Tài liệu Luận văn: Thiết kế chiếu sáng đường Lê Hồng Phong sử dụng đèn LED pptx

Hiện nay, hầu hết các thành phố lớn, các đô thị cũng như các tuyến đường giao thông đã được chiếu sáng với các mức độ khác nhau nhưng cũng phát huy được tối đa hiệu quả của chiếu sáng nh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG………

Luận văn

Thiết kế chiếu sáng đường Lê Hồng Phong sử dụng đèn LED

Lời Mở Đầu

Trong công cuộc đổi mới đất nước, song song với quá trình công nghiệp hóa_hiện đại hóa thì việc xây dựng cơ sở hạ tầng cũng được tiến hành Quá trình nâng cấp, xây dựng hệ thống chiếu sang ở các khu đô thị cũng không nằm ngaoì

kế hoạch Hiện nay, nền kinh té nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân cũng được nâng cao một cách nhanh chóng Yêu cầu của họ trong các lĩnh vực: công nghiệp dịch vụ, du lịchvà sinh hoạt tăng trưởng không ngừng Chính

do những yêu cầu này, đòi hỏi các nhà kĩ thuật, mỹ thuật, nhà khoa học phải nghiên cứu, tìm hiểu để tạo ra các sản phẩm nhằm đáp ứng các nhu cầu của họ Thiết kế hệ thống điện chiếu sáng là một công việc làm khó Nó không chỉ đòi hỏi chiếu sáng đơn thuần mà còn phải đáp ứng yêu cầu về kỹ thuật mức độ tiện nghi, đảm bảo không bị chói lóa… Ngoài ra nó còn phải đảm bảo các yêu cầu về thẩm mỹ và có tính kinh tế cao như: tiết kiệm được điện năng, chi phí đầu tư nhỏ, cho ánh sáng đẹp, dẩm bảo mỹ quan… Để có được một bản thiết kế trên đòi hỏi người thiết kế ngoài kiến thức chuyên môn còn phải có sự hiểu biết nhất định về xã hội, về môi trường và về các đối tượng thiết kế Tránh thiết kế sai gây dư thừa lãng phí nguyên vật liệu và làm mất tính thẩm mỹ…

Với đề tài “thiết kế chiếu sáng đường Lê Hồng Phong sử dụng đèn LED” tôi

đã trình bày khái quát cơ sở lý thuyết chiếu sáng và vận dụng những kiến thức

đã học về kỹ thuật chiếu sáng và cung cấp điện để thiết kế cho tuyến đường trên

Đề tài bao gồm các chương sau:

- Chương1: Tổng quan về kỹ thuật chiếu sáng

Trong chương này đề cập đến các vấn đề thường dung trong kỹ thuật chiếu sáng Nó có thể giúp ta nắm được những cái chung nhất về kỹ thuật chiếu sáng như: độ chói, độ rọi, chiều cao cột đèn….Trước khi chúng ta bước sang chương sau

- Chương 2: Tổng quan chiếu sáng đường Lê Hồng Phong

Trong chương này giới thiệu về việc chiếu sáng của đường Lê Hồng Phong hiện tại

- Chương 3: Đề xuất các phương án sử dụng đèn LED

Trong chương nay giới thiệu về công nghệ sản xuất đèn LED hiện nay, nhưng ưu điểm khi sử dụng đèn LED Từ đó ta sẽ đề xuất các phương án để thay toàn bộ dền trên tuyến đường đang sử dụng bằng đèn LED

- Chương 4: Nội dung thiết kế chiếu sáng đường Lê Hồng Phong sử dụng đèn LED

Chương cuối này là các phương án thiết kế chiếu sáng để ta chọn ra một phương án tối ưu nhất để sử dụng chiếu sáng cho toàn bộ tuyến đường Trong quá trình thiết kế tôi đã thể hiện nội dung cơ bản đáp ứng yêu cầu chiếu sáng công cộng hiện nay ở nước ta Các vấn đề được trình bày rõ ràng chính xác, có tính hệ thống Tuy nhiên, do lần đầu thiết kế còn nhiều thiếu sót, em mong được sự đóng góp của các thầy cô và các bạn để em có thêm kinh nghiệm và bản thiết kế sau này sẽ hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các cán bộ công ty chiếu sáng đô thị Hải Phòng Thạc sỹ Đào Bá Bình, các thầy cô giáo trong khoa điện công nghiệp trường đại học DLHP đã giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án trên

Hải Phòng,tháng 7, năm 2010 Sinh viên

Nguyễn Công Thương

Ngày nay do sự phát triển mạnh mẽ của các ngành kinh tế kỹ thuật,đời sống nhân dân được nâng cao Vì vậy nhu cầu chiếu sáng ngày càng đòi hỏi cao hơn, việc chiếu sáng các đô thị, khu công nghiệp, công trình văn hoá thể thao, các xa lộ v.v… là một nhu cầu cấp thiết đòi hỏi các nhà thiết kế chiếu sáng phải quan tâm làm sao vừa đảm bảo mỹ thuật vừa đảm bảo kỹ thuật lại

có tính kinh tế cao

Ngày trước chiếu sáng chỉ nhằm đáp ứng nhu cầu “ xua tan bóng tối” thì ngày nay chiếu sáng không chỉ đẩy lùi bóng tối mà còn đảm bảo tiện nghi, tính mỹ thuật ở mức cao nhất Từ những năm 1940 đã xuất hiện các chỉ dẫn nhằm đảm bảo độ đồng đều của ánh sáng, yêu cầu cho an toàn giao thông lúc bấy giờ Từ năm 1965 uỷ ban quốc tế về chiếu sáng (CIE) đã công

bố một phương pháp gọi là tỷ số R, trong đó khái niệm về độ rọi đã phải nhượng bộ một bước cho độ chói trung bình của mặt đường có xét đến hiện tượng tương phản và do đó đã chú ý đến chi giác nhìn

Các thống kê và thực nghiệm đã được tiến hành, các tiêu chuẩn về tiện nghi của việc bố trí đã được đề ra Năm 1975 CIE công bố một phương pháp các “độ chói điểm” Trong đó việc tính toán dần những điểm do máy tính

thực hiện, đối với một cách bố trí chiếu sáng cho trước cho phép kiểm tra chất lượng của thực hiện chiếu sáng

1.1.2 Tầm quan trọng của việc chiếu sáng

Trong sự nghiệp công nghiệp hoá - hiện đại hoá ngành điện chiếu sáng giữ một vai trò rất lớn Nó không chỉ chiếu sang đơn thuần mà nó còn góp phần vào công việc sản xuất, xây dựng, bảo vệ đất nước.Đối với chiếu sáng trong nhà, ngoài chiếu sáng tự nhiên còn phải sử dụng chiếu sáng nhân tạo Hiện nay người ta thường dùng điện để chiếu sáng nhân tạo Sở dĩ như vậy

vì chiếu sáng điện có nhiều ưu điểm: thiết bị đơn giản, sử dụng thuận tiện.Ví

dụ trong xí nghiệp dệt, nếu độ rọi tăng lên 1,5 lần thì thời gian để làm các thao tác chủ yếu sẽ giảm từ 8%→ 25%,năng suất lao động tăng 4%→ 5% Trong phân xưởng nếu ánh sáng không đủ, công nhân sẽ phải làm việc trong trạng thái căng thẳng, hại mắt, sức khoẻ, kết quả gây ra hàng loạt phế phẩm

và năng suất lao động sẽ giảm v.v… Ngoài ra còn rất nhiều công việc không thể tiến hành được nếu thiếu ánh sáng hoặc ánh sáng không gần giống với ánh sáng tự nhiên ( bộ phận kiểm tra chất lương máy, nhuộm màu v.v… ) Nếu chiếu sáng ngoài trời được đảm bảo một cách tối đa thì sẽ giảm được rất nhiều tai nạn giao thông, giúp việc giao thông thuận tiện hơn, giảm nhiều tệ nạn xã hội Mặt khác nếu chiếu sáng đô thị được bố trí một cách hợp lý hơn thì sẽ làm tăng được vẻ đẹp của đô thị cũng như các công trình văn hoá khác

Vì vậy vấn đề chiếu sáng là một vấn đề quan trọng nên được các nhà nghiên cứu chú ý nghiên cứu trên nhiều lĩnh vực chuyên sâu như nguồn sáng, chiếu sáng công nghiệp, nhà ở, các công trình văn hoá nghệ thuật, chiếu sáng sân khấu v.v…

