Bản này là bản đề cương và giải đề cương môn Kỹ thuật chiếu sáng của trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh tháng 11/2016. Bản đánh máy nên rất rõ ràng và chuẩn xác. Chúc các bạn thi tốt.
Trang 1Chương 1: Những Khái Niệm Cơ Bản Về Chiếu Sáng
Câu 1: Trình bày định nghĩa và công thức tính toán các đại lượng chiếu sáng: Quang
thông, cường độ chiếu sáng, độ rọi, độ chói, độ trưng.
*Quang thông(lm): Là đại lượng đặc trưng cho khả năng của nguồn bức xạ ánh sáng trong không gian.
Trong đó:
Vλ Là hàm độ nhạy tương đối của mắt theo bước sóng.
Wλ Là phân bố phổ của năng lượng bức xạ
K=683lm/W là hệ số chuyển đổi đơn vị năng lượng đơn vị cảm nhận thị giác
*Cường độ chiếu sáng(Cd): Nói chung các nguồn sáng thường bức xạ không đều trong không gian Để đặc trưng co khả năng phát xạ của nguồn sáng và luôn gắn liền với 1 phương cho trước, người ta dùng khái niệm cường độ sáng
Trong đó dΦ: Tỷ số của quang thông
dΩ: Đơn vị góc khối
* Độ rọi(lux) là đặc trưng cho bề mặt có diện tích S
Độ rọi vuông góc
Biểu thức này ứng với các nguyên tố bề mặt, chứng tỏ độ rọi thay đổi, độ rọi thay đổi với độ nghiêng tương đối của bề mặt theo tỷ lệ cosin và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách D
* Độ chói: Để đặc trưng cho khả năng bức xạ ánh sáng của nguồn hoặc bề mặt phản xạ gây nên cảm giác chói sáng đối với mặt, người ta đưa ra định nghĩa độ chói
Độ chói L theo 1 phương cho trước của 1 diện tích mặt phát sáng ds
Khi α=0 và trên diện tích ds có cường độ sáng đều I ta có
* Độ trưng tại 1 điểm của bề mặt phát xạ M là quang thông phát ra bởi 1 diện tích tại điểm đó, là tỉ số giữa quang thông phát ra bởi 1 nguyên tố bề mặt chứa điểm đó và diện tích của nó
Đơn vị đo độ trưng bức xạ: oát/m² (W/m²)
Đơn vị đo độ trưng ánh sáng: lumen/m² (lm/m²)
Trang 2Câu 2: Phân biệt sự khác nhau giữa độ rọi, độ chói và độ trưng về ý nghĩa vật lý và ứng
dụng trong thiết kế chiếu sáng.
*Độ rọi: - Là đặc trưng cho bề mặt được chiếu sáng, là mật độ quang thông Φ trên bề mặt có diện tích S Khi quang thông vuông góc với bề mặt chiếu sáng, độ rọi được tính bằng công thức E= Φ/S
Đơn vị độ rọi là lux, là mật độ quang thông của 1 nguồn sáng 1 lumen trên diện tích 1m² Khi mặt được chiếu sáng không đều độ rọi được tính bằng trung bình đại số của độ rọi các điểm
Khái niệm về độ rọi, ngoài nguồn còn liên quan đến vị trí bề mặt được chiếu sáng
- Ứng dụng trong thiết kế chiếu sáng: Phản ánh số lượng chiếu sáng
* Độ chói: - Là cường độ sáng phát ra từ bề mặt nguồn sáng hoặc bề mặt phản xạ theo một hướng xác định, gây nên cảm giác sáng đối với mặt, giúp nhận biết vật Đơn vị: cd/m²
- Ứng dụng trong chiếu sáng: Phản ánh chất lượng chiếu sáng
*Độ trưng(M): Là quang thông phát ra bởi 1 đơn vị diện tích tại điểm đó, là tỉ số giữa quang thông phát ra bởi 1 nguyên tố bề mặt chứa điểm đó và diện tích của nó
M=dΦ/dS
- Ứng dụng trong chiếu sáng: Phản ánh khả năng chiếu sáng
Câu 3: Nêu định luật Lambert và ý nghĩa của định luật Lambert trong thiết kế chiếu
sáng
* Định luật Lambert là nhà khoa học Đức đã thiết lập mối quan hệ giữa độ rọi E của bề mặt có hệ số phản xạ khuếch tán p và độ chói L mà bề mặt này bức xạ
Loại phản xạ khuếch tán này là tuyến tính và thường gặp ở các vật liệu mịn, nó phản xạ ánh sáng nhận được theo mọi hướng Độ chói L của S là không đổi, chỉ số khuếch tán, đường bao của các vecto cường độ sáng là 1 hình cầu tiếp xúc với S và có đường kính Ls
Mặt Ls nhận 1 quang thong Es, phản xạ 1 quang thông pES
*Ý nghĩa: Định luật Lambert có vai trò rất quan trọng trong kỹ thuật chiếu sáng nó cho ta quan hệ giữa độ chói và độ rọi Căn cứ vào định luật này , người ta có thể tính toán và kiểm tra được độ rọi, độ chói của tất cả các điểm trong trường sáng của bộ đèn
