Đồ án Tốt nghiệp: Nghiên cứu, thực nghiệm bộ đèn Natri cao áp dùng trong chiếu sáng đường

TRƯ NG<br /> <br /> I H C BÁCH KHOA HÀ N I<br /> <br /> Lêi c¶m ¬n<br /> Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n thÇy Lª H¶i H−ng vµ c¸c anh thuéc Phßng ThÝ NghiÖm VËt lý vµ Kü thuËt ¸nh s¸ng, ViÖn VËt lý kü thuËt, Tr−êng ®¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi ®· tËn t×nh h−íng dÉn, gióp ®ì em cã c¬ héi t×m hiÓu nhiÒu kiÕn thøc, thùc nghiÖm vµ hoµn thµnh §å ¸n nµy. §ång thêi, Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n ®Õn c¸c thÇy c« trong ViÖn VËt lý kü thuËt, Tr−êng ®¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi ®· truyÒn ®¹t nh÷ng kiÕn thøc chuyªn m«n, nh÷ng kinh nghiÖm quý b¸u cho em trong suèt nh÷ng n¨m häc tËp vµ nghiªn cøu. Xin göi lêi c¶m ¬n tíi nh÷ng ng−êi th©n trong gia ®×nh ®· lu«n t¹o ®iÒu kiÖn vÒ thêi gian, ®éng viªn vµ gióp ®ì em trong qu¸ tr×nh häc tËp vµ hoµn thµnh §å ¸n. Hµ néi, th¸ng 05 n¨m 2008 Sinh viªn D−¬ng §øc Duy<br /> <br /> Dương<br /> <br /> c Duy<br /> <br /> 1<br /> <br /> L p V t lý k thu t ánh sáng<br /> <br /> TRƯ NG<br /> <br /> I H C BÁCH KHOA HÀ N I<br /> <br /> L I NÓI<br /> Nh có nh ng c tính ưu vi t như su t phát quang l n nên b<br /> <br /> U<br /> b n cao, d i công su t r ng và hi u<br /> <br /> èn chi u sáng dùng ngu n Natri cao áp (Sodium Hight èn truy n th ng như èn Halogen<br /> <br /> Pressure - HPS) ã và ang thay th d n các b<br /> <br /> kim lo i (Metal Halide -MH) ho c èn hơi thu ngân (Mercury Vapor - MV) trên các công trình chi u sáng công c ng. Theo tính toán, ngoài nh ng l i ích v môi trư ng và s ti n nghi, ngư i ta còn có th ti t ki m ư c hàng trăm tri u m t vòng khác b ng b ic ab ng cho èn<br /> <br /> èn trên m t km chi u sáng công c ng n u thay th các b chi u sáng công c ng ư c tri n khai khá tri t<br /> <br /> èn natri cao áp. Vì nh ng l i ích như v y, nên ngay<br /> <br /> nư c ta, vi c . V ban<br /> <br /> dùng èn natri cao áp<br /> <br /> êm, chúng ta d dàng b t g p nh ng công trình chi u sáng v i m t màu sáng vàng c trưng, ó là màu c a èn natri. Chi u sáng nói chung và chi u sáng ư ng nói riêng, ngoài vi c tiêu th m t lư ng i n năng r t l n, còn gây ra nh ng bi n c cho ph t i c a lư i i n vào nh ng gi cao i m. Vi c s d ng nh ng thi t b chi u sáng hi u su t cao ang là m t trong nh ng v n ư c quan tâm thích áng.<br /> <br /> V m t công ngh , hi n nay, ngành công nghi p c a chúng ta chưa có kh năng t s n xu t ngu n sáng Natri mà m i ch gia công các ph ki n, l p ráp thành b èn và tri n khai l p c tính c a các b ý nghĩa th c ti n l n. V i n i dung tài án: “Nghiên c u, th c nghi m b èn Natri cao áp dùng trong chi u sáng ư ng”. Tôi ã ti n hành nh ng công vi c sau: - Tìm hi u các thông s quang h c như quang thông, nhi t lư ng chi u sáng ư ng. - Nghiên c u c u trúc c a b - Kh o sát các sáng c a b èn chi u sáng ư ng. cư ng màu, ph năng t. Trong i u ki n như v y, vi c nghiên c u m t cách èn y<br /> <br /> nâng cao hi u qu s d ng ngu n sáng là vi c làm có<br /> <br /> c trưng, hi u su t phát quang,… c a các ngu n sáng thông d ng trong<br /> <br /> c trưng quang h c, khai thác thông tin t bi u<br /> <br /> èn Natri cao áp. T t c các công vi c nói trên nh m m c ích xây èn chi u sáng công c ng dùng v i ngu n sáng Natri.