1.1.3 Thành tựu của chiếu sáng ở Việt Nam và Hải Phòng

Nhận biết được tầm quan trọng của chiếu sáng các nhà chiếu sáng Việt Nam cũng đã áp dụng nhũng thành tựu của khoa học chiếu sáng trên thế giới

và lĩnh vực chiếu sáng nước nhà Hiện nay, hầu hết các thành phố lớn, các

đô thị cũng như các tuyến đường giao thông đã được chiếu sáng với các mức

độ khác nhau nhưng cũng phát huy được tối đa hiệu quả của chiếu sáng như giảm được tai nạn giao thông, tăng vẻ đẹp của các đô thị, giảm tệ nạn xã hội v.v… Trong chương trình đưa điện về nông thôn thì điện chiếu sáng cũng đã xuất hiện nhằm phục vụ sản xuất

Cũng như các thành phố lớn khác, thành phố Hải Phòng cũng rất quan tâm đến lĩnh vực chiếu sáng Hiện nay thành phố cũng đang tiến hành nâng cấp hệ thống chiếu sáng đồng thời xây dựng các hệ thống chiếu sáng mới với công nghệ hiện đại, thay cho việc đóng cắt bằng tay ở đây đã dụng hệ thống đóng cắt tự động Tất cả các công viên, vườn hoa, các tuyến đường, nhà máy, xí nghiệp, trường học, bệnh viện…trong thành phố cũng như ngoại thành đều đã được chiếu sáng

1.2 Tổng quan về kỹ thuật chiếu sáng

 Các đại lƣợng đo ánh sáng

Khái niệm quang thông là quan niệm đầu tiên của con người có quan hệ đối với nguồn sáng, đó là ngọn nến và đèn măng sông không cho cùng một đại lượng ánh sáng Những khái niệm này không nêu lên bất kỳ sự phân bố ánh sáng trong các miền khác nhau của không gian chiếu sáng, hơn nữa nó không thể đo được.Điều đó đã thúc đẩy nhà vật lý Lambert ở thế kỷ 18 đưa

ra các cơ sở của phép đo ánh sáng dựa trên cơ sở quang học hình học và sinh

lý

1 Góc khối Ω,steradian(Sr)

Góc khối không chỉ dùng cho phép đo ánh sáng, nó cần thiết cho sự lập luận trong không gian ( là góc trong không gian)

Khi xét sự phát xạ thông lượng dΦ của nguồn O theo phương của điểm

A là tâm của miền dS được nhìn từ O dướ khóc khối dΩ Khi cho dS tiến tới không, dΩ cũng tiến tới không, song tỷ số dΦ/dS tiến tới một giá trị tới hạn gọi là cường độ sáng của điểm O tới A

O A

Hình 1.2

Tức là :

3 Quang thông Φ,lemen(lm)

Đơn vị cương độ sáng candela do nguồn phát theo mọi hướng tương ứng với đơn vị quang thông tính bằng lumen Lumen là quang thông do nguồn này phát ra trong không gian ta có thể suy ra không gian của nó

Trong trường hợp đặc biệt khi cường độ bức xạ I không phụ thuộc vào phương thì quang thông là :

Trong một phương diện cho trước, của một diện tích mặt phát cho dS.Độ

chói là tỷ số của cường độ sáng dI phát bởi dS theo phương này trên diện

tích biểu kiến của dS

1.3 Các nguyên lý cơ bản về chiếu sáng ngoài trời

Các tiêu chuẩn chất lượng chiếu sáng đường bộ thực chất đòi hỏi cho

phép một thị giác nhìn nhanh chóng, chính xác và tiện nghi Về phương diện

này ta lưu ý:

Độ chói trung bình của mặt đường do người lái xe quan sát khi nhìn mặt

đường ở tầm xa một trăm mét khi thời tiết khô Mức yêu cầu phụ thuộc vào

loại đường ( mật độ giao thông,tốc đô, vùng đô thị hay nông thôn…) trong

các điều kiện làm việc bình thường

- Phải hạn chế loá mắt và sự mệt mỏi do số lượng và quang cảnh của các đèn xuất hiện trên thị trường, khi phải đảm bảo độ chói trung bình của mặt đường Do đó người ta định nghĩa một “ chỉ số loá mắt “ G ( glare index) chia theo thang từ 1 (không chịu được )đén mức 9 ( không cảm nhận được ) và cần phải giữ ở mức 5 (chấp nhận được)

- Hiệu quả hướng nhìn khi lái xe phụ thuộc vào các vị trí sáng trên các đường cong, loại nguồn sáng trên một tuyến đường và tín hiệu báo trước những nơi cần báo trước những nơi cần chú ý (đường cong, chỗ thu thuế, ngã tư …) cũng như các nối vào của con đường

1.4 Các cấp chiếu sáng

Đối với các tuyến đường quan trọng, CIE xác định 5 cấp chiếu sáng khi đưa ra các giá trị tối thiểu cần phải thoả mãn chất lượng phục vụ ( bảng 1.4) Tất nhiên do sự già hoá của các thiết bị, các chuyên viên thiết kế phải tăng cường độ chói trung bình khi vận hành cũng như chiếu sáng trong nhà

Độ đồng đều nói chung

Uo=

Độ đồng đều chiếu dọc U1=

Chỉ số tiện nghi G

A

Xa lộ

Xa lộ cao tốc

B

Đường cái Đường hình tia

Sáng Tối

2

C

Thành phố hoặc đường có

ít người

đi bộ

Sáng Tối

vắng

Sáng Tối

5

Cần chú ý sự khác nhau các công thức hệ số đồng đều : nếu giá trị điện

Uo= 0,4 thì nhìn mặt đường thấy phong cảnh thấp thoáng hay còn gọi là hiệu ứng bậc thang Khi độ đồng đều theo chiều dọc U1 lớn hơn 0,7 hiệu ứng này không còn nữa

1.5 Phương pháp tỷ số R

Do sự phản chiếu không vuông góc của các lớp phủ mặt đường, thoạt đầu

ta không thể xác định quan hệ giữa độ chói và độ rọi ngang của nền đường Tuy nhiên kinh nghiệm cho thấy đối với các thiết bị phân phối ánh sáng đối

xứng, tính đồng đều của độ rọi phụ thuộc vào hình dáng bố trí đèn và độ chói trung bình của lọai thiết bị chiếu sáng và lớp phủ mặt đường

c : khoảng cách giữa 2 đèn liên tiếp

s : khoảng cách hình chiếu của đèn đến chân cột đèn

a : khoảng cách hình chiếu của đèn đến mép đường ( trong hình vẽ

đèn ngoài chỗ uốn cong để đảm bảo hướng tầm nhìn cho phép đánh giá tầm quan trọng chỗ rẽ (hình 1.6)

Sự đồng đều của độ rọi ngang được đảm bảo bằng giá trị h sao cho h ≥ 1

- Hai bên so le: dùng cho các đường 2 chiều,độ rọi nói chung sẽ đều hơn nhưng phải tránh uốn khúc không có lợi cho lái xe (hình 1.7 )

Tính đồng đều của độ chói ngang đòi hỏi độ cao của đèn h ≥ l.

- Hai bên đối diện: đối với các đường rất rộng hoặc phải đảm bảo độ cao của đèn (hình 1.8 ) Sự đồng đều của độ chói ngang cần thiết có h ≥ 0,5.l

- Theo trục đường: được sử dụng trong trường hợp đường đôi có dải phân cách ở giữa, sự bố trí như vậy chỉ cho phép sử dụng một cột có 2 đầu nhô ra,đồng cũng là đường cung cấp điện (hình 1.9 )

Hình 1.6 Bố trí đèn ở một bên đường Hình 1.7 Bố trí đèn 2 bên so le

Hình 1.8 Bố trí đèn 2 bên song song Hình 1.9 Bố trí đèn trên dải phân cách Khi nguồn cung cấp là dây treo, các đèn được treo theo trục đường bằng các cột đỡ tương đối xa nhau Cách làm như vậy đảm bảo tầm nhìn rất tốt và rất ít gây loá mắt

1.5.2 Khoảng cách đèn

Tính đồng đều của độ chói theo chiều dọc con đường quyết định sự lựa chọn khoảng cách giữa hai bộ đèn liên tiếp Ngoài ra khoảng cách còn phụ thuộc vào chiều cao của đèn và chỉ số phát xạ của bộ đèn

Tuỳ theo trục đường cho phép mà ta có thể sử dụng ba loại bộ đèn sau: kiểu chụp vừa, kiểu chụp sâu, kiểu chụp rộng để bảo vệ chống loá mắt trực tiếp

