Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng

12/09/13 1 1 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG Môn: Kỹ thuật chiếu sáng GV: Ths. BÙI THÚC MINH E-mail: buithucminh81@gmail.com ĐT: 0989 712 961 NHA TRANG 2013 KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - ĐHNT 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 2 MỤC TIÊU • Hiểu các đại lượng cơ bản về chiếu sáng. • Biết Các loại nguồn sáng, thiết bị chiếu sáng. • Biết và sử dụng được các tiêu chuẩn về chiếu sáng. • Thiết kế chiếu sáng trong nhà, ngoài trời, • Ứng dụng phần mềm để thiết kế chiếu sáng. 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 2 3 YÊU CẦU • Sinh viên phải hiểu biết về: – Vật lý Quang điện. – Tin học căn bản, autocad, – Các ký hiệu điện. – Các vật liệu điện. – Thiết kế cung cấp điện 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 4 NỘI DUNG Chủ đề 1. Tổng quan về chiếu sáng Chủ đề 2. Các thiết bị chiếu sáng Chủ đề 3. Phương pháp thiết kế chiếu sáng Chủ đề 4. Ứng dụng phần mềm thiết kế chiếu sáng 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 3 5 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Thúc Minh, Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng, ĐHNT 2013 [2] Dương Lan Hương, Kỹ thuật chiếu sáng, NXB ĐHQG TP HCM 2005 [3] PGS TS. Quyền Huy Ánh, CAD trong kỹ thuật điện, NXB ĐHQG Tp HCM – 2008 [4] Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm, Thiết kế cấp điện, NXB KH&KT, HN 2008 [5] Các qui phạm chiếu sáng nhân tạo trong các công trình xây dựng dân dụng TCVN (TCXDVN 333 : 2005; QCXDVN 09: 2005,...) [6] Monika Schnell, Handbook of Lighting Design, Printed in Germany [7] Phần mềm thiết kế chiếu sáng LUXICON, Hãng Cooper lighting [8] Mạng Internet (bản tin dự án chiếu sáng công cộng hiệu suất cao tại Việt Nam,) 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 6 ĐÁNH GIÁ • Bài tập, kiểm tra, báo cáo: 50% • Thi kết thúc môn: 50% • Hình thức thi: viết (được dụng tài liệu) • Thời gian: 60 phút 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 4 7 Câu hỏi 1. Vẽ sơ đồ cung cấp điện chiếu sáng, quạt trong phòng 2. SV đã tìm hiểu gì về môn kỹ thuật chiếu sáng? 3. Tầm quan trọng của chiếu sáng chất lượng tốt? 4. Các loại đèn chiếu sáng thường dùng hiện nay? 5. Cách lựa chọn bộ đèn phù hợp?12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 8 Báo cáo 1. Các loại đèn sợi đốt 2. Đèn huỳnh quang 3. Tăng phô điện tử 4. Các đèn phóng điện 5. Các nguồn sáng mới 6. Thiết kế chiếu sáng cho giảng đường 7. Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí 8. Thiết kế chiếu sáng đường giao thông 9. Hệ thống cung cấp điện chiếu sáng 10. Điều khiển hệ thống chiếu sáng 11. Thiết kế cải tạo hệ thống chiếu sáng 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 5 9 Thời gian • Theo lịch trình giảng dạy trên trang web của bộ môn Điện công nghiệp vn/home.aspx 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 1012/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 6 11 1. Mục đích chiếu sáng • Chất lượng chiếu sáng có ảnh hưởng đến sự hoạt động bình thường của con người, chỉ tiêu kinh tế. Chất lượng ánh sáng tốt - Tăng sự hứng khởi và sảng khoái tinh thần - Tăng sự thẩm mỹ. - Tăng độ an toàn và sức khỏe - Tăng khả năng sáng tạo. - Tăng năng suất lao động. - Giảm tỉ lệ phế phẩm. - Giảm thiệt hại kinh tế, 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12 2. Định nghĩa chiếu sáng 1. Định nghĩa: Kỹ thuật chiếu sáng là khoa học nghiên cứu sự sinh ra, phân bố và lan truyền trong không gian các bức xạ điện từ trong dải quang của phổ. Dải quang của phổ: dải quang phổ điện từ trường với độ dài của bước sóng từ 0,001um đến 1mm 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 7 13 Bức xạ chia làm 3 vùng: - Bức xạ tử ngoại: 0,001um-0,38um - Bức xạ nhìn thấy: 0,38um-0,78um - Bức xạ hồng ngoại: 0,78um-1mm 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 14 Bức xạ nhìn thấy 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 8 15 • Quang phổ (phổ): tập hợp các bức xạ điện từ có tần số khác nhau được sắp xếp theo bước sóng. • Ánh sáng: những bức xạ điện từ có bước sóng trong khoảng 0,38-0,78um, mà mắt người có thể cảm thụ được • Màu sắc: – Màu vô sắc: đen, trắng và xám – Màu hữu sắc: tất cả các màu có trong quang phổ ánh sáng. 