Câu 4 : Trình bày các định luật: Khúc xạ, phản xạ của ánh sáng và sự hấp thụ ánh sáng Nêu đặc
điểm của khúc xạ, phản xạ ánh sáng và sự hấp thụ ánh sáng
*Định luật khúc xạ và phản xạ , hấp thụ ánh sáng:
+ khúc xạ và phản xạ
-trong môi trường trong suốt ,đồng tính và đẳng hướng ánh sáng truyền theo đường thẳng Khi gặp mặt phân cách môi trường khác nhau ,ánh sáng Có thể truyền qua ,bị hấp thụ , phản xạ hoặc khúc xạ
-Khi ánh sáng đập vào vật ,1 phần năng lượng của nó bị môi trường hấp thụ với độ hấp thụ phụ thộc vào bản chất của môi trường Năng lượng hấp thụ bị tiêu tán dưới dạng nhiệt Phần năng lượng còn lại có thể được truyền qua ,bị phản xạ hoặc khúc xạ
-Nếu tia sáng vuông góc với bề mặt nó có thể được truyền thẳng hoặc phản xạ
Cùng phương với tia tới nếu tia tới làm với bề mặt 1 góc khác 90º thì ánh sáng được truyền qua với góc thay đổi, ta gọi ánh sáng bị khúc xạ trong môi trường hoặc bị phản xạ bằng góc tới + Hấp thụ ánh sáng
-Khi tia sáng đập vào mặt phân giới 1 phần năng lượng của nó bị môi trường hấp thụ.Mức độ hấp thụ thay đổi trong phạm vi rất rộng phụ thuộc vào bản chất của vật, cấu trúc phân tử ,vào bước sóng (màu) của tia tới và góc tới vì các vật hấp thụ
Năng lương của tia tới có bước sóng khác nhau với mức độ khác nhau do đó hệ số hấp thụ phụ thuộc vào bước sóng của tia tới
*Đặc điểm :
Trang 3-Phản xạ :
+ Nếu bề mặt chiếu sáng bị nhám thì ánh sáng bị phản xạ theo nhiều hướng
+Các bề mặt khác nhau phản xạ tia sáng với tỉ lệ phần trăm khác nhau
+Bề mặt màu sáng phản xạ phần lớn tia sáng chiếu vào nó trong khi bề mặt thẫm hấp thụ phần lớn ánh sáng
+Hệ số phản xạ P được định nghĩa = tỉ số của quang thông phản xạ ΦP trên quang thông rọi tới
bề mặt øS
P= ΦP/ΦS
-Khúc xạ :
+khi truyền qua môi trường có chiết xuất khác nhau tia sáng bị khúc xạ với góc khúc xạ khác nhau
+ Sự khúc xạ có thể là đều, không đều hoặc khúc xạ khuếch tán tùy theo chất liệu và đặc tính bề mặt của chúng
- Sự hấp thụ ánh sáng:
+ Khi tia sáng đập vào mặt phân giới 1 phần năng lượng của nó bị môi trường hấp thụ
+ Mức độ hấp thụ thay đổi trong phạm vi rất rộng phụ thuộc vào bản chất của vật ,cấu trúc phân
tử , bước sóng
+Hệ số hấp thụ quang thông của vật thể được định nghĩa = tỉ số quang thông mà vật liệu hấp thụ
ΦK và quang thông rọi tới ΦS
Câu 5 : Trình bày khái niệm về nhiệt độ màu và chỉ số hiện thị màu CRI Ý nghĩa của các đại
lượng này trong thiết kế chiếu sáng
*Nhiệt độ màu :
Khái niệm: nhiệt độ màu của nguồn tính theo Kevin diễn tả màu của các nguồn sáng so với nàu
của vật đen đươc nung nóng từ 2000-10000°K.Nói chung nhiệt độ màu không phải nhiệt độ thực
của nguồn sáng mà là nhiệt độ của vật đen tuyệt đối khi được đốt nóng tới nhiệt độ này thì ánh sáng do nó bức xạ hoàn toàn giống phổ của nguồn sáng khảo sát
*Ý nghĩa: Nhiệt độ màu cho ta cảm giác định tính và vùng cực đại trong phổ năng lượng của nguồn sáng Ta nói ánh sáng đèn sợi đốt là ánh sáng “ấm” vì có phổ năng lượng cực đại nằm ở vùng bức xạ màu đỏ, còn ánh sáng đèn huỳnh quang là ánh sáng “lạnh” vì phổ năng lượng bức xạ của nó giàu màu xanh da trời
*Chỉ số hiện màu CRI:
-Khái niệm: chỉ số hiện màu là 1 đặc trưng và cũng là chỉ tiêu rất quan trọng đối với mọi nguồn sáng ,nó phản ánh chất lượng của nguồn sáng thông qua sự cảm nhận đúng hay không đúng màu của các đối tượng đươc chiếu sáng
-Ý nghĩa: chỉ số hiện màu của 1 nguồn sáng là đại lượng đánh giá mức độ trung thực về màu sắc của vật được chiếu sáng = nguồn sáng ấy,so với trường hợp được chiếu sáng = ánh sáng ban ngày
Chương 2: Đèn Và Bộ Đèn
Câu 1 : Trình bày các phương pháp tạo ra ánh sáng và nêu ví dụ từng loại đèn tương ứng
với từng phương pháp tạo ra ánh sáng.