Các bộ đèn chụp sâu thực tế tránh được mọi nguy cơ bị chói mắt trực tiếp nhưng phải thận trọng để tránh “hiệu ứng bậc thang “ Thường dùng các nguồn sáng điểm

Các bộ đèn chụp vừa phân bố ánh sáng rộng thường thích hợp với các nguồn sáng dạng có độ chói nhỏ, ví dụ các đèn natri thấp hoặc các đèn ống huỳnh quang

Bảng 1.3 Các giá trị cực đại của tỷ số e/h

1.5.3 Công suất đèn

1 Độ rọi trung bình của đèn

Tuỳ theo chất phủ mặt đường và loại bộ đèn sử dụng mà ta có thể xác định bằng thực nghiệm tỷ số R

R= Độ rọi trung bình (lux)/ Độ chói trung bình (cd/m2)

Bảng 1.4 Độ rọi trung bình của các loại đường

l-a

Hình 1.10

Đối với khoảng cách a> 0 góc nhị diện phía trước (phía mặt đường ) bị giới hạn bằng đường hàng đèn và cạnh đường đối diện với đèn, được xác

R= Etb/ltb Bê tông Lớp phủ mặt đường

Sạch Bẩn Sáng Trung bình Tối Hè đường

định bằng (l-a)/h và góc nhị diện sau (cạnh hè đường ) được xác định bằng

a/h

Do vậy ta phân biệt hai hệ số sử dụng :

fUAV(trước) và fUAR(sau) lấy tổng đối với a>0

f’UAV và f’’UAV lấy hiệu nếu a<0

Các nhà chế tạo thường cho hệ số này trên một đồ thị (Hình 1.11) thể hiện

3

Hình 1.11

1.6 Nguồn cung cấp cho chiếu sáng công cộng

Các lưới cung cấp cho chiếu sáng khác với lưới phân phối ở chỗ tải là các

đèn cùng một công suất và cùng một hệ số công suất, cách đều nhau và làm

việc đồng thời

Các lưới điện cung cấp chiếu sáng có điện áp thấp 220/380 V làm việc cùng

bộ hoặc chung với các bộ dùng điện áp rơi trên các đèn nhỏ hơn 1% so với

các điện áp định mức, hoặc bằng trung áp 3200/5500 V khi khoảng cách và

công suất tiêu thụ lớn

1.6.1 Tính toán tiết diện dây

1 Biểu thức điện áp rơi

Đối với đường dây có điện trở R và cảm kháng Lw được cung cấp cho

tải có hệ số công suất cosφ , có dòng điện I chạy qua,điện áp rơi sẽ là:

ΔU =RI cosφ + LwIsinφ (1.6)

Thực tế trong thiết bị chiếu sáng đã bù cosφ gần bằng 0,85 ta tính gần đúng điện áp rơi trên đường dây là :

2 Điện áp rơi trên đường trục

Với đường dây một pha gồm n đèn giống nhau, khoảng cách giữa các đèn l, mỗi đèn tiêu thụ cùng dòng điện có trị số hiệu dụng I, các dòng điện đấu cùng pha, dòng điện đầu đường dây là It = nl

Sơ đồ một pha trong đó Ue là điện áp vào, Us là điện áp ra

Điện áp rơi trên từng đoạn là :

ΔUn-1 = 2 , ΔUn-2 = 2 ,…., ΔU1 = 2 (1.8)

Do đó điện áp rơi trên đường dây :

Ul – US = 2 .n. (1.9)

Với chiều dài đường dây L = (n – 1)l, điện áp rơi được xác định :

ΔU = 2 (1.10)

Điều này được coi như tổng tải được đặt ở một nửa chiều dài đường dây

Ta sẽ thấy lợi ích của việc bù cosφ của từng đèn mà không đặt một trạm bù cos khi không bù từ 0,4 đến 0,5 làm tăng dòng điện đường dây lên gấp đôi

Trường hợp nguồn cung cấp là bap ha nối sao trung tính Yn, các đèn được nối vào dây pha và dây trung tính, điện áp rơi từng pha phải chia cho 2

vì không có dòng điện trong dây trung tính và điện áp rơi là :

ΔU = (1.11)

Kết quả này cũng đúng với mạch hình tam giác và từ đây cho ta thấy lợi ích của mạch ba pha

1.6.2 Các phương pháp cung cấp điện

Đối với các thiết bị chiếu sáng nhỏ, việc nối trực tiếp vào lưới cung cấp cho các bộ là kinh tế, nhất là khi ta có thể sử dụng các cột điện của EDF để lắp đặt bộ đèn, tuy vậy không đảm bảo điều kiện độ chói đều

Khi công suất chiếu sáng đạt tới 30kW nên sử dụng lưới điện trung áp 3200/5500 V có máy biến áp cho các nhóm đèn Ưu điểm chính của trung áp

là :

- Giảm tiết diện dây dẫn

- Điện áp ổn định hơn làm tuổi thọ của đèn tăng

- Hệ thống có điều khiển từ xa thống nhất

1 Phân phối điện

Có thể tiến hành theo 3 cách một pha 220V, ba pha Yn ( sao trung tính 220/380V ) hay nối tam giác ( D ) 220V

Bảng dưới đây cho thấy lợi ích của phân phối ba pha đói với một hệ thống chiếu sáng đã cho khi cùng một sụt áp

– Bảng 1.5 Lợi ích của phân phối 3 pha đối với một hệ thống chiếu sáng

Một pha 220V Yn 220/380V D 220V

Trọng lượng dây dẫn tỷ lệ

với

2 Bố trí đường dây

Khi bố trí mạch nhánh ta lưu ý rằng máy biến áp được đặt ở tâm hình học

để giảm sụt áp đến cuối đoạn dây hoặc để giảm tiết diện dây dẫn

Nếu có thể bố trí nguồn cấp theo mạch vòng, cho phép giống như cho mạch hở tương đương với một nửa vòng

Việc phân đôi các đường dây cho phép cắt moọt trong hai nguồn sáng (giải pháp tốn kém và ít an toàn ) ít dùng cho sự phát triển của kĩ thuật tiết kiệm điện năng

3 Trạm biến áp

Việc lựa chọn công suất máy biến áp phụ thuộc vào:

- Công suất tiêu thụ của các bộ đèn

- Dòng điện tiêu thụ khi mỗi đèn bằng 1,5 đến 2 lần dòng điện định mức trong phút đầu tiên ( do đó cần phải khởi động từng bộ phận)

- Máy cắt theo giờ có cơ cấu đồng hồ điện

- Tế bào quang điện chỉnh định thời gian để tránh làm việc không đúng lúc ( tế bào thường đặt trên cột gần trạm nhất )

- Phát dòng điện 175Hz lên dây dẫn của mạng để thao tác các công tơ

4 Tính toán một trạm biến áp điển hình

 Sơ đồ nguyên lý một sợi TBA (Hình 1.13)

 Xác định dung lượng trạm biến áp

- Nguồn cung cấp cho trạm 22kV

- Công suất tiêu thụ TBA (xét trên 1km chiều dài có 20 cột đèn chiếu sáng,mỗi cột có 2 đèn, mỗi đèn công suất 250W và 20 cột đèn trang trí, mỗi cột 2 đèn, mỗi đèn công suất 150W)

P∑ = 20.( 2.250+ 2.150) = 16(kW)

Q∑ = P∑.tgφ = 16.0,49 = 7,84 (kVAR)

S∑ = = 17,8 (kVA)

Chọn Sdm BA ≥ S∑ = 17,8 (kVA) Vậy ta chọn MBA 50-22/0,4

- Tính tiết diện dây dẫn trên không tải 22kV về trạm BA

Tổn thất điện áp phía cao áp

ΔUcp = = = 660 (V)

ΔUcp : tổn thất điện áp cho phép tính theo %

Udđ : điện áp danh định của mạng

Itt = IđmBA = = 1,3 A

Do dòng điện tính toán tương đối nhỏ nên ta chọn tiết diện dây tối thiểu là 35mm2, chọn dây AC-35

- Chọn van chống sét: chọn van chống sét loại FCO 22kV-5A

- Chọn cầu chì tự rơi: chọn cầu chì tự rơi dựa vào thông số IđmBA = 1,3a, Uđm = 22kV, nên ta chọn cầu chì tự rơi loại C710-213 PB do CHANGE chế tạo với Uđm = 22kV, Iđm = 100A

- Chọn aptomat tổng: chọn aptomat tổng loại NS400N do MERLINGERIN chế tạo với Iđm = 400A