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 16 3. Nguồn sáng • Nguồn sáng: vật thể mà phát ra những chùm phân kỳ ánh sáng – Nguồn sáng điểm: tập trung tại một điểm – Nguồn sáng đường: trải dài theo một đường thẳng – Nguồn ánh sáng sơ cấp: biến đổi dạng năng lượng khác thành ánh sáng – Nguồn ánh sáng thứ cấp: phát trở lại ánh sáng tới, sau khi ánh sáng này đã được đã được giữ lại một phần do hấp thụ và đã bị đổi hướng truyền đi do phản xạ hay khúc xạ 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 9 17 4. Các đại lượng đo ánh sáng • Quang thông • Quang hiệu • Cường độ ánh sáng • Độ rọi • Độ chói 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 18 4.1. Quang thông • Ký hiệu: ɸ • Đơn vị: Lumen (Lm) • Là đại lượng đặc trưng cho khả năng của nguồn bức xạ ánh sáng trong không gian. hay • Lượng ánh sáng phát ra từ một nguồn sáng 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 10 19 4.1. Quang thông 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 20 4.2. Quang hiệu (Hiệu suất phát sáng) • Ký hiệu: H • Đơn vị: lm/W • Quang hiệu của một nguồn sáng được xác định: tỷ số quang thông phát ra trên công suất của nguồn sáng H= ɸ/P Ví dụ: đèn huỳnh quang có công suất 40W, quang thông 2400lm => Quang hiệu: 2400/40=60lm/W 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 11 21 4.3. Cường độ ánh sáng • Ký hiệu: I; Đơn vị: Candela (cd) • Mật độ không gian của quang thông do nguồn sáng phát ra theo một hướng 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 22 4.3. Cường độ ánh sáng • Góc khối có giá trị lớn nhất khi tâm điểm nhìn toàn bộ mặt cầu 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 12 23 4.4. Độ rọi E (lx hoặc lux) • Mật độ phân bố quang thông trên bề mặt chiếu sáng. • Hệ số đồng đều của độ rọi: tỷ số giữa độ rọi yếu nhất và giá trị trung bình • Độ rọi là tiêu chuẩn cần thiết trong các yêu cầu chiếu sáng được cho trong các tài liệu thiết kế. 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 24 Giá trị độ rọi trong thực tế: • Độ rọi trên mặt đất giữa trưa nắng hè: 35000 - 70000 lux • Độ rọi giữa trưa mùa đông: 25000 - 35000 lux • Đêm trăng rằm: 0,25 lux • Phòng làm việc: 300 - 600lux • Nhà ở: 150 - 300lux • Đường phố có đèn chiếu sáng: 20 - 50lux 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 13 25 => Độ rọi: tỷ lệ với cường độ sáng và tỷ lệ nghịch với khoảng cách đến bề mặt chiếu sáng12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 26 Kiểm tra độ rọi 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 14 27 • Nguồn sáng đường 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 28 • Tại điểm Q trên bề mặt làm việc cách điểm P một khoảng l: 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 15 29 • Điểm P tại một số vị trí đặc biệt 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 3012/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 16 31 4.5. Huy độ (Độ chói) L • Độ chói của bề mặt chiếu sáng theo một hướng quan sát là tỷ lệ giữa cường độ sáng I theo hướng đó và diện tích nhìn S từ hướng đó. 