Chiếu sáng có thể chiếm tới 40% năng lượng tiêu thụ tại các công sở và trung tâm thương mại khiến chúng trở thành mục tiêu đáng chú ý của những sáng kiến quản lý tiết kiệm năng lượng. Mặc dù gần 90% năng lượng đèn sợi đốt tiêu thụ chuyển hóa thành nhiệt nhưng chúng vẫn thịnh hành trong khắp các ngôi nhà của chúng ta, trong các trung tâm thương mại và công nghiệp. Hoạt động của chúng rất đơn giản và tự điều chỉnh Những nguồn sáng phóng điện tiết kiệm năng lượng thấp áp và cao áp cùng với các chấn lưu điện từ hiệu suất cao và chấn lưu điện tử tần số cao là sự lựa chọn thông dụng hiện nay để trang bị thêm hoặc lắp đặt mới các hệ thống chiếu sáng tiêu tốn ít năng lượng.
Không giống như các đèn sợi đốt, các đèn phóng điện không thể mắc trực tiếp vào lưới điện. Trước khi dòng điện ổn định bằng một cách nào đó thì chúng đã tăng và tăng mạnh làm đèn bị quá đốt nóng và phá hủy. Độ dài và đường kính của dây tóc trong đèn sợi đốt chính làm hạn chế dòng chạy qua nó và điều chỉnh ánh sáng phát ra. Thay vì dây tóc đèn phóng điện dùng hiệu ứng hồ quang điện nên nó cần đến phần tử gọi là “chấn lưu” để trợ giúp cho việc phát sáng.
Chấn lưu có ba công dụng chính:
- cung cấp thế hiệu khởi động một cách chính xác bởi vì đèn cần thế hiệu khởi động lớn hơn thế hiệu làm việc
- làm hợp điện thế nguồn về giá trị điện thế làm việc của đèn
- hạn chế dòng để tránh đèn bị hỏng bởi vì khi hồ quang xuất hiện thì tổng trở của đèn sẽ giảm (hiệu ứng điện trở vi phân âm)
Đầu tiên đèn được coi như một khối khí không dẫn giữa hai điện cực. Chấn lưu cần phải cung cấp điện thế để tạo hồ quang giữa hai điện cực. Thế hiệu này được cấp bởi bộ biến áp nằm trong chấn lưu và đôi khi nó được sự trợ giúp của tắcte để tạo xung cao thế. Khi khí trong đèn đã bị iôn hóa, điện trở của đèn sẽ giảm rất nhanh tránh cho điện cực không bị đốt quá nóng. Khi dòng điện đã chạy qua dòng hồ quang khí sẽ nóng lên và tạo áp suất trong ống phóng điện. Áp suất này làm tăng điện trở của dòng hồ quang dẫn đến việc tiếp tục đốt nóng khí và nâng cao áp suất. Chấn lưu cần phải điều khiển thế và dòng để đèn làm việc ổn định tại công suất danh định. Thiếu việc điều khiển dòng của chấn lưu, áp suất sẽ tăng cho đến khi thế đặt vào hai điện cực sẽ giảm, iôn hóa sẽ tắt và đèn sẽ ngừng làm việc.
Nếu chấn lưu không thích hợp chúng sẽ khiến đèn làm việc trong trạng thái không tối ưu. Kết quả là đèn không làm việc tại đúng công suất và sẽ không phát đúng ánh sáng, tuổi thọ chúng sẽ giảm đi. Chấn lưu cần phải cung cấp đúng thế hiệu danh định để khởi động và duy trì hồ quang và cần phải điều khiển dòng để đèn làm việc đúng công suất.
Một số chấn lưu tự nó gây ra những ảnh hưởng bất lợi cho nguồn điện. Những vấn đề của nguồn lưới điện không phải lúc nào cũng là tự có mà thường bị chính các thiết bị (giống như chấn lưu điện từ và điện tử) khi nối vào nguồn điện gây ra. Những cuộn biến áp và tụ điện quá nóng, sự trục trặc của máy tính, các ngắt mạch nhảy thường xuyên, giao thoa của radio và điện thoại là những thứ gây ảnh hưởng lên chất lượng của nguồn điện. Người ta có thể giảm những ảnh hưởng này khi chú ý đến những đặc trưng làm việc của các chấn lưu.
