1. Lí do chọn dự án Hiện nay có rất nhiều học sinh có nhu cầu học bài vào ban đêm và sáng sớm cho yên tĩnh, dễ thuộc. Nhưng nếu sống trong một tập thể thì sẽ ảnh hưởng đến mọi người xung quanh. Việc mở đèn hoặc sử dụng đèn bàn sẽ gây ảnh hưởng và khó chịu đến mọi người. Từ những lý do đó chúng em thấy cần thiết kế, chế tạo một thiết bị có thể khai thác gần như toàn bộ ánh sáng của bóng đèn, không để ánh sáng bị lan ra ngoài nhiều. 2. Mục tiêu nghiên cứu Chế tạo được tấm mica có gắn các đèn Led có thể sử dụng để đọc sách tiện lợi. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu Để thực hiện được mục tiêu nghiên cứu, dự án cần phải thực hiện các nhiệm vụ nghiên cứu sau: + Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của việc sử dụng các đèn Led và tấm mica. + Tìm hiểu về thực trạng sử dụng các loại đèn hiện nay vào việc học bài ban đêm của một số người, nhất là những người sống phòng trọ, kí túc xá. Tìm hiểu thực trạng sử dụng đèn đọc sách trên xe. + Thiết kế, chế tạo tấm mica đọc sách thông minh. + Thực nghiệm dự án ở nhà, ở kí túc xá, trên xe. 4. Phương pháp nghiên cứu Để hoàn thành tốt các nhiệm vụ nghiên cứu của dự án, chúng em đã sử dụng các phương pháp sau: + Phương pháp nghiên cứu lí thuyết: Nghiên cứu sách giáo khoa, giáo trình, các tài liệu liên quan. + Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành chế tạo hệ thống, cho hệ thống hoạt động để đo đạc số liệu kỹ thuật, áp dụng thực tế ở nhà, ở kí túc xá, trên xe và thu phiếu về cảm nhận của người sử dụng. + Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia Trong quá trình làm dự án, nhóm tác giả đã hỏi ý kiến của giáo viên hướng dẫn, các nhà khoa học, nhà nghiên cứu, các chuyên gia có kinh nghiệm trong lĩnh vực quang học. + Phương pháp thống kê toán học Sử dụng phương pháp thống kê toán học để xử lí các kết quả thực nghiệm. Từ đó kiểm định giả thuyết khoa học mà đề tài đã nêu ra để khẳng định tính khả thi của đề tài.
CUỘC THI KHOA HỌC - KĨ THUẬT CẤP TỈNH DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC DỰ ÁN TẤM MICA ĐỌC SÁCH THƠNG MINH LĨNH VỰC: VẬT LÍ VÀ THIÊN VĂN HỌC Lời cảm ơn MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU………………………………………………………… Lý chọn dự án……………………………………………………………….…4 Mục đích nghiên cứu…………………………………………………………… Nhiệm vụ nghiên cứu…………………………………………………………… 4 Phương pháp nghiên cứu…………………………………………………………4 PHẦN NỘI DUNG……………………………………………………………… Cơ sở lý thuyết ……………………………………………………………………6 1.1 Tổng quan……………………………………………………………………… 1.2 Tầm quan trọng đèn đọc sách…………………………………… ………6 1.3 Lựa chọn đèn đọc sách ………………………………………………………….6 1.4 Các thơng số kỹ thuật đèn………………………………………………… Quy trình thực dự án …………………………………………………… 10 2.1 Thiết kế phận đèn đọc sách………………………………………… 2.2 Thực hiện………………………………………………………………………… 2.2.1 Chế tạo mạch đèn led để thử nghiệm………………………………………… 2.2.2 Cắt mica để lựa chọn kích thước phù hợp……………………………… 2.2.3 Bộ nguồn lượng biến trở……………………………………………… Kết nghiên cứu ……………………………………………………………… 16 3.1 Thí nghiệm phát sáng………………………………………………………………… 3.2 Thí nghiệm đọc sách ………………………………………………………………… Phân