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 32 • Một bóng đèn sợi đốt có I=500 cd bức xạ ánh sáng lên toàn bộ diện tích của bóng đèn S=100cm2 thì độ chói là 5.104cd/m2, nếu dùng chao thủy tinh mờ có diện tích bề mặt S=706,5cm2 độ chói lúc này là L=7077cd/m2 – Độ chói của mặt trời 165.107cd/m2 – Mặt trăng: 2500 cd/m2 – Đèn sợi đốt 100W – 6.106 cd/m2 – Đèn huỳnh quang 40W – 7000 cd/m2 – Trang giấy trắng 80cd/m2 • Chú ý: Độ chói L < 5000cd/m2 chưa gây cảm giác chói mắt 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 17 3312/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 3412/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 18 3512/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 3612/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 19 37 Bài tập 1. Mặt trời ở trên đỉnh tạo ra trên bề mặt trái đất E=116.103lux. Bán kính trái đất rd=6300km. • Hỏi: – Quang thông bức xạ của mặt trời xuống trái đất. – Cường độ sáng bức xạ từ mặt trời. Biết khoảng cách giữa trái đất và mặt trời là d=150.106km. – Độ chói quan sát từ trái đất? Biết bán kính mặt trời rmt=695.10 3km 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 38 Bài tập 2. Một ngọn đèn điện 75W, 220V treo ở độ cao h=1,35m so với bề mặt làm việc, phát quang theo mọi hướng với quang thông 970lm. Xác định: • Độ rọi trên bề mặt làm việc tại điểm 1 thẳng góc với đèn. • Độ rọi tại điểm 2 cách điểm 1 là l=0,6m theo phương nằm ngang 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 20 39 Bài tập 3. Một ngọn đèn điện gồm 2 bóng đèn sợi đốt 100W/220V treo ở độ cao 1,5m so với bề mặt làm việc, phát quang theo mọi hướng với quang thông mỗi bóng 1390lm. Hãy xác định: a. Độ rọi trên bề mặt làm việc tại điểm 1 thẳng góc với đèn. b. Độ rọi tại điểm 2 cách điểm 1 Là 0,84m theo phương nằm ngang 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 40 Bài tập 4. Một đèn huỳnh quang dài 1,2m có công suất 40W, hiệu suất phát quang 50lm/W, được treo ở độ cao 1,45m so với bề mặt làm việc. Hãy tính độ rọi tại điểm P trên bề mặt làm việc thẳng góc với đèn và độ rọi tại điểm Q trên bề mặt làm việc cách điểm P một khoảng 1,67m theo phương nằm ngang (đèn khuếch tán hoàn toàn) ĐS: Ep=73,47lux; Eq=48,17lux 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 21 41 Bài tập 5. Một ngọn đèn gồm 2 bóng đèn huỳnh quang dài L=1,2m có công suất 36W, quang thông 2850lm, được treo ở độ cao h=1,55m so với bề mặt làm việc. • Hãy tính độ rọi tại điểm P trên bề mặt làm việc thẳng góc với đèn và độ rọi tại điểm Q trên bề mặt làm việc cách điểm P một khoảng l=2m theo phương ngang • ĐS: Ep=177,6lux; Eq=108,79lux 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 42 Bài tập 6. Một đèn huỳnh quang dài L=1,2m được treo ở độ cao h=1,5m so với bề mặt làm việc. • Hãy tính độ rọi tại điểm P trên bề mặt làm việc thẳng góc với điểm O (nằm giữa A và B) cách đầu A một đoạn L/3 và độ rọi tại điểm Q trên bề mặt làm việc, cách điểm P một khoảng l=1,6m theo phương nằm ngang. • ĐS: Ep=113,59lux; Eq=77,69lux 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 22 43 Bài tập 7. Một đèn huỳnh quang dài L=1,2m được treo ở độ cao h=1,5m so với bề mặt làm việc. • Hãy tính độ rọi tại điểm P trên bề mặt làm việc thẳng góc với điểm O (nằm ngoài đoạn AB) cách đầu A một đoạn lAO=L/3 và độ rọi tại điểm Q trên bề mặt làm việc, cách điểm P một khoảng l=1,6m theo phương nằm ngang. • ĐS: Ep=64,8lux; Eq=44,32lux 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 44 Bài tập 8. Hai đèn huỳnh quang dài L=1,2m được treo nối tiếp nhau ở độ cao h=2m so với bề mặt làm việc. • Hãy tính độ rọi tại điểm P trên bề mặt làm việc thẳng góc với điểm tiếp giáp của 2 đầu bóng đèn và tại điểm Q trên bề mặt làm việc, cách điểm P một khoảng l=2,6m theo phương nằm ngang. • ĐS: Ep=64,8lux; Eq=44,32lux 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 23 45 Bài 1 a. Coi quang thông do mặt trời bức xạ xuống trái đất sẽ rơi vào bề mặt pi.r2 vuông góc MT- TĐ – Từ thông = E.S=E.pi.r2 b. Góc nhìn trái đất từ mặt trời – Góc khối=pi.r2/d2 • Cường độ bức xạ=từ thông/góc khối 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 46 Bài 2 4 Max lux h I E 36,42 35,1 1.2,77cos. 221   914,0cos 35,1 6,0     arctg h l arctg lux h I E 33,32 35,1 914,0.2,77cos. 2 3 2 3 2   a. Độ rọi tại điểm 1 b. Độ rọi tại điểm 2 Đèn chiếu theo mọi hướng: cdI 2,77 14,3.4 970    Cường độ sáng của bóng đèn: 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 24 47 Bài 4 lmPH 200040.50.  