BÀI GIẢNG CUNG CẤP ĐIỆN 2 ( GV Nguyễn Quang Thuấn ) - CHƯƠNG 11 pot

11/2/2011 131 Chương 11. KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG 11.1. SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ CHIẾU SÁNG - Có thể coi việc phát hiện và chế ngự ngọn lửa là bước khởi đầu cho Kỹ thuật chiếu sáng. - Nguồn sáng nhân tạo đầu tiên là ngọn nến đã được sử dụng từ 5000 năm về trước. - 1669 Newton đã phát hiện ánh sáng trắng là tổ hợp của ánh sáng bẩy màu khi cho tia sáng mặt trời chiếu qua lăng kính. - Năm 1756 M. Lomonosov lần đầu tiên phát hiện các loại tế bào thị giác và đề xuất học thuyết ba màu của ánh sáng. - Thế kỷ 19, Maxwell đã đề xuất Lý thuyết trường điện từ thống nhất và tiên đoán sự tồn tại của sóng điện từ. Năm 1888 Henry Hertz đã thu được sóng điện từ đầu tiên. Công cụ phân tích phổ do R.Bunsen và G. Kirchhoff phát triển, nhờ đó màn bí mật của ánh sáng được phát hiện. - Cuối thế kỷ 19, Albert Einstein tác giả của cơ học lượng tử và lý thuyết tương đối là người đầu tiên đề xuất bản chất sóng-hạt của ánh sáng và giải thích ánh sáng gồm vô số hạt nhỏ mang năng lượng là các phôton. - Năm 1879, đèn sợi đốt đầu tiên do Thomas Edison chế tạo từ sợi các bon, tạo nên nhiệt độ 3900 0 K, hiệu quả ánh sáng 2lm/W, tuổi thọ 600 giờ. Năm 1908 Siemens đã sử dụng sợi đốt Vonfram-Nicken. 11/2/2011 132 11.1. SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ CHIẾU SÁNG - Năm 1910, đèn huỳnh quang ra đời, năm 1933 xuất hiện đèn ống huỳnh quang đầu tiên. - Năm 1960, các đèn halogen kim loại (Metal Halide) do công ty General electric chế tạo ra đời. - Gần đây các nguồn sáng dựa trên hiện tượng phát quang trong chất bán dẫn được ứng dụng trong các điôt phát quang (LED). - Từ năm 1990 với sự ra đời và hoàn thiện của các nguồn sáng mới, của các phương pháp tính toán và công cụ phần mềm chiếu sáng mới, kỹ thuật chiếu sáng đã chuyển từ giai đoạn chiếu sáng tiện nghi sang chiếu sáng hiệu quả tiết kiệm điện năng gọi tắt là chiếu sáng tiện ích. - Chiếu sáng tiện ích có nội dung cơ bản là tối ưu hóa toàn bộ kỹ thuật chiếu sáng từ việc sử dụng nguồn sáng có hiệu quả cao, loại bỏ và thay thế các loại đèn sợi đốt bằng đèn compact, sử dụng rộng rãi các đèn huỳnh quang thế hệ mới, điều chỉnh ánh sáng theo mục đích và yêu cầu sử dụng, sử dụng có hiệu quả của chiếu sáng tự nhiên. Kết quả của chiếu sáng tiện ích phải đạt tiện nghi nhìn tốt nhất, tiết kiệm điện, góp phần bảo vệ môi trường. 