*Các phương pháp tạo ra ánh sáng và và ví dụ các loại đèn tương ứng với từng phương pháp
-Kích thích nhiệt : tạo ra dao động nhiệt của các hạt vật chất trong chất rắn khi bị nung nóng.Đây là nguyên lí làm việc của các đèn sợi đốt.Phổ ánh sáng do các vật được nung nóng phát ra là phổ liên tục và chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của vật
Vd:bóng đèn sợi đốt
-Kích thích điện : tạo ra bởi va chạm của các hạt mang điện được gia tốc trong điện trường Đây là nguyên lí làm việc của các đèn phóng điện chất khí Phổ ánh sáng gián đoạn và phụ thuộc vào bản chất như nồng độ chất khí VD: đèn cao áp natri
Trang 4-Kích thích quang : tạo ra bởi sự hấp thụ photon (bức xạ cấp thấp).Đây là nguyên lí làm việc của các đèn huỳnh quang.Trong đèn huỳnh quang,bức xạ sơ cấp của hơi thủy ngân trong miền tử ngoại kích thích lớp bột huỳnh quang phát ánh sáng thứ cấp.Ánh sáng do
sự phát xạ thứ cấp có thể là quang phổ liên tục hoặc qung phổ vạch ,nhưng bao giờ cũng
có bước sóng dài hơn,thường ở vùng nhìn thấy
VD:Đèn huỳnh quang
-Kích thích trong chất bán dẫn:Khi lớp chuyển tiếp P-N của 1 chất bán dẫn được đặt vào điện trường ngoài theo chiều thuận sẽ dẫn phát các photon Đây chính là nguyên lí làm việc của các điốt phát quang VD:đèn LED
Câu 2: Trình bày phân loại bóng đèn và nêu đặc điểm chung của các loại bóng đèn.
- Dựa theo cấu tạo và nguyên tắc hoạt động, các đèn được chia làm 2 nhóm: + Nhóm 1: Nhóm đèn sợi đốt (gồm đèn sợi đốt, đèn halogen) Hoạt động theo nguyên tắc bức xạ nhiệt Dòng điện đi qua tim đèn, nung nóng tim đèn và đèn phát sáng.
+ Nhóm 2: Nhóm đèn phóng điện (gồm đèn huỳnh quang, đèn thủy ngân cao áp, đèn halogen kim loại, đèn natri cao áp, đèn natri hạ áp, đèn phóng khí…) Hoạt động theo nguyên tắc bức xạ quang Ánh sáng tạo nên nhờ sự va đập các electron với các nguyên tử khí hoặc giữa các nguyên tử khí với nhau Để tăng lượng ánh sáng nhìn thấy thường phía trong thành bóng các đèn phóng điện được tráng lớp bột huỳnh quang
Để tăng xác xuất va đập các electron với các nguyên tử khí và bảo vệ lớp oxit phủ trên các điện cực, trong đèn phóng điện được nạp thêm khí trơ.
Câu 3 : Trình bày nguyên lý làm việc và cấu tạo của đèn sợi đốt? Nêu ưu và nhược điểm
của đèn sợi đốt trong thiết kế chiếu sáng?