cd L I 12,180 2,1.25,9 2000 .25,9    radarctg h L arctg 69,0 45,1 2,1  37,0sin;77,0cos   656,0cos 855,0 45,1 67,1     arctg h l arctg 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 4812/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 25 12/09/13 49 2.1. Tổng quan BÓNG ĐÈN SỢI ĐỐT LED PHÓNG ĐIỆN THƯỜNG HALOGEN HUỲNH QUANG CA THỦY NGÂN Na (SOUDIUM) METAL- HALIDE ỐNG COMPACT CAO ÁP THẤP ÁP 2.1.1. Phân loại nguồn sáng GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 50 2.1.1. Phân loại nguồn sáng (bố trí và kích thước) a. Nguồn sáng điểm Khi khoảng cách từ nguồn đến mặt làm việc lớn hơn nhiều so với kích thước nguồn sáng (thường nguồn sáng có kích thước nhỏ hơn 0,2 khoảng cách chiếu sáng đều có thể coi là nguồn sáng điểm). Bóng đèn sợi đốt, compact có thể coi là nguồn sáng điểm. b. Nguồn sáng đường Một nguồn sáng được coi là nguồn sáng đường khi chiều dài của nó đáng kể so với khoảng cách chiếu sáng. Có thể coi đèn ống là nguồn sáng đường. Các băng sáng, bóng đèn được bố trí thành các dải sáng là nguồn sáng đường. c. Nguồn sáng mặt Các đèn được bố trí thành mảng hoặc ô sáng được coi như nguồn sáng mặt. GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 26 12/09/13 51 Sợi đốt Halogen 2.1.2. Sơ lược lịch sử phát triển và phạm vi sử dụng GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 52 2.2 CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CƠ BẢN 2.2.1. Điện áp và Công suất 220V/250W220V/100W CẦN PHÂN BIỆT • Điện áp trên bóng đèn hay trên bộ đèn • Công suất bóng đèn hay trên bộ đèn Wlm P F H /,2.2.3. Hiệu suất phát quang (luminous efficiency)  Đánh giá quá trình biến đổi điện năng thành quang năng;  Hiệu suất phát quang càng cao, chứng tỏ đèn càng TKĐN. 2.2.2. Quang thông F GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 27 12/09/13 53 Hiệu suất phát quang của một số loại đèn GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 54 2.2.4. Nhiệt độ màu T (Colour Temperature) GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 28 12/09/13 55 2.2.4. Nhiệt độ màu T (Colour Temperature) GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 56 2.2.4. Nhiệt độ màu T (Colour Temperature) GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 29 12/09/13 57 Biểu đồ Kruithof Biểu đồ Kruithof là tiêu chuẩn đầu tiên cho sự lựa chọn nguồn sáng. Ta nhận thấy muốn có độ rọi với độ tiện nghi cao thì nguồn sáng phải có nhiệt độ màu thích hợp. GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 58 2.2.5. Chỉ số truyền đạt màu GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 30 12/09/13 59GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 60 1.2.5 Chỉ số truyền đạt màu GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 31 12/09/13 61 1.2.5 Chỉ số truyền đạt mầu GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 62 2.3. ĐÈN SỢI ĐỐT 2.3.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 32 12/09/13 63 2.3.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 64 2.3.2 Đặc điểm của đèn sợi đốt: a. Ưu điểm: Có chỉ số truyền đạt màu rất cao (CRI ≈ 100%) cho phép sử dụng trong chiếu sáng chất lượng cao. Nối trực tiếp vào lưới điện, không đòi hỏi thiết bị đi kèm; dễ dàng điều khiển; bật sáng tức thời và giá thành thấp. b. Nhược điểm: Hiệu quả năng lượng thấp, đạt 10-20lm/W; phát nóng; chịu rung động của đèn kém. Tuổi thọ thấp, phụ thuộc vào điện áp: trung bình 1000h nhưng khi U tăng 5%Uđm tuổi thọ chỉ còn 500h. GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 33 12/09/13 65GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 