tích kết nghiên cứu…………………………………………………… KẾT LUẬN……………………………………………… TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 PHẦN MỞ ĐẦU Lí chọn dự án Hiện có nhiều học sinh có nhu cầu học vào ban đêm sáng sớm cho yên tĩnh, dễ thuộc Nhưng sống tập thể ảnh hưởng đến người xung quanh Việc mở đèn sử dụng đèn bàn gây ảnh hưởng khó chịu đến người Từ lý chúng em thấy cần thiết kế, chế tạo thiết bị khai thác gần toàn ánh sáng bóng đèn, khơng để ánh sáng bị lan ngồi nhiều Mục tiêu nghiên cứu Chế tạo mica có gắn đèn Led sử dụng để đọc sách tiện lợi Nhiệm vụ nghiên cứu Để thực mục tiêu nghiên cứu, dự án cần phải thực nhiệm vụ nghiên cứu sau: + Nghiên cứu sở lí luận thực tiễn việc sử dụng đèn Led mica + Tìm hiểu thực trạng sử dụng loại đèn vào việc học ban đêm số người, người sống phòng trọ, kí túc xá Tìm hiểu thực trạng sử dụng đèn đọc sách xe + Thiết kế, chế tạo mica đọc sách thông minh + Thực nghiệm dự án nhà, kí túc xá, xe Phương pháp nghiên cứu Để hoàn thành tốt nhiệm vụ nghiên cứu dự án, chúng em sử dụng phương pháp sau: + Phương pháp nghiên cứu lí thuyết: Nghiên cứu sách giáo khoa, giáo trình, tài liệu liên quan + Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành chế tạo hệ thống, cho hệ thống hoạt động để đo đạc số liệu kỹ thuật, áp dụng thực tế nhà, kí túc xá, xe thu phiếu cảm nhận người sử dụng + Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia Trong trình làm dự án, nhóm tác giả hỏi ý kiến giáo viên hướng dẫn, nhà khoa học, nhà nghiên cứu, chuyên gia có kinh nghiệm lĩnh vực quang học + Phương pháp thống kê toán học Sử dụng phương pháp thống kê toán học để xử lí kết thực nghiệm Từ kiểm định giả thuyết khoa học mà đề tài nêu để khẳng định tính khả thi đề tài PHẦN NỘI DUNG Cơ sở lý thuyết 1.1 Tổng quan Từ thời xa xưa, người biết sử dụng ánh sáng từ nến, đèn dầu để thắp sáng, phục vụ cho hoạt động hàng ngày Nhưng từ phát minh dòng điện, người chế tạo đèn dây tóc, sau phát triển đèn huỳnh quang, tiếp đến đèn compac năm gần đời đèn led Đèn led loại đèn siêu tiết kiệm điện, cho ánh sáng tốt,tự nhiên Hiện mica sử dụng nhiều sống mica có nhiều tính bật như: bề mặt phẳng mịn, sáng bóng, xuyên sáng tốt, chịu nhiệt độ cao, chóng ăn mịn, khơng dẫn điện, nhiệt, dễ dàng việc tạo hình sản phẩm Tuy vậy, mica sử dụng chủ yếu lĩnh vực quảng cáo làm hộp đèn, bảng quảng cáo,… mà chưa có sản phẩm sử dụng mica đèn led để tạo thành đèn đọc sách cá nhân tiết kiệm lượng 1.2 Tầm quan trọng đèn đọc sách Đa số thời gian đọc sách vào buổi tối người đọc gặp phải tình trạng thiếu sáng, trừ đọc sách trực tiếp đèn bàn Đơn giản đèn trần khơng thiết kế để cung cấp đủ ánh sáng cho hoạt động đọc sách Hoặc đọc sách bóng tối, trước ngủ lúc điện, lúc đèn đọc sách vật cứu nguy cho bạn Sẽ có người bảo đọc sách bóng tối khơng có lợi Thực khơng phải Đọc sách bóng tối khơng có lợi đèn q sáng, chiếu trực tiếp vào mắt bạn, với thời gian lâu, ảnh hưởng đến mắt; không đủ ánh sáng, khiến mắt phải căng để làm việc, gây kích ứng mắt, lúc mắt bạn bị khơ rát Thêm nữa, đọc sách trước ngủ liều an thần hữu hiệu nhà khoa học chứng minh 1.3 Lựa