MẠCH CỦA CHẤN LƯU CÓ CÁC KIỂU KHỞI ĐỘNG KHÁC NHAU
Tuỳ theo cơ chế khởi động có ba loại mạch chủ yếu của chấn lưu điện từ được dùng hiện nay. Ba loại chấn lưu này được phân loại theo ba kiểu khởi động: kiểu khởi động do đốt nóng trước, kiểu khởi động trong chốc lát và kiểu khởi động nhanh. Cùng với việc sử dụng chấn lưu lai và chấn lưu điện tử có thêm hai loại khởi động nữa: khởi động nhanh cải tiến và kiểu khởi động tức thời của những đèn thuộc loại khởi động nhanh.
Khởi động do điện cực được đốt nóng trước (chấn lưu điện từ)
Mạch đốt nóng trước được trình bày trên hình H. III.1, nó cấp điện để đốt nóng điện cực trước khi đèn khởi động, đây là kiểu dùng đầu tiên để khởi động đèn huỳnh quang. Cần thiết đốt nóng điện cực để thiết lập sự phóng điện trong đèn. Việc đốt nóng trước này được thực hiện bằng tay hay tự động dùng tắc te mắc nối tiếp với chấn lưu.
Khi nguồn điện được cấp, tắc te đóng lại và thông qua chấn lưu một dòng điện chạy qua hai điện cực khiến chúng nóng lên. Sau một vài giây để điện cực đạt đến nhiệt độ nhất định tắc te tự động mở ra. Việc mở của tắc te mà trước đó như đang làm ngắn mạch khiến cho dòng chạy qua khối khí ở trong đèn. Do hai điện cực được đốt nóng, sự phóng điện được thiết lập và đèn phát ánh sáng. Kiểu khởi động này thường dùng cho đèn huỳnh quang loại ống dài và loại thu gọn (công suất từ 4 đến 30 watt). Đèn ống dài có tắc te ngoài còn đèn huỳnh quang thu gọn có tắc te gắn liền trong đui đèn.
Đèn huỳnh quang ống dài khởi động kiểu đốt nóng trước có thể làm việc với chấn lưu khởi động điều khiển. Chấn lưu này có cuộn riêng để đốt nóng điện cực và không cần đến tắc te nữa. Loại chấn lưu này được phát triển muộn hơn sau khi loại chấn lưu khởi động nhanh (xem ở dưới) ra đời.
Khởi động ngay (Chấn lưu điện từ và điện tử)
Loại đèn kiểu này khởi động ngay không cần đến trợ giúp của tắc te. Để đạt được điều này chấn lưu cần phải cung cấp thế hở mạch có giá trị gấp đến ba lần so với thế hiệu làm việc danh định của đèn. Cao thế này lấy từ cuộn biến áp tự ngẫu lớn nằm ngay trong chấn lưu. Kiểu khởi động này khiến cho chấn lưu có kích thước lớn hơn loại chấn lưu nói ở trên.
Chấn lưu kiểu khởi động ngay dùng cho hai đèn có hai dạng: mạch kéo co và mạch nối tiếp theo chuỗi.
a. Mạch kéo co (Chấn lưu điện từ)
Mạch kéo co khởi động ngay (hình H. III.2) khác với mạch khởi động đốt nóng trước, như đã nói ở trên, ở chỗ nó không có tăc te và thế khởi động lớn. Nó khởi động hai đèn riêng rẽ không phụ thuộc vào nhau. Kiểu khởi động riêng rẽ này khiến chấn lưu lại càng to hơn.
