Quá trình phát triển của chiếc đèn pin

Ngô Việt Dũng

Wednesday, 18 November, 2015

1. Lịch sử phát triển chiếc đèn pin:

Đèn pin (Flashlight, torch) là dụng cụ cầm tay chạy bằng năng lượng điện. Ngồn sáng là bóng đèn (thường là bóng đèn sợi đốt hoặc đèn diod phát ánh sáng (LED)). Đèn pin thết kế cơ bản có nguồn sáng gắn vào khung phản chiếu., Một tấm kính bảo vệ nguồn sáng, nguồn năng lượng và công tắc tắt bật.

Nhiều dạng đặc biệt của đèn pin đã được phát minh như đèn có dây quàng ngang đầu, đèn gắn vào mũ bảo hiểm cho công nhân mỏ, người cắm trại. Đèn không phải cầm tay. Một số loại đèn dược thiết kế chịu được nước áp suất cao.

2. Chiếc đèn pin đầu tiên:

Năm 1896 chiếc “pin khô” đầu tiên được phát minh. Không giống như các loại pin “ướt” trước kia (dùng dung dich điện phân), pin khô dùng chất điện phân dạng sền sệt (paste). Loại pin mới phát minh ngày phù hợp để chế tạo các thiệt bị cầm tay không gây ra rò rỉ trong quá trình sử dụng.

Ngày 10 tháng giêng năm 1899. Công ty sản xuất thiết bị điện kiểu mới của Mỹ (American Electrical Novelty and Manufacturing Company) có bằng phát minh số 617,592 (nộp xin đăng ký bằng phát minh ngày 12 tháng 3 năm 1898) của David Misell, một nhà sáng chế người anh.

Thiết bị điện thiết kế bởi Misell dùng pin “D” đặt trong một chiếc ống bằng giấy cứng, bóng đèn ở phía trước và có vòm phản chiếu bằng đồng. Công ty tặng một số đèn pin này cho sở cảnh sát New York và được phản hồi tích cực từ những cảnh sát sử dụng đèn pin này.

Đèn pin đầu tiên sản xuất năm 1899

Mô hình thiết kế đèn pin bản quyền của Misell

Những pin đời đầu dùng cho đèn pin là loại pin kẽm-carbon. Loại này cung cấp dòng điện không ổn định, cần thời gian “nghỉ” sau một thời gian dùng đèn. Bởi vì những đèn pin thế hệ đầu tiên dùng loại pin cung cấp năng lượng ngắt quãng và bóng đèn sợi đốt carbon. Cho nên bóng đèn lóe sáng trong thời gian ngắn, sau đó tắt, rồi lại sáng vì vậy đèn pin thời đó có tên là “đèn nhấp nháy” (flashlight).

Đèn pin dùng bón đèn sợi đốt carbon và pin khô có giá thành rất cao, vào thời điểm đó, số lượng đèn bán ra rất ít, không thu hút được sự quan tâm của các nhà sản xuất.

Bóng đèn sợi đốt wolfram phát minh vào năm 1906, có hiệu suât cao gắp 3 lần so với bóng đèn sợi đốt carbon. Pin dùng cho đèn cũng được cải tiến. Đèn pin từ đó trở nên thông dụng hơn.

Vào năm 1922, một số loại đèn phổ biến như đèn hình trụ cầm tay, đèn để bàn, đèn bỏ túi với nhiều kiểu khung phản chiếu lớn chiếu nhưng vật ở xa.

Cho đến năm 1922, ước tính có 10 triệu đèn pin được sử dụng ở Mỹ. Hàng năm có khoảng 20 triệu pin và bóng đèn được bán ra. Ngành công nghiệp sản xuất bóng đèn sợi đốt dùng cho đèn pin và ô tô trở thành ngành kinh doanh mũi nhọn của Mỹ.

