Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng mới

MỤC LỤC CHƢƠNG 1: CÁC ĐẠI LƢỢNG ĐO ÁNH SÁNG 1.1 Ánh sáng 1.1.1 Bước sóng ánh sáng 1.1.2 Mắt người cảm nhận ánh sáng 1.1.3 Độ nhạy ánh sáng tương đối mắt 1.2 Các đại lượng đơn vị đo ánh sáng 1.2.1 Quang thông Φ –lumen (lm) 1.2.2 Cường độ sáng I –cadela (cd) 1.2.3 Độ rọi E –lux (Ix) 1.2.4 Độ chói L 1.3 Sự phản xạ, hấp thụ thấu xạ 1.3.1 Hệ số phản xạ () 1.3.2 Hệ số hấp thụ 1.3.3 Hệ số thấu xạ 1.4.Định luật Lambert 1.5 Độ tương phản C 1.6 Đặc tính màu ánh sáng 1.6.1 Nhiệt độ màu T đơn vị kenvil (K) 1.6.2 Chỉ số thể màu CRI CHƢƠNG 2: THIẾT BỊ CHIẾU SÁNG 2.1 Nguồn sáng điện 2.1.1 Những cách tạo ánh sáng nhân tạo 2.1.2 Sự phát triển đèn điện 2.1.3 Phân loại đèn điện 2.2 Đèn sợi đốt 2.2.1 Đèn sợi đốt thông thường 2.2.2 Đèn sợi đốt Halogen 2.3 Đèn phóng điện 2.3.1 Đèn ống huỳnh quang 2.3.2 Đèn compact huỳnh quang 2.3.3 Đèn thủy ngân cao áp 10 2.3.4 Đèn Halogen kim loại 11 2.3.5 Đèn Natri cao áp 11 2.3.6 Đèn Natri thấp áp 12 2.3.7 Đèn ánh sáng hỗn hợp 12 2.4 Chấn lưu 14 2.4.1 Chấn lưu từ 14 1.4.2 Chấn lưu điện tử 15 2.5 Bộ đèn 15 2.5.1 Cấu tạo đèn 15 2.5.2 Thông số đèn 16 2.5.3 Đường cong trắc quan 16 2.5.4 Hiệu suất đèn 16 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG NỘI THẤT 18 3.1 Thiết kế sơ chiếu sáng nội thất 18 3.1.1 Các liệu địa điểm chiếu sáng 18 3.1.2 Chọn độ rọi cho địa điểm chiếu sáng 18 3.1.3 Chọn loại đèn 22 3.1.4 Chọn phương pháp chiếu sáng đèn 23 3.1.5 Chọn chiều cao treo đèn 23 3.1.6 Xác định hệ số sử dụng quang thông u 24 3.1.7 Tính quang thơng tổng đèn 29 3.1.8 Xác định lưới bố trí đèn 30 3.2 Ví dụ 30 3.3 Kiểm tra thiết kế chiếu sáng nội thất 30 3.3.1 Kiểm tra độ rọi 30 3.3.2 Kiểm tra tiện nghi chiếu sáng 34 CHƢƠNG 4: CHIẾU SÁNG ĐƢỜNG 35 4.1 Khái niệm kỹ thuật chiếu sáng đường 35 4.1.1 Mục đích yêu cầu chiếu sáng đường 35 4.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến nhìn xe 35 4.1.3 Cấp chiếu sáng đường 36 4.1.4 Các thơng số cách bố trí đèn 39 4.1.5 Phân loại đèn chiếu sáng 42 4.1.6 Đường hệ số sử dụng đèn đường 42 4.1.7 Góc nghiêng tầm vươn đèn 43 4.1.8 Quan hệ khoảng cách hai đèn liên tiếp chiều cao đèn h 44 4.1.9 Hệ số giảm quang thông đèn 44 4.2 Phương pháp tỉ số R 45 4.2.1 Tỷ số R 45 4.2.2 Các bước thiết kế sơ đường theo phương pháp tỷ số R 45 4.3 Phương pháp độ chói điểm 46 4.3.1 Phương pháp độ chói điểm cho tính toán đường 46 4.3.2 Trị số R(β, tgγ) 47 4.4 Kiểm tra độ rọi độ chói đường phương pháp độ chói điểm 47 4.1.1 