- Chọn aptomat nhánh: chọn loại C100E do MERLINGERIN chế tạo với Iđm = 100A

 Trạm biến áp 50KVA – 22/0,4KV

Trạm xây dựng theo kiểu trạm treo

Toàn bộ thiết bị trạm được treo trên 01 cột bê tông ly tâm cao 12m

Các xà trạm,ghế thao tác và thang trèo đều được sơn chống gỉ và sơn ghi

Máy biến áp 3 pha : - Công suất danh định: 50kVA

- Cấp điện áp: 22/0,4kV

- Máy loại 2 cuộn dây đấu Y/Y0-12

- Máy được làm mát bằng dầu tuần hoàn tự nhiên và treo ở độ cao 3 – 4m so với mặt đất

Đóng cắt, bảo vệ ngắn mạch và quá tải phía cao thế bằng cầu dao, cầu chì tự rơi FCO 22kV – 5A Bảo vệ phía hạ thế bằng attômát tổng 100A Bảo vệ chống sét bằng chống sét van 22kV…

 Hệ thống tiếp địa trạm :

Hệ thống tiếp địa trạm biến áp bao gồm: Tiếp địa làm việc,tiếp địa an toàn và tiếp địa bảo vệ Các hệ thống tiếp địa này đều có dây xuống hệ thống tiếp địa chung

Hệ thống cọc tiếp địa gồm có 6 cọc bằng thép L75x75x7mm dài 2,5m Cọc cách cọc tối thiểu là 2,5m Mỗi cọc tiếp địa đều có dây bắt bằng thép Φ12 hàn tai bắt tiếp địa Đầu nối các cọc tiếp địa bằng sắt dẹt 40x4mm

Dây trung tính từ máy biến áp xuống hệ thống tiếp địa trạm bằng dây cáp đồng nhiều sợi bọc PVC Dây nối vỏ máy biến áp, đầu

áp, giá đỡ cáp hạ thế… với hệ thống tiếp địa đều là sắt tròn Φ12 Điện trở tiếp đất của trạm biến áp phải đảm bảo ≤ 4Ω Nếu không đạt sẽ thiết kế bổ xung

 Đo đếm điện năng:

Hệ thống đo đếm điện năng đặt trong tủ chống tổn thất do công

ty Điện lực Hải Phòng cung cấp

Chương 2 : Tổng quan chiếu sáng đường Lê Hồng Phong

2.1 Các tiêu chuẩn thiết kế

Các tiêu chuẩn thiết kế cơ bản được sử dụng trong việc xây dựng hệ thống cấp điện cho dự án

Các tiêu chuẩn thiết kế được áp dụng :

- Quy phạm trang bị điện số 11-TCN 19-84

- Tiêu chuẩn TCVN 5828.1994 đèn điện chiếu sáng thành phố

- Tiêu chuẩn 20TCN 95-83 hiện hành

- Nghị định 54 của thủ tướng chính phủ về hành lang an toàn điện

Các điều kiện khí hậu sau đã được xem xét

- Nhiệt độ đất tối đa 250C

- Nhiệt độkhông khí tối đa 410C

- Nhiệt độkhông khí tối thiểu 50C

- Độ ẩm tương đối 100% khi T = 400C

- Độ cao trên mực nước biển dưới 1000m

- Trở suất nhiệt của đất TB = 1,2.tối đa = 3,0

- Lượng mưa 1800mm/năm

- Bảo vệ chống hơi nước mặn của biển

2.2 Các tiêu chí thiết kế

Việc thiết kế, chế tạo, lắp dựng, kiểm tra và nghiệm thu các vật tư thiết bị

và các công việc đều phù hợp với tiêu chuẩn IEC và tham khảo các tiêu chuẩn đã được áp dụng, đã được công nhận nếu như tiêu chuẩn IEC không

có Tất cả các thiết bị thiết kế đều phù hợp với khí hậu nhiệt đới ven biển Cấp điện áp danh định và phạm vi thay đổi điện áp cho phép tối đa trong điều kiện vận hành bình thường là :

- Hạ thế : 380/220 +5%

- Tần số hệ thống là 50Hz

- Cấp cách điện của hệ thống o,4 kV sẽ là :

- Điện áp định mức cảu thiết bị là 1/0,6kV

- Điện áp danh định là 0,4/0,23kV

- Công suất ngắn mạch định mức 34,6MVA

- Kết cấu lưới và độn tin cậy :

Do không bố trí các trạm biến áp phục vụ cho chiếu sáng riêng dọc theo tuyến đường nên nguồn điện cấp cho đèn đường xuất phát từ thanh cái các trạm gần nhất để cấp cho các tủ điện chiếu sáng

Mỗi tủ điện sẽ cấp cho 2 tia với bán kính khoảng 1000m

Mặt khác hiện tai đường cáp 22kV và hệ thống các trạm điện chưa đồng thời đưa vào hoạt động, trong lúc thành phố yêu cầu khẩn trương có điện để chiếu sáng cho đường trục nhằm đảm bảo an toàn giao thông, đơn vị tư vấn cùng chủ đầu tư đã làm việc với điện lực Hải Phòng bàn biện pháp cấp điện tạm thời cho từng đoạn trong điều kiện lưới điện hạ thế trong khu vực đã bị quá tải, do đó phương án cấp điện tạm thời đưa ra có thể còn thay đổi nữa

Do vậy việc liên kết nối giữa các đoạn với nhau ncho phép chuyển đổi nguồn cấp theo nhiều phương án dẫn đến việc tính chọn cáp sẽ chưa đáp ứng được yêu cầu tối ưu về kinh tế do chọn cáp đồng đều theo những đoạn cáp dài và nhiều phị tải nhất

Lựa chọn đèn chiếu sáng là laọi đèn cao áp gián tiếp, bộ điện có chấn lưu, tụ, mồi cho phép làm việc bình thường với điện áp thấp dưới 10% điện áp định mức

2.3 Các tiêu chuẩn kĩ thuật

1 Hệ thống chiếu sáng đường trục

Đường ngã 5 – sân bay cát bi dài 5290m, với 4 làn đường và 3 dải phân cách, để chiếu sáng suốt chiều dài tuyến đường dùng đèn cao áp lắpđặt dọc theo 2 dải phân cách 2 bên đường, tại các nút giao thông lớn lắp đặt các cụm đèn pha để tăng cường độ sáng cho người và phương tiện lưu thông an toàn Đường gồm 4 làn xe với nhiều nút giao thông với các đường giao thông chính và đường các khu dân cư, mật đọ xe dự bao trên 3000xe/h đến năm

2010, theo TCXD 95-1093 cần đạt các yêu cầu sau :

Để phù hợp với điều kiện khí hậu vùng ven biển của Hải Phòng, các cột đèn được chế tạo bằng thép và được mạ kẽm nhúng nóng

- Cột đèn chiếu sáng đường dùng cột thép bát giác cần thép cao 11m,độ vương cần 1,8m,góc nghiêng cần 150

- Móng cột đèn 17m và 11m dùng bê tông trộn tại chỗ bằng tay mác 50 đá 1*2 Móng cột 25m dùng bê tông thương phẩm mác

200 đá 1*2

3 Tủ điện

Tủ điện được gia công bằng thép tấm, sơn tĩnh điện, lắp ngay trên dải phân cách Để tiết kiệm điện, thực hiện đóng cắt đèn đường bằng hệ thống đóng cắt tự động với các chế độ: ban ngày tắt đèn, buổi tối bật toàn bộ, và buổi khuya tắt 1/2 số đèn Hệ thống đóng cắt của tủ điện bao gồm : 01 áp tô mát đầu vào, 01 rơ le thời gian, 02 khởi động từ Trường hợp không dùng đóng cắt tự động, chuyển khoá về vị trí MAN

và dùng 6 áp tô mát 1 pha khi đóng cắt bằng tay, 02 cầu đấu dây

4 Cấp điện

Nguồn điện cấp cho hệ thống chiếu sáng được cấp từ trạm biến áp đã và

sẽ xây dựng theo tuyến đường trục và được phân cho từng đoạn như sau:

- Đoạn từ KM0 đến KM1+193, lấy nguồn từ trạm biến áp T7 thuộc

- Đoạn từ KM4+147 đến KM5+290: lấy nguồn từ trạm biến áp T1 Cáp dọc tuyến chiếu sáng dược sử dụng thống nhất là cáp Cu/XLPE/PVC(3*25+1*16) và được luồn trong ống nhựa FEP có đương kính D80 và đặt trong rãnh cáp, tại những đoạn qua đường cáp đuợc luồn trong ống thép D90

