Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng ThS. Bùi Thúc Minh (chuẩn nhất)

12/09/13

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - ĐHNT

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

12/09/13 1 GV: Bùi Thúc Minh NHA TRANG 2013

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 2

12/09/13

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 3

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 4

12/09/13

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 5

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 6

12/09/13

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?

GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 7

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

GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 8

12/09/13

Thời gian

• Theo lịch trình giảng dạy trên trang web của

bộ môn Điện công nghiệp

http://www.ntu.edu.vn/khoadientu/vi-

vn/home.aspx

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 9

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 10

12/09/13

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 11

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

12/09/13

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 13

Bức xạ nhìn thấy

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 14

12/09/13

• 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 15

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 16

12/09/13

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 17

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 18

12/09/13

4.1. Quang thông

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 19

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 20

12/09/13

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 21

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 22

12/09/13

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 23

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 24

12/09/13

=> Độ rọi: tỷ lệ với cường độ sáng và tỷ lệ nghịch với khoảng cách đến bề mặt chiếu sáng

GV: Bùi Thúc Minh 12/09/13 25

Kiểm tra độ rọi

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 26

12/09/13

• Nguồn sáng đường

• Tại điểm Q trên bề mặt làm việc cách điểm P

một khoảng l:

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 27

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 28

12/09/13

• Điểm P tại một số vị trí đặc biệt

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 29

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 30

12/09/13

4.5. Huy độ (Độ chói) L

• Độ chói của bề mặt theo sáng chiếu một hướng quan sát là tỷ lệ giữa cường độ sáng I theo hướng đó và diện tích nhìn S từ hướng đó.

• 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 31

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 32

12/09/13

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 33

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 34

12/09/13

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 35

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 36

12/09/13

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=695.103km

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 37

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 38

12/09/13

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 39

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 40

12/09/13

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 41

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 42

12/09/13

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 43

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 44

12/09/13

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 45

Bài 2

Đèn chiếu theo mọi hướng:

4 Max



2,77

Cường độ sáng của bóng đèn:

 

970 14,3.4



a. Độ rọi tại điểm 1



36,42

lux

E 1

cos 2 h

1.2,77 2 35,1

b. Độ rọi tại điểm 2





arctg



6,0 35,1

l h 914,0 



cos





33,32

lux

cos 2 h

914,0.2,77 35,1

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 46

12/09/13

Bài 4



. PH



40.50



2000



12,180

 .25,9

2000 2,1.25,9



arctg



arctg



69,0

rad

2,1 45,1

L h



cos





sin;77,0





37,0





arctg



arctg



855,0

67,1 45,1

l h ,0 



cos



656

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 47

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 48

12/09/13

2.1. Tổng quan

2.1.1. Phân loại nguồn sáng

BÓNG ĐÈN

SỢI ĐỐT PHÓNG ĐIỆN LED

THƯỜNG HALOGEN Na (SOUDIUM) HUỲNH QUANG CA THỦY NGÂN METAL- HALIDE

CAO ÁP ỐNG

THẤP ÁP COMPACT 12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 49

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.

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 50

12/09/13

2.1.2. Sơ lược lịch sử phát triển và phạm vi sử dụng

Sợi đốt Halogen

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 51

2.2 CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CƠ BẢN

2.2.1. Điện áp và Công suất

CẦN PHÂN BIỆT

• Điện áp trên bóng đèn hay trên bộ đèn

• Công suất bóng đèn hay trên bộ đèn

220V/250W

220V/100W

2.2.2. Quang thông F

2.2.3. Hiệu suất phát quang



/ Wlm

F P

(luminous efficiency)

 Đánh giá quá trình biến đổi điện năng thành quang năng;  Hiệu suất phát quang càng cao, chứng tỏ đèn càng TKĐN.

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 52

12/09/13

Hiệu suất phát quang của một số loại đèn

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 53

2.2.4. Nhiệt độ màu T (Colour Temperature)

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 54

12/09/13

2.2.4. Nhiệt độ màu T (Colour Temperature)

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 55

2.2.4. Nhiệt độ màu T (Colour Temperature)

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 56

12/09/13

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.