Lưới điểm kiểm tra 47 4.4.2 Cách xác định cường độ sáng đèn đường 47 4.4.3 Các liệu cần thiết để tính độ rọi, độ chói mặt đường 48 CHƢƠNG 5: CHIẾU SÁNG CÁC CƠNG TRÌNH BẰNG ĐÈN PHA 49 5.1 Đèn pha 49 5.1.1 Cấu tạo đèn pha 49 5.1.2 Biểu diễn cường độ sáng đèn pha 49 5.1.3 Phân loại đèn pha theo góc mở 49 5.2 Biểu diễn độ rọi mặt phẳng ngang mặt phẳng đứng 51 5.2.1 Cột đèn pha gốc tọa độ OXY 51 5.2.2 Cột đèn pha khơng gốc tọa độ hình chiếu trục ngang quay góc R hướng vào so với trục OY 52 5.3 Thiết kế chiếu sáng cơng trình đèn pha 52 5.3.1 Phương pháp hệ số sử dụng quang thông 52 5.3.2 Phương pháp độ rọi điểm 53 5.4 Chiếu sáng cơng trình thể thao đèn pha 53 5.4.1 Đặc điểm yêu cầu chung 53 5.4.2 Chiếu sáng sân bóng đá 54 5.5 Chiếu sáng cơng trình kiến trúc tượng đài 55 5.5.1 Phương pháp chiếu sáng 56 5.5.2 Bố trí đèn pha 56 CHƢƠNG 6: HỆ THỐNG ĐIỆN CHIẾU SÁNG 57 6.1 Mạng điện chiếu sáng nội thất 57 6.2 Mạng điện chiếu sáng phân xưởng 57 6.3 Mạng điện chiếu sáng công cộng 58 6.3.1 Sơ đồ cung cấp điện 58 6.3.2 Phân bố đèn đường 58 6.4 Biểu thức tổn thất điện áp đường dây 59 6.4.1 Tổn thất điện áp đường dây cấp điện cho nhóm đèn tập trung 59 6.4.2 Tổn thất điện áp đường dây đồng cấp điện cho nhiều nhóm đèn 60 6.4.3 Đường dây đèn đường ba pha 60 6.5 Chọn tiết diện dây dẫn mạng điện chiếu sáng theo tổn thất điện áp 61 6.6 Chọn đường trục có nhiều tiết diện khác nha cho mạng đèn đường 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 CHƢƠNG 1: CÁC ĐẠI LƢỢNG ĐO ÁNH SÁNG 1.1 Ánh sáng 1.1.1 Bƣớc sóng ánh sáng - Ánh sáng xạ điện từ có bước sóng từ 380nm đến 780nm (nm- nanomét = 10-9 mét) mà mắt người cảm nhận trục tiếp - Ánh sáng vừa có tính chất sóng vừa có tính chất hạt, có vận tốc truyền chân không 3.108m/s 1.1.2 Mắt ngƣời cảm nhận ánh sáng Giác mạc thuỷ tinh thể tạo nên hệ thống quang học, cho phép hình ảnh tạo nên võng mạc Võng mạc bao gồm nhiều tế bào thần kinh thị giác Có loại tế bào: Tế bào hình nón có khoảng triệu tế bào, nằm võng mạc cho ta phân biệt màu sắc ánh sáng - Tế bào hình que có khoảng 120 triệu tế bào, chúng bao phủ phần lại võng mạc cho ta phân biệt màu đen ưắng ánh sáng Tế bào thần kinh thị giác thực chất tế bào quang độn, liên hệ với não ngưòi dạng luồng túi hiệu thần kinh ăn nhịp với ánh sáng kích thích vào nó, nhạy cảm màu từ màu tím đến màu đỏ 1.1.3 Độ nhạy ánh sáng tƣơng đối mắt Ta thấy mắt người nhạy cảm không ánh sáng có bước sóng khác nhau, ánh sáng vàng có bước sóng 555nm, mắt thường nhìn rõ vào ban ngày Ánh sáng màu xanh có bước sóng 505nm, mắt thường nhìn rõ vào ban đêm 1.2 Các đại lƣợng đơn vị đo ánh sáng 1.2.1 Quang thông Φ –lumen (lm) Quang thông Φ công suất chuyển thành ánh sáng xạ có bước sóng từ đến bước sóng Trong đó; W(λ) phân bố phổ lượng xạ V(λ) độ nhạy ánh sáng tương đối mắt Đơn vị quang thơng lumen (lm) 1lumen=1/683 ốt ánh sáng 1.2.2 Cƣờng độ sáng I –cadela (cd) Cường độ sáng đặc trưng khả phát xạ nguồn sáng theo phương cho trước Trước tiên ta nhắc lại khái niệm góc khối , góc khơng gian sử dụng tính tốn chiếu sáng Hình biểu diễn góc khối  có đỉnh O cắt mặt cầu bán kính R diện tích S Góc khối  định nghĩa tỷ số diện tích S bình phương bán kính hình cầu Đơn vị đo góc khối steradian (sr) Hình 1.1.biểu diễn góc khối Ví dụ bóng đèn trịn có số liệu sau ; P=100W, U=220V, Φ=2100lm phát sáng khơng gian vơ hạn Tính cường độ sáng I bòng đèn phát theo hướng Lời giải: Đèn phát cường độ đồng theo hướng tính theo cơng thức  1.2.3 Độ rọi E –lux (Ix) Độ rọi đại lượng đặc trưng cho mức chiếu sáng cao hay thấp bề mặt - Độ rọi trung bình Độ rọi trung bình E mật độ quang thơng bề mặt chiếu sáng tính là: - Đơn vị độ rọi lux (lx) - Độ rọi điểm Độ rọi điểm độ rọi điểm bề mặt chiếu sáng Ta xét nguồn sáng điểm o phát cường độ sáng I tới điểm A Hình 1.2 độ rọi điểm Độ rọi điểm A tính 1.2.4 Độ chói L (cd/ ) Khi nhìn nguồn (hoặc bề mặt phát sáng), mắt người trực tiếp thu nhận cường độ sáng, gây cảm giác chói sáng Cảm giác đánh giá độ chói L Hình 1.3 nhìn mặt phát sáng - Độ chói L nhìn diện tích mặt phát sáng S tính - Đơn vị độ chói candela mét vuông 1.3 Sự phản xạ, hấp thụ thấu xạ Khi ánh sáng đập vào vật, ánh sáng phản xạ, bị hấp thụ truyền qua (thấu xạ) Đặc trưng cho tượng người ta đưa số phản xạ , hệ số hấp thụ  hệ sổ thấu xạ  1.3.1 Hệ số phản xạ () Hệ số phản xạ định ngĩa tỉ số quang thông phản xạ quang thông tới  1.3.2 Hệ số hấp thụ Hệ số hấp thụ  tỷ số quang thông bị hấp thụ  quang thông tới  1.3.3 Hệ số thấu xạ Hệ số thấu xạ tỷ số quang thông truyền qua vật liệu thông tới  quang ký hiệu :   1.4.Định luật Lambert Đối với vật liệu mịn, có màu giấy, bàn, tưcmg, trần thường gặp nội thất, có ánh sáng tới có tượng phản xạ khuếch tán hồn tồn Đối với vật liệu thuỷ tinh màu trắng sữa, kính ánh sáng truyền qua có tượng thấu xạ khuếch tán hoàn toàn Trong trường hợp phản xạ thấu xạ khuếch tán hồn tồn, độ chói nhìn vào bề măt theo hưóng khác nhau tính theo định luật Lambert sau: Phản xạ khuếch tán hoàn toàn:  Thấu xạ khuếch