*NLLV của bóng đèn sợi đốt:Tạo ra bởi dao động nhiệt của các hạt vật chất trong chất rắn khi bị nung nóng Đây là nguyên lí làm việc của các bóng đèn sợi đốt
*Ưu nhược điểm của bóng đèn sợi đốt trong thiết kế chiếu sáng
-Ưu điểm :
+Đèn sợi đốt có chỉ số hiện màu rất cao (gần = 100) , cho phép sử dụng trong chiếu sáng chất lượng cao
+Vì nhiệt độ màu thấp nên các loại đèn sợi đốt thích hợp với chiếu sáng khu vực nhà ở với độ rọi thấp và trung bình.Ngoài ra ,đèn sợi đốt còn có ưu điểm là mắc trực tiếp vào lưới điện, có kích thước nhỏ gọn , bật sáng tức thời và giá thành thấp
-Nhược điểm :
+Hiệu quả năng lượng thấp và gây phát nóng ,vì vậy ngày nay trừ những trường hợp đặc biệt ,hầu hết các quốc gia đã bỏ dần đèn sợi đốt thay = các loại đèn có hiệu suất cao hơn +Sự thay đổi của điện áp nguồn cũng ảnh hưởng đáng kể đến tính năng của đèn sơi đốt Điện trở suất của đèn đang hoạt động ở 1 thời điểm nào đó có thể =12-16 lần điện trở suất khi nguội Điện áp thay đổi làm cho dòng điện thay đổi kéo theo sự phát nhiệt điên
tử , làm giảm quang thong và tuổi thọ của đèn
+Khi làm việc ,toàn bộ đèn phát nóng đến nhiệt độ rất cao có thể gây hư hỏng bóng ,cháy bóng,làm chảy và long đế đèn , làm hỏng đui đèn Đối với đèn có khí vì đối lưu nên nhiệt
độ bóng đèn cao hơn đèn chân không, do vậy đèn chân không thích hợp hơn cho chiếu sáng ngoài trời
-Cấu tạo: gồm sợi đốt,bóng thủy tinh và đuôi đèn
Trang 5+Sợi đốt =vonfarm ,chịu đc nhiệt độ cao , có chức năng biến đổi điện năng thành quang năng
+Bóng đèn đc làm = thủy tinh chịu được nhiệt độ cao và bảo vệ sợi đốt
+Đuôi đèn : đuôi xoáy hoặc đuôi nghạnh đc làm = đồng hoặc sắt tráng kẽm gắn chặt với bóng thủy tinh, có chức năng nối vs mạng điện cung cấp cho đèn.
Câu 4: Trình bày nguyên lý làm việc và cấu tạo của đèn huỳnh quang? Nêu ưu và nhược
điểm của đèn huỳnh quang trong thiết kế chiếu sáng.
*Nguyên lý làm việc: Quá trình phát sáng trong đèn huỳnh quang gồm 3 bước:
-Tạo nên các điện tử tự do và gia tốc điện tử bằng điện trường.
-Động năng của các điện tử tự do biến đổi thành năng lượng kích thích của các nguyên tử thủy ngân.
-Năng lượng kích thích của các nguyên tử thủy ngân được biến đổi thành bức xạ ánh sáng nhìn thấy thông qua sự phát quang của lớp bột huỳnh quang phủ ở trong thành bóng đèn
*Cấu tạo:
- Đèn huỳnh quang thường có dạng ống và đôi khi bị gọi nhầm là đèn neon, thực ra nó không chứa loại khí này.
- Bên ngoài là ống thủy tinh bền, chắn tia tử ngoại Hai đầu phía trong bố trí điện cực và
bổ sung 1 lượng khí trơ Argon hoặc Kripton và lượng thủy ngân thích hợp
- Thành ống có phủ chất huỳnh quang.
- Đèn huỳnh quang có thể có cấu tạo catot nóng hoặc catot nguội Catot nóng được làm bằng sợi Vonfram, còn catot nguội có dạng ống nhỏ bằng thép Đa số đèn huỳnh quang thông dụng thuộc loại catot nóng.
-Sợi đốt catot được phủ lớp oxit thuộc nhóm kiềm thổ để tăng khả năng bức xạ điện tử và
có cấu tạo xoắn để tăng cường diện tích phát xạ điện từ.
*Ưu điểm:
- Tiết kiệm điện, sáng hơn
- Giá rẻ.
- Đa dạng về màu sắc
- Tuổi thọ cao
*Nhược điểm:
- Nhạy cảm với nhiệt độ môi trường
- Đèn có thủy ngân nên dễ gây hại đến sức khỏe con người và môi trường sống.
- Do phóng điện liên tục nên đèn huỳnh quang không tốt cho mắt
- Hay hỏng vặt, hay nhiễu.
- Chế tạo phức tạp
Câu 5: Trình bày nguyên lý làm việc và cấu tạo của đèn phóng điện? Nêu ưu và nhược
điểm của đèn phóng điện trong thiết kế chiếu sáng?
*Nguyên lý làm việc: Nhóm đèn phóng điện (gồm đèn huỳnh quang, đèn thủy ngân cao
áp, đèn halogen kim loại, đèn natri cao áp, đèn natri hạ áp, đèn phóng khí…)
Hoạt động theo nguyên tắc bức xạ quang Ánh sáng tạo nên nhờ sự va đập các electron với các nguyên tử khí hoặc giữa các nguyên tử khí với nhau Để tăng lượng ánh sáng nhìn thấy thường phía trong thành bóng các đèn phóng điện được tráng lớp bột huỳnh quang
Để tăng xác xuất va đập các electron với các nguyên tử khí và bảo vệ lớp oxit phủ trên các điện cực, trong đèn phóng điện được nạp thêm khí trơ.