Một tụ điện được mắc nối tiếp với một đèn để cải thiện tham số nguồn (xem ở phần dưới). Mạch có cuộn cảm mắc nối tiếp với đèn gọi là mạch trễ (kéo), mạch có tụ điện mắc nối tiếp với đèn gọi là mạch trội (co). Do vậy mạch nói trên có tên gọi là mạch kéo co.
b. Mạch nối tiếp theo chuỗi (Chấn lưu điện từ)
Để giảm kích thước, cân nặng và giá thành của chấn lưu kiểu kéo co khởi động ngay một loại chấn lưu khác đã được chế tạo (hình H. III.3). Trong mạch chấn lưu này hai đèn mắc nối tiếp và chúng mắc nối tiếp với cuộn khởi động đèn.
Trong mạch này cuộn khởi động bật ngay một đèn còn đèn kia tự khởi động sau đấy. Bởi vì hai đèn mắc nối tiếp chấn lưu không cần cấp dòng riêng cho hai đèn như trường hợp trên và làm chấn lưu nhẹ hơn và giảm kích thước được đến 1/3 so với loại chấn lưu trên.
c. Mạch khởi động ngay dùng chấn lưu điện tử
Mạch khởi động ngay dùng chấn lưu điện tử (hình H. III.4) làm việc giống như mạch kéo co cung cấp cao thế để khởi động độc lập hai đèn được mắc song song. Sau đó chấn lưu điều chỉnh dòng qua hai đèn. Kích thước của chấn lưu nhỏ hơn vì chúng thuộc loại chấn lưu điện tử.
Khởi động nhanh (Chấn lưu điện từ và điện tử)
Hệ thống chiếu sáng với mạch khởi động nhanh (hình H. III.5) hiện nay đang được phổ biến và thường được dùng cho đèn huỳnh quang 1.2 mét cũng như đèn huỳnh quang thông lượng phát lớn (HO) 800 mA và rất lớn (VHO) 1500mA. Điện cực của đèn được đốt nóng tự động bởi một cuộn biến áp riêng đặt trong chấn lưu khiến không cần dùng đến tắc te, tuy vậy cả bộ đèn cần được tiếp đất cẩn thận để đảm bảo đèn được khởi động tốt. Các đèn cần phải đặt cách nhau 1/2 inch (cho đèn F40T12), 3/4 inch (cho đèn F32T8) hoặc sát nhau (cho đèn 800 mA HO and 1500 mA VHO) trong cùng một chóa đèn để khởi động cho thích hợp. Sau khi đèn đã khởi động các điện cực vẫn được tiếp tục đốt nóng.
Do các điện cực luôn được đốt nóng nên thế hiệu cần thiết để khởi động đèn sẽ nhỏ hơn so với mạch khởi động ngay nói ở trên và làm cho kích thước của chấn lưu cũng nhỏ đi. Ánh sáng của đèn có mạch khởi động nhanh phát ngay lập tức vói độ sáng yếu và đạt cực đại trong khoảng 2 giây. Các đèn thường được mắc nối tiếp, nhưng đôi khi các chấn lưu điện tử cũng được mắc song song.
Mạch khởi động nhanh cải tiến (Chấn lưu lai)
Mạch khởi động nhanh cải tién (hình H. III.6) làm việc giống như mạch khởi động nhanh nhưng tự động ngắt dòng đốt nóng điện cực sau khi đèn đã khởi động. Sau khi sự phóng điện đã được thiết lập thật sự việc đốt nóng điện cực là không cần thiết. Việc ngắt dòng đốt nóng điện cực này giúp tiết kiệm được khoảng 3 watts mỗi đèn.
Mạch khởi động tức thời của đèn khởi động nhanh (Chấn lưu điện tử)
Loại mạch này được khuyến cáo sử dụng với loại đèn T8 có mạch khởi động nhanh. Giống như mạch khởi động ngay nói ở trên, chấn lưu của loại mạch này cung cấp thế hở mạch lớn đặt vào hai điện cực không được đốt nóng trưóc. Đèn được khởi động độc lập với nhau và được mắc song song với nhau (hình H. III.7).
Tuy nhiên loại mạch khởi động này phá hủy điện cực nhanh hơn loại mạch khởi động nhanh, thông thường làm giảm tuổi thọ của đèn đến 25% tuỳ thuộc vào số lần bật tính trên một ngày. Điện cực của đèn T8 được thiết kế đặc biệt để thích ứng với mạch khởi động loại này.
