Vì sao đèn ống tiết kiệm điện hơn bóng đèn dây tóc?

Một đèn ống 40 oat xem ra sáng không kém gì một bóng đèn dây tóc 150 oat, nhưng điện năng tiêu thụ của nó lại ít hơn so với đèn dây tóc. Cũng có nghĩa là, hiệu suất phát sáng của đèn ống cao hơn đèn dây tóc, dùng nó tiết kiệm điện hơn đèn dây tóc. Vì sao vậy nhỉ?

Nguyên nhân căn bản là ở chỗ phương thức phát sáng của đèn ống và đèn dây tóc khác nhau. Đèn dây tóc dựa vào hiệu ứng nhiệt sinh ra khi dòng điện đi qua dây tóc đèn để phát sáng. Bất cứ vật thể nào khi bị đốt nóng đến 525°C trở lên đều sẽ phát sáng. Vả lại, hiệu ứng phát sáng theo sự tăng cao của nhiệt độ mà tăng cao. Cho nên, người ta thường chọn dùng dây vonfram có điểm nóng chảy cao (bằng 3410°C) để làm dây tóc. Tuy đã qua sự cải tiến không ngừng, hiệu ứng phát sáng của đèn dây tóc có được nâng cao, nhưng phần điện năng mà nó chuyển đổi thành quang năng vẫn là rất ít, tuyệt đại bộ phận điện năng còn bị biến thành nhiệt năng mà lãng phí mất một cách vô ích.

Nguyên lí phát quang của đèn ống thì lại khác hẳn. Bên trong ống đèn của nó được phết một lớp chất huỳnh quang, hai đầu có lắp điện cực, trong ống có nạp khí acgon và một ít thuỷ ngân. Khi dòng điện đi qua, điện cực phóng ra electron, những electron này chuyển động với tốc độ cực cao sang đầu bên kia của ống. Trên đường đi, khi chúng va chạm vào các phân tử acgon thì sẽ phóng ra càng nhiều electron.

Lượng electron đông đúc va chạm vào các phân tử hơi thuỷ ngân, làm cho phân tử hơi thuỷ ngân thu được một suất năng lượng ngoài quy định, và nhảy đến trạng thái năng lượng tương đối cao. Khi những phân tử này từ trạng thái năng lượng cao quay về trạng thái năng lượng bình thường liền phát xạ năng lượng dư thừa ra dưới phương thức tia tử ngoại. Tia tử ngoại không thể nhìn thấy, nhưng sau khi nó bị chất huỳnh quang trên vách ống đèn hấp thu, chất huỳnh quang liền phát ra ánh sáng nhìn thấy. Do đó có thể nói rằng, trong quá trình phát sáng của đèn ống, nhiệt lượng sinh ra rất ít, ánh sáng mà nó phát ra là một loại ánh sáng lạnh. Điều đó làm cho hiệu suất phát sáng của đèn ống được nâng cao rất nhiều, tiết kiệm điện hơn đèn dây tóc.

Do sự ngừng lại của phóng điện phát sáng, đầu co duỗi dần dần nguội đi, rồi khôi phục về hình dạng ban đầu. Khi nó tách khỏi đầu cố định, mạch điện bị ngắt ra, cắt đứt dòng điện. Trong khoảnh khắc dòng điện bị cắt, trên cái chấn lưu cảm ứng ra điện áp rất cao, có thể đạt tới 1000 vôn. Nó cùng với điện áp nguồn nhập lại đặt lên hai đầu điện cực của ống đèn. Thế là đèn ống bật sáng.

Nếu quá trình kể trên xảy ra một lần mà không thể bật sáng đèn ống, ống nê ông trong tắc te sẽ sáng trở lại rồi lại tắt, rồi lại sáng trở lại… Cứ lặp đi lặp lại như thế vài lần, chúng ta nhìn thấy cái tắc te liên tục chớp nháy cho đến khi đèn ống sáng lên mới thôi. Sau khi đèn ống sáng hẳn, dòng điện tăng lên rất nhanh, cái chấn lưu liền có tác dụng hạn chế dòng điện vào trong phạm vi quy định. Đồng thời thuỷ ngân trong ống đèn bốc hơi, điện trở giữa hai đầu điện cực giảm nhỏ đi rất nhiều, vì vậy điện áp hai đầu cũng thấp xuống. Thế là cái tắc te không còn sinh ra sự phóng điện phát sáng và cũng không còn sáng lên nữa. Hơi thuỷ ngân, làm cho phân tử hơi thuỷ ngân thu được một suất năng lượng ngoài quy định, và nhảy đến trạng thái năng lượng tương đối cao. Khi những phân tử này từ trạng thái năng lượng cao quay về trạng thái năng lượng bình thường liền phát xạ năng lượng dư thừa ra dưới phương thức tia tử ngoại. Tia tử ngoại không thể nhìn thấy, nhưng sau khi nó bị chất huỳnh quang trên vách ống đèn hấp thu, chất huỳnh quang liền phát ra ánh sáng nhìn thấy. Do đó có thể nói rằng, trong quá trình phát sáng của đèn ống, nhiệt lượng sinh ra rất ít, ánh sáng mà nó phát ra là một loại ánh sáng lạnh. Điều đó làm cho hiệu suất phát sáng của đèn ống được nâng cao rất nhiều, tiết kiệm điện hơn đèn dây tóc.

Chất huỳnh quang khác nhau có thể phát ra ánh sáng có tần số khác nhau, thể hiện ra ánh sáng màu khác nhau trong con mắt chúng ta. Nếu chọn lựa chất phát quang thích hợp thì có thể làm cho ánh sáng đèn ống rất gần với ánh sáng Mặt Trời.

Con đom đóm cũng có thể phát sáng, ánh sáng phát ra cũng là ánh sáng lạnh. Vả lại, hiệu suất phát sáng của đom đóm còn cao hơn nhiều so với đèn ống. Làm thế nào học tập được ở con vật này, tiến một bước nâng cao hiệu suất phát sáng là vấn đề mà các nhà khoa học cảm thấy rất thú vị.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Hỏi đáp & Tư vấn © 2013 Hỏi đáp tư vấn