*Cấu tạo:
- Trong đèn phóng điện được nạp khí trơ.
Trang 6- Thường phía trong thành bóng các đèn phóng điện được tráng lớp bột huỳnh quang.
- Trong đèn phóng điện được nạp hơi thủy ngân (giàu tia cực tím), ngoại trừ đèn phóng khí không nạp hơi thủy ngân.
*Ưu điểm: Quang hiệu cao, tuổi thọ lớn và mang đặc tính của nguồn sáng điểm nên dễ dàng điều khiển ánh sáng.
*Nhược điểm: Cần ballast để điều chỉnh òng và áp cũng như cần bộ phận mồi (đèn natri cao áp) và khoảng thời gian nguội đèn khi mất nguồn đột xuất.
Câu 6: Trình bày các loại nguồn sáng mới nhất hiện nay và ứng dụng của chúng trong kỹ
thuật chiếu sáng?
* Đèn không điện cực:
- Gồm 2 loại :
+ Đèn Sulphur kiểu hốc cộng hưởng.
Ứng dụng: Đây là bóng đèn lý tưởng để chiếu sáng trong nhà tại những nơi diện tích rộng như nhà máy, kho hang, trường đấu và phố buôn bán Nó cũng lý tưởng cho chiếu sáng ngoài trời và tiềm tang cho ứng dụng chiếu sáng kiến trúc và an ninh.
-Đèn cảm ứng kiểu Hewitt
Ứng dụng: Thay thế đèn nung sáng tại những vị trí khó thay đèn như cao ốc, trên các cây cầu.
* Đèn Sulphur:
- Bóng đèn Sulphur là loại bóng không có điện cực, ánh sáng phát ra do bức xạ của các nguyên tử sulphur trong môi trường khí Argon khi bị kích thích bởi song vi ba.
-Ứng dụng: Đây là bóng đèn lý tưởng để chiếu sáng trong nhà tại những nơi diện tích rộng như nhà máy, kho hang, trường đấu và phố buôn bán Nó cũng lý tưởng cho chiếu sáng ngoài trời và tiềm tang cho ứng dụng chiếu sáng kiến trúc và an ninh
* Laser:
- Theo thuyết lượng tử thì trong 1 nguyên tử electron tồn tại ở các mức năng lượng riêng biệt và rời rạc Các mức năng lượng có thể hiểu là tương ứng với các quỹ đạo riêng biệt của electron xung quanh hạt nhân Electron ở bên ngoài sẽ có mức năng lượng cao hơn những electron ở phía trong Khi có sự tác động vật lý hay hóa học từ bên ngoài, các electron này cũng có thể nhảy từ mức năng lượng thấp lên mức năng lượng cao hay ngược lại, gọi là chuyển dời trạng thái Các chuyển dời có thể sinh ra hay hấp thụ lượng
tử ánh sáng hay photon theo thuyết lượng tử của Albert Einstein Bước song (liên quan đến màu sắc) của tia sáng phụ thuộc vào sự chệnh lệch năng lượng giữa các mức.
Có nhiều loại laser khác nhau, có thể ở dạng hỗn hợp khí, ví dụ He-ne, hay dạng chất lỏng, song có độ bức xạ lớn nhất vẫn là tia laser tạo bởi các linh kiện bán dẫn như điốt laser
-Ứng dụng: Trong kỹ thuật chiếu sáng laser được sử dụng trong chiếu sáng trang trí và chiếu sáng lễ hội và quảng cáo.
* LED:
- Là tên gọi tắt của điốt phát quang (Light Emitting Diode) là linh kiện bán dẫn quang được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như đèn hiệu, đèn biển báo, đèn quảng cáo LED có tuổi thọ cao, có thể tới 100.000 giờ, tiêu thụ công suất nhỏ, sử dụng điện 1 chiều điện áp thấp Phần chủ yếu của 1 LED là tinh thể bán dẫn InGaN tạo nên chuyển tiếp p-n Khi đặt điện áp nhỏ lên chuyển tiếp sẽ tạo nên các điện tích di động chạy qua chuyển tiếp
và biến đổi năng lượng dư thành ánh sáng.