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 57

2.2.5. Chỉ số truyền đạt màu

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 58

12/09/13

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 59

1.2.5 Chỉ số truyền đạt màu

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 60

12/09/13

1.2.5 Chỉ số truyền đạt mầu

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 61

2.3. ĐÈN SỢI ĐỐT

2.3.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 62

12/09/13

2.3.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 63

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.

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 64

12/09/13

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 65

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 :

(2.1)

(2.2)

(2.3)

(2.4)

/0 = ( U/U0 )3,5 I/I0 = (U/U0 )0,5 P/P0 = ( U/U0 )1,5 D/D0 = ( U0/U)13,5

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 66

12/09/13

2.3.3. Phạm vi sử dụng:

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 67

2.3.3. Phạm vi sử dụng:

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 68

12/09/13

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.

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 69

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 70

12/09/13

2.4. ĐÈN HUỲNH QUANG

Flourescent Lamp

Cấu tạo:

Ống thủy tinh

Điện cực

Phủ phốt pho

Khí trơ

Thủy ngân

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 12/09/13

GV: Bùi Thúc Minh 71

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.

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 72

12/09/13

* 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

• 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.

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 73

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.

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 74

12/09/13

Đèn HQ với chấn lưu điện từ

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 75

Đèn HQ với chấn lưu điện tử

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 76

12/09/13

CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CHÍNH

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 77

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 78

12/09/13

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 79

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 80

12/09/13

ƯU ĐIỂM CỦA ĐÈN HQ

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 81

NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐÈN HQ

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 82

12/09/13

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 83

CÁC LĨNH VỰC ỨNG DỤNG CỦA ĐÈN HQ

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 84

12/09/13

CÁC LĨNH VỰC ỨNG DỤNG CỦA ĐÈN HQ

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 85

CÁC LĨNH VỰC ỨNG DỤNG CỦA ĐÈN HQ

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 86

12/09/13

CÁC LĨNH VỰC ỨNG DỤNG CỦA ĐÈN HQ

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 87

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 88

12/09/13

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 89

2.5. ĐÈN PHÓNG ĐIỆN KHÁC

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 90

12/09/13

Bầu thủy tinh

BÓNG PHÓNG ĐIỆN

Ống thạch anh

Bức xạ UV

Dòng HQ

Nguyên tử

Phóng điện trong môi trường khí hoặc hơi kim loại

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 91

HID

HPS

LPS

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 92

12/09/13

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.

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 93

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.

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 94

12/09/13

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).

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 95

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.

• 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 96

12/09/13

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.

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 97

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.

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 98

12/09/13

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. 12/09/13

GV: Bùi Thúc Minh 99

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 100

12/09/13

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 101

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 102

12/09/13

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 103

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 104

12/09/13

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 105

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 106

12/09/13

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 107

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 108

12/09/13

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 109

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 110

12/09/13

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 111

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 112

12/09/13

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 113

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.

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 114

12/09/13

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.

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 115

2.5.2. Đèn LED

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 116

12/09/13

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 117

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 118

12/09/13

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 119

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 120

12/09/13

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 121

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 122

12/09/13

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 123

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 124

12/09/13

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 125

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 126

12/09/13

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 127

Giảng đường Đại Học Nha Trang

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 128

12/09/13

Xưởng cơ khí

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 129

Phòng thiết kế vẽ tranh tường

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 130

12/09/13

Phòng thí nghiệm

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 131

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 132

12/09/13

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

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 133

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

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 134

12/09/13

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,…

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 135

Bước 3. Chọn kiểu chiếu sáng và kiểu đèn

• Chiếu sáng trực tiếp

• Chiếu sáng bán trực tiếp

• Chiếu sáng gián tiếp

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 136

12/09/13

Bước 4. Chọn độ cao treo đèn

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 137

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)

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 138

12/09/13

Bước 5. Bố trí đèn và xác định số lượng đèn tối thiểu

• Thõa:

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 139

Bước 6. Xác định tổng quang thông của các bộ đèn chiếu sáng

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 140

12/09/13

• Hệ số sử dụng của một số đèn thông dụng

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 141

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 142

12/09/13

Bước 7. Xác định số lượng đèn cần thiết

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 143

Bước 8. Kiểm tra độ rọi

• Kiểm tra độ rọi trung bình trên bề mặt chiếu

sáng (độ rọi thực tế)

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 144

12/09/13

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

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 145

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 146

12/09/13

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 147

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 148

12/09/13

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,…

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 149

Bước 1. Tạo mặt bằng

• Chọn độ rọi theo thang đo

Nguồn: TCXDVN 333:2005

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 150

12/09/13

Bước 2. Lựa chọn bộ đèn

• Dựa vào đâu?

