếp , tầng hầm, hay nhà để xe , nhƣng trƣờng học và các doanh nghiệp tìm thấy những tiết kiệm chi phí các loại đèn huỳnh quang đƣợc quan trọng và hiếm khi sử dụng đèn sợi đốt. Ƣu đãi về thuế và mã kết quả xây dựng sử dụng cao hơn ở những nơi nhƣ California . Ở các nƣớc khác, dân cƣ sử dụng của ánh sáng huỳnh quang khác nhau tùy thuộc vào giá năng lƣợng, tài chính và môi trƣờng quan tâm của ngƣời dân địa phƣơng, và chấp nhận đầu ra ánh sáng. Trong Đông và Đông Nam Á rất hiếm thấy nóng sáng bóng đèn trong các tòa nhà bất cứ nơi nào. Một số quốc gia đang khuyến khích các pha-ra bóng đèn bóng đèn sợi đốt và thay thế các loại đèn sợi đốt bằng đèn huỳnh quang hoặc các loại đèn hiệu quả năng lƣợng. Ngoài ra để chiếu sáng chung, đèn huỳnh quang đặc biệt thƣờng đƣợc sử dụng trong chiếu sáng sân khấu cho bộ phim và video sản xuất. Họ đƣợc mát hơn các nguồn ánh sáng truyền thống halogen, và sử dụng tần số cao để ngăn chặn sự rung chấn lƣu video và đèn chỉ số cao, màu sắc màn biểu diễn cho khoảng nhiệt độ màu sắc ánh sáng ban ngày. đèn huỳnh quang chuyển đổi nhiều về sức mạnh đầu vào cho ánh sáng nhìn thấy hơn so với đèn sợi đốt. Một điển hình 100 watt đèn sợi đốt tungsten filament có thể chuyển đổi chỉ có 2% của đầu vào sức mạnh của nó với ánh 34
35. sáng trắng có thể nhìn thấy, trong khi đèn huỳnh quang thông thƣờng chuyển đổi khoảng 22% của đầu vào quyền lực để ánh sáng trắng có thể nhìn thấy. Xem các bảng trong bài viết hiệu quả phát sáng . Hiệu quả của đèn huỳnh quang dao động từ khoảng 16 lumens / watt cho một ống watt 4 với một chấn lƣu thông thƣờng cho hơn 100 lumen / W với một chấn lƣu điện tử hiện đại, thƣờng trung bình 50-67 lm / W tổng thể. Hầu hết các đèn huỳnh quang compact trên 13 watt với chấn lƣu điện tử tích đạt đƣợc khoảng 60 lm / W. Đèn đƣợc xếp hạng bởi lumens sau 100 giờ hoạt động. Đối với một ống huỳnh quang đƣợc, một chấn lƣu điện tử tần số cao cho khoảng một hiệu quả cải thiện 10% so với một chấn lƣu điện cảm. Huỳnh quang của một số loại đá và các chất khác đã đƣợc quan sát thấy hàng trăm năm trƣớc khi bản chất của nó đã đƣợc hiểu rõ. Đến giữa thế kỷ 19, thực nghiệm đã quan sát thấy một ánh sáng bức xạ phát ra từ thủy tinh tàu sơ tán một phần thông qua đó một điện hiện hành thông qua. Một trong những ngƣời đầu tiên giải thích nó đã đƣợc các nhà khoa học Ailen Sir George Stokes từ Đại học Cambridge , ngƣời đã đặt tên cho hiện tƣợng "huỳnh quang" sau khi fluorit , một khoáng sản có nhiều mẫu phát huỳnh quang mạnh do các tạp chất. Lời giải thích dựa vào bản chất của hiện tƣợng điện và ánh sáng đƣợc phát triển bởi các nhà khoa học ngƣời Anh Michael Faraday và James Clerk Maxwell trong thập niên 1840. Ít nhiều đã đƣợc thực hiện với hiện tƣợng này cho đến năm 1856 khi một ngƣời Đức tên là thổi thủy Heinrich Geissler tạo ra một máy bơm chân không thủy ngân là một ống kính di tản đến một mức độ trƣớc đây không thể. Khi một dòng điện đi qua một ống Geissler , một mạnh mẽ màu xanh lá cây sáng trên các bức tƣờng của ống cathode cuối có thể đƣợc quan sát thấy. Bởi vì nó đƣợc sản xuất một số hiệu ứng ánh sáng đẹp, các ống Geissler là một nguồn phổ biến của giải trí. Quan trọng hơn, tuy nhiên, đã đóng góp cho nghiên cứu khoa học. Một trong những nhà khoa học đầu tiên để thử nghiệm 35
36. với một ống Geissler là Julius Plücker những ngƣời có hệ thống đƣợc mô tả năm 1858 các hiệu ứng phát quang đã xảy ra trong một ống Geissler. Ông cũng đã quan sát quan trọng là các phát sáng trong ống chuyển vị trí khi ở gần với một trƣờng điện từ . Alexandre Edmond Becquerel quan sát vào năm 1859 rằng một số chất phát ra ánh sáng khi chúng đƣợc đặt trong ống Geissler. Ông tiếp tục áp dụng các lớp phủ mỏng của vật liệu phát quang để các bề mặt của các ống này. Huỳnh quang xảy ra, nhƣng các ống đã rất không hiệu quả và đã có một cuộc sống hoạt động ngắn. Yêu cầu bắt đầu với các ống Geissler tiếp tục nhƣ vacuums thậm chí tốt hơn đƣợc sản xuất. Sự nổi tiếng nhất là các ống sơ tán đƣợc sử dụng cho nghiên cứu khoa học bởi William Crookes . ống đó đã đƣợc sơ tán do thủy ngân có hiệu quả cao, bơm chân không đƣợc tạo ra bởi Hermann Sprengel . Nghiên cứu đƣợc tiến hành bởi Crookes và những ngƣời khác cuối cùng đã dẫn đến sự phát hiện của các điện tử vào năm 1897 bởi JJ Thomson . Tuy nhiên, ống Crookes , vì nó đã đƣợc biết đến, đƣợc sản xuất chút ánh sáng trong chân không bởi vì nó đã quá tốt và do đó thiếu một lƣợng khí đốt cần thiết để kích thích điện phát quang . Trong khi Becquerel chủ yếu về nghiên cứu khoa học vào huỳnh quang, Thomas Edison một thời gian ngắn theo đuổi ánh sáng huỳnh quang cho tiềm năng thƣơng mại của nó. Ông phát minh ra một đèn huỳnh quang vào năm 1896 mà đƣợc sử dụng một lớp phủ của canxi Tungstat nhƣ chất huỳnh quang, kích thích bởi X-quang , nhƣng mặc dù nó nhận đƣợc một bằng sáng chế vào năm 1907, nó đã không đƣợc đƣa vào sản xuất. Cũng nhƣ với một vài nỗ lực khác để sử dụng cho chiếu sáng ống Geissler, nó đã có một cuộc sống hoạt động ngắn, và cho sự thành công của bóng đèn sợi đốt, Edison đã có lý do gì để theo đuổi một giải pháp thay thế có nghĩa là chiếu sáng điện. Nikola Tesla đã thử nghiệm tƣơng tự trong năm 1890 , đặt ra bóng đèn huỳnh quang 36