<br /> <br /> d ng h sơ k thu t cho b<br /> <br /> Dương<br /> <br /> c Duy<br /> <br /> 2<br /> <br /> L p V t lý k thu t ánh sáng<br /> <br /> TRƯ NG<br /> <br /> I H C BÁCH KHOA HÀ N I<br /> <br /> ây là tài li u cho nh ng ngư i làm công tác thi t k , l p chi u sáng công c ng. án này ư c vi t thành 4 chương: Chương I: B èn Natri cao áp o c th c nghi m.<br /> <br /> t và v n hành h th ng<br /> <br /> Chương II: Thi t b<br /> <br /> Chương III: Tính toán chi u sáng ư ng v i b Chương IV: Th c nghi m<br /> <br /> èn Natri cao áp<br /> <br /> án ư c th c hi n t i Phòng thí nghi m V t lý và K thu t ánh sáng, Vi n V t lý k thu t, Trư ng chuyên ngành u tiên i h c Bách khoa Hà n i. ây là phòng thí nghi m nghiên c u, o<br /> <br /> nư c ta, có h th ng thi t b hoàn ch nh c trưng c a b<br /> <br /> lư ng các thông s<br /> <br /> èn như c u tích phân (Intergrating sphere),<br /> <br /> góc k quang h c (Goniophotometer) và nhi u thi t b chu n tr c quang.<br /> <br /> Dương<br /> <br /> c Duy<br /> <br /> 3<br /> <br /> L p V t lý k thu t ánh sáng<br /> <br /> TRƯ NG<br /> <br /> I H C BÁCH KHOA HÀ N I<br /> <br /> CHƯƠNG 1: B<br /> B èn ư c<br /> <br /> ÈN NATRI CAO ÁP<br /> <br /> nh nghĩa là m t thi t b chi u sáng hoàn ch nh, g m có ngu n<br /> <br /> sáng ( èn) và các b ph n kèm theo như b ph n x , khúc x và h p èn, có ch c năng phân b ánh sáng, 1.1. Ngu n sáng a s các l p èn phóng i n cư ng t trong chi u sáng ư ng ngày nay s d ng m t trong 3 lo i cao (HID) ó là: metal halide (MH) hay èn hơi thu ngân nh v , b o v èn và n i èn v i ngu n i n cung c p.<br /> <br /> (MV), èn Natri áp su t th p (LPS), èn Natri áp su t cao (HPS), trong ó èn Natri áp su t cao là ngu n sáng ư c s d ng ph bi n nh t. 1.1.1 èn hơi th y ngân (Mercury Vapor - MV) èn hơi th y ngân là lo i èn HID mà trong ó ph n l n ánh sáng ư c t o ra do s b c x c a hơi thu ngân ho t Các èn thu ngân ng áp su t riêng ph n l n hơn 105 Pa. u tiên ư c phát tri n vào năm 1901 nhưng các ng h<br /> <br /> quang compact thì mãi 30 năm sau m i xu t hi n. Vào năm 1960, khi ư c c i thi n tu i th , èn hơi thu ngân ư c s d ng r ng rãi trong chi u sáng ư ng ph và b t c i thi n. L p v thu tinh bên ngoài c a èn thu ngân ư c làm t thu tinh boro silicate, có th ch u ư c nhi t ho t ng cao c a èn. B u th y tinh bên ngoài èn hơi u ư c s d ng trong chi u sáng n i th t vào năm 1966 khi màu s c ư c<br /> <br /> h p th nhi u các b c x t ngo i phát ra t h quang thu ngân. M t s thu ngân có ch t ng t<br /> <br /> t t èn khi b u thu tinh bên ngoài b v , tránh b c<br /> <br /> x t ngo i thoát ra