Cáp lên đèn dung loại Cu/XLPE/PVC(2*2.5)

Các kết quả tính toán tổn thất điện áp của các nhánh chiếu sáng :

KIỂM TRA TỔN THẤT MỘT SỐ NHÁNH ĐIỂN HÌNH

P Tiêu thụ

Tổn thất ΔU

Tổn thất ΔU%

Cuối nhánh

suất ΔU% TBA

5 Hệ thống an toàn

Hệ thống chiếu sáng nằm tại trung tâm đô thị đông đúc dân cư, nên bố trí nối đất an toàn tại tất cả các tủ điện, các cột đèn bằng cột tiếp địa L63*63*6 đóng sâu 0,8m, nối đất trung tính lặp lại với cự ly 300m và đấu trung 1 cọc tiếp địa, đảm bảo Rnd< 10Ω, riêng cột 25m có hệ thống nối đất riêng

Sử dụng dây nối an toàn M16 cho cả hệ thống chiếu sáng

6 Hệ thống cấp điện tạm thời

Do công việc xây dựng đường cáp 22kV và các trạm điện còn gặp nhiều khó khăn, nên việc đưa các trạm điện vào hoạt động còn phải một thời gian nữa Hiện tại mới chỉ có khả năng trạm biến áp T7 thuộc lộ 8A có thể đóng điện được, cùng với sự hỗ trợ của ngành điện Hải Phòng sẽ có them nguồn tạm từ khu vực ngã 5

Để có thể đóng điện chiếu sáng từ đường ngã 5 di sân bay cát bi, cần phải có giải pháp tạm thời sau :

- Lấy nguồn tạm từ khu vực ngã 5 cấp cho tuyến đèn từ KM0 đến KM1 + 193

- Lấy nguồn từ trạm biến áp T7 cấp cho tuyến đèn từ KM1 + 193 đến KM5 + 290

- Để làm được điều đó phải cấp nguồn cho trạm phía sau đường quốc lộ 5 và nối thông các nhánh phía sau lại

Khi có nguồn chính sẽ bố trí lại các phương án như ban đầu

Mặt khác do chưa giải phóng hoàn toàn được nút xoay ngã 5, nên lắp đặt thêm 2 cột đèn cao áp cao 10m tại giải phân cách trước cây xăng dầu và 4 cột đèn trang trí cao 4,5m, lắp 2 cầu sọc trắng cân trên một phần nút xoay

2.4 Thiết kế chiếu sáng đường Lê Hồng Phong hiện nay

 Sơ đồ mặt bằng chiếu sáng đường Lê Hồng Phong

Tổng chiều dài quãng đường là 5290m,với 4 làn đường và 3 giải phân cách bên đường Giải phân cách ở giữa bố trí cột đèn trang trí, 2 gải phân cách 2 bên ta bố trí 2 cột đèn chiếu sáng Hai làn đường bên ngoài với chiều rộng mặt đường l=7m, hai làn đường ở giữa với chiều rộng mặt đường

l=10,5m Bề rộng giải phân cách lắp đèn trang trí d=4m, bề rộng giải phân

cách lắp đèn chiếu sáng d=4,5m

 Sơ đồ cung cấp điện

Để cung cấp đủ điện chiếu sang cho toàn bộ tuyến đường sẽ sử dụng 5 trạm biến áp Trạm BA T14 cung cấp điện cho 2 tủ T1 và T2 và sử dụng loại cáp CU/XLPE/PVC(3*50+25), trạm BA T7 cung cấpđiện cho 2 tủ T3, T4 và sử dụng loại cáp CU/XLPE/PVC(3*95+50), trạm BA T5 cung cấp điện cho 2 tủ T5, T6 và sử dụng loại cáp CU/XLPE/PVC(3*50+25), trạm BAT3 cung cấp điện cho 2 tủ T7, T8 và sử dụng loại cáp CU/XLPE/PVC(3*50+25), trạm BA T1 cung cấp điện cho 2 tủ T9, T10 và sử dụng loại cáp CU/XLPE/PVC(3*95+50) Toàn bộ tuyến đường sử dụng 574 bóng đèn, trong đó sử dụng 16 bóng 1kW, 24 bóng 0,4kW, 534 bóng 0,25kW

 Kết quả kỹ thuật đạt được

Chương 3: Đề xuất phương án sử dụng đèn LED

3.1 Sơ lƣợc công nghệ sản xuất đèn LED

- Định nghĩa đèn LED

LED (viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là điốt phát quang) là các diốt có khả năng pkát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại Cũng giống như điốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n.Tuỳ vào chất liệu của p và n mà đèn LED có thể phát ra ánh sáng có màu sắc khác nhau, từ xanh lá cây, đỏ, đến trắng

- Hoạt động

Hoạt động của đèn LED giống với nhiều loại diode bán dẫn.Khối bán dẫn n (chứa các điện tử tự do ) thì các lỗ trống này có xu hướng chuyển động khuyếch tán sang khối n Cùng lúc khối p lại nhận them các điện tử (điện tích âm )từ khối n chuyển sang Kết quả là khối p tích điện âm ( thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử ) trong khi khối n tích điện dương ( thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống )

Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp lại với nhau tạo thành các điện tử trung hoà Quá trình có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng ( hay các bức xạ điện tử có bước song gần đó )

- Tính chất

Tuỳ theo múc năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước song ánh sáng phát ra khác nhau ( tức màu sắc của LED sẽ khác nhau ) Mức năng lượng và màu sắc của LED ) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử chất bán dẫn

LED thường có mức phân cực thuận cao hơn diode thông thường trong khoảng 1,5 đến 3V Nhưng điện thế phân cực nghịch ở LED không cao Do đó, LED rất dễ bị hư hỏng do điện thế ngược gây

ra

Đèn LED đã có mặt từ những thập niên 60, nhưng mà hầu hết chỉ dùng dể hiển thị thời gian của đồng hồ báo thức hay dunglượng pin của máy ghi hình

Một thời gian dài, đèn LED không được dùng làm nguồn sáng bởi vì chúng chỉ cho ánh sáng đỏ, xanh lá cây và vàng mà không cho ánh sáng trắng Cho mãi đến năm 1993, công ty hoá chất Nichia Nhật Bản cho ra đời loại đèn LED xanh dương, là sự kết hợp giữa ánh sáng đỏ và xanh lá cây để cho ra ánh sáng trắng Chính sự kết hợp này đã mở ra một lĩnh vực mới về công nghệ

Và thế là nền công nghiệp đã sớm khai thác triệt để điều này Đèn LED dựa trên công nghệ bán dẫn ngày càng tăng về độ chiếu sáng, hiệu suất và tuổi thọ Điều này có vẻ giống như bộ xử lý của máy tính, ngày càng nhanh

và giá cũng rẻ hơn theo thời gian

Và rồi các nhà nghien cứu tại trung tâm nghiên cứu về ánh sáng của viện nghiên cứu bách khoa Rensselaer ở Troy, New York cho biết họ đã tích them từng Wat công suất đầu ra của đèn LED ( cho ánh sáng trắng ) Kết quả là hiệu suất toả sáng tăng gấp 6 lần so với bóng đèn thường và vượt hơn hẳn so với bóng đèn huỳnh quang

Thế hệ bóng đèn LED cho ánh sáng trắng hiện nay vẫn chưa hiệu quả Cùng một lúc công suất đèn LED cho độ toả sáng gấp 2 lần so với bóng đèn thường Tuy nhiên trở ngại lớn nhất đó là việc tiết kiệm năng lượng này chưa kéo lại được so với giá thành của sản phẩm

Ông Nadarajah Narendran – giám đốc trung tâm nghiên cứu về ánh sáng của Viện Renssealaer nói “Đúng là thật khó để thuyết phục khách hàng nếu

mà chỉ dựa vào yếu tố tiết kiệm năng lượng Đèn huỳnh quang là một ví dụ, cường độ ánh sáng của nó gấp bốn lần so với bóng đèn thường nhưng thử hỏi có bao nhiêu nhà sử dụng nó? Câu trả lời là chưa đến 5% “

Tuy nhiên việc thúc đẩy sản phẩm này cần phải được thúc đẩy mạnh Bộ năng lượng Hoa Kì ước tính việc sử dụng đèn LED có thể cắt giảm được 29% mức tiêu thụ năng lượng toàn quốc cho tới năm 2005 Tổng số tiền điện

mà các hộ gia đình Mỹ có thể tiết kiệm sẽ vào khoảng 125 triệu đô la

Đèn LED còn có những sản phẩm khác nhau, chẳng hạn như người ta đang sử dụng chúng làm đèn trang trí ở những hốc tường mặc dù chi phí là rất đắt

Hiện tại đèn LED trắng có tuổi thọ tới 50.000 giờ sử dụng, gấp khoảng 50 lần so với bóng đèn 60W Điều này có nghĩa là chúng có thể thắp sáng liên tục trong vòng 6 năm

3.2 Giới thiệu đèn LED trong chiếu sáng hiện nay

Xuất hiện vào những năm cuối của thế kỷ 20, trải qua hơn 10 năm phát triển, đèn LED trắng đã bắt kịp và chiếu sáng những thị trường tiềm năng Công nghệ LED còn có thể dẫn dắt con đường ánh sáng đến đâu?