37. tần số cao đƣợc hỗ trợ đó đã đƣa ra một ánh sáng màu xanh lục, nhƣng nhƣ với các thiết bị của Edison, không có thành công thƣơng mại đã đạt đƣợc. Mặc dù Edison mất quan tâm đến ánh sáng huỳnh quang, một trong những nhân viên cũ của ông đã có thể tạo ra một đèn khí đốt dựa trên đạt đƣợc một thƣớc đo của thành công thƣơng mại. Năm 1895 Daniel McFarlan Moore đã chứng minh đèn 2-3 m (6,6-9,8 ft) chiều dài là sử dụng khí carbon hoặc nitơ để phát ra ánh sáng trắng hoặc màu hồng, tƣơng ứng. Nhƣ với đèn huỳnh quang trong tƣơng lai, họ đã đƣợc đáng kể phức tạp hơn một bóng đèn sợi đốt. Sau nhiều năm làm việc, Moore đã có thể kéo dài tuổi thọ hoạt động của đèn bằng cách phát minh ra một điều khiển van điện từ đó duy trì một áp suất khí không đổi trong ống. Mặc dù của đèn Moore là phức tạp, tốn kém để cài đặt, và yêu cầu cao về điện áp rất , nó đã đƣợc đáng kể hiệu quả hơn so với đèn sợi đốt, và nó tạo ra một ánh sáng tự nhiên hơn so với đèn sợi đốt. Từ năm 1904 trở đi hệ thống chiếu sáng của Moore đã đƣợc cài đặt tại một số cửa hàng và văn phòng. thành công của nó đóng góp cho General Electric động lực s 'để cải thiện các bóng đèn sợi đốt, đặc biệt là những dây tóc. Những nỗ lực của GE đã thành hiện thực với phát minh của một vonfram dựa sợi-. Tuổi thọ của bóng đèn sợi đốt mở rộng phủ nhận một trong những ƣu điểm chính của đèn Moore, nhƣng GE đã mua bằng sáng chế liên quan trong năm 1912. Các bằng sáng chế và những nỗ lực sáng tạo mà họ đã đƣợc hỗ trợ có giá trị đáng kể khi công ty đã lên đèn huỳnh quang hơn hai thập kỷ sau đó. Vào khoảng thời gian tƣơng tự mà Moore đã phát triển hệ thống chiếu sáng của mình, một ngƣời Mỹ đã tạo ra một phƣơng tiện chiếu sáng mà cũng có thể đƣợc xem nhƣ là một tiền thân của đèn huỳnh quang hiện đại. Đây là đèn hơi thuỷ ngân, , phát minh bởi Peter Cooper Hewitt và cấp bằng sáng chế vào năm 1901 ( Mỹ 682692 ) (Lƣu ý: số bằng sáng chế đƣợc phổ trích dẫn sai nhƣ US889, 692). Hewitt của đèn luminesced khi một điện hiện tại đƣợc 37
38. thông qua thông qua hơi thuỷ ngân ở áp suất thấp. Không giống nhƣ đèn của Moore, Hewitt là đƣợc sản xuất trong các kích thƣớc tiêu chuẩn hóa và hoạt động ở mức thấp điện áp . Các đèn hơi thủy ngân đã đƣợc cấp trên cho các loại đèn sợi đốt của thời gian về hiệu quả năng lƣợng, nhƣng ánh sáng màu xanh-màu xanh lá cây nó đƣợc sản xuất hạn chế ứng dụng của nó. Đó là, tuy nhiên, đƣợc sử dụng để chụp ảnh và một số quy trình công nghiệp. Đèn hơi thuỷ ngân vẫn tiếp tục đƣợc phát triển với một tốc độ chậm, đặc biệt là ở châu Âu, và đầu những năm 1930 họ đã nhận đƣợc sử dụng hạn chế cho chiếu sáng quy mô lớn. Một số ngƣời trong số họ sử dụng sơn huỳnh quang, nhƣng đó chủ yếu đƣợc sử dụng để hiệu chỉnh màu sắc và không cho ra ánh sáng nâng cao. đèn hơi thủy ngân cũng dự đoán các đèn huỳnh quang ở thành lập công ty của họ về chấn lƣu để duy trì một dòng không đổi. Cooper-Hewitt đã không đƣợc là ngƣời đầu tiên sử dụng hơi thủy ngân cho chiếu sáng, nhƣ những nỗ lực trƣớc đó đã đƣợc gắn kết bởi Way, Rapieff, Arons, và Bastian và Salisbury. Đặc biệt quan trọng là đèn hơi thủy ngân phát minh bởi Küch tại Đức . Đèn này sử dụng thạch anh vào vị trí của thủy tinh để cho phép cao hơn nhiệt độ hoạt động , và do đó hiệu quả hơn. Mặc dù sản lƣợng ánh sáng của nó tƣơng đối so với mức tiêu thụ điện đã tốt hơn so với các nguồn khác của ánh sáng, ánh sáng nó đƣợc sản xuất là tƣơng tự nhƣ các đèn Cooper-Hewitt ở chỗ nó thiếu phần màu đỏ của quang phổ, làm cho nó không phù hợp với ánh sáng bình thƣờng. Hình 1.16: Đèn huỳnh quang 38
39. 1.4. GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC SỰ CỐ TRONG LĨNH VỰC CHIẾU SÁNG Trong thời đại nền kinh tế và công nghệ kỹ thuật phát triển nhƣ ngày nay thì nhu cầu đòi hỏi của ngƣời sử dụng về chất lƣợng của sản phẩm và khả năng khắc phục những sự cố ngày càng cao. Bởi vì thế, mà nó đã đặt ra những vấn đề cấp thiết cho các nhà nghiên cứu về khoa học kỹ thuật, cần phải đƣa ra đƣợc những phƣơng pháp khắc phục tối ƣu nhất khi xảy ra sự cố trong quá trình hoạt động của các sản phẩm. Trong các lĩnh vực nghiên cứu để khắc phục những sự cố, thì lĩnh vực điện chiếu sáng là một trong những lĩnh vực đƣợc sự quan tâm hàng đầu. Ngày nay, công nghệ điện chiếu sáng đƣợc đầu tƣ nghiên cứu rất mạnh mẽ và hết sức đƣợc quan tâm và chú trọng. Bởi vì, nó đƣợc ứng dụng ở mọi nơi trong sinh hoạt của các hộ gia đình, trong công nghiệp sản xuất Vì thế mà, khi xảy ra sự cố trong quá trình làm việc thì sẽ làm ảnh hƣởng và gây thiệt hại về kinh tế rất lớn. Một trong những phƣơng pháp khắc phục sự cố trong quá trình chiếu sáng tối ƣu nhất là sử dụng “bộ chấn lưu 3 chức năng cho đèn neon”. Dƣới đây em sẽ trình bày sâu về phƣơng pháp khắc phục sự cố này. 39
40. Chương 2. BỘ CHẤN LƯU 3 CHỨC NĂNG CHO ĐÈN NEON SỰ CỐ 2.1 . GIỚI THIỆU 2.1.1. Giới thiệu chung về mạch và sơ đồ nguyên lý Đèn huỳnh quang đƣợc sử dụng để làm trang trí ánh sáng trong công nghiệp, trong các tòa nhà và trong thƣơng mại ngày càng. Tuy nhiên, những đèn này đòi hỏi có điện áp lớn khi khởi động và giới hạn dòng điện sau khi đã phóng điện vì nó có đặc tính là điện kháng âm lớn. Những chấn lƣu điện từ truyền thống hoạt động ở tần số lƣới, đƣợc sử dụng đẻ giải quyết các vấn đề này. Ngƣợc lại với giá thành thấp, những chấn lƣu nay hoạt động chập chờn, kích cỡ và trọng lƣợng lớn, và gây ồn. Bởi vậy, chấn lƣu điện tử tần số cao cho đèn huỳnh quang trong những năm gần đây đã đƣợc chú ý lớn do có những ƣu điểm sau: đảm bảo tốt về ánh sáng, nhẹ, kích thƣớc nhỏ và hiệu suất ánh sáng lớn tuổi thọ đèn dài lâu. Phần lớn các chấn lƣu điện tử đƣợc thực hiện cùng với những bộ đảo lƣu cộng hƣởng vì vậy cần phải cung cấp một điện áp khởi động phù hợp, và sau đó dòng điện đèn ổn định với một chỉ số đỉnh thấp (CF) cho các đèn huỳnh quang. Việc sử dụng bộ đảo lƣu cộng hƣởng lớp E nhƣ là một chấn lƣu đèn huỳnh quang chứa nhiều ƣu điểm nhƣ giá thành thấp ít chi tiết và mật độ công suất lớn. Những nét đặc trƣng này thêm vào với thực tế là bộ ngƣợc lƣu cộng hƣởng lớp E đƣợc sử dụng chỉ nhƣ bộ chuyển mạch công suất tác dụng kết quả là trong bộ chấn lƣu điện tử có cấu trúc rất đơn giản tổn hao chuyển mạch nhỏ thể tích bé, trọng lƣơng nhỏ, vì rằng sử chuyển mạch trong các khóa của bộ nghịch lƣu cộng hƣởng đƣợc thực hiện tại zero nên tổn thất chuyển mạch nhỏ kết quả là hiệu suất rất cao. Để nhận đƣợc một chân lƣu điện tử nén và loại trừ dƣợc những tiếng ồn, chập chờn, và hiệu ứng hoạt nghiệm, tàn số hoạt động phải đƣợc nâng lên.Trong trƣờng hợp đèn huỳnh quang hoạt động ở tần số cao, năng suất phát sáng tăng khoảng 20% [1], [2], điều đó tiết kiệm đƣợc năng lƣợng tiêu thụ của hệ thống. Thông thƣờng, một chấn lƣu điện tử tần số cao, khi công suất tiêu 40
41. thụ từ nguồn xoay chiều, thƣờng sử dụng một cầu chỉnh lƣu diode với một tụ điện điện phân lớn để chuyển đổi điện áp xoay chiều thành một chiều phẳng cho chấn lƣu điện tử tần số cao. Nhƣ một mạch chỉnh lƣu chạy dòng điện đầu vào có xung hẹp, cái làm cho hệ số công suất rất thấp (PF) và làm tăng độ biến dạng sóng điều hòa bậc cao có thể vƣợt 100%. Việc sử dụng thịnh hành chấn lƣu điện tử tần số cao cho đèn huỳnh quang trong chiếu sáng là một nguồn quan trọng để loại bỏ năng lƣợng bẩn.Tuy nhiên, lợi ích của PF tần số cao gồm việc giảm sóng bậc cao trong dòng điện lƣới và độ biến dạng dòng điện lƣới do sóng bậc cao có thể làm lợi cho đƣờng dây do hiệu suất cao và ít năng lƣợng bẩn. Vì vậy, một mạch lọc trở nên cần thiết trong việc thiết kế cho chấn lƣu điện tử tần số cao. Giải pháp tổng thể trong việc giảm bớt sóng điều hòa dòng điện đầu vào và nâng hệ số năng lƣợng nguồn của nguồn tải xoay chiều là bổ xung thêm một tầng gia công công suất gọi là tần chỉnh hệ số PF (PFC). Bình thƣờng, khi sử dụng bộ biến đổi dòng không liên tục DC-DC các tầng này tạo một dòng dây có dạng hình sin dƣới tác dụng của điện áp dây [3]. Tuy nhiên, phƣơng pháp hai tầng làm tăng giá thành, ngoài ra còn giảm độ ổn định và hiệu suất, vì công suất đƣợc gia công 2 lần.Vấn đề này có thể giải quyết bằng cách tích hợp mạch PFC vào tầng biến ngƣợc tải cộng hƣởng [4]. Bằng việc việc đóng mở mạch công suất tác dụng và mạch điều khiển, số lƣợng phần tử mạch có thể giảm đáng kể. Tuy nhiên, trong sự phù hợp với hoạt động của bộ chuyển đổi cộng hƣởng tải, bộ chuyển mạch năng lƣợng tác dụng đã đƣợc chuyển mạch ở tần số mong muốn với việc xác lập chu kỳ làm việc nhất định. Dƣới dàng buộc này, mạch PFC với bộ cấu trúc bộ ngắt mạch song song-nối tiếp là thích hợp hơn cả, vì rằng bộ PF tần số cao với cấu trúc mạch ngắt song song đã tạo ra điện áp kết nối một chiều cao. Bộ chuyển mạch cộng hƣởng tải đƣợc xem nhƣ một con đƣờng tốt nhất để tối ƣu hóa bộ chấn lƣu điện tử. Nó có thể hoạt động ở tần số chuyển mạch rất cao bởi vì tổn thất chuyển mạch 41
42. thấp và nhiễu từ trƣờng điện thấp. Hơn nữa, sự chuyển mạch giữa các van của bộ biến đổi Hình 2.1: Bộ chấn lƣu điện tử hệ số nguồn cao bộ chuyển mạch đơn cho đèn huỳnh quang. đƣợc thực hiện khi điện áp lƣới bằng 0, thất thoát khi chuyển mạch là rất thấp, cuối cùng ở một hiệu suất rất cao. Thành ra, một trong những cách làm giảm giá thành của bộ chấn lƣu điện tử hệ số năng lƣợng cao là sự tích hợp hai tầng: một bộ băm xung song song và và một bộ biến đổi cộng hƣởng phân lớp E, ở bộ chấn lƣu điện tử một tầng với duy nhất một van ngắt công suất tác dụng. Thông thƣờng, để đạt đƣợc hiệu suất mạch cao, bộ băm xung song song làm việc ở trạng thái dòng không liên tục ở một tần số xác định với một chu kỳ làm việc cố định. Nhƣ vậy chấn lƣu điện tử đã cung cấp cho ta, một cách tức thời một PF đơn vị cho điện áp có tần số hữu ích và tần số cao để đạt đƣợc hiệu suất cao, giá thành giảm, và độ tin cậy cao đƣợc so sánh với những bộ chấn lƣu điện tử hệ số cao tiêu chuẩn. Kết quả thí nghiệm dựa trên một đền compac công suất 27W đƣợc xây dựng và kiểm định thẩm tra mô phỏng bằng máy tính và phân tích đƣa ra những dự báo. 2.2. CẤU HÌNH VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH 42
43. 2.2.1. Cấu hình mạch Cấu hình mạch của bộ chấn lƣu điện tử đơn tầng đơn bộ ngắt có hệ số PF cao đề xuất biểu diễn ở hình 2.1. Chấn lƣu điện tử này bộ phận chính gồm một phân lơp E chuyển đổi cộng hƣởng tai điều khiển một đèn huỳnh quang và một bộ ngắt mạch nối tiếp-song song để phân chia dòng vào. Bộ điều ngắt mạch nối tiếp-song song đƣợc định hình bởi diode D1 và D2, một cuộn cảm Lp, một tụ kết nối dòng một chiều Cdc, và một bộ chuyển mạch công suất tác dụng S. Bộ chuyển đổi cộng hƣởng phân lớp E bao gồm một tụ kết nối dòng một chiều Cdc, một cuộn cảm L1, diode D3 và D4, và mạch cộng hƣởng tải. Diode D1 và D3 đƣợc sử dụng để cạch điện với mạch kết nối điện áo DC và bộ chuyển đổi phân lớp E. Diode D4 có mục đích tạo một đƣờng cho dòng cộng hƣởng của bộ chuyển đổi phân lớp E. Đèn huỳnh quang đƣợc kết nối song song với một tụ điện Cf, và đƣợc mắc nối tiếp với một cuộn cảm Ls và tụ điện Cs. Tụ Cf đƣợc sử dụng để cung cấp một điện áp mồi đủ cao cho đèn ở quá trình khởi động khởi động, và sau đó, cho dây đốt nóng ở nhiệt độ thích hợp ở chế độ ổn định. Bình chứa năng lƣợng cộng hƣởng, Ls và Cs, mắc nối tiếp với mạng đèn để tạo mạch cộng hƣởng tải của bộ chuyển đổi cộng hƣởng phân lớp E. Mạch cộng hƣởng tải của bộ chuyển đổi phân lớp E đƣợc tạo bởi đèn huỳnh quang và các bộ phận phản kháng Ls, Cs, Cp, và Cf. Dể giảm tổn hao đóng mở bộ băm xung nối tiêp-song song có thể hoạt động linh hoạt ở DCM. Do đó, thất thoát của bộ chuyển mạch công suất tác dụng có thể đƣợc loại trừ. Vì rằng bộ ngắt công suất tác dụng S có thể đƣợc mở hoặc tắt ở tần số cao với tần số xác định và chu kỳ làm việc không đổi, dòng điện đầu vào trở thành một sóng dao động ở cùng tần số. Bằng cách điều khiển biên độ và khoảng thời gian dao đọng của dòng điện, ta có thể có điện áp hình sin và trùng pha với điện áp vào. Sóng hài tần số cao ở dòng điện đầu vào có thể loại bỏ đƣợc một cách đơn giản bằng một bộ lọc giải thông thấp ở đầu vào. Cuối cùng một PF có giá trị gần 1 với độ biến dạng rất nhỏ có thể đạt đƣợc. 43
44. Hình 2.2: Mạch tƣơng đƣơng của dạng I Để nâng cao hiệu quả của chấn lƣu điện tử tần số cao,có nhiều loại công nghệ đóng ngắt mềm đƣợc đề xuất. Tuy nhiên, với những bộ chuyển đổi cộng hƣởng lớp E đƣợc biết đến là những bộ chuyển đổi khả dụng nhất [5], [6]. Ở bài báo này,chúng ta lựa chọn bộ chuyển nạch cộng hƣởng phân lớp E với cấu hình mạch đơn giản bởi vậy các bộ phận phải ít hơn để đạt đƣợc hiệu suất cao và giá thánh thấp. Thêm vào đó cấu trúc bộ ngắt đơn có thể sinh ra một dòng điện ra hình sin. Với những tham số mạch đƣợc thiết kế và tính toán cẩn thận, bộ ngắt công suất tác dụng có thể hoạt động chuyển mạch tại điện áp bằng không, dẫn đến hiệu suất mạch cao. 2.2.2 Hoạt động của mạch Chấn lƣu điện tử với bộ ngắt mạch đơn một tầng chỉ số PF cao, đƣợc thể hiện ở hình 2.1, nó tích hợp giữa bộ ngắt mạch nối tiếp-song song PFC và tầng bộ chuyển đổi cộng hƣởng lớp E. Bộ ngắt mạch công suất điện tử đƣợc đề xuất đƣợc kích hoạt bằng tín hiệu điều khiển Vgs. Chu kỳ làm việc của tín hiệu điều khiển là d. Mạch hoạt đọng có thể đƣợc chia ra thành 5 chế độ ứng 44
45. với thời gian dẫn của bộ ngắt mạch điện tử trong một chu kỳ làm việc tần số cao. Chế độ I (t0 <t <t1): tới thời gian t0, bộ ngắt công suất tác dụng S ngắt, và diode song song D4 dẫn. Dòng điện qua D4 là hiệu giữa dòng điện phần điện cảm Idc và dòng cộng hƣởng tải Ir. Đầu tiên của chế độ này, tín hiệu mở đƣợc cấp vào cổng của của bộ ngắt mạch S. Sơ đồ tƣơng đƣơng của chế độ này đƣợc mô tả ở hình 2.2. Một S mở dẫn điện, điện áp lƣới đặt vào cuộn cảm Lp. Khi DCM hoạt động, dòng điện cảm Ip của bộ băm nối tiếp-song song tăng tuyến tính từ không. Do đó, đóng điện cho bộ ngắt mạch S xảy ra ở chế độ bộ ngắt dòng bằng không. Vì rằng khóa S mở tại thời điểm dòng của khóa S bằng 0 nên độ dốc của dòng Ip tỉ lệ với đƣờng điện áp lƣới. Trong phạm vi của chế độ này, dòng điện đầu vào Iin là bằng với Ip. Khi mà hiệu số giƣa Idc và Ir dƣơng, diode D4 ngắt ra và chế độ I kết thúc. Hình 2.3: Mạch tƣơng đƣơng của dạng II. 45
46. Hình 2.4: Mạch tƣơng đƣơng của dạng III. Hình 2.5: Mạch tƣơng đƣơng của dạng IV-a 46