1. Nhiệt độ màu: Thể hiện màu sắc của ánh sáng do vật phát ra

(Kelvin)

Bước 2. Lựa chọn bộ đèn

2. Chỉ số hoàn màu: thể hiện chất lượng của ánh sáng

TCVN 7114:2002

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 151

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 152

12/09/13

Bước 2. Lựa chọn bộ đèn

• Thư viện các bộ đèn

– Hơn 500 đèn Ies, nhiều kiểu đèn.

http://www.mediafire.com/?qvh7l6soe9uf7qk

Catalogue PHILIPS

- Lamps & Gears Catalogue

http://www.mediafire.com/?q70dn4jk8ecbe3j

• Luminaries catalogue:

• http://www.mediafire.com/?urr9a3dis71b36m

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 153

Bước 3. Chọn và phân bố bộ đèn

• Thõa điều kiện:

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 154

12/09/13

• Bước 4. Tạo lưới tính toán và tính toán

• Bước 5. Xuất kết quả

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 155

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.

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh 156

Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng - ThS. Bùi Thúc Minh

Chủ đề:

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - ĐHNT

BÀI GIẢNG KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG Môn: Kỹ thuật chiếu sáng

MỤC TIÊU

YÊU CẦU

NỘI DUNG

TÀI LIỆU THAM KHẢO

ĐÁNH GIÁ

Câu hỏi

Báo cáo

Thời gian

1. Mục đích chiếu sáng

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

Bức xạ nhìn thấy

3. Nguồn sáng

4. Các đại lượng đo ánh sáng

4.1. Quang thông

4.1. Quang thông

4.2. Quang hiệu (Hiệu suất phát sáng)

4.3. Cường độ ánh sáng

4.3. Cường độ ánh sáng

4.4. Độ rọi E (lx hoặc lux)

Giá trị độ rọi trong thực tế:

Kiểm tra độ rọi

4.5. Huy độ (Độ chói) L

Bài tập

Bài tập

Bài tập

Bài tập

Bài tập

Bài tập

Bài tập

Bài tập

Bài 1

Bài 2

Bài 4

2.1. Tổng quan

2.1.1. Phân loại nguồn sáng

BÓNG ĐÈN

2.1.1. Phân loại nguồn sáng (bố trí và kích thước)

a. Nguồn sáng điểm

c. Nguồn sáng mặt

2.1.2. Sơ lược lịch sử phát triển và phạm vi sử dụng

2.2 CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CƠ BẢN

2.2.1. Điện áp và Công suất

CẦN PHÂN BIỆT

2.2.2. Quang thông F

2.2.3. Hiệu suất phát quang

(luminous efficiency)

Hiệu suất phát quang của một số loại đèn

2.2.4. Nhiệt độ màu T (Colour Temperature)

2.2.4. Nhiệt độ màu T (Colour Temperature)

2.2.4. Nhiệt độ màu T (Colour Temperature)

Biểu đồ Kruithof

2.2.5. Chỉ số truyền đạt màu

1.2.5 Chỉ số truyền đạt màu

1.2.5 Chỉ số truyền đạt mầu

2.3. ĐÈN SỢI ĐỐT

2.3.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc

2.3.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc

2.3.2 Đặc điểm của đèn sợi đốt:

a. Ưu điểm:  Có chỉ số truyền đạt màu rất cao (CRI ≈ 100%) cho

 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

Ảnh hưởng của điện áp đến các đặc tính của đèn

2.3.3. Phạm vi sử dụng:

2.3.3. Phạm vi sử dụng:

2.4. ĐÈN HUỲNH QUANG

Flourescent Lamp

Cấu tạo:

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,

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.

* 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.

Đèn HQ với chấn lưu điện từ

Đèn HQ với chấn lưu điện tử

CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CHÍNH

ƯU ĐIỂM CỦA ĐÈN HQ

NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐÈN HQ