Đèn LED màu và đèn LED trắng

Nói đến đèn LED (Light Emitting Diode) chắc vẫn còn nhiều người bỡ ngỡ Nhưng chắc hẳn rất nhiều người đã quen với những chiếc đèn nhỏ xíu nhấp nháy trên các cây thông Giáng Sinh, những bảng hiệu đèn giao thông

đỏ vàng xanh tại các ngã tư, những bảng hiệu quảng cáo to nhỏ đủ loại với hàng ngàn hàng vạn bóng đèn mắc phía trong làm nên một diện mạo rất đặc trưng của đô thị Đó chính là hiện thân của LED

LED màu đã thực sự chen vào từng ngõ ngách của cuộc sống Tuy nhiên, những chiếc đèn LED màu như trên không thể làm nguồn sáng cho các công trình chiếu sáng công cộng để thay thế cho những bóng đèn truyền thống vì đèn LED chỉ cho các ánh sáng đơn sắc như đỏ, vàng, xanh lá cây… mà không thể tạo ra được ánh sáng trắng Chỉ đến khi LED trắng xuất hiện thì công nghệ LED mới tạo được chỗ đứng trong nền công nghiệp chiếu sáng Để có thể chuyển từ màu qua trắng, nghe thì đơn giản nhưng là cả một quá trình phát triển và nỗ lực không ngừng của công nghệ chiếu sáng Giáo sư Shuji Nakamura (Nhật)

đã giành giải thưởng Công nghệ Thiên niên kỷ (Millenium Technology Prize) cho sáng chế đèn LED ánh sáng trắng

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

LED hay còn gọi là diot chiếu sáng (diot: hai điện cực) Đúng như tên gọi, công nghệ LED là công nghệ chiếu sáng bằng hai điện cực với hỗ trợ của các loại vật liệu bán dẫn và công nghệ nano

Quy trình chế tạo đèn LED trải qua hai giai đoạn chính là chế tạo tim đèn trước rồi gắn với hai điện cực tạo thành bóng đèn Hai điện cực này có độ

dài khác nhau, chân dài là anod (điện cực dương), ngắn hơn là catod (điện cực âm)

Tim đèn là phần nối giữa hai điện cực, gọi là LED chip, được làm bằng vật liệu bán dẫn Dòng điện một chiều đi qua làm chuyển động khuếch tán các điện tích âm và dương giữa hai điện cực, và giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng Tùy vào loại vật liệu bán dẫn dùng để chế tạo LED chip mà cho ra các đèn LED với màu sắc khác nhau Aluminum gallium arsenide (AlGaAs) tạo ra LED đỏ, aluminum gallium phosphide (AlGaP) cho ra LED xanh lá, indium gallium nitride (InGaN) cho ra LED xanh biển, GaP cho ra LED vàng… Đèn LED trắng là sự kết hợp của đèn LED đỏ, xanh lá và xanh biển Cách thứ hai để tạo ra đèn LED trắng là phủ một lớp phosphor vàng vào đèn LED xanh biển

Tất cả công đoạn sản xuất LED đều thuộc lĩnh vực công nghệ cao vì phải

xử lý chính xác các đơn vị có kích thước nano và phải chế tạo các màng bán dẫn thật mỏng trong môi trường thật sạch để đảm bảo tính năng và tuổi thọ của tim đèn Phản ứng tạo thành vật liệu bán dẫn phát sáng phải được thực hiện trong chân không, thực hiện trong phòng sạch, sạch hơn cả phòng bào chế y dược Chính công đoạn này đã đẩy giá LED lên cao, đây cũng chính là yếu điểm của LED vì chưa thể cạnh tranh về giá với các công nghệ chiếu sáng truyền thống

Ánh sáng từ sáng chế LED

Từ năm 1974 đến nay (tháng 10/2009) có 2.272 sáng chế về LED Nhìn bản đồ sáng chế của LED qua các năm, có thể nhận thấy con đường phát triển của công nghệ LED chia làm 2 chặng rõ rệt Từ những năm 2000 trở về trước, sáng chế LED chỉ dừng ở con số hàng chục thì từ năm 2000 đến nay,

số lượng sáng chế về LED tăng vọt, đạt đến con số hàng trăm (Hình 1) Các công ty sở hữu các sáng chế LED chính là các công ty điện tử có bề dày phát triển và có thế mạnh trên thị trường Dẫn đầu là tập đoàn chiếu sáng số 1 Philips với 164 sáng chế, thứ hai là Cree Inc với 33 sáng chế, một số tập đoàn điện tử khác cũng đã ghi tên mình trên bản đồ sáng chế là Gelcore LLC (28), Osram (27), Siemens (23), Samsung (20), LG (17), Univ (15)

LED “xanh”

Chiếu sáng bằng đèn LED là một công nghệ xanh và tiết kiệm

Ðèn LED có những ưu điểm như tiết kiệm năng lượng tiêu thụ từ 70%-80%

so với loại đèn thông thường Một bóng đèn LED công suất 5W có thể cho ánh sáng tương đương với một bóng đèn thông thường công suất 20W Thời

gian chiếu sáng của đèn LED trắng trung bình 100.000 giờ (tương đương 35 năm, mỗi ngày hoạt động 8 giờ) Theo tính toán của Viện Hàn lâm Khoa học

Mỹ, nếu sử dụng đèn LED cho 50% nhu cầu chiếu sáng hiện nay ở nước này, thì mỗi năm sẽ tiết kiệm được 17 GigaWatt điện, tương đương công suất của 17 cụm nhà máy điện hạt nhân Với lĩnh vực chiếu sáng công cộng, đèn LED trắng đã bắt đầu tham gia vào các công trình kiến trúc mới Tuy nhiên những sản phẩm ứng dụng chiếu sáng bằng đèn LED vẫn chưa thể cạnh tranh với đèn huỳnh quang trong từng hộ gia đình do giá cả vẫn còn quá cao

Chiếu sáng những thị trường tiềm năng

Đèn chiếu sáng ứng dụng công nghệ diot phát sáng đầu tiên đã được giới thiệu từ năm 1962 bởi nhà khoa học Nick Holonyak Jr (Mỹ) Vào những năm đầu 1970, LED được ứng dụng vào thị trường máy tính và đồng hồ Sau khi LED trắng ra đời tham gia vào lĩnh vực chiếu sáng, thị trường của công nghệ LED bắt đầu tăng trưởng mạnh mẽ

Điện thoại di động và các thiết bị điện tử cầm tay như máy ảnh, máy chiếu…hiện nay là lĩnh vực ứng dụng lớn nhất của LED Trong điện thoại di động, với tiêu chí nhỏ gọn, đèn LED có thể ứng dụng để chiếu sáng màn hình điện thoại và hỗ trợ chức năng flash trong điện thoại Với sự phát triển theo cấp số nhân của điện thoại di động đã làm cho việc ứng dụng LED trong lĩnh vực này mang lại lợi nhuận to lớn

Với các đặc tính không bị ảnh hưởng của rung động, hoạt động ở điện áp thấp, LED cũng có điều kiện lý tưởng để ứng dụng cho ôtô Mẫu xe nổi tiếng gần đây nhất của Audi là R8 đã được lắp đặt sẵn hệ thống đèn chiếu sáng LED tiên tiến Đèn LED rất tiết kiệm năng lượng, chỉ mất khoảng 10W khi xe hoạt động chiếu sáng so với 150W với phương thức chiếu sáng cũ Điều này thật sự hữu ích vì hiệu quả mà nó mang lại là rất rõ rệt, lượng xăng dành cho việc chiếu sáng được giảm đi đáng kể