66 Ảnh hưởng của điện áp đến các đặc tính của đèn • Gäi 0, I0, P0, D0 lµ quang th«ng, dßng ®iÖn, c«ng suÊt, tuæi thä cña ®Ìn ë ®iÖn ¸p ®Þnh møc U0, khi ta ®Æt lªn ®Ìn mét ®iÖn ¸p U th× cã quan hÖ : /0 = ( U/U0 ) 3,5 (2.1) I/I0 = (U/U0 ) 0,5 (2.2) P/P0 = ( U/U0 ) 1,5 (2.3) D/D0 = ( U0/U) 13,5 (2.4) GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 34 12/09/13 67 2.3.3. Phạm vi sử dụng: GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 68 2.3.3. Phạm vi sử dụng: GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 35 12/09/13 69 Từ năm 1960, ngoài khí trơ người ta còn bổ sung Halogen (Iốt, Brom) khi đó vonfram bốc hơi lắng đọng trên sợi đốt mà không bị ngưng đọng trên thành bóng đèn cho phép đạt nhiệt độ 31000K, hiệu quả ánh sáng từ 20-27lm/W tuổi thọ trung bình 2000h. GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 70GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 36 12/09/13 71 2.4. ĐÈN HUỲNH QUANG Cấu tạo: Phủ phốt pho Thủy ngân Khí trơ Ống thủy tinh Điện cực Flourescent Lamp Nguyên lý làm việc: Sau khi được khởi động, các sóng điện từ tần số cao phóng qua lại giữa hai điện cực của bóng đèn, đồng thời sóng này đập vào lớp bột HQ ở vách trong bóng đèn làm phát ra các tia bức xạ thức cấp ở các bước sóng mà mắt người cảm nhận được GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 72 Thiết bị mồi đèn: Để gây phóng điện ban đầu và duy trì ổn định ánh sáng, phải dùng thiết bị mồi đèn. Thiết bị mồi đèn hay dùng là tắc-te và chấn lưu. GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 37 12/09/13 73 * Tắc-te • Tắc-te khí: lµ mét bãng ®Ìn cã khÝ rÊt nhá cã c¸c ®iÖn cùc gÇn nhau, trong ®ã mét ®iÖn cùc lµ b¶n lìng kim m¾c song song víi ®Ìn èng nh s¬ ®å trªn h×nh vÏ. Khi ®ãng m¹ch h×nh thµnh m¹ch ®iÖn kÝn t¹o nªn tõ nguån qua chÊn lu, mét ®iªn cùc, t¾c te vµ qua mét ®iÖn cùc kh¸c vÒ nguån. Khi ®ã ®iÖn ¸p nguån ®Æt lªn hai cùc cña t¾c te cã khÝ lµm cho t¾c te phãng ®iÖn. KÕt qu¶ lµ b¶n lìng kim nãng lªn vµ bÞ d·n në chËp m¹ch lµm cho t¾c te kh«ng phãng ®iÖn n÷a, nhiÖt ®é gi¶m ®i. Sau mét kho¶ng thêi gian ng¾n b¶n lìng kim hë m¹ch kÐo theo m¹ch ®iÖn qua chÊn lu hë m¹ch. N¨ng lîng tõ trêng tÝch lòy trong chÊn lu t¹o nªn qu¸ ®iÖn ¸p qu¸ ®é khi hë m¹ch g©y phãng ®iÖn ban ®Çu trong ®Ìn GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 74 • T¾c-te nhiÖt: gåm mét bãng ®Ìn ch©n kh«ng nhá chøa mét c«ng t¾c lìng kim khÐp m¹ch khi nguéi vµ mét ®iÖn trë ®èt nãng. Khi cã ®iÖn ®iÖn trë nµy vµ c¸c ®iÖn cùc m¾c nèi tiÕp bÞ ph¸t nãng theo hiÖu øng Joule lµm hë m¹ch b¶n lìng kim g©y qu¸ ®iÖn ¸p khi hë m¹ch chÊn lu g©y phãng ®iÖn ban ®Çu trong ®Ìn. Trong c¶ hai trêng hîp nªn sö dông mét ®iÖn dung nhá cì 6nF lµm t¨ng thêi gian qu¸ ®iÖn ¸p do ®ã måi ®Ìn dÔ dµng h¬n. GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 38 12/09/13 75 Đèn HQ với chấn lưu điện từ GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 76 Đèn HQ với chấn lưu điện tử GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 39 12/09/13 77 CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CHÍNH GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 78GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 40 12/09/13 79GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 80GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 41 12/09/13 81 ƯU ĐIỂM CỦA ĐÈN HQ GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 82 NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐÈN HQ GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 42 12/09/13 83GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 84 CÁC LĨNH VỰC ỨNG DỤNG CỦA ĐÈN HQ GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 43 12/09/13 85 CÁC LĨNH VỰC ỨNG DỤNG CỦA ĐÈN HQ GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 86 CÁC LĨNH VỰC ỨNG DỤNG CỦA ĐÈN HQ GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 44 12/09/13 87 CÁC LĨNH VỰC ỨNG DỤNG CỦA ĐÈN HQ GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 88GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 45 12/09/13 89GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 90 2.5. ĐÈN PHÓNG ĐIỆN KHÁC GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 46 12/09/13 91 BÓNG PHÓNG ĐIỆN Phóng điện trong môi trường khí hoặc hơi kim loại Ống thạch anh Dòng HQ Nguyên tử Bầu thủy tinh Bức xạ UV GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 92 HID LPS HPS GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 47 12/09/13 93 2.5.1. ĐÈN THỦY NGÂN CAO ÁP • Phãng ®iÖn trong h¬i thñy ng©n cã ¸p suÊt cao tõ 1 ®Õn 10 at bøc x¹ ¸nh s¸ng gåm bèn v¹ch chÝnh lµ 400, 430, 540, 560 nm vµ cã mµu tr¾ng. GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 94 2.5.1. ĐÈN THỦY NGÂN CAO ÁP • §Ìn h¬i thuû ng©n ®îc ph¸t triÓn ®Çu tiªn tõ n¨m 1901 nhng ®Ìn thñy ng©n cao ¸p ®îc sö dông chiÕu s¸ng trong nhµ tõ n¨m 1960, sau ®ã ®îc c¶i tiÕn nhê sö dông thªm phèt pho t¹o nªn mµu tr¾ng deluxe. • HiÖu qu¶ ¸nh s¸ng kho¶ng 50 lm/W, chØ sè thÓ hiÖn mµu thÊp. Do ®Æc tÝnh cña ®Ìn thñy ng©n bÞ xuèng cÊp nhanh vµ hiÖu qu¶ n¨ng lîng thÊp nªn ®Ìn thñy ng©n cao ¸p cã xu híng bÞ lo¹i bá. GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 48 12/09/13 95 2.5.2. ĐÈN HALOGEN KIM LOẠI (METAL HALIDE) • Nguyªn lý phãng ®iÖn cña h¬i halogen kim lo¹i ®îc Steinmetz m« t¶ ®Çu tiªn tõ n¨m 1911 vµ ®îc c«ng ty General Electric øng dông ®Çu tiªn trong c«ng nghiÖp. • Nã lµ ®Ìn thñy ng©n CA cho thªm vµo m«i trêng thñy ng©n muèi ièt cña c¸c kim lo¹i nh Indi, Thali, Natri. V× ièt thuéc nhãm halogen nªn nh÷ng ®Ìn cã m«i trêng nµy gäi lµ ®Ìn halogen kim lo¹i (Metal halide). GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 96 2.5.2. ĐÈN HALOGEN KIM LOẠI (METAL HALIDE) • C¸c lo¹i ®Ìn nµy cã hiÖu qu¶ s¸ng kho¶ng 70-100 lm/W vµ ®îc chÕ t¹o víi d¶i c«ng suÊt tõ 32 ®Õn 2000 W nhiÖt ®é mµu 2700- 45000K, CRI = 65-80. • §Ìn Metal halide thay thÕ TNCA trong chiÕu s¸ng nhµ xëng, s©n thÓ thao, qu¶ng trêng, cÇu c¶ng nh»m TK§N. • Nhîc ®iÓm cña ®Ìn nµy lµ gi¸ thµnh cao, sau mét thêi gian sö dông mµu bÞ thay ®æi. GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 49 12/09/13 97 2.5.3. ĐÈN SODIUM CAO ÁP (HPS) • §Ìn Sodium ¸p suÊt cao xuÊt hiÖn n¨m 1961 vµ ®îc th¬ng m¹i hãa vµo n¨m 1965, sö dông trong chiÕu s¸ng ngoµi trêi, chiÕu s¸ng c¸c c«ng tr×nh c«ng nghiÖp, v¨n hãa thÓ thao vµ lµ nguån s¸ng lý tëng cho chiÕu s¸ng ®êng giao th«ng. • CÊu t¹o ®Ìn gåm bãng thñy tinh alumin h×nh « van, kÝch thíc t¬ng ®èi nhá, cã h¬i Natri víi ¸p suÊt 250 mm Hg, ®ui xo¸y, c«ng suÊt tõ 35 ®Õn 1000W. GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 98 2.5.3. ĐÈN SODIUM CAO ÁP (HPS) • ë nhiÖt ®é trªn 10000C vµ ¸p suÊt cao Natri bøc x¹ c¸c phæ s¸ng tr¾ng cã nhiÖt ®é mµu tõ 2000 ®Õn 25000K. • HiÖu suÊt s¸ng cã thÓ ®¹t 120 lm/W nhng chØ sè thÓ hiÖn mµu t¬ng ®èi kÐm, CRI = 20. Tuæi thä lý thuyÕt cã thÓ tíi 10.000 giê. GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 50 12/09/13 99 2.5.4. ĐÈN NATRI ÁP SUẤT THẤP LPS (SODIUM TA)  Được sử dụng từ 1940 ở châu âu và năm 1970 ở Mỹ.  èng ph¸t hå quang (h×nh ch÷ U) lµm tõ thñy tinh chÞu nhiÖt, chøa Natri vµ mét lîng nhá khÝ argon vµ neon. ¸p suÊt trong èng kho¶ng 10-3mm Hg, kho¶ng gi÷a èng phãng ®iÖn vµ èng phÝa ngoµi lµ ch©n kh«ng. ¸nh s¸ng ®îc ph¸t ra bëi ®iÖn tö t¸c ®éng lªn c¸c nguyªn tö Natri g©y ra hå quang. Nguyªn tö Natri ë tr¹ng th¸i kÝch thÝch khi chuyÓn vÒ tr¹ng th¸i c¬ b¶n sÏ ph¸t ra ¸nh s¸ng ®¬n s¸c mµu vµng, trong ®ã 95% t¹i bíc sãng 589nm cßn l¹i 5% ph¸t t¹i bíc sãng 586nm.  