47. Hình 2.6: Mạch tƣơng đƣơng của dạng IV-b Dạng II (t2 <t <t3): Trong chế độ này, bộ chuyển mạch S giữ ở trạng thái bật. Mạch tƣơng đƣơng đƣợc thể hiện ở hình 2.2. Đƣờng điện áp lƣới đƣợc đặt vào Lp, và Ip tiếp tục tăng. Ở chế độ này, dòng Idc – Ir đƣơng nhiên chuyển từ diode D4 sang bộ chuyển mạch S. Cả hai dòng Idc – Ir và Ip đều đi qua bộ chuyển mạch S. Dạng III (t2 <t < t3): Đầu của chế độ III, giá trị dòng điện kháng Ip đạt đỉnh và bộ chuyển mạch S ngắt ra. Dòng điện cảm kháng Ip đi qua D2 để nạp cho tụ kết nối một chiều Cdc. Sơ đồ tƣơng đƣơng của chế độ này mô tả ở hình 2.4. Trong khoảng thời gian này, điện áp đặt lên Lp bằng Vdc. Vì vậy dòng điện cảm kháng Ip giảm tuyến tính. Dòng điện dung Ic1 trở thành Idc – Ir. Điện áp tụ điện là Vc1 tăng lên từ giá trị không đến một giá trị cực đại và giảm dần trở lại. Vì rằng giá trị cực đại của dòng Ip tỉ lệ với điện áp chỉnh lƣu đầu vào Vrec, khoảng thời gian cho dòng Ip giảm về không là không đổi và biến đổi theo điện áp chỉnh lƣu đầu vào. Nhƣ vậy có hai chế độ có khả năng xảy ra sau chế độ III, phụ thuộc vào dòng điện Ip và điện thế Vc1 đại lƣợng nào đạt giá trị 0 trƣớc . 47
48. Dạng IV-a (t3 <t <t4): Khi điện áp lƣới cao, điện thế Vc1 giảm đến không trƣớc Ip. chế độ III đƣợc kết thúc tại thời điểm khi điện thế Vc1 bằng không, và sau đó, đƣa vào hoạt động chế độ IV-a. Mạch tƣơng đƣơng đƣợc thể hiện ở hình 2.5. Đầu tiên, dòng điện Idc – Ir sẽ chuyển từ tụ điện C1 sang diode D4. Ở chế độ hoạt động này, dòng điện tự cảm Ip tiếp tục giảm. Chế độ này kết thúc khi dòng Ip giảm về không. Dạng IV-b (t3 < t < t4): khi điện áp lƣới giảm thấp xuống, xung của Ip là nhỏ và giảm về không nhanh hơn. Trong trƣờng hợp mà dòng Ip giảm về không, chế độ IV-b, thay thế cho chế độ IV-a, sau chế độ III. Sau đó, diode D2 đƣợc ngắt ra. Mạch tƣơng đƣơng đƣợc thể hiện ở hình 2.6. ở Chế độ này, dòng Idc – Ir tiếp tục truyền qua C1. chế độ này kết thúc vào lúc khi Vc1 cộng hƣởng đến không. Hình 2.7: Mạch tƣơng đƣơng của dạng V. Dạng V (t4 < t <t5): Diode D4 đƣợc mở khi bắt đầu của chế độ V và tạo ra dòng song song bằng hiệu giữa dòng Idc và Ir. Mạch tƣơng đƣơng đƣợc 48
49. thể hiện ở hình 2.7. Khi bộ ngắt mạch công suất tác dụng S đƣợc kích hoạt trở lại bằng tín hiệu điều khiển Vgs, chế độ này kết thúc sự hoạt động quay về chế độ I của vòng chu kỳ tiếp theo.hình 2.8 và 2.9 thể hiện dạng sóng lý thuyết cho chấn lƣu điện tử hệ số PF cao theo đề xuất hoạt động hki điện áp cao và khi điện áp thấp đối với nguồn điện áp chỉnh lƣu tƣơng ứng. Nhƣ đã thể hiện ở 2 hình này, tầng bộ ngắt mạch nối tiếp song song PFC đƣợc hoạt động ở DCM để cung cấp một dòng điện trung bình đầu vào theo tỉ lệ điện áp đầu vào hình sin, đã đạt đƣợc hệ số nguồn đầu vào cao. 49
50. Hình 2.8: Hình dạng sóng tiêu chuẩn (ở chỉnh lƣu tải điện áp cao) 50
51. Hình 2.9: Dạng sóng tiêu chuẩn (ở chỉnh lƣu tải điện áp thấp) 51
52. 2.3. PHÂN TÍCH MẠCH Để có thể dễ dàng phân tích bộ chấn lƣu điện tử hệ số nguồn cao, chuyển mạch đơnmột tầng một bộ chuyển mạch chúng ta có những giả thiết sau: 1. Tất cả những bộ phận mạch là lý tƣởng. 2. bộ ngăt mạch tần số đƣợc thiết kế có tần số cao hơn tần số lƣới xoay chiều; vì vậy điện áp đầu vào có thể đƣợc coi nhƣ không đổi trong chu kỳ dóng ngắt. Tụ điện Cdc liên kết một chiều đƣợc tính toán đủ lớn để cho điện ápVdc có thể đƣợc coi một nguồn áp một chiều lý tƣởng. 3. Cuộn kháng L1 đủ lớn sao cho dòng điện cảm kháng Idc có thể coi xấp xỉ nhƣ nguồn dòng một chiều. 4. Chỉ số chất lƣợng tải của bộ nghịch lƣu cộng hƣởng phân lớp E là đủ cao để có thể coi dòng tải Ir có dạng hình sin. 5. Đèn đƣợc coi nhƣ một mạch hở trƣớc khi đánh lửa và nhƣ một điện trở ở trạng thái ổn định. L C L1 I dc I r s s I s C + D C p V S 4 1 R dc lamp C - f L L 1 s Css I dc I r + S R eq - Hình 2.10: Sự dẫn xuất của mạch tƣơng đƣơng cho chấn lƣu điện tử với bộ nghịch lƣu cộng hƣởng phân lớp E 52
53. Dựa trên những giả thiết và khi chỉ nghiên cứu một chu kỳ đóng ngắt chấn lƣu điện tử có thể đƣợc xử lý nhƣ hai tầng độc lập đơn giản, bộ bộ băm nối tiếp song song PFC và bộ đảo lƣu cộng hƣởng phân lớp E. 2.3.1. Tầng nghịch lưu cộng hưởng phân lớp E Chấn lƣu điện tử với bộ nghịch lƣu cộng hƣởng phân lớp E gồm một bộ chuyển mạch công suất tác dụng S, một tụ điện C1 đƣợc mắc song song, một mạch cộng hƣởng Ls-Cs-Cp một tụ điện Cf đƣợc làm nóng trƣớc, và một đèn huỳnh quang. Khi đƣợc hoạt động ở một tần số cao, đèn huỳnh quang có thể đƣợc mô hình hóa nhƣ một điện trở Rlamp và một điện trở sợi đốt rf cho mỗi catot. Trong thực tế, điện trở sợi đốt của một đèn huỳnh quang thƣờng rất nhỏ; vì vậy có thể đã bỏ qua khi phân tích. Sau đó, tổ hợp song song của Cp, Cf, và đèn ở hình 2.1 đƣợc biến đổi thành một tổ hợp nối tiếp Css và Req, nhƣ thể hiện ở hình 2.10. Theo nhƣ Hình 2.10 các điện trở tƣơng đƣơng Req đƣợc xác định R R lamp (1) eq 2 2 2 1 s Rlamp C p C f và tụ điện tƣơng đƣơng: 2 2R2 Cs 1 s lamp C p C f C (2) ss 2 1 2 2 2 2 s Rlamp C p C f s RlampCs C p C f Điện cảm L1 đƣợc đủ lớn để cho các xung xoay chiều đối với dòng một chiều Idc có thể đã đƣợc bỏ qua. Để bộ chuyển mạch S có thể chuyển mạch ở điện áp zero thì tần số hoạt động f của nó phải lớn hơn tần số cộng s hƣởng fs = 1 (2 LsCss ). Hình dạng sóng của dòng điện tải Ir phụ thuộc 53