Trong danh mục chiếu sáng cho màn hình tinh thể lỏng (LCD), các nhóm ứng dụng LED là màn hình tivi, màn hình laptop, màn hình desktop Samsung là nhà sản xuất đầu tiên trên thế giới áp dụng công nghệ LED vào tivi Trong 70,8 tỷ đèn LED được xuất xưởng năm 2008, chiếu sáng cho tấm nền LCD khoảng 8 tỷ bóng, chiếm khoảng 11% DisplaySearch dự báo tổng lượng đèn LED cho năm 2012 là 167 tỷ bóng, trong đó chiếu sáng cho LCD

là 34 tỷ bóng, chiếm 34,7% thị phần toàn cầu về LED đến năm 2012 Trong năm 2008, thị trường LED đạt 5,1 tỷ USD, trong đó ứng dụng trong lĩnh vực chiếu sáng trong điện thoại di động và thiết bị điện tử cầm tay là

43% Công nghệ LED ứng dụng trong chiếu sáng màn hình và đèn hiệu là 17% Trong lĩnh vực làm đèn chiếu sáng cho xe hơi, chiếm 15% Đây thực

sự là những thị trường đầy tiềm năng của công nghệ LED

Việt Nam với vũ điệu sắc màu của LED

150 chiếc đèn sạc với bóng LED “made in Vietnam” đầu tiên đã được sản xuất thành công tại phòng thí nghiệm công nghệ nano LNT (đại học Quốc gia TP.HCM) Đây là những sản phẩm hoàn chỉnh đầu tiên ứng dụng công nghệ nano do Việt Nam sản xuất Lô hàng đầu tiên có 4 model, với ký hiệu: SLL01, SLL02, SLL03 và SLL04 Mẫu đèn LED của LNT phát ánh sáng trắng với cường độ cao đủ dùng cho thắp sáng sinh hoạt, tuổi thọ 100.000 giờ Những chiếc đèn LED màu trắng đầu tiên hiện đã được dùng trong chính các phòng nghiên cứu của LNT

Ở nước ta, một trong những đơn vị đi đầu việc ứng dụng đèn LED tiết kiệm năng lượng để phục vụ cho quảng cáo, chiếu sáng đô thị là Công ty cổ phần tập đoàn quốc tế Kim Ðỉnh Ðiển hình là việc lắp đặt hệ thống đèn LED tại cầu sông Hàn (27-3-2009 ) và Thuận Phước (TP Ðà Nẵng )

Trong đêm bắn pháo hoa quốc tế tại TP Ðà Nẵng ánh sáng đèn LED trang trí trên cầu sông Hàn biến ảo, sinh động như dàn pháo sáng tôn thêm

vẻ đẹp của những chùm pháo hoa bùng nổ trên bầu trời

Buổi đêm, nhìn cầu Thuận Phước được chiếu sáng, thông qua hiệu ứng ánh sáng của đèn LED theo một chương trình phần mềm viết sẵn, chúng tôi

có cảm giác như đang xem một màn phun nước với đủ loại sắc mầu Ðây là công nghệ lần đầu được ứng dụng trong chiếu sáng công trình công cộng ở nước ta

Chiếu sáng cho trụ cầu là hệ thống đèn LED Hệ thống này có khả năng điều khiển mầu sắc theo một chương trình phần mềm được thiết kế theo nhu cầu của người chủ công trình Vì hai cây cầu gần với biển, hoạt động trong điều kiện gió mạnh, do vậy hệ thống đèn LED lắp trên thành cầu có thân bằng nhôm, sử dụng kính chịu nhiệt với mức bảo vệ IP65 Bóng đèn được

tổ hợp từ các hệ thống ma trận đèn LED nhỏ Mỗi bộ đèn có công suất tiêu thụ chỉ 25 W, tuy vậy ánh sáng phát ra có thể đưa xa đến khoảng cách 20m, góc độ rộng chùm sáng đạt tới 200-450 Các chuyên gia của Công ty cổ phần tập đoàn quốc tế Kim Ðỉnh đã lựa chọn bộ điều khiển DMX để điều khiển mầu sắc và cường độ sáng, giúp cho hệ thống chiếu sáng hoạt động linh hoạt, uyển chuyển về mầu sắc Ngoài ra bộ điều khiển DMX có thể

"hiểu" nội dung các bản nhạc, do vậy khi cần thiết có thể thiết kế sự thay đổi mầu sắc của hệ thống đèn LED từ thấp lên cao, trái sang phải, hoặc ngược lại theo giai điệu của bài hát

Chủ tịch Hội đồng quản trị Công ty Lê Trọng Ðỉnh cho biết: Tính ưu việt của hệ thống đèn LED lắp đặt tại hai cầu sông Hàn và Thuận Phước đó là áp dụng công nghệ điều khiển không dây Cầu sông Hàn là cầu quay cho nên việc trải dây gặp nhiều khó khăn Cán bộ kỹ thuật của công ty đã phối hợp Công ty Quản lý và vận hành chiếu sáng Ðà Nẵng áp dụng công nghệ nói trên Thiết bị không dây bao gồm một bộ phát đặt tại trụ cầu được kết nối với bộ điều khiển chuẩn DMX và hai bộ thu tại phía đông và tây cầu Nguyên lý hoạt động, khi bộ điều khiển phát tín hiệu điều khiển và truyền đến bộ phát không dây Bộ phát không dây sẽ truyền tín hiệu đến hai bộ thu

tại hai phía của cầu Hai bộ thu sau khi nhận được tín hiệu điều khiển sẽ truyền "lệnh" phù hợp đến từng bóng đèn trong một chương trình được cài đặt sẵn

Cầu Thuận Phước sử dụng đèn LED Tube, Pixel đa sắc, hiển thị hình ảnh

và hệ thống điều khiển Off-line, có khả năng hoạt động theo các chương trình phần mềm viết theo yêu cầu của chủ công trình

Từ thành công trong việc ứng dụng đèn LED tiết kiệm năng lượng để chiếu sáng đô thị ở thành phố Ðà Nẵng, mong rằng loại đèn nói trên sẽ được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong việc chiếu sáng các tấm biển quảng cáo, các công trình kiến trúc biểu tượng của các thành phố vừa bảo đảm tính thẩm mỹ vừa tiết kiệm năng lượng

Hiện nay ở Việt Nam nhiều nhà máy sản xuất bóng đèn LED tiên tiến như :

- Công ty đèn LED hàng đầu, Fawoo Technology, Hàn Quốc (Fawoo)

và Công ty Cổ phần Tập Đoàn Kim Đỉnh (KIDI) vừa công bố đã ký thỏa thuận để thành lập Công ty Liên doanh FAWOO-KIDI trị giá 12 triệu USD, sản xuất và phân phối bóng đèn LED tại Việt Nam Dự kiến, Công ty Liên doanh, FAWOO-KIDI sẽ được đăng ký hoạt động vào tháng 5-2010, và sẽ tiến hành xây dựng nhà máy để sản xuất, phân phối bóng đèn LED vào quý 3

- Phòng thí nghiệm công nghệ nano, Đại học quốc gia TP.HCM đã chế tạo thành công đèn LED sử dụng năng lượng mặt trời đầu tiên của Việt Nam Trong lịnh vực chiếu sáng dân dụng, đèn compact hiện được các

cơ quan quản lý điện khuyến cáo sử dụng nhiều nhất, bởi nó có độ chiếu sáng và tiết kiệm năng lượng cao hơn so với các loại đèn truyền thống Tuy nhiên, đèn compact có nhược điểm là thời gian sạc tương đối lâu (10 - 24 giờ), thời gian thắp sáng không cao (4 - 8 giờ) Ngoài

ra, bóng đèn huỳnh quang compact rất dễ vỡ (do được làm từ thủy tinh) Nhằm khắc phục những nhược điểm nêu trên, nhóm nghiên cứu của phòng thí nghiệm công nghệ nano đã chế tạo ra đèn bán dẫn phát sáng (LED) PGS.TS Đặng Mậu Chiến, giám đốc phòng thí nghiệm nano, cho biết: “Mặc dù đã có mặt trên thị trường khá lâu, đèn LED chỉ được phổ biến ở những dạng đèn màu dùng để chỉ thị điện tử, quảng cáo, trang trí… Đèn LED của chúng tôi đặc biệt hơn ở chỗ nó phát ra ánh sáng trắng, có thể sử dụng rộng rãi cho mục đích chiếu sáng trong sinh hoạt, với nhiều ưu điểm - tiết kiệm năng lượng, tuổi thọ cao (khoảng 100 ngàn giờ), không sinh nhiệt Đó là loại đèn của tương lai” Đèn LED khi sạc đầy có thể sử dụng đến 16 giờ Nó có thể dùng nhiều nguồn điện khác nhau: pin năng lượng mặt trời, điện xoay chiều