Bøc x¹ ®Ìn Sodium ¸p suÊt thÊp ®¬n s¾c mµu da cam, víi bíc sãng nµy ¶nh cña ®èi tîng ®îc tiªu tô ®óng trªn vâng m¹c, v× thÕ ®Ìn Sodim ¸p suÊt thÊp thÝch hîp cho viÖc chiÕu s¸ng hÖ thèng giao th«ng, dÔ dµng quan s¸t c¸c ®èi t- îng ®ang chuyÓn ®éng. GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 100GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 51 12/09/13 101GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 102GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 52 12/09/13 103GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 104GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 53 12/09/13 105GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 106GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 54 12/09/13 107GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 108GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 55 12/09/13 109GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 110GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 56 12/09/13 111GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 112GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 57 12/09/13 113GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 114 2.5. CÁC NGUỒN SÁNG MỚI 2.5.1. Đèn sulfur  Lµ lo¹i ®Ìn kh«ng cã ®iÖn cùc, ¸nh s¸ng ph¸t ra do bøc x¹ cña c¸c nguyªn tö sulphur trong m«i trêng khÝ Argon khi bÞ kÝch thÝch b»ng vi sãng (®îc ph¸t minh n¨m 1990).  Kh«ng chøa thñy ng©n, bÒn mµu, Ýt bÞ giµ hãa, thêi gian khëi ®éng rÊt ng¾n, bøc x¹ hång ngo¹i Ýt, bøc x¹ cùc tÝm còng rÊt yÕu, hiÖu suÊt cao (kho¶ng 100 lm/W), rÊt s¸ng vµ ph©n bè phæ ®Çy trong vïng nh×n thÊy. §©y lµ ®Ìn lý tëng ®Ó chiÕu s¸ng trong nhµ t¹i nh÷ng n¬i diÖn tÝch réng nh nhµ m¸y, kho hµng, nhµ thi ®Êu vµ c¸c phè bu«n b¸n. Nã còng lµ nguån s¸ng lý tëng cho chiÕu s¸ng ngoµi trêi, cho chiÕu s¸ng kiÕn tróc. § §Ìn Sulphur cã thÓ ®iÒu chØnh quang th«ng ®Õn møc 30% cung cÊp ¸nh s¸ng cã nhiÖt ®é mµu ®Õn 6.000 K víi CRI = 80. Do kh«ng cã sîi ®èt nªn lo¹i ®Ìn nµy kh«ng thay ®æi mµu vµ cêng ®é s¸ng theo thêi gian. GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 58 12/09/13 115 2.5. CÁC NGUỒN SÁNG MỚI 2.5.2. Đèn LED (Light Emitting Diode) PhÇn chñ yÕu cña mét LED lµ tinh thÓ b¸n dÉn InGaN t¹o nªn chuyÓn tiÕp P- N. Khi ®Æt ®iÖn ¸p nhá lªn chuyÓn tiÕp sÏ t¹o nªn c¸c ®iÖn tÝch di ®éng ch¹y qua chuyÓn tiÕp vµ biÕn ®æi n¨ng lîng d thµnh ¸nh s¸ng. N¨ng lîng gi¶i phãng do sù t¸i hîp ®iÖn tö lç trèng gÇn chuyÓn tiÕp sÏ lµm ph¸t sinh c¸c ph«ton. GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 116 2.5.2. Đèn LED GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 59 12/09/13 117GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 118GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 60 12/09/13 119GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 120GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 61 12/09/13 121GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 122GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 62 12/09/13 123GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 124GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 63 12/09/13 125GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 126GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 64 12712/09/13 GV: Bùi Thúc Minh Giảng đường Đại Học Nha Trang 12812/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 65 Xưởng cơ khí 12912/09/13 GV: Bùi Thúc Minh Phòng thiết kế vẽ tranh tường 13012/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 66 Phòng thí nghiệm 13112/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 13212/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 67 Trình tự thiết kế chiếu sáng trong nhà Bước 1. Chọn độ rọi yêu cầu Bước 2. Chọn kiểu bóng đèn Bước 3. Chọn kiểu chiếu sáng và kiểu đèn Bước 4. Chọn độ cao treo đèn Bước 5. Bố trí đèn và xác định số lượng đèn tối thiểu Bước 6. Xác định tổng quang thông của các bộ đèn chiếu sáng Bước 7. Xác định số lượng đèn cần thiết Bước 8. Kiểm