Trang 7- Ứng dụng: LED được sử dụng nhiều trong các bảng hiệu quảng cáo, đèn trang trí, đèn giao thông, đèn báo các thiết bị điện tử…
* Nguồn tia tử ngoại:
-Các đèn tia tử ngoại được chế tạo để tạo nên bức xạ có bước sóng nằm trong vùng tử ngoại Có nhiều dải tia tử ngoại, mỗi dải có đặc tính , mục đích và hiệu quả sử dụng khác nhau Đó là các dải:
+ Tử ngoại gần hay vùng huỳnh quang, bước sóng từ 400 – 180mm
+ Vùng Schmann, bước sóng từ 120-180nm.
+ Vùng Erythemic, bước sóng từ 50-120nm, có tác dụng làm đỏ da.
+ Vùng Abiotic, bước sóng nhỏ hơn 50nm, có tác dụng diệt trùng.
Ánh sáng từ đèn tử ngoại thường là tử ngoại gần Ánh sáng không nhìn thấy được biến đổi thành ánh sáng nhìn thấy nhờ chất huỳnh quang phủ trong đèn Ánh sáng phát ra là ánh sáng nhìn thấy như đèn huỳnh quang thông thường Tuy nhiên do sử dụng loại bột huỳnh quang đặc biệt nên đèn huỳnh quang này có thể dùng làm nguồn tia tử ngoại Phương pháp chung để tạo nên bức xạ tử ngoại là sử dụng hồ quang cacbon hoặc
vonfram làm việc ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ đèn huỳnh quang thông thường, hoặc bằng phóng điện trong chất khí.
Ứng dụng:
+Trang trí, diệt côn trùng, y tế, sấy…
* Pin quang điện:
- Là thiết bị biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng Cấu tạo cơ bản của 1 pin quang điện gồm 2 lớp bán dẫn: lớp silic kích tạp photpho (bán dẫn loại n) và lớp silic kích tạp Bo (bán dẫn loại p) ghép với nhau và tạo nên chuyển tiếp p-n Khi ánh sáng chiếu vào bề mặt pin quang điện tạo nên các điện tử bị kích thích bởi ánh sáng và tạo nên dòng điện chạy qua tải.
- Ứng dụng: Làm các tấm pin năng lượng mặt trời, thường đi kèm các trụ đèn giao thông với chức năng biến đổi quang năng thành điện năng vào ban ngày cho vào ắc quy để tối chiếu sáng đường phố.
Câu 7: Trình bày cấu tạo và chức năng của bộ đèn.
*Cấu tạo: Bộ đèn gốm nguồn sáng (bóng đèn) và các phụ kiện kèm theo đảm bảo cho đèn hoạt động.
*Chức năng: Bộ đèn có chức năng về điện, cơ và quang.
-Về điện, bộ đèn liên hệ với lưới điện, nối với các linh kiện mồi, đầu nối và điều chỉnh ánh sáng.
-Về cơ, bộ đèn đảm bảo chống các tác nhân bên ngoài như mưa, gió, bụi va đập và ăn mòn.
-Về quang, bộ đèn đảm bảo sự phân bố ánh sáng trong không gian thực hiện các kiểu chiếu sáng từ chiếu sáng gián tiếp đến trực tiếp tùy theo mục đích và yêu cầu sử dụng Bộ đèn cũng hạn chế nguyên nhân gây lóa nhằm đảm bảo tiện nghi nhìn tốt nhất
Chương 3: Chiếu Sáng Nội Thất
Câu 1: Trình bày các bước chiếu sáng nội thất và phân loại chiếu sáng nội thất công trình
công cộng.
* Các bước chiếu sáng nội thất:
- Thiết kế sơ bộ nhằm xác định các giải pháp về hình học và quang học của địa điểm chiếu sáng như kiểu chiếu sáng, lựa chọn loại đèn và bộ đèn, cách bố trí đèn, số lượng
Trang 8đèn cần thiết đảm bảo sự phân bố đồng đều của ánh sáng và độ rọi trên mặt làm việc và không gian nội thất.
- Kiểm tra các điều kiện độ rọi, độ chói, độ đồng đều theo tiêu chuẩn, cảm giác tiện nghi nhìn của phương án chiếu sáng.
- Tính chọn hệ thống cung cấp điện và điều khiển hệ thống chiếu sáng.
- Tính toán kinh tế, chi phí vòng đời của hệ thống chiếu sáng để lựa chọn phương án chiếu sáng tối ưu.
*Phân loại chiếu sáng nội thất công trình công cộng:
1 Văn phòng và công sở
2 Khách sạn nhà hàng
3 Các phòng họp, giảng đường và lớp học
4 Các khán phòng
5 Nhà thờ
6 Các công trình y tế
7 Các công trình thể thao
8 Các phòng trưng bày triển lãm
9 Các trung tâm thương mại, các cửa hàng bán lẻ
10 Các công trình giao thông, nhà ga
Câu 2: Trình bày đặc điểm và yêu cầu thiết kế chiếu sáng tự nhiên?