chọn đèn đọc sách Điều nghĩ đến chọn đèn đọc sách cách dùng đèn Có loại đèn đọc sách chính: Đèn bàn : loại thơng dụng, nhiên loại ánh sáng lan rộng , ảnh hưởng đến nhiều người Đèn đeo cổ đeo tay: loại đèn thường làm chất liệu mềm, có khả uống cong để đeo vào cổ người đọc sách, uống để đặt lên bàn Đèn đặt lên trang giấy: loại có ưu điểm làm sáng trang giấy, không làm mỏi mắt Khi chọn, nhớ nên chọn loại đèn làm sáng trang giấy, không dội ngược lại nhiều ánh sáng vào mắt Vì ánh sáng vào mắt gây khô, mỏi mắt, dùng thời gian dài giảm thị lực dẫn đến cận thị Tất đèn đọc sách sử dụng bóng đèn LED, cho ánh sáng dịu, khơng chói ánh sáng đèn tuýp, đèn LED bị hỏng hóc Tiếp đến pin, hay thời lượng sử dụng Do đèn đọc sách có số lượng bóng LED khác nhau, cơng suất bóng khác nhau, đặc điểm sử dụng khác nhau, nên nhà sản xuất đưa thông số thời gian sử dụng, thay dung lượng pin ta nên chọn đèn có thời gian sử dụng lâu Thường đèn đọc sách có thời gian sử dụng trung bình 24 tiếng cho lần sạc đầy pin, đủ cho dùng Cuối quan trọng, trọng lượng đèn nhẹ tốt Các đèn đọc sách thường mức 0,2kg, đủ cho sử dụng thoải mái mà khơng cảm thấy khó chịu thời gian dài 1.4 Các thông số kỹ thuật đèn - Công suất tiêu thụ Công suất tiêu thụ (Power Consumption): Là số điện kế ta phải trả sử dụng đèn (Ví dụ: 9w), cho biết mức độ hao điện đèn - Quang thông Quang thông (Luminous Xlux): Là đại lượng trắc quang cho biết công suất xạ chùm ánh sáng phát ra từ nguồn phát sáng điểm Đơn vị quang thơng là: Lumen, kí hiệu lm Trong việc chiếu sáng, người ta sử dụng đơn vị để nói đến khả chiếu sáng của bóng đèn - Hiệu suất ánh sáng Hiệu suất ánh sáng (Luminous Efficacy): Là khả chuyển điện thành ánh sáng (Ví dụ: 80 lm/w) Tức số lumen mà 1W phát - Hiệu suất đèn Hiệu suất đèn: Là đại lượng đo hiệu suất của nguồn sáng, xác định lượng ánh sáng phát tiêu thụ Watt lượng điện Đơn vị tương tự hiệu suất ánh sáng, tính thêm tiêu thụ điện Đơn vị: Lumen Oát (LPW), lm/W Ký hiệu: η (Chữ Hy Lạp, đọc êta) - Cường độ ánh sáng Cường độ sáng (I) :Là thông lượng nguồn sáng phát đơn vị góc khơng gian Một nguồn sáng candela phát lumen diện tích mét vng khoảng cách mét kể từ tâm nguồn sáng Đơn vị Candela, kí hiệu cd - Độ chói Độ chói (L): Là cường độ nguồn sáng phát ánh sáng khuếch tán mở rộng vật phản xạ ánh sáng Là đại lượng đặc trưng cho mật độ phân bố cường độ sáng I bề mặt diện tích S theo phương cho trước Đơn vị: nit Trong đó: 1nit = 1cd/ 1m2 (cd/m2) - Hệ số phản xạ (ρ) Hệ số phản xạ một vật thể là đại lượng đo tỷ số quang thông phản xạ (Φr) vật thể so với quang thông tới (Φ) Đơn vị: ρ=Φr/Φ - Độ rọi Độ rọi (E): Là đại lượng đặc trưng cho thông lượng ánh sáng đơn vị diện tích, độ sáng nhận bề mặt chiếu sáng Độ rọi liên quan đến vị trí mặt chiếu sáng, tính tốn thiết kế chiếu sáng cần yêu cầu độ rọi theo tiêu chuẩn nhà nước Thơng thường bao bì sản phẩm bóng đèn điện, người ta dùng độ rọi trung bình, số độ rọi kèm khoảng cách đến nguồn sáng Đơn vị Lux, kí hiệu lx Trong đó: 1lux = 1lm/ 1m2 (lm/m2) - Nhiệt độ màu Nhiệt độ màu (K): Là màu ánh sáng mà nguồn sáng phát ra, đơn vịKelvin Theo