54. vào hệ số chất lƣợng tải QL . Nếu hệ số chất lƣợng tải cao, hình dạng sóng của dòng điện tải Ir gần nhƣ dạng hình sin. Sau đó, sự kết hợp của phần điện cảm và mạch cộng hƣởng nhƣ một nguồn dòng mà dòng L1 Ls Cs Req điện của nó là I I . Khi bộ ngắt mạch công suất tác dụng đƣợc mở, dòng dc r điện I I đi xuyên qua bộ ngắt mạch công suất tác dụng S. Khi bộ ngắt dc r mạch công suất tác dụng ngắt điện, dòng điện I I đi qua tụ điện C . Vì dc r 1 vậy, tụ điện mắc song song tạo dạng điện áp trên bộ ngắt mạch công suất C1 tác dụng. Vì rằng dạng sóng dòng điện bộ ngắt mạch công suất tác dụng và điện áp không chồng lên nhau ở những khoảng thời gian chuyển mạch, tổn thất bộ chuyển mạch bằng không, tạo ra hiệu suất cao. 2.3.2. Tầng bộ băm xung nối tiếp-song song PFC Tầng bộ băm xung nối tiếp-song song PFC đƣợc cấp điện từ nguồn điện áp tải xoay chiều s t Vm sin 2 fLt (3) V mà m là biên độ của nguồn điện áp lƣới xoay chiều, và fL là tần số lƣới. Trong chế độ I và II, nguồn áp lƣới cấp dòng điện cho tầng bộ băm xung nối tiếp-song song PFC. dòng điện đầu vào Iin không lọc và bằng dòng I p . Bởi vì tầng bộ băm xung nối tiếp-song song PFC hoạt động ở DCM trong cả chu kỳ tần số lƣới, I p tăng từ không vào lúc bắt đầu của chế độ I và nó đạt đƣợc đỉnh cao nhất lúc kết thúc chế độ II . Sau đó, nó giảm đến không trƣớc khi kết thúc của dạng IV. Dạng sóng dòng điện của phần điện cảm Lp trong một chu kỳ làm việc 54
55. Hình 2.11: điều chỉnh dạng sóng dòng điện phần cảm Bảng 3.1 Thông số mạch điện áp đầu vào Vs 110Vrms , 60Hz bộ chuyển mạch tần số f s 36kHz chế độ làm việc d 0.38 điện thế kết nối một chiều Vdc 100V tụ điện kêt nối một chiều Cdc 200 F cuộn cảm L p 0.81mH cuộn cảm L1 10mH cuộn cảm L s 1.5mH tụ điện C1 11.9nF tụ điện C s 37.8nF tụ điện C p 9.6nF tụ điện L p 7.5nF hoàn chỉnh đƣợc thê hiện ở hình 11. giá trị đỉnh lớn nhất theo một đƣờng bao hính sin và có thể biểu diễn nhƣ sau 55
56. Vm sin 2 fLt I p,peak t d (4) 2Lp fs ở đó V sin 2 f t biểu diễn điện áp lƣới tức thời, mà có thể đƣợc xét nhƣ m L không đổi trong mỗi chu kỳ làm việc của bộ chuyển mạch. Giá trị trung bình của dòng điện đầu vào Iin trong một chu kỳ đóng ngắt tần số cao có thể đƣợc tính toán nhƣ sau: T 1 s I t I t d t in,avg p Ts 0 d 2 Vm sin 2 fLt (5) 2Lp fs biểu thức (5) chỉ ra rằng dòng điện đầu vào có dạng hình sin và cùng pha với điện áp tải xoay chiều. Vì rằng khi bộ băm xung nối tiếp-song song PFC đƣợc thiết kế hoạt động ở chế độ DCM với tần số đóng ngắt nhất định và chu kỳ làm việc không đổi thì dòng điện đầu vào có dang sóng hình sin của nguồn tải xoay chiều. Nhƣ một kết quả, một bộ có PF cao của lƣới sử dụng có thể nhận đƣợc. 2.4. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 56
57. Vgs: 5 V/div, Ir, Is, IC1: 0.5 A/div, Time: 5 s/div Hình 2.12: Dạng sóng đo đƣợc của Vgs, Ir, Is, và Vc1. Vgs: 5 V/div, Is: 0.5 A/div, IC1: 0.5 A/div, VC1: 100 V/div, Time: 5 s/div Hình 2.13: dạng sóng đo đƣợc của Vgs, Is, IC1, và VC1 57
58. Vs: 100 V/div, Iin:1 A/div,Ip:1 A/div, Time: 5 ms/div Hình 2.14: Dạng sóng đo đƣợc của Vs, Iin, và Ip Hình 2.15: Dạng sóng đo đƣợc của Vlamp và Ilamp Tuy vậy, những thất thoat của bộ chuyển mạch cho bộ chấn lƣu điện tử mới này trong thƣc tế là bằng không. Thí nghiệm cộng hƣởng tần số từ bộ chấn lƣu điện tử công tắc đơn chỉ số nguồn cao là bằng 92.1%. Hình 2.14 thể hiện những kết quả điện áp tải đầu vào và những dạng sóng dòng điện khi mạch PFC đƣợc cung cấp từ một điện áp đầu vào là 110 V. Ở điểm hoạt động 58
59. này, thiết kế mới có thể đật đƣợc một chỉ số nguồn lớn hơn 0.99 và một THD thấp hơn 9.8%.Dạng sóng dòng và điện áp đèn huỳnh quang tần số cao đƣợc thể hiện ở hình 2.15. Chỉ số dòng điện của những kết quả dòng điện là 1.42. Để kiểm chứng những nguyên lý hoạt động dự báo trƣớc và phân tích lý thuyết của chấn lƣu một tầng mọt bộ ngắt mạch có PF cao đề xuất cho đèn huỳnh quang, một thí nghiệm cho chấn lƣu điện tử ở hình 1 đƣợc thiết kế, xây dựng cho bộ điều khiển compac đền huỳnh quang với công suất PL-27 W. Những thông số mạch đã đƣợc liệt kê ở bảng I còn hình 2.12 và 2.13 thể hiện những dạng sóng đã đƣợc đo trong quá trình thí nghiệm của mạch thí nghiệm, các kết quả này hoàn toàn trùng với kết quả đã mô phỏng . Kết quả thí nghiệm đƣợc thể hiện ở hình 2.12 và 2.13 đã chứng minh rằng điện áp chuyển mạch bằng đạt đƣợc ở tần số không đổi cho bộ chuyển mạch công suất tác dụng. Ta cũng nhận thấy rằng bộ ngắt mạch công suất tác dụng S và tụ điện C1 cũng chuyển mạch mềm ở điện áp chuyển mạch zero. Vì rằng tổn hao chuyển mạch ở bộ chấn lƣu điện tử trong thực tế bằng không. Hiệu suất đạt đƣợc của chấn lƣu điên tử một tầng một chuyển mạch có PF cao đạt 92.1%. hình 2.14 thể hiện dạng sóng dòng điện và điện áp đầu vào đƣợc đo khi mạch PFC đƣợc cung cấp từ một điện áp 110 V. Ở điểm hoạt động này, thiết kế mới có thể đạt đƣợc một hệ số nguồn cao hơn 0.99 và một THD thấp hơn 9.8%. Dạng sóng dòng điện và điện áp của đèn huỳnh quang tần số cao đƣợc thể hiện ở hình 2.15. CF của dòng điện đèn băng 1.42. 59