*Đặc điểm:
Hệ thống chiếu sáng được thiết kế 1 cách thông minh và hợp lý là 1 bước rất quan trọng đối với việc thiết kế 1 công trình sử dụng năng lượng hiệu quả Người thiết kế nên xem xét đến việc làm thế nào để có thể tận dụng tối đa ánh sáng tự nhiên, thiết
kế ánh sáng 1 cách hiệu quả, kiểm soát tốt tiêu hao năng lượng và làm cho người ở cảm thấy thoải mái hơn cũng như làm việc hiệu quả hơn và cảm cảm thấy hạnh phúc hơn
Quỹ đạo di chuyển của mặt trời có thể đoán được trước và ánh sáng ban ngày luôn xuất hiện 1 cách ổn định hang ngày Tuy nhiên ánh nắng mặt trời, ánh sáng ban ngày và tầm nhìn quan sát (hay góc nhìn) là những khái niệm hoàn toàn khác nhau
và cần được phân biệt rõ ràng
Chiếu sáng tự nhiên hay sử dụng ánh sáng mặt trời để chiếu sáng tòa nhà của bạn
là cách làm hiệu quả để vừa giảm việc tiêu thụ năng lượng cho tòa nhà, vừa tạo cảm giác tiện nghi và tận hưởng cho người ở
Tại các tòa nhà thương mại, chiếu sáng điện chiếm 35-50% tổng năng lượng điện tiêu thụ Sử dụng ánh sáng ban ngày có thể giảm nhu cầu điện năng này Ánh sáng ban ngày thay vì ánh sáng nhân tạo giúp làm tăng sự thoải mái và khả năng làm việc hiệu quả của con người
*Yêu cầu:
- Phân bố không gian và hướng ánh sáng:
+ Hướng ánh sáng tới vị trí làm việc để tránh tạo bong gây mất tiện nghi và an toàn
- Tỷ lệ độ chói nội thất:
+ Tỷ lệ độ chói trong thiên nhiên:
Các nước xứ lạnh: Thiên đỉnh : Chân trời : Mặt đất 5:3:1
Các nước Trung Á: 10:7:3
Việt Nam: 10:3:1
- Loại trừ lóa không tiện nghi:
+ Tránh nắng chiếu vào phòng, lên mặt phẳng làm việc, lên các thiết bị gây lóa
Trang 9+ Tránh hướng cửa sổ, bàn làm việc về phía bầu trời quá sáng hoặc phía có các mặt tường sáng bị mặt trời chiếu vào
+ Tránh các kết cấu che nắng có hệ số phản xạ quá cao
Câu 3: Trình bày nghệ thuật chiếu sáng trong nội thất.
Thiết kế chiếu sáng trong nội thất cần phải giải quyết ba vấn đề cơ bản sau đây:
- Vấn đề tiện nghi nhằm đảm bảo đủ ánh sáng phù hợp với công việc cụ thể của chức năng nội thất
- Vấn đề thẩm mỹ kiến trúc, thiết kế chiếu sáng nội thất phải tạo nên ấn tượng thẩm
mỹ của nghệ thuật kiến trúc và các đồ vật trong nội thất
- Vấn đề kinh tế xác định phương án tối ưu thỏa mãn cả tiện nghi nhìn và nghệ thuật kiến trúc
Câu 4: Các dữ liệu cần thiết khi thiết kế chiếu sáng nội thất? Các kiểu bộ đèn chiếu
sáng ứng dụng trong chiếu sáng nội thất hiện nay
* Các dữ liệu cần thiết khi thiết kế chiếu sáng nội thất:
- Độ rọi tiêu chuẩn
- Không gian chiếu sáng
- Độ cao trần nhà
- Độ cao lắp đặt
- Hệ số phản xạ bề mặt
- Mức chiếu sáng cần thiết.
* Các kiểu bộ đèn chiếu sáng ứng dụng trong chiếu sáng nội thất hiện nay:
- Đèn LED
- Đèn dây tóc
- Đèn huỳnh quang, compact
Chương 4: Chiếu Sáng Đường Giao Thông.