tra độ rọi 13312/09/13 GV: Bùi Thúc Minh Bước 1. Chọn độ rọi yêu cầu • Căn cứ vào các yếu tố: – Đặc điểm sử dụng và không gian. – Tính chất hoạt động (Văn phòng, xưởng, phòng học, lắp ráp chi tiết, hội trường,) – Môi trường chung. – Chọn độ rọi theo Tiêu chuẩn 13412/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 68 Bước 2. Chọn kiểu bóng đèn • Theo tiêu chí: – Nhiệt độ màu – Chỉ số hoàn màu IRC – Hiệu suất phát quang, tuổi thọ bóng đèn, 13512/09/13 GV: Bùi Thúc Minh Bước 3. Chọn kiểu chiếu sáng và kiểu đèn • Chiếu sáng trực tiếp • Chiếu sáng bán trực tiếp • Chiếu sáng gián tiếp 13612/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 69 Bước 4. Chọn độ cao treo đèn 13712/09/13 GV: Bùi Thúc Minh Bước 5. Bố trí đèn và xác định số lượng đèn tối thiểu • Độ đồng đều ánh sáng phụ thuộc: – Khoảng cách giữa các đèn L – Hệ số phản xạ của tường, trần, sàn – Loại đèn – Tỷ số L/h (giá trị cực đại của nó được cho ứng với từng loại đèn do các hãng SX cung cấp) 13812/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 70 Bước 5. Bố trí đèn và xác định số lượng đèn tối thiểu • Thõa: 13912/09/13 GV: Bùi Thúc Minh Bước 6. Xác định tổng quang thông của các bộ đèn chiếu sáng 14012/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 71 • Hệ số sử dụng của một số đèn thông dụng 14112/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 14212/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 72 Bước 7. Xác định số lượng đèn cần thiết 14312/09/13 GV: Bùi Thúc Minh Bước 8. Kiểm tra độ rọi • Kiểm tra độ rọi trung bình trên bề mặt chiếu sáng (độ rọi thực tế) 14412/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 73 Bài tập • Thiết kế chiếu sáng cho một xưởng cơ khí có kích thước axbxH là 20,0x40,0x5,0m. Yêu cầu: – Đảm bảo độ rọi yêu cầu theo tiêu chuẩn. (TCVN 7114:2002 và QCXDVN 09:2005) – Đảm bảo phân bố ánh sáng đồng đều trên bề mặt làm việc 14512/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 14612/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 74 147 Phần mềm thiết kế chiếu sáng • Một số phần mềm thiết kế chiếu sáng: – Luxicon – Dialux – Visual professional Edition – CalcuLux – AGI 32 – Ulysse, 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 148 Trình tự thiết kế chiếu sáng bằng phần mềm Luxicon Bước 1. Tạo mặt bằng Bước 2. Lựa chọn bộ đèn Bước 3. Chọn và phân bố bộ đèn Bước 4. Tạo lưới tính toán và tính toán Bước 5. Xuất kết quả (tài liệu hướng dẫn thiết kế chiếu sáng) 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 75 Bước 1. Tạo mặt bằng • Các thông tin về căn phòng cần xác định? – Kích thước? Chiều dài, rộng, cao – Màu sắc? Của trần, tường, sàn – Tính chất hoạt động? Ví dụ: giảng đường, thư viện, phòng thí nghiệm, xưởng cơ khí, 14912/09/13 GV: Bùi Thúc Minh Bước 1. Tạo mặt bằng • Chọn độ rọi theo thang đo 150 Nguồn: TCXDVN 333:2005 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 76 Bước 2. Lựa chọn bộ đèn • Dựa vào đâu? 151 1. Nhiệt độ màu: Thể hiện màu sắc của ánh sáng do vật phát ra (Kelvin) 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh Bước 2. Lựa chọn bộ đèn 2. Chỉ số hoàn màu: thể hiện chất lượng của ánh sáng 152 TCVN 7114:2002 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 77 Bước 2. Lựa chọn bộ đèn • Thư viện các bộ đèn – Hơn 500 đèn Ies, nhiều kiểu đèn. Catalogue PHILIPS - Lamps & Gears Catalogue • Luminaries catalogue: • 15312/09/13 GV: Bùi Thúc Minh Bước 3. Chọn và phân bố bộ đèn • Thõa điều kiện: 15412/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 78 • Bước 4. Tạo lưới tính toán và tính toán • Bước 5. Xuất kết quả 15512/09/13 GV: Bùi Thúc Minh Bài tập 1. Sử dụng phần mềm Luxicon thiết kế chiếu sáng cho một xưởng cơ khí (kích thước tự chọn) 2. Ứng dụng phần mềm Luxicon thiết kế chiếu sáng cho một giảng đường của trường Đại học Nha Trang. 15612/09/13 GV: Bùi Thúc Minh