60. Chương 3. XÂY DỰNG MÔ HÌNH BỘ CHẤN LƯU SỰ CỐ 3.1. Các thiết bị làm mạch 3.1.1. cầu chỉnh lưu Nguồn điện lƣới từ 140 VAC đến 220 VAC đƣợc nắn toàn kỳ bằng cầu diode 4 x 4007. Hình 3.1: diode cầu trong mạch chỉnh lƣu điện xoay chiều Hình 3.2: cầu chỉnh lƣu diode 60
61. Hình 3.3: dạng điện áp chỉnh lƣu 3.1.2. Diode Điốt bán dẫn là các linh kiện điện tử thụ động và phi tuyến, cho phép dòng điện đi qua nó theo một chiều mà không theo chiều ngƣợc lại, sử dụng các tính chất của các chất bán dẫn. Khi đã có đƣợc hai chất bán dẫn là P và N , nếu ghép hai chất bán dẫn theo một tiếp giáp P - N ta đƣợc một Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm : Tại bề mặt tiếp xúc, các điện tử dƣ thừa trong bán dẫn N khuyếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp vào các lỗ trống => tạo thành một lớp Ion trung hoà về điện => lớp Ion này tạo thành miền cách điện giữa hai chất bán dẫn. Hình 3.4: Cấu tạo của diode 61
62. Hình 3.5: hình dạng của diode 3.1.3. Tụ điện Tụ điện là một linh kiện quan trọng trong số 5 linh kiện của thiết bị điện tử, tụ điện không thể thiếu trong các mạch lọc, mạch dao động và mạch truyền dẫn tín hiệu xoay chiều, hiểu cấu tạo và hoạt động cũng nhƣ ứng dụng của tụ điện là điều rất cần thiết. Hình 3.6: hình ảnh của tụ hóa 3.1.3.1. Cấu tạo của tụ điện Tụ điện là một linh kiện đƣợc cấu tạo bởi hai bản cực đặt song song, có tính chất cách điện một chiều nhƣng cho dòng điện xoay chiều đi qua nhờ nguyên lý phóng nạp. Tụ điện có cấu tạo cơ bản là hai bản cự kim loại đặt song song, tuỳ theo lớp cách điện ở giữa hai bản cực là gì thì tụ có tên goi tƣơng ứng .VD : 62
63. Lớp cách điện là không khí ta có tụ không khí, là giấy ta có tụ giấy, là gốm cho ta tụ gốm hoặc là lớp hoá chất thì cho ta tụ hoá . Hình 3.7: cấu tạo của tụ gốm va tụ hóa Có hai loại tụ chính là tụ giấy, tụ gốm và tụ hoá . Tụ giấy và tụ gốm là các tụ không phân cực và có trị số nhỏ < 470 NanoFara, còn tụ hoá thƣờng có trị số lớn từ 0,47 Micro Fara đến hàng nghìn Micro Fara và tụ hoá có phân cực âm dƣơng. Hình 3.8: hình ảnh của tụ gốm 63
64. 3.2.1.2. chức năng của tụ điện Cho điện áp xoay chiều đi qua và ngăn điện áp một chiều lại, do đó tụ còn đƣợc sử dụng đẻ truyền tín hiệu giữa các tầng khuyếch đại có chênh lệch về điện áp một chiều. Lọc điện áp xoay chiều sau khi đã đƣợc chỉnh lƣu (loại bỏ pha âm) thành điện áp một chiều bằng phẳng. Đó là nguyên lý của các tụ lọc nguồn. Với điện AC (xoay chiều) thì tụ dẫn điện còn với điện DC (một chiều) thì tụ lại trở thành tụ lọc. 3.1.4. Điện trở Hình 3.9: hình dạng điện trở 64
65. Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện. Nếu vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở là vô cùng lớn. Điện trở của dây dẫn phụ thộc vào chất liệu, độ dài và tiết diện của dây. đƣợc tính theo công thức sau: R = ρ.L / S Trong đó ρ là điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệu L là chiều dài dây dẫn S là tiết diện dây dẫn R là điện trở đơn vị là Ohm 3.1.5. Transistor 3.1.5.1. Định nghĩa và cấu tạo của transistor Transistor đƣợc hình thành từ ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P-N , nếu ghép theo thứ tự PNP ta đƣợc Transistor thuận , nếu ghép theo thứ tự NPN ta đƣợc Transistor ngƣợc. về phƣơng diện cấu tạo Transistor tƣơng đƣơng với hai Diode đấu ngƣợc chiều nhau. Cấu trúc này đƣợc gọi là Bipolar Junction Transitor (BJT) vì dòng điện chạy trong cấu trúc này bao gồm cả hai loại điện tích âm và dƣơng (Bipolar nghĩa là hai cực tính). Hình 3.10: hình dạng cấu tạo transistor 65
66. Ba lớp bán dẫn đƣợc nối ra thành ba cực, lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là B (Base), lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp. Hai lớp bán dẫn bên ngoài đƣợc nối ra thành cực phát (Emitter) viết tắt là E, và cực thu hay cực góp (Collector) viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn (loại N hay P ) nhƣng có kích thƣớc và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị cho nhau đƣợc. Hình 3.11: hình dạng của transistor 3.1.5.2. Nguyên tắc hoạt động của Transitor * Xét hoạt động của Transistor NPN . Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E trong đó (+) nguồn vào cực C và (-) nguồn vào cực E. Cấp nguồn một chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dòng vào hai cực B và E , trong đó cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân E. Khi công tắc mở , ta thấy rằng, mặc dù hai cực C và E đã đƣợc cấp điện nhƣng vẫn không có dòng điện chạy qua mối C E ( lúc này dòng IC = 0 ) Khi công tắc đóng, mối P-N đƣợc phân cực thuận do đó có một dòng điện chạy từ (+) nguồn UBE qua công tắc => qua R hạn dòng => qua mối BE về cực (-) tạo thành dòng IB 66