Câu 1: Trình bày các đặc điểm của chiếu sáng đường giao thông:
– Tạo môi trường ánh sáng tốt, giúp người lái xe xử lý nhanh chóng, chính xác các tình huống xảy ra trên đường đảm bảo lái xe an toàn với tốc độ quy định của từng cấp đường trong đô thị
– Đảm bảo an toàn cho mọi phương tiện và con người lưu thông trên đường, giảm đến mức thấp nhất tại nạn giao thông
– Đảm bảo an ninh cho người đi bộ, đi xe đạp và đi xe máy lưu thông trên đường phố
– Làm sáng rõ các biển chỉ dẫn giao thông
– Làm đẹp cảnh quan đô thị vào ban đêm
Câu 2: Trình bày khái niệm và phân loại đèn pha sử dụng trong chiếu sáng ngoại
thất
*Khái niệm: Đèn pha là loại đèn mà quang thông tập trung chủ yếu xung quanh trục bức xạ (trục quang học) của bộ đèn, nhờ đặc tính này mà đèn pha cho cường độ sáng lớn và chiếu được xa Đèn pha không những được dung để chiếu sáng các công trình thể thao như sân bong đá, sân tennis… mà còn được dung để chiếu sáng cho các quảng trường, nhà ga, bến cảng…
*Phân loại: Theo công dụng đèn pha được phân thành 4 loại:
- Đèn pha công suất lớn chịu được ảnh hưởng của môi trường, thời tiết, có vỏ kim loại, bộ phản xạ rời và tháo được Nắp kính có đường kính bằng (hoặc lớn hơn) đường kính của bộ phản xạ
- Loại thông dụng chịu được ảnh hưởng môi trường thời tiết và có cấu tạo vỏ bề mặt phản xạ, có nắp kính
Trang 10- Loại hở không có kính bên ngoài, có vỏ cho đui và bộ phản xạ nhưng đèn không được che và không có nắp kính
- Đèn pha dạng hở có vỏ là 1 phần mặt phản xạ, chịu được môi trường, thời tiết, không có nắp kính được sử dụng như bộ phận chiếu phụ
Ngoài ra theo góc mở của chùm tia ψ ta có thể phân đèn pha thành 7 loại
Câu 3: Các yêu cầu chung khi thiết kế chiếu sáng đường phố.
- Chất lượng chiếu sáng đáp ứng yêu cầu theo tiêu chuẩn quy định
- Đảm bảo chức năng định vị dẫn hướng cho các phương tiện tham gia giao thông
- Có tính thẩm mỹ, hài hòa với cảnh quan môi trường xung quanh
- Có hiệu quả kinh tế cao, mức tiêu thụ điện năng thấp, sử dụng nguồn sáng có hiệu suất năng lượng cao, tuổi thọ của thiết bị chiếu sáng cao, duy trì tính năng kỹ thuật trong quá trình sử dụng
- Thuận tiện trong vận hành và duy trì bảo dưỡng
Câu 4: Các phương pháp bố trí đèn trong thiết kế chiếu sáng đường giao thông?
Nêu ưu nhược điểm của từng cách bố trí đèn
- Bố trí đèn 1 bên đường
Ưu: Chi phí lắp đặt thấp
Nhược: Độ đồng đều độ chói chung Uο không cao
- Bố trí đèn 2 bên đối diện
Ưu: Khả năng dẫn hướng tốt, thuận tiện cho việc trang trí chiếu sáng, kết hợp với chiếu sáng vỉa hè
Nhược: Chi phí lắp đặt cao
- Bố trí đèn so le 2 bên đường
Ưu: Phù hợp với đường phố có nhiều cây xanh
Nhược: Tính dẫn hướng thấp, độ đồng đều dọc tuyến U không cao, chi phí lắp đặt cao
- Bố trí đèn trên dải phân cách trung tâm
Ưu: Tính dẫn hướng tốt, hiệu quả sử dụng quang thông của đèn cao, chi phí lắp đặt thấp
Nhược: Độ đồng đều chung Uο không cao và hạn chế chiếu sáng vỉa hè
- Bố trí hỗn hợp khi chiều rộng đường lớn
Chương 5: Chiếu sáng công trình và không gian đô thị
Câu 1: Phân tích các chức năng của chiếu sáng đô thị vào ban đêm.
- Chức năng định vị, định hướng: Việc phân bố các đèn, quang thông và phổ màu của chúng cần đảm bảo cho người quan sát dễ dàng định vị và định hướng
- Chức năng tâm lý di chuyển: Giải pháp chiếu sáng phải tạo được mối lien kết giữa
sự vận động và thị giác của người tham gia giao thông và giúp họ nắm bắt đầy đủ các yếu tố về môi trường, cảnh trí, đặc biệt là độ dốc, bậc lên xuống
- Chức năng tạo bầu không khí thân thiện: Trong từng không gian kiến trúc mỗi thành phần có mục đích riêng cần được thiết kế với phương pháp riêng Thiết kế chiếu sáng phải tạo nên sự gần gũi than thiện cho người sử dụng
- Chức năng nâng cao giá trị cảm xúc thẩm mỹ: Chức năng này đảm bảo làm cho môi trường cảnh quan tự nhiên, hấp dẫn Ánh sáng nhân tạo có khả năng tạo nên 1 cảm xúc mới, tạo nên sự cao sang, sống động, tính chất hoành tráng hay thơ mộng
- Chức năng thu hút thị giác, truyền thông quảng cáo: Chiếu sáng được coi là 1