đó, với Kelvin ánh sáng phát có màu khác Cùng xem bảng nhiệt độ màu Kelvin dưới để hiểu rõ hơn: Hình : Bảng nhiệt độ màu Kelvin - Hệ số hoàn màu Hệ số hoàn màu ( color rendering index): Là đại lượng đánh giá mức độ trung thực màu sắc không gian vật thể chiếu sáng ánh sáng bóng đèn so với ánh sáng tự nhiên mặt trời Độ hoàn màu biểu diễn số (CRI) có độ lớn từ đến 100 - Hệ số hấp thụ (α) Hệ số hấp thụ vật thể đại lượng đo tỷ số quang thông hấp thụ (Φa) vật thể so với quang thông tới nó(Φ) Đơn vị: α= Φa/ Φ Quy trình thực dự án 2.1 Thiết kế phận đèn đọc sách Hình : Hệ thống đèn đọc sách (1).Hệ thống đèn led (2) Nguồn lượng (3) Tấm mica 10 -Thiết kế, chế tạo mica có chiều dài 20cm, chiều rộng 16cm gắn đèn led, cho phép truyền ánh sáng mica 2.2 Thực 2.2.1 Chế tạo mạch đèn led để thử nghiệm Hình : Mạch đèn led bình thường Hình : Mạch đèn led phản quang 11 Kết thử nghiệm, nhận thấy đèn sáng rõ đặt phản quang 2.2.2 Cắt mica để lựa chọn kích thước phù hợp Hình : Tấm mica 2.2.3 Bộ nguồn lượng biến trở Hình : Bộ nguồn lượng 12 Hình : Biến trở Kết nghiên cứu 3.1 Thí nghiệm phát sáng Hình : Thí nghiệm phát sáng 13 3.2 Thí nghiệm đọc sách buổi tối Hình 10 : Thí nghiệm đọc sách buổi tối Phân tích kết nghiên cứu Qua trình thiết kế chế tạo, dự án chúng em đạt mục tiêu đề • Thực việc phát sáng, • Ánh sáng đủ để đọc sách, học bài, • Kích thước gọn nhẹ, tiện lợi, sử dụng thời gian dài • Dựa kết thu thiết kế sản phẩm, áp dụng vào thực tiễn Lợi ích mica tháo gỡ vướng víu mà thiết bị phát sáng khác mang đến cho người tiêu dùng Ưu điểm mica tiết kiệm lượng đủ ánh sáng để học bài, làm việc Ánh sáng phục vụ phạm vi định, không gây ảnh hưởng đến xung quanh 14 KẾT LUẬN - Sau trình thực hoàn thành sản phẩm, em làm ba mica em bạn sử dụng thử Chúng em thử nghiệm nơi như: + Khi cắm trại + Khi phương tiện công cộng + Khi học nhà - Sản phẩm chúng em nhận phản hồi tích cực tính tiện lợi hiệu sử dụng - Dự án chúng giúp người có nhu cầu đọc sách, làm bài, học vào ban đêm cách dễ dàng, không tiêu tốn lượng , khơng gây ảnh hưởng đến người xung quanh Việc đọc sách, đọc báo phương tiện công cộng dễ dàng hơn, không phụ thuộc vào ánh sáng phương tiện, không sợ ảnh hưởng đến người xung quanh Nó cịn giúp cho người tiết kiệm điện sử dụng gia đình - Trong khn khổ nghiên cứu dự án khoa học với kinh nghiệm nghiên cứu lực cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót hạn chế Rất mong nhận quan tâm dẫn, đánh giá chuyên gia, quý thầy, giáo để dự án tiếp tục hồn thiện 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] http://dailoanmica.blogspot.com/2012/03/ac-tinh-cua-mica.html [2] http://www.denledcongnghiep.org/den-led-cong-nghiep/lich-su-phat-trien-den-led-cong- nghiep.html [3] http://automation.net.vn/Cong-nghe-Ung-dung/Lich-su-den-chieu-sang.html [4] http://vatlyphothong.com/ [5] http://thuvienvatly.com/ [6] Sách giáo khoa vật lý 11 [7] Sách giáo khoa vật lý 12 [8] http://nioeh.org.vn/Default_Nioeh_P2.aspx?mnid=46&cid=c7054cba-7223-4212-86231e4c1b742b09&id=2646856d-67dd-482d-b73ba9011d208547&sKeyOrgValue=C7054CBA-7223-4212-8623-1E4C1B742B09 16