ngoài. Hi u su t phát sáng c c i c a èn hơi th y ngân t kho ng 65lm/W, tu i<br /> <br /> th c a èn cao nhưng s duy trì quang thông l i kém. Bóng èn hơi th y ngân có th s d ng r ng rãi t t c các lo i èn giao thông, ư ng ph và l i i b , công<br /> <br /> viên và c trong các công xư ng. 1.1.2 èn halogen kim lo i (Metal Halide - MH) Là m t lo i èn HID mà ph n l n ánh sáng ư c t o ra do s b c x c a kim lo i halogen và c a các s n ph m phân ly c a nó k t h p v i các hơi kim lo i khác (thu ngân). Các èn halogen kim lo i ư c phát tri n năm 1965 và ư c qu ng cáo là<br /> <br /> Dương<br /> <br /> c Duy<br /> <br /> 4<br /> <br /> L p V t lý k thu t ánh sáng<br /> <br /> TRƯ NG<br /> <br /> I H C BÁCH KHOA HÀ N I<br /> <br /> “t t hơn èn thu ngân” vì chúng có hi u su t cao hơn, t o ra ánh sáng tr ng và s duy trì quang thông t t hơn, thư ng dùng cho chi u sáng công nghi p và chi u sáng bên ngoài. Gi ng như các èn thu ngân, ho t ư c ph m t l p ph t pho ng c a èn halogen kim lo i t o ra các<br /> <br /> b c x t ngo i. Ph n l n các b c x t ngo i này b h p th b i b u th y tinh. Các èn này có th chuy n b c x t ngo i dư th a thành<br /> <br /> ánh sáng kh ki n<br /> <br /> c i thi n ch s CRI c a èn trong quá trình s d ng . Trong<br /> <br /> h n h p hơi th y ngân và Halogen áp su t cao như Iodua natri ho c tali, s phóng i n cho phép ta thu ư c m t màu r t tr ng t 4000 K n 6000 K.<br /> <br /> 1.1.3 èn Natri áp su t th p (Low Pressure Sodium lamps - LPS) èn có d ng hình ng và hình ch U b ng thu tinh borosilicat, ch a m t lư ng nh Na th r n và m t h n h p khí Neon, Argon ư c t trong m t ng<br /> <br /> èn b ng thu tinh, hút chân không, m t trong có ph l p ph n x h ng ngo i làm b ng Oxit Indi (v t li u bán d n cho ánh sáng kh ki n truy n qua và gi l i các tia h ng ngo i). H n h p khí Neon-Argon dùng m i s phóng i n trong èn. Khi ư c b t lên, èn phát ra ánh sáng m màu h ng. Dòng h quang này s nung nóng Natri và trong vài phút, Natri bay hơi phát v ch kép (589,0 nm vàng da cam. Hơi Natri ho t ng n 589,6 nm) màu áp su t riêng ph n c (0,1 ÷ 1,5).104 Pa .<br /> <br /> èn Natri áp su t th p cho ánh sáng g n như ơn s c, ch s hoàn màu CRI = 0, khi ư c chi u sáng b ng ngu n này thì màu s c c a v t ch hi n lên màu vàng ho c màu xám, cho nên, các èn LPS r t ít ư c s d ng. Tuy nhiên, èn Natri áp su t th p là ngu n sáng tiêu th năng lư ng i n hi u qu nh t, hi u su t sáng c a èn có th lên t i 180lm/W nên ư c dùng r ng rãi chi u sáng ưòng ph , chi u sáng b o v …nh ng nơi không quan tâm l m ns<br /> <br /> hoàn màu. M t khác, èn Natri áp su t th p h u như không b gi m quang thông theo th i gian trong quá trình ho t ng . Chú ý: Trong công nghi p, èn Natri áp su t th p thư ng ư c coi là lo i èn HID m c dù v m t k thu t i u này là không úng vì èn này là m t ngu n sáng phóng i n áp su t th p.<br /> <br /> Dương<br /> <br /> c Duy<br /> <br /> 5<br /> <br /> L p V t lý k thu t ánh sáng<br /> <br />