11/2/2011 133 11.2. BẢN CHẤT SÁNH SÁNG Ánh sáng có hai thuộc tính cơ bản là sóng và hạt:  Sóng ánh sáng là sóng điện từ phát xạ khi có sự chuyển mức năng lượng của các điện tử trong các nguồn sáng. Trong vật chất ánh sáng có vận tốc: v = c/n (km/s) c-vận tốc ánh sáng trong chân không, c = 300.000 km/s n-chiết suất của môi trường. Giữa tần số f và bước sóng  liên hệ bởi biểu thức:  = v/f  Tính chất hạt của ánh sáng thể hiện qua tương tác của ánh sáng với môi trường chất. Ánh sáng gồm vô số các hạt nhỏ mang năng lượng gọi là phôton. Mắt người là bộ cảm biến quang vô cùng tinh tế và linh hoạt cảm nhận được ánh sáng trong dải bước sóng đi từ 380 đến 760 nm (1 nm = 10 -9 m). 11/2/2011 134 1.2. BẢN CHẤT SÁNH SÁNG m  9. Võng mạc 8. Ðiểm vàng 7. Thủy tinh thể 6. Trục mắt 5. Thủy tinh dịch 4. Con ngươi 3. Thủy tinh thể 2. Lòng đen 1. Giác mạc 11/2/2011 135 11.3. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐO ÁNH SÁNG 1. Quang thông Φ/F (lumen/lm): là thông lượng ánh sáng do nguồn phát ra trong không gian. 14.800 theo mọi phương 250.000 ở tâm chùm tia Đèn Iodua kim loại 2kW có bộ phản xạ 1500 ở tâm chùm tiaĐèn sợi đốt 300W có bộ phản xạ 35 theo mọi phươngĐèn sợi đốt 40W 0,8 theo mọi phươngNgọn nến Cường độ sáng (candela)Nguồn sáng 2. Cường độ sáng I (Candela/cd): được xác định bằng lượng ánh sáng phát ra từ nguồn sáng theo một phương nhất định. Phụ thuộc vào hình dạng và tính đối xứng của choá đèn, choá đèn được chia thành 2 loại: loại chùm tia hẹp và loại chùm tia rộng. 11/2/2011 136 11.3. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐO ÁNH SÁNG 3. Ðộ rọi E (lux/lx): Ðộ rọi xác định một khu vực sáng như thế nào khi được chiếu sáng bằng một nguồn sáng. Nó là tỷ số giữa quang thông và diện tích được chiếu sáng: E = Φ/S (1lm/m 2 = 1lx). Ví dụ: 5-100Khu vực dành cho người đi bộ 500-750Khu làm việc được chiếu sáng tốt 0,25Ðêm trăng sáng 0,01Ðêm trăng non 3.000Ngoài trời mùa đông có mây 20.000Ngoài trời mùa hè có mây 60.000-100.000Ngoài trời nắng mùa hè Đội rọi E (lx)Địa điểm 11/2/2011 137 11.3. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐO ÁNH SÁNG 4. Ðộ chói L (cd/m 2 hoặc cd/cm 2 ): là ấn tượng ánh sáng mà người quan sát có được ở khu vực được chiếu sáng: Ðộ chói thường có ý nghĩa hơn độ rọi khi xác định chất lượng chiếu sáng. 5. Hiệu suất phát quang/Quang hiệu K (lm/W): thể hiện hiệu quả của sự chuyển đổi điện năng thành ánh sáng. Nó đồng thời là đơn vị đo hiệu suất của bóng đèn. 6. Quan hệ giữa độ rọi và độ chói: Lambert (1728- 1777) đã chứng minh quan hệ giữa độ rọi E nhận được trên mặt có hệ số phản xạ  và độ chói L theo biểu thức: E = L S I L  11/2/2011 138 11.3. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐO ÁNH SÁNG 7. Hệ số phản xạ ρ, hấp thụ α và xuyên sáng τ ánh sáng: Nếu có một lượng quang thông F i tới đập vào bề mặt vật liệu thì có thể xảy ra các trường hợp sau:  Một phần quang thông tới sẽ phản xạ từ bề mặt đó, ký hiệu F ρ ;  Một phần quang thông tới sẽ bị vật liệu hấp thụ, ký hiệu F α ;  Một phần quang thông tới sẽ xuyên qua vật liệu, ký hiệu F τ . Khi đó: F i = F ρ + F α + F τ Nếu gọi: F ρ /F i = ρ là hệ số phản xạ ánh sáng; F α /F i = α là hệ số hấp thụ ánh sáng; F τ /F i = τ là hệ số xuyên sáng Thì: ρ + α + τ = 1 Các trị số của ρ, α, τ thay đổi tùy thuộc đặc tính quang học của vật liệu (tra trong sổ tay thiết kế chiếu sáng). 11/2/2011 139 11.4. PHÂN LOẠI CÁC HÌNH THỨC CHIẾU SÁNG Chiếu sáng Chiếu sáng tự nhiên Chiếu sáng Nhân tạo Làm việc Trang trí Trong nhà Sự cố Ngoài trời Chung Cục bộ Hỗn hợp 11/2/2011 140 11.5. THIẾT BỊ CHIẾU SÁNG CÁC LOẠI ĐÈN SỢI ĐỐT Thông thường Có bổ sung khí halogen PHÓNG ĐIỆN Huỳnh quang CA Thủy ngân Natri (Sodium) Halogen kim loại (Metal Halide) Áp suất thấp Áp suất cao Compact [...]... Halogen (It, Brom) khi ú vonfram bc hi lng ng trờn si t m khụng b ngng ng trờn thnh búng ốn cho phộp t nhit 31000K, hiu qu ỏnh sỏng t 20 -2 7 lm/W tui th trung bỡnh 20 00h 11 /2/ 2 011 145 2 ẩN HUNH QUANG 11 /2/ 2 011 146 2 ẩN HUNH QUANG Chn lu in t-Tc-te c ni vi búng ốn nh hỡnh v Khi đặt vào điện áp, xảy ra phóng điện trong tắc-te thanh lưỡng kim biến dạng do nhiệt và tiếp xúc với điện cực kia Dòng điện chạy...CC LOI NGUN SNG 11 /2/ 2 011 141 PHM VI NG DNG CA MT S LOI ẩN THễNG DNG 11 /2/ 2 011 1 42 1 ẩN SI T 11 /2/ 2 011 143 1 ẩN SI T 11 /2/ 2 011 144 1 ẩN SI T c im ca ốn si t: u im: Cú ch s th hin mu rt cao ( 10 0) cho phộp s dng trong chiu sỏng cht lng cao Ni trc tip vo li in; kớch thc nh; bt sỏng tc thi v giỏ thnh thp Nhc im: Hiu qu nng lng thp, t 10 -2 0 lm/W; Phỏt núng; Tui th thp, ph thuc... kia Dòng điện chạy qua tắc-te và đốt nóng các điện cực của đèn Sau khi xảy ra hồ quang giữa các điện cực của tắc-te, thanh lưỡng kim nguội đi và "mở mạch" Hở mạch dẫn đến tạo nên quá điện áp cảm ứng (do chấn lưu) làm đèn thắp sáng Khi làm việc binh thường chấn lưu hạn chế dòng điện và ổn định phóng điện 11 /2/ 2 011 147 2 ẩN HUNH QUANG ốn HQ vi ni vi chn lu in t 11 /2/ 2 011 148 11. 6 THIT K CHIU SNG CS cc... kớch thc ab): H a b Bc 5: T t, tr, tra bng tỡm h s s dng Ksd KESZ Bc 6: Xỏc nh quang thụng tớnh toỏn ca ốn: Ftt , lm Trong ú: K - h s d tr, tra PL E - ri yờu cu ca nh xng (lx); S - din tớch nh xng (m 2); Z - h s tớnh toỏn, Z= 0,81,4; n - s búng ốn sau khi ó b trớ ốn trờn mt bng nK sd Bc 7: Tra s tay tỡm cụng sut búng cú quang thụng F Ftt; Bc 8: Thit k mng cp in chiu sỏng 11 /2/ 2 011 151 2 THIT K... trờn s (loi bng in, dõy dn, cụng tc, ỏptụmỏt, cu chỡ bo v, ) 11 /2/ 2 011 150 2 THIT K CHIU SNG NHNG NI ềI HI RI TIấU CHUN VI CHNH XC CAO a Khi dựng ốn si t: h1 Bc 1: Xỏc nh treo cao ốn L L L L L H h Bc 2: Da vo t s L/H hp lý L L (P.lc CS), xỏc nh khong cỏch h2 gia hai ốn k nhau L (m) Bc 3: Cn c vo b trớ ốn trờn mt bng, mt ct xỏc nh h s phn x tng, trn t, tr, (% ) ab Bc 4: Xỏc nh ch s phũng (cú kớch... NHNG NI KHễNG ềI HI CHNH XC CAO Bc 1: Cn c vo tớnh cht ca i tng cn chiu sỏng, chn sut ph ti chiu sỏng p0 (W/m 2) thớch hp (P.lc chiu sỏng) Bc 2: Cn c sut chiu sỏng p0, xỏc nh tng cụng sut cn chiu sỏng cho khu vc cú din tớch S (m 2): PCS = p0.S , W Bc 3: Chn loi ốn (n si t hoc ốn hunh quang) , cụng sut mi búng ốn Pd, ri xỏc nh tng s búng ốn n cn dựng chiu sỏng cho khu vc: PCS n Pd Bc 4: Cn c vo din... ngun sỏng; F0 - quang thụng mt búng ốn, lm; L - chiu di ngun sỏng, m e i - tng ri tng i trờn im cn kim tra, tr s ei tỡm c Tra th B l"B A 11 /2/ 2 011 1 52 p v l h h th xỏc nh ri theo l h 5 170 150 30 100 70 50 40 20 15 10 L 4 h 3 h pB pA B 2 l"B A 1 0 11 /2/ 2 011 1 2 3 4 p h 153 ... b Khi dựng ốn hunh quang: Giai on 1: Thit k s b (lm nh trng hp chiu sỏng khi khụng ũi hi chớnh xỏc cao) F Ei Giai on 2: Kim tra ri yờu cu: ei , lx 1000h Trong ú: L p l bng cỏch tra trờn th da vo t s v h h trang sau h h pB pA n.F0 , lm / m F - quang thụng trờn n v ngun sỏng: F L n - s búng ốn trong ngun sỏng; F0 - quang thụng mt búng ốn, lm; L - chiu di ngun sỏng, m e i - tng ri tng i trờn... ri ng u trờn b mt cn chiu sỏng Thu thp thụng tin, s liu 11 /2/ 2 011 Mt bng xớ nghip, phõn xng, v trớ cỏc mỏy t trờn mt bng phõn xng; Mt bng v mt ct nh xng thit k xỏc nh v trớ treo ốn; Nhng c im ca quỏ trỡnh cụng ngh (lm vic chớnh xỏc, cn phõn bit mu sc, v.v ) Cỏc tiờu chun v ri ca cỏc khu vc lm vic; S liu v ngun in, ngun vt t 149 2 THIT K CHIU SNG NHNG NI KHễNG ềI HI CHNH XC CAO Bc 1: Cn . suất cao Compact 11 /2/ 2 011 141 CÁC LOẠI NGUỒN SÁNG 11 /2/ 2 011 1 42 PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA MỘT SỐ LOẠI ĐÈN THÔNG DỤNG 11 /2/ 2 011 143 1. ĐÈN SỢI ĐỐT 11 /2/ 2 011 144 1. ĐÈN SỢI ĐỐT 11 /2/ 2 011 145 1. ĐÈN SỢI. bình 20 00h. 11 /2/ 2 011 146 2. ĐÈN HUỲNH QUANG 11 /2/ 2 011 147 2. ẩN HUNH QUANG Chn lu in t-Tc-te c ni vi búng ốn nh hỡnh v. Khi đặt vào điện áp, xảy ra phóng điện trong tắc-te thanh lỡng kim biến. Vonfram-Nicken. 11 /2/ 2 011 1 32 11. 1. SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ CHIẾU SÁNG - Năm 1910, đèn huỳnh quang ra đời, năm 1933 xuất hiện đèn ống huỳnh quang đầu tiên. - Năm 1960, các đèn halogen kim loại (Metal Halide)