220 V - 50 Hz, điện một chiều (từ xe hơi, dynamo quay tay…) Các chuyên gia của phòng thí nghiệm đã nghiên cứu chế tạo cấu trúc bán dẫn phát sáng bằng phương pháp Mocvd (tạo màng bằng thể hóa hơi kim cơ), họ cũng đã thành công việc tạo ra các màng mỏng bán dẫn GaN trên đế saphia, màng GaN không pha tạp, GaN pha tạp loại n, InGaN, cấu trúc đa giếng lượng tử InGaN/GaN, AlGaN, GaN pha tạp loại p Đặc biệt, nhóm nghiên cứu đã làm chủ được công nghệ chế tạo diod bán dẫn phát sáng (LED chip)

3.3 Ƣu điểm khi sử dụng đèn LED

Tương tự như bóng đèn tròn bình thường nhưng

không có dây tóc ở giữa, đèn LED (light emitting diodes – ống hai cực phát sáng) tạo ra nhiều ánh sáng hơn, tỏa nhiệt ít hơn so với các thiết bị chiếu sáng khác Mặc dù giá thành cao hơn nhưng đèn LED có những ưu thế vượt trội như tiết kiệm năng lượng, hạn chế nguy cơ cháy nổ và đặc biệt là tuổi thọ rất lâu, có thể dùng hơn một thập kỷ

Với những ưu điểm vừa kể, đèn LED đang đứng trước một tương lai cực

kỳ tươi sáng Và tương lai này đang đến gần hơn khi các công ty chiếu sáng công cộng trên thế giới liên tục tán dương những lợi ích của đèn LED Còn các cá nhân và doanh nghiệp thì rủ nhau đổi sang dùng đèn LED vừa để bảo

vệ môi trường, vừa để tiết giảm chi phí

Năm 2007, cây Noel tại trung tâm Rockefeller ở New York (Mỹ) rực rỡ với ánh đèn LED Thành phố này đón năm 2008 với màn trượt từ trên cao xuống đất của “Quả táo Kim cương” được trang trí gần 10.000 bóng đèn LED (ảnh) Walt Disney World – công viên chủ đề lớn nhất thế giới ở Florida - xài trên 200.000 đèn LED để thắp sáng cho lâu đài của nàng Lọ Lem Cinderella, qua đó tiết kiệm hàng ngàn USD tiền điện mỗi năm Còn ở Pittsburgh (bang Pennsylvania - Mỹ), cách đây không lâu một ủy viên hội đồng thành phố đề xuất thay 40.000 đèn đường bằng đèn LED để tiết kiệm chi phí

“Chúng ta tiến đến gần một cuộc cách mạng Có rất nhiều cơ hội đang mở ra với việc thắp sáng bằng đèn LED”, giáo sư E.Fred Schubert ở Viện Bách khoa Rensselaer (Mỹ) nhận định Schubert và giới chuyên môn kỳ vọng đèn LED không chỉ thay thế các bóng đèn truyền thống mà còn thay đổi cách thức chiếu sáng Đèn LED có thể được dùng để tạo ra ánh sáng giống như Mặt trời cho cả một bức tường hoặc trên trần nhưng không tốn nhiều điện Loại đèn này có thể dùng trong hơn 10 năm trước khi thay mới

Đèn LED lần đầu tiên xuất hiện trong máy tính điện tử và đồng hồ kỹ thuật

số vào những năm 1970 Ngoài ra, nó được dùng trong đèn giao thông, đèn flash và thắp sáng một số công trình kiến trúc từ rất lâu Đèn LED tương tự bóng đèn dây tóc bình thường nhưng không có dây tóc Ánh sáng của đèn được tạo ra bởi các điện tử (electron) di chuyển qua một chất bán dẫn Việc

sử dụng đèn LED còn hạn chế một phần là do trở ngại trong việc tạo ra ánh sáng trắng dịu mắt và những màu khác trong quang phổ Hơn nữa, chi phí sản xuất loại đèn này tương đối tốn kém

Những tiến bộ gần đây đã khắc phục được hầu hết những thử thách trên

So với các loại bóng đèn khác, đèn LED không chỉ bền hơn, ít hao điện và tỏa nhiệt hơn mà còn không chứa thủy ngân độc hại Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ quốc gia Mỹ (NIST) cho rằng đèn LED tiết kiệm điện gấp 2 lần đèn huỳnh quang tiết kiệm điện (còn gọi là đèn compact) Còn theo giáo sư Schubert, đèn LED có thể tiết kiệm điện gấp 6 lần so với đèn compact Schubert dự báo việc sử dụng rộng rãi đèn LED trong 10 năm tới sẽ giúp Mỹ tiết kiệm trên 1.000 tỉ USD chi phí năng lượng, đồng thời giảm đáng kể lượng khí thải carbon dioxide (CO2) – “thủ phạm” chính gây hiệu ứng nhà kính

1 Tiết kiệm điện năng

Lượng nhiệt sinh ra trong quá trình hoạt động của đèn LED cũng thấp hơn rất nhiều (gần như không đáng kể) so với các loại bóng đèn thông thường hiện nay, đó cũng chính là một trong những lý do khiến đèn LED tiết kiệm điện năng hơn các loại bóng khác

Cũng giống như tất cả các loại bóng đèn khác, hiệu năng của đèn LED được đo bằng công thức lumen/Watt Loại đèn LED ánh sáng trắng ấm có hiệu năng vào khỏang 25-44 lumens/watt trong khi đó loại LED ánh sáng trắng lạnh có hiệu năng tốt hơn 47-64 lumens/watt, còn loại bóng đèn huỳnh quang thông thường được sử dụng trong các gia đình có hiệu năng thấp hơn với 10-18 lumens/watt

Đèn LED không sử dụng nguồn điện xoay chiều 220V thông thường mà chỉ sử dụng dòng điện một chiều với hiệu điện thế nhỏ nên thường có bộ lọc

và bộ điều khiển đi kèm

Hiện đã có những cải tiến đáng kể về công nghệ sản xuất đèn LED mà tiêu biểu là sự ra đời của OLED – đi ốt phát sáng hữu cơ, loại đèn LED có

chứa các bon này thậm chí còn tiêu thụ điện năng ít hơn loại đèn LED đang phổ biến hiện nay OLED được sử dụng làm “nguồn sáng toả” - tia sáng từ một điểm toả đến mọi phương với cường độ giảm theo khoảng cách

2 Tiện dụng

Dễ lắp đặt Có thể đặt đèn ở những hốc tường, bể bơi

3 Thân thiện với môi trường

Giảm lượng khí thải CO2 ( chính phủ Anh đã dự đoán bước chuyển này sẽ giúp cắt giảm khoảng 5 triệu tấn khí thải CO2 mỗi năm ),tối thiểu hoá năng lượng rác thải ra môi trường do đèn LED có tuổi thọ cao và không sử dụng thuỷ ngân

Bên cạnh đó đèn LED còn có ưu diểm khác như khi hoạt động không sinh

ra tia hồng ngoại hay tia cực tím

4 Tuổi thọ

Các đèn Led không sử dụng dây tóc nóng sáng mà là các diot bán dẫn nên

có tuổi thọ cao khoảng 100.000 giờ sử dụng (so với 2000 giờ của bóng dây tóc)

Khi sử dụng các bộ đèn Led cần lưu ý :

- Cần chọn lựa nhà sản xuất có uy tín trên thị trường Thông thường bóng đèn Led có tuổi thọ đến 100.000 giờ sử dụng, nhưng khi sử dụng kết hợp trong một bộ đèn (Fixture) thì vấn đề giải nhiệt rất quan trọng, mạch điện tử phía trong bộ đèn rất nhanh hư hỏng nếu bộ đèn không có thiết kế tỏa nhiệt tốt

- Trên thị trường có 2 loại bóng Led, một loại bóng led điều khiển bằng tín hiệu analog (tín hiệu tương tự), loại bóng này chỉ có chức năng điều khiển giới hạn, cường độ, màu sắc của bóng rất nhanh thay đổi sau một thời gian

sử dụng Và loại thứ hai là bóng Led điều khiển bằng tín hiệu số (digital), loại này cho phép điều khiển không giới hạn và độ ổn định màu sắc, cường

độ bóng Led cao