tán hoàn toàn:  1.5 Độ tƣơng phản C Độ tương phản C mắt người quan sát vật có độ chói Lo có độ chói Lf định nghĩa là: Mắt người phân biệt vật mức chiếu sáng vừa đủ | | 1.6 Đặc tính màu ánh sáng 1.6.1 Nhiệt độ màu T đơn vị kenvil (K) Để diễn tả xác màu ánh sáng ta dùng “nhiệt độ màu” ký hiệu T, đơn vị đo độ Kelvin (K) Người ta so sánh màu ánh sáng nguồn quan sát với ánh sáng vật đen tuyệt đối nhiệt độ T (Kelvin) phát đưa định nghĩa: Nhiệt độ màu T (Kelvin) ánh sáng (của nguổn sáng bất kỳ) nhiệt độ (Kelvin) vật đen tuyệt đối, đốt nóng nhiệt độ đó, vật đen phát ánh sáng có màu với ánh sáng nguồn quan sát 1.6.2 Chỉ số thể màu CRI Chỉ số thể màu CRI đánh giá độ sai lệch màu quan sát ánh sáng (của nguổn sáng đó) so với quan sát ánh sáng nguồn sáng chuẩn (của vật đen tuyệt đối, ánh sáng trắng ban ngày) nhiệt độ màu Người ta quy ước số CRI có trị số khoảng - 100 Ánh sáng đơn sắc có số CRI = Ảnh sáng đèn sợi đốt có CRI100 Khi quan sát ánh sáng có: CRI = màu hoàn toàn bị biến đổi CRI < 50 màu bị biến đổi nhiều 50 < CRI < 70 màu bị biến đổi 70 < CRI 85 thể màu tốt CHƢƠNG 2: THIẾT BỊ CHIẾU SÁNG 2.1 Nguồn sáng điện Nguồn sáng điện biến đổi điện thành quang năng, tạo ánh sáng nhân tạo 2.1.1 Những cách tạo ánh sáng nhân tạo Để tạo ánh sáng, người ta sử dụng nguyên lý sau: - Đốt sợi kim loại (vonfram) nhiệt độ cao - Sử dụng tượng huỳnh quang phát sáng - Phóng điện hồ quang điện cực 2.1.2 Sự phát triển đèn điện - Năm 1879: Nhà bác học người Mỹ Tilomas Edison phát minh đèn sợi đốt, dây tóc làm bẳng than cacbon, phát minh mở kỷ nguyên nguồn sáng nhân tạo Ngày sợi đốt làm vonfram - Năm 1923: đèn Natri (Sodium) áp suất thấp đời - Năm 1930: đèn cao áp thuỷ ngân đời - Năm 1938: đèn ống huỳnh quang đcã - Năm 1958: đèn sợi đốt Halogen đời 2.1.3 Phân loại đèn điện Dựa vào nguyên lý hoạt động phân loại đèn điện sau 2.2 Đèn sợi đốt 2.2.1 Đèn sợi đốt thông thƣờng Cấu tạo đèn sợi đốt thông thường hình ... kế chiếu sáng nội thất 30 3.3.1 Kiểm tra độ rọi 30 3.3.2 Kiểm tra tiện nghi chiếu sáng 34 CHƢƠNG 4: CHIẾU SÁNG ĐƢỜNG 35 4.1 Khái niệm kỹ thuật chiếu sáng. .. KẾ CHIẾU SÁNG NỘI THẤT 3.1 Thiết kế sơ chiếu sáng nội thất 3.1.1 Các liệu địa điểm chiếu sáng Để thiết kế chiếu sáng cần liệu sau: - Kích thước hình học đặc điểm kiến trúc địa điểm chiếu sáng. .. địa điểm chiếu sáng - Đặc tính quang học khơng gian chiếu sáng, hệ số phản xạ - Đặc điểm sử dụng địa điểm chiếu sáng, công việc, công nghệ thực hiên địa điểm chiếu sáng - Khả sử dụng ánh sáng tự