67. Ngay khi dòng IB xuất hiện => lập tức cũng có dòng IC chạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, và dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB. Nhƣ vậy rõ ràng dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB và phụ thuộc theo một công thức . IC = β.IB Trong đó: IC là dòng chạy qua mối CE IB là dòng chạy qua mối BE β là hệ số khuyếch đại của Transistor * Xét hoạt động của Transistor PNP . Sự hoạt động của Transistor PNP hoàn toàn tƣơng tự Transistor NPN nhƣng cực tính của các nguồn điện UCE và UBE ngƣợc lại . Dòng IC đi từ E sang C còn dòng IB đi từ E sang B. 3.1.6. Cuộn dây Cuộn cảm gồm một số vòng dây quấn lại thành nhiều vòng, dây quấn đƣợc sơn emay cách điện, lõi cuộn dây có thể là không khí, hoặc là vật liệu dẫn từ nhƣ Ferrite hay lõi thép kỹ thuật . Cuộn dây lõi không khí Cuộn dây lõi Ferit Hình 3.12: Ký hiệu cuộn dây trên sơ đồ : L1 là cuộn dây lõi không khí, L2 là cuộn dây lõi ferit, L3 là cuộn dây có lõi chỉnh, L4 là cuộn dây lõi thép kỹ thuật 67
68. 3.2. XÂY DỰNG MẠCH 3.2.1. Bảng thông số mạch thực điện áp đầu vào 220VAC, 50Hz Tần số chuyển mạch 20-50kHz Tụ điện C1 15uF Tụ điện C2 15uF Tụ điện C3 10uF Tụ điện C4 10uF Tụ điện C5 1000V, 102J Tụ điện C6 1000V, 562J Điện trở R1 220K Điện trở R2 16 Điện trở R3 16 Điện trở R4 510K Điện trở R5 510K Điện trở R6 220K Transistor Q1 E60, 13003 transistor E60, 13003 Cuộn dây 400mH diode IN4007 3.2.2. Mô hình thiết kế 68
69. Hình 3.13: Mô hình thiết kế mạch 69
70. KẾT LUẬN Sau ba tháng làm đồ án về đề tải: “ Xây dựng chấn lưu 3 chức năng cho đèn neon sự cố ” qua máy tính cá nhân PC, đồng thời với sự giúp đỡ và chỉ bảo của GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn, thầy Ngô Quang Vĩ và các thầy cô giáo trong bộ môn điện và điện tử, em đã làm đƣợc những công việc sau: + Xây dựng lý thuyết: kiến thức về các sơ đồ của bộ chấn lƣu điện tử sử dụng trong lĩnh vực điện chiếu sáng sử dụng đèn huỳnh quang trong sinh hoạt. + Làm mô hình thực nghiệm: kiến thức về kết cấu mạch chấn lƣu điện tử. Tuy nhiện do thời gian hạn chế, kiến thức của em còn có hạn và các điều kiện ngoại cảnh khác nên trong cuốn đồ án này em không thể tránh khỏi những thiều sót: + Kết cầu cơ khí và tính thẩm mĩ của mô hình thực nghiệm còn nhiều thiếu sót. + khả năng ứng dụng chƣa thực sự hiệu quả. Em rất cảm ơn GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn, thầy Ngô Quang Vĩ và các thầy cô giáo trong bộ môn điện và điện tử đã giúp đỡ em hoàn thành cuốn đồ án này và mong đƣợc sự góp ý, chỉ dẫn của các thầy, cô để cuốn đồ án này thêm hoàn thiện. Em chân thành cảm ơn! 70
71. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Bính.D. V. Nghì. Giáo trình biến đổi công suất lớn. Đại học Bách khoa hà nội, 1982. [2] Nguyễn Bính. Kỹ thuật biến đổi điện năng. Đại học Bách khoa Hà nội, 1982. [3] Nguyễn Bính. Điện tử công suất, ứng dụng tiristor. Nhà sản xuất bản bộ đại học, 1985. [4] Lê Văn Doanh, Nguyễn Thế Công, Trần Văn Thịnh. Điên tử công suất – Lý Thuyết, Thiết Kế, Ứng Dụng (2007) Nhà xuất bản Khoa Học Kĩ Thuật [5] Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh. Điện tử công suất. Nhà xuất bản KHKT, Hà Nội, 2004. 71
72. MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƢƠNG 1. CÁC LOẠI ĐÈN VÀ CÁC BỘ CHẤN LƢU 2 1.1. MỞ ĐẦU 2 1.1.1 Lịch sử phát triển của nghành điện 2 1.2. NHỮNG HỆ THỐNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH 5 1.2.1. Giới thiệu về hệ thống chiếu sáng thông minh 5 1.2.2. Chức năng 6 1.2.3. Đặc tính 6 1.3. CÁC LOẠI ĐÈN VÀ CÁC BỘ CHẤN LƢU 7 1.3.1. Loại đèn compac 7 1.3.1.1. Đèn compac có hiệu quả kinh tế 7 1.3.2. Đèn huỳnh quang 11 1.3.2.1. Nguyên tắc hoạt động 13 1.3.2.2. Xây dựng đèn 14 1.3.2.3. Khía cạnh của hoạt động điện 15 1.3.2.4. Ảnh hƣởng của nhiệt độ 17 1.3.2.5. Thiệt hại 18 1.3.2.6. Switchstart / gia nhiệt 21 1.3.2.7. Phosphor 26 1.3.2.8. chất lân quang và quang phổ của ánh sáng 29 1.4. GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC SỰ CỐ TRONG LĨNH VỰC CHIẾU SÁNG 39 CHƢƠNG 2. BỘ CHẤN LƢU 3 CHỨC NĂNG CHO ĐÈN NEON 40 2.1. GIỚI THIỆU 40 2.1.1. Giới thiệu chung về mạch và sơ đồ nguyên lý 40 2.2. CẤU HÌNH VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH 43 2.2.1. Cấu hình mạch 43 72
73. 2.2.2. Hoạt động của mạch 44 2.3. PHÂN TÍCH MẠCH 52 2.3.1. Tầng nghịch lƣu cộng hƣởng phân lớp E 53 2.3.2. Tầng bộ băm xung nối tiếp – song song PFC 54 2.4. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 56 CHƢƠNG 3. XÂY DỰNG MÔ HÌNH BỘ CHẤN LƢU 60 3.1. CÁC THIẾT BỊ LÀM MẠCH 60 3.1.1. Cầu chỉnh lƣu 60 3.1.2. Diode 61 3.1.3. Tụ điện 62 3.1.3.1. Cấu tạo của tụ điện 62 3.1.3.2. Chức năng của tụ điện 64 3.1.4. Điện trở 64 3.1.5. Transistor 65 3.1.5.1. Định nghĩa và cấu tạo của transistor 65 3.1.5.2. Nguyên tắc hoạt động của transistor 66 3.1.6. Cuộn dây 67 3.2. XÂY DỰNG MẠCH 68 3.2.1. Bảng thông số mạch thực 68 3.2.2. Mô hình thiết kế 68 KẾT LUẬN 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 73