Trường đại học công nghiệp hà nội

Đồ án chiếu sáng khoa điệnĐồ án chiếu sáng khoa điệnĐồ án chiếu sáng khoa điệnĐồ án chiếu sáng khoa điệnĐồ án chiếu sáng khoa điệnĐồ án chiếu sáng khoa điệnĐồ án chiếu sáng khoa điệnĐồ án chiếu sáng khoa điệnĐồ án chiếu sáng khoa điệnĐồ án chiếu sáng khoa điệnĐồ án chiếu sáng khoa điệnĐồ án chiếu sáng khoa điệnĐồ án chiếu sáng khoa điệnĐồ án chiếu sáng khoa điệnĐồ án chiếu sáng khoa điệnĐồ án chiếu sáng khoa điệnĐồ án chiếu sáng khoa điệnĐồ án chiếu sáng khoa điệnĐồ án chiếu sáng khoa điệnĐồ án chiếu sáng khoa điện

Lời Nói Đầu Giới thiệu chiếu sáng kỹ thuật đa ngành, trước hết mối quan tâm kỹ sư điện, nhà nghiên cứu quang quang phổ học, cán kỹ thuật cơng ty cơng trình cơng cộng nhà quản lý thị Chiếu sáng có vai trò quan trọng việc đảm bảo điều kiện tiện nghi làm việc sinh hoạt người đồng thời nâng cao giá trị thẩm mỹ cho cơng trình xây dựng, tiện nghi việc chiếu sáng còn phải đáp ứng vấn đề tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường cho hợp lý Chiếu sáng mối quan tâm nhà kiến trúc, xây dựng giới mỹ thuật Nghiên cứu về chiếu sáng công việc bác sỹ nhãn khoa,các nhà tâm lý học, giáo dục thể chất học đường…Trong thời gian gần đây, với sự đời hồn thiện ng̀n sáng hiệu śt cao, phương pháp tính tốn cơng cụ phần mềm chiếu sáng Chương Tìm hiểu KTCS I Đèn và các loại đèn Khái niệm va phân loại đèn Đèn điện nguồn sáng nhân tạo biến đổi điện thành quang Hiện có rất nhiều loại đèn khác giới Dựa cấu tạo nguyên tắc hoạt động loại đèn được chia làm bốn nhóm: - Nhóm đèn nung sáng: đèn nung sáng, đèn tungsten-halogen - Nhóm đèn phóng điện: đèn huỳnh quang, đèn huỳnh quang compact, đèn thủy ngân cao áo, đèn halogen kim loại, đèn sodium cao, hạ áp - Đèn led - Đèn cảm ứng Các thông số kĩ thuật của đèn a Hiệu suất phát quang H ( lm/W) Hiệu suất phát quang nguồn sáng tỷ số giữa quang thông (F) với công suất tiêu thụ (P) ng̀n sáng Hiệu śt phát quang dùng để đánh giá trình biến đổi điện thành quang nguồn sáng lm/W b T̉i thọ D (h) Tuổi thọ đèn được tính bằng giờ Tùy theo loại đèn khác mà ta có tuổi thọ đèn khác VD: Đối với đèn sợi đốt đèn LED tuổi thọ được xác định từ lúc đưa bóng đèn vào sử dụng tỷ lệ bóng số bóng đèn bị cháy (40-50)% Đối với đèn phóng điện khác thỳ tính bằng lúc đưa bóng vào sử dụng quang thông suy giảm đến (20-30)% Tuổi thọ đèn phụ thuộc vào nhiều yếu tố - Dao động trị số dạng sóng điện áp ng̀n - Vị trí làm việc - Chu kì bật tắt - Mơi trường làm việc c Nhiệt độ màu ( colour temperature ) Nhiệt độ màu cho ta cảm giác định tính về ánh sáng nguồn sáng phát ra: lạnh hay ấm, cụ thể: - Ng̀n sáng có T ≤ 3500 ˚K cho ta ánh sáng ấm - Ng̀n sáng có 3500 ˚K< T< 5000 ˚K cho ta ánh sáng trung tính - Ng̀n sáng có T ≥ 5000 ˚K cho ta ánh sáng lạnh d Chỉ số truyền đạt màu CRI Đánh giá khả phân biệt xác màu sắc, chỉ số truyền đạt màu CRI nguồn sáng chỉ số thể mức độ phản ánh trung thực màu sắc vật được chiếu sáng so với điều kiện được chiếu sáng bằng ánh sáng ban ngày, đơn vị % 1.1 Bóng đèn sợi đốt 1.1.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của đèn sợi đốt Khi đặt điện áp vào hai đầu dây tóc, sẽ có dòng điện chạy qua dây tóc làm cho bị đốt nóng phát xạ phần lớn trng miền hờng ngoại Khi nhiệt độ tăng đến 900 ˚C phổ xạ bắt đầu dịch chuyển sang miền ánh sáng nhìn thấy Sau đèn làm việc ổn định tại nhiệt đột 2500-2700 ˚C 1.1.2 Đặc điểm của đèn sợi đốt a Ưu điểm - Chỉ số truyền đạt màu CRI rất cao, CRI ≈100% Sử dụng chiếu sáng chất lượng cao Nối trực tiếp vào lưới điện không đòi hỏi thiết bị kèm Bật sáng tức thời dễ điều khiển b Nhược điểm Hiệu suất phát quang thấp ( H=10 ÷ 20 lm/W ) Quang thông, tuổi thọ thấp, phụ thuộc vào điện áp nguồn cấp Khi làm việc tỏa nhiệt lớn gây nóng khó chịu ảnh hưởng đến thiết bị làm mát c Phạm vi sử dụng và yêu cầu - Chiếu sáng cần tạo khơng khí sang trọng ấm cúng - Cần bật tắt liên tục - Vị trí lắp đặt thuận lợi - Hạn chế chi phí lắp đặt ban đầu - Có vị trí lắp đặt dễ dàng sửa chữa bảo dưỡng - Cần thể màu sắc trung thực - Cần tạo mức độ chiếu sáng chiếu sáng cao - Hạn chế điện tiêu thụ - Tránh đối tượng chiếu sáng bị ảnh hưởng nhiều bởi nhiệt lượng tỏa ra, - có nguy cháy nổ Ngồi còn có bóng đèn sợi đốt halogen khác biệt bầu thủy tinh có thêm khí halogen Hơn nữa nhiết độ đèn halogen phải cao có kích thước nhỏ so với đèn sợi đốt thông thường Chúng được làm từ thạch anh đặc biệt Đèn sợi đốt halogen giảm sự bay sợi đốt, hạn chế suy giảm quang thông, tuổi thọ cao Từ xuất đèn sợi đốt halogen thây tất đèn sợi đốt thông thường Ưu đèn sợi đốtl haogen tuổi thọ cao hơn, hiệu phát sáng cao hơn, kích thước nhỏ hơn, nhiệt độ màu cao hơn, tổn hao q trình sử dụng 1.2 Đèn huỳnh quang 1.2.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc Một số đèn huỳnh quang compact Khi đặt điện áp đủ lớn lên hai điện cực ở hai đầu ống tác dụng điện trường sợi đốt dẫn điện phát nóng phát xạ điện tử còn thủy ngân hóa tiếp sau tượng ion hóa chất khí Các điện tử phát từ điện cực sẽ kích thích nguyên tử thủy ngân tạo tia xạ sơ cấp chủ yếu có bước sóng thấp tia từ ngoại hay tia cực tím Tia cực tím đập vào lớp bột lưu huỳnh quang ở bề mặt thành ống tạo thành ánh sáng nhìn thấy 1.2.2 Đặc điểm đèn huỳnh quang Đèn huỳnh quang được sử dụng rất rộng rãi thị trường đèn huỳnh quang ống đèn huỳnh quang compact a Thông số kĩ thuật - Công suất : 20÷60W - Hiệu suất phát quang: 75÷85 lm/W - Chỉ số truyền đạt màu CRI = 85÷92% b Ưu điểm - Tuổi thọ cao - Hiệu suất phát quang tương đối cao - Chỉ số truyền đạt màu tương đối tốt - Đa dạng hình dáng, kích thước, gam màu sáng - Không phát nhiệt lượng lớn - Thay sửa chữa dễ dàng - Có thể thay đổi độ sáng thích hợp - Tạo mức độ chiếu sáng cao màu sắc trung thực c Nhược điểm - Các đèn huỳnh quang ống có kích thước lớn, dài, kèm thiết bị phụ trợ - Khó kiểm sốt phân bố ánh sáng bề mặt phát sáng lớn - Tạo hiệu ứng nháy làm mờ mắt - Khó khởi động nhiệt độ thấp - Các đèn huỳnh quang conpact có giá thành cao d Phạm vi sử dụng và yêu cầu - Chiếu sáng bên mơi trường có nhiệt độ thấp cần được ý - tạo không gian ấm cúng sang trọng - Cần có mức độ chiếu sáng rất cao - Cần kiểm sốt tốt phân bố ánh sáng bóng đèn - Lưu ý điện áp nguồn thấp không được ổn định 1.3 Các đèn phóng điện HID Đèn phóng điện HID bao gờm: đèn thủy ngân cao áp, metal halide sodium cao, thấp áp Cấu tạo đèn HID thường gờm ống phóng điện hờ quang nhỏ hình trụ được chế tạo bằng chất suốt hoặc mờ có khả chịu nhiệt cao Trong ống bơm vào thủy ngân, muối kim loại, hay loại khí khác để tạo tượng phóng điện hờ quang chất khí Ớng phóng điện số chi tiết khác được đặt vỏ thủy tinh chịu nhiệt Nguyên lý tạo ánh sáng đèn HID gồm bước:  Bức xạ nhiệt  Phóng điện hờ quang  Bức xạ huỳnh quang Ưu nhược điểm đèn HID: Ưu điểm:  Hiệu suất phát quang, tuổi thọ độ bền học cao  Đa dạng về hình dáng kích thước gam màu sáng  Một số đèn có CRI tương đối cao metal halide sodium cao áp - Nhược điểm  Đòi hỏi thiết bị kèm chi phí đầu tư ban đầu lớn  Tạo hiệu ứng nhấp nháy gây mỏi mắt đèn huỳnh quang -  Thời gian khởi động lâu phải đốt nóng điện cực; sau tắt cần thời gian để khởi động lại  Quang thông suy giảm tỷ lệ thuận với điện áp đặt vào đèn  Khi làm việc tượng phóng điện hờ quang có sự cố gây nổ 1.3.1 Đèn thủy ngân cao áp Ớng phóng điện ống hỗ trợ: Ớng phóng điện được làm từ thạch anh Nó hấp thụ tia cực tím ánh sáng nhìn thấy Ngồi ra, chiu được nhiệt độ cao trình làm việc Điện cực: Mỗi điện cực được tạo từ volfram, dây được bọc lại với lớp volfram xoắn được ao phủ bởi số lớp kim loại khác giúp sự phát xạ electron diễn tốt Các điện cực phụ trợ chỉ đơn giản đoạn dây molypden hay wolfram nằm gần những điện cực có trở kháng 25 kΩ ở giữa Vỏ thủy tinh: Đối với đèn có cơng śt 125 W, vỏ thủy tinh thủy tinh pha natri canxi Tuy nhiên người ta sản xuất đèn có độ cứng cao, được làm từ kính borosilicate cứng, đèn phải làm việc với mơi trường nhiệt độ cao phải chịu sự sốc nhiệt Vỏ thủy tinh, thơng thường có chứa khí trơ (argon hoặc hỗn hợp argon nitơ), bảo vệ ống phóng điện từ sự thay đổi nhiệt độ bên bảo vệ phận bóng đèn khỏi sự ăn mòn Lớp bột phủ: Trong hầu hết đèn thủy ngân cao áp, bề mặt bên vỏ thủy tinh được bao phủ bởi phốt trắng để cải thiện độ hồn màu để tăng quang thơng đèn Phốt biến đổi lượng lớn lượng tia cực tím phát bởi việc phóng điện thành xạ nhìn thấy được, chủ yếu vùng cực đỏ quang phổ Khí trơ bên : Các ống phóng điện được bơm vào hỗn hợp khí trơ (argon) lượng thủy ngân lỏng Việc cần thiết nhất để giúp bắt ng̀n phóng điện để bảo đảm cường độ làm việc hợp lý cho lớp phủ điện cực phát xạ Vỏ bóng đèn chứa đầy argon hoặc hỗn hợp argon nitơ ở áp suất khí Việc bổ sung khí ni tơ để tránh sự phóng điện giữa dây hỗ trợ kính Những bóng đèn đòi hỏi thiết bị phụ trợ thường chấn lưu với lượng cảm kháng hoặc biến áp phân tán, bên cạnh tụ bù Khi đèn được tắt, sẽ khơng thể bật đủ nguội để áp suất thấp xuống đến điểm mà hờ quang được phóng trở lại Giai đoạn kéo dài khoảng vài phút 1.3.2 Đèn Metal Halide a Đèn thủy ngân cao áp có chứa đất Dysprosium (Dy) , Holmium (Ho) Thulium (Tm) Những halogenua bay phần đèn đạt đến nhiệt độ làm việc bình thường Hơi halogen được tách sau này, khu vực trung tâm nóng hờ quang,các ngun tử halogene kim loại được gia tăng đáng kể hiệu chiếu sáng có màu gần với màu ánh sáng ban ngày Halogen khác (natri, iốt, ozone) được kết hợp với scandium, tali, indi, lithium, vv được b Các phận • Ớng phóng điện: Nó được làm bằng thạch anh tinh khiết Đôi khi, lớp màu trắng zirconium oxide được bao phủ phía ngồi khoang điện cực để tăng nhiệt độ tường tại điểm • Điện cực: Nó tương tự bóng đèn thủy ngân cao áp • Vỏ bóng đèn: Vỏ đèn metal halide được làm thủy tinh cứng hoặc thạch anh Một số loại chí khơng có vỏ thủy tinh • Bề mặt bên vỏ thủy tinh hình bầu dục có lớp phosphor để biến xạ cực tím thành xạ nhìn thấy được Tuy nhiên, halogenua sử dụng cho đèn metal halide chỉ tạo lượng nhỏ tia cực tím, chủ yếu, phát xạ quang phổ vùng bước sóng tia cực tím, nơi chuyển đổi thành xạ nhìn thấy được rất yếu • Hỗn hợp khí ống phóng điện: Các ống phóng điện cho vào hỗn hợp khí trơ (neon argon hoặc argon krypton-), dosis thủy ngân hợp chất halogenua, tùy thuộc vào loại đèn • Hỗn hợp khí vỏ đèn: Vỏ thủy tinh bóng đèn metal halide có ống phóng điện được bơm đầy với hỗn hợp neon argon, phải được bơm đầy với neon để áp suất neon bên bên ngồi ống Trong trường hợp ống phóng điện được bơm đầy với hỗn hợp kryptonargon, nitơ được sử dụng vỏ thủy tinh, hoặc chất khác, khơng cần khí bên • Điều kiện làm việc đèn metal halide loại rất giống đèn thủy ngân cao áp thường Nó được mắc nối tiếp với chấn lưu để hạn chế dòng điện, tụ bù Điều rất cần thiết • Đèn metal halide có điện áp đánh lửa rất cao Việc sử dụng tắc te hoặc thiết bị đánh lửa với điện áp sốc lên đến 0,8-5 KV cần thiết • Hầu hết loại đèn cho phép đánh lửa lại lúc đèn nóng (ngay sau được tắt), bằng cách sử dụng điện áp sốc lên đến 35-60 KV Nếu không, họ phải chờ cho đèn mát khoảng thời gian bốn đến mười lăm phút trước được làm việc trở lại 1.3.2 Đèn sodium cao áp Nói về đặc điểm vật lý, đèn sodium cao áp khác với đèn sodium thấp áp, thực tế áp suất cao so với đèn sodium thấp áp Yếu tố áp suất còn gây những khác biệt khác giữa hai đèn, kể tính chất ánh sáng phát Ớng phóng điện bóng đèn sodium cao áp có chứa lượng dư natri để tạo bão hòa đèn làm việc Bên cạnh đó, có thủy ngân dư thừa để cung cấp khí cắt, ngoại trừ xenon, để dễ dàng đánh lửa hạn chế dẫn nhiệt từ việc phóng hờ quang điện vào tường ống Ớng phóng điện được đặt vỏ thủy tinh rỗng Đèn sodium cao áp tỏa lượng thông qua phần ánh sáng quang phổ nhìn thấy được Vì vậy, so sánh với đèn sodium thấp áp, độ hồn màu chấp nhận được - Các phận Các phận đèn sodium cao áp gờm những phận sau: Ớng phóng điện: Các ống phóng điện được làm từ gốm oxit nhơm (nhơm thiêu kết) khả chịu nhiệt tốt có phản ứng hóa học với natri Điện cực: điện cực, được bao phủ bởi lớp vật liệu phát xạ, bao gồm wolfram được bọc xoắn xung quanh Khí được bơm: Bên ống phóng điện là natri, thủy ngân khí (xenon hoặc argon) natri thành phần tạo ánh sáng đèn Vỏ thủy tinh: Vỏ đèn thường trống rỗng Có hình dạng hình bầu hoặc hình ống Đầu tiên có lớp phủ bên Tuy nhiên, ống phóng điện đèn sodium cao áp khơng phát bất kỳ xạ cực tím nào, lớp phủ chỉ đơn giản lớp bột khuếch tán màu trắng, để giảm độ chói ống phóng điện Vỏ đèn ln ln làm bằng thủy tinh suốt Tắc te hỗ trợ khởi động: Nhiều đèn sodium cao áp có hỗ trợ khởi động kết hợp, giúp giảm lượng điện áp đánh lửa cao điểm cần thiết cho việc đánh lửa đèn Đôi khi, hai khởi động khởi động phụ trợ tích hợp được tích hợp đèn Những đèn có thiết bị phụ trợ gờm chấn lưu kích xung điện tùy loại Cần có thêm tụ bù Giá trị hoạt động bình thường đạt được sau năm phút từ đánh lửa Khi đèn tắt, áp lực rất lớn ống phóng điện, cần được làm mát xuống khoảng bốn phút trước được bật trở lại 1.3.3 Đèn sodium thấp áp Có sự tương đồng rất lớn nguyên lý làm việc đèn sodium thấp áp đèn thủy ngân thấp áp (hoặc đèn huỳnh quang) Tuy nhiên, ánh sáng đèn thủy ngân thấp áp được tạo bằng cách chuyển đổi xạ tia cực tím • Bố trí đèn đối xứng bên đường H < Whq • Bố trí đèn dải phân cách trung tâm H ≥ Whq • Bố trí đèn dây văng ngang đường • Bố trí đèn theo dây văng dọc tuyến đường Tính tốn chiếu sáng đường phố A, Độ rọi E(lx) B, Độ chói L (Cd/m2) C, Hệ số đờng đều độ chói D, Chỉ Chỉ số kiểm sốt chói lóa G: số chói lóa G G chỉ số đánh giá mức độ kiểm sốt chói lóa khơng tiện nghi hệ thống chiếu sáng đường phố sử dụng đèn thống nhất định phương án bố trí chiếu sáng cụ thể G lớn tốt Đối với tuyến quan trọng G phải đảm bảo >7, tuyến khác G phải đảm bảo khoảng từ 5-6 G khơng thay đổi q trình chuyển động người quan sát G phụ thuộc vào chủng loại bóng đèn được sử dụng Nhìn chung có phương pháp thiết kế chiếu sáng đường thơng dụng, thiết kế theo độ rọi độ chói: Phương pháp thiết kế theo tỷ số R phương pháp tính tốn sơ dựa vào hệ số sử dụng ánh sáng đèn (được CIE đề xuất năm 1965) Phương pháp thiết kế theo độ chói độ chói điểm (đề xuất năm 1983) • Phương pháp thiết kế theo tỉ số R Phương pháp dùng để thiết kế chiếu sáng sơ Xác định độ chói theo tiêu chuẩn hành; Chọn cách bố trí chiếu sáng: phía, phía,… tùy theo kích thước đặc điểm đường Chọn chiều cao đèn Chọn đèn Số cột đèn cần thiết khoảng cách giữa hai cột kề Tính quang thông đèn Chọn loại đèn chiếu sáng • ❧ Ví dụ: Chiếu sáng đường phố chiều dài 1600 m, chiều rộng 8m, vỉa hè hai bên rộng m, chất phủ mặt đường trung bình Bài giải Xác định độ chói tiêu chuẩn: Đây đường phố cấp C có tốc độ giao thơng trung bình, có vỉa hè cho người Chọn độ chói theo tiêu chuẩn Ltb = cd/m2 GĐ1: Thiết kế chiếu sáng sơ Xác định độ chói theo tiêu chuẩn hành; Chọn cách bố trí chiếu sáng: phía, phía,… tùy theo kích thước đặc điểm đường Chọn chiều cao đèn Chọn đèn Số cột đèn cần thiết khoảng cách giữa hai cột kề Tính quang thơng đèn Chọn loại đèn chiếu sáng GĐ2: Kiểm tra Kiểm tra đội rọi ... bởi độ rọi, độ chói hoặc đạilượng tương tự đấy Những tiêu chuẩn riêng biệt được thiết lậpcho chiếu sáng đại lộ, đường dành cho người hoặc nhữngkhu vực công cộng khác Những tiêu... chọn,loại đèn công suất lựa chọn, những yêu cầu về lượng chiếusáng công cộng sẽ thay đổi khoảng rộng tùy vào dự án Nhữngyêu cầu về lượng giá thành tương đối lượng cáccông ty sở tại... khiển cảm biến phản ảnh d Điều khiển chiếu sáng hỗn hợp Chương Chiếu sáng nhà và ngoài trời I Chiếu sáng nhà CS BÊN TRONG Chiếu sáng cục chiếu sáng sự cố cần phải vào hoàn thành cụ