3. Bóng đèn sợi đốt

Bóng đèn sợi đốt gồm một bóng đèn bằng thủy tinh và một sợi kim loại wolfram. Phía bên trong bóng đèn được hút chân không hoặc lấp đầy khí trơ nhú argon, krypton, xenon. Một số bóng đèn công suất cao sử dụng bóng halogen. Khí trong bóng đèn có một lượng nhỏ halogen nhu iod, brom để tăng tuổi thọ và hiệu suất sử dụng bóng đèn.

Bóng đèn sợi đốt có nhiều kiểu bóng tùy thuộc các kiểu đèn pin khác nhau. Một bóng đèn nhỏ dùng trong dây chìa khóa, công suất chỉ có 2 lumens. Trong khi một bóng đèn lớn dùng 2 pin D có công suất 15-20 lumens tương đương 200 cây nến. Bóng đèn kỷ lục dùng bóng sợi đốt là 218 lumens. Một bóng đèn tròng sợi đốt dùng thắp sáng nhà có công suất 60 wats có ánh sáng phát ra khoảng 900 lumens.

Bóng đèn sợi đốt E27 - BLight (DÁNG BÓNG TÙY ĐỢT HÀNG VỀ) | Lazada.vn

Một bóng đèn sợi đốt

4. Công nghệ đèn LED

Sự phát triển của các diods phát ánh sáng (LED) dần thay thế công nghệ sử dụng đèn sợi đốt hiện đại. LED được phát minh trong nhiều thập kỷ trước, chủ yếu được sử dụng đèn tín hiệu năng lượng thấp. Năm 1999 công ty chiếu sáng Lumileds , đóng tại San Jose California giới thiệu đen Luxeon Leds ánh sáng trắng, công suất cao. Bóng tạo ra ánh sáng mạnh tốt hơn bóng đèn sợi đốt. Chiếc đèn pin sử dụng bóng Luxeon LED đầu tiên là “Arc L” thiết kế năm 2001.

LED có hiệu suất cao hơn bóng đèn sợi đốt. Đèn pin dùng công nghệ LED có tuổi thọ pin lâu hơn so với bóng đèn sợi đốt. LEDs cũng bền và ít bị hỏng hơn bóng sợi đốt làm bằng thủy tinh.

Một số đèn LEDs điều hòa hiệu điện thế nhằm ở định ánh sáng phát ra và tiêu thụ điện của pin. Những đèn không có chế độ ổn đinh hiệu điện thế ánh sáng sẽ giảm khi hiệu điện thế của pin giảm. LEDs có ưu điểm duy trì ổ định nhiệt phát ra không phụ thuộc vào hiệu điện thế hoặ dòng điện trong khi nhiệt của bóng đèn sợi đốt giảm khi pin cung cấp điện.

Đèn pin có chức năng thay đổi hiệu điện thế có thể có nhiều chế độ lựa chọn tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng, ví dụ ánh sáng tối để xem bản đồ, ánh sáng mạnh để xem đường đi phía trước, điều này khó áp dụng đối với bóng đèn sợi đốt khi hiệu suất giảm nhanh chóng ở chế độ tiêu thụ thấp.

Công nghệ LED

Đèn pin LED có thể tiêu thụ 1 wat hoặc tạo ra ánh sáng và cả nhiệt. Nhiệt được hấp thụ vào vỏ đèn làm bằng nhôm. Vỏ đèn có thể ấm lên trong quá trình bật đèn. Ánh sáng từ đèn LED có thể thay đổi một khoảng rộng. Một đèn pin loại nhỏ, đeo vào moc chìa khóa có thể sử dụng một bóng đèn LED chỉ sáng bằng một vài lumen. Thậm chí một đèn pin siêu sáng nhỏ LED dùng một cục pin tiểu AA có thể phát ra ánh sang tới 100 lumen. Những chiếc đèn pin LED “khủng” nhất có thể tạo ra một ngàn lumen hoặc thậm chí có thể dùng để ghép lại, tạo ra nhũng chiếc đèn có mức độ sáng lên nhiều lần nữa.

Đèn LED có hiệu suất cao hơn khi tạo ánh sáng màu khi so sánh đèn sợi đốt và kính lọc. Đèn pin màu dùng làm tín hiệu, nhiệm vụ đặc biệt, khám nghiệm hiện trường vụ án hoặc dò theo vết máu của động vật bị săn. Đèn LED màu đỏ dùng trong bóng tối để dễ thích nghi với tầm nhìn không bi chói.

Đèn LED dùng tia cực tím dùng để thăm dò, ví dụ thăm dò chất nhuộm fluorescence thêm vào hệ thống điều hòa để phát hiện ra rò rỉ. Đèn LED hồng ngoại dùng cho thiết bị chiếu sáng ban đêm.

Một bóng đèn pin gồm nhiều các đèn LED nhỏ ghép lại

Một mẫu đèn pin LED của Klarus - Klarus XT21X Pro

5, Công nghệ LEP:

Hiện nay công nghệ LED được sử dụng rộng rãi trên thị trường và LED hoàn toàn ưu việt. Nhưng công nghệ phải gắn liền với sự đổi mới và phát triển, và từ đó công nghệ LEP được ra đời với mục đích tiết kiệm nguồn năng lượng mà tạo ra được nguồn sáng vượt trội hơn công nghệ LED trong mục đích chiếu xa.

Về bản chất, LEP ( Laser Excited Phosphor ) là công nghệ phát quang mà nguồn sáng được tạo ra sáng mạnh, hiệu quả với tầm chiếu xa lớn. Công nghệ LEP đã rất phổ biến trong các ứng dụng vào ngành công nghiệp ô tô và thiết bị hiển thị trình chiếu nhờ có chùm sáng rõ nét, mạnh mẽ. Nhờ đó, việc ứng dụng công nghệ LEP cho đèn pin là một bước nhảy vọt tự nhiên và nhiều chuyên gia tin tưởng rằng chúng sẽ là công nghệ tiên tiến nhất trong những năm tới. Quá trình tạo ra ánh sáng của công nghệ LEP (Laser Excited Phosphor) liên quan đến việc phát ra tia laser xanh qua một thấu kính hội tụ. Tia laze này chiếu vào một nguyên tố phốt pho được hỗ trợ bởi một chất nền kim loại, sau đó phản xạ và chuyển đổi chùm tia thành ánh sáng phổ rộng. Chùm sáng thu được là ánh sáng LEP có màu trắng sáng nổi bật và có khả năng chiếu xa được rất xa!

Nguyên lý hoạt động của công nghệ LEP

Có lẽ nhiều người sẽ đặt câu hỏi: LEP có được tạo ra là để thay thế đèn pin LED không? Câu trả lời khá đơn giản - nó phụ thuộc vào ứng dụng của người dùng. Trong khi đèn LEP tự hào về hiệu quả và khoảng cách chùm sáng đáng kinh ngạc, thì đèn LED tiêu chuẩn thường sẽ có chùm sáng trải rộng hơn để chiếu sáng khu vực. Vậy nên ta có thể thấy, đèn LEP là 1 sự lựa chọn lý tưởng cho các hoạt động chiếu xa cụ thể như tuần tra an ninh, săn bắn. Còn công nghệ LED vẫn được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực đèn pin còn lại như EDC, dã ngoại, cắm trại, dân dụng, chuyên dụng phản ứng nhanh, ….

Và đó là những bước tiến trong lịch sử hình của một cây đèn pin siêu sáng đến nay, trải qua một quãng thời gian dài, khoa học hiện đại đã có những bước tiến lớn trong công nghệ chiếu sáng. Và trong tương lai không xa, chúng ta sẽ còn được chứng kiến nhiều công nghệ mới hơn, đặc biệt hơn, thực dụng hơn, .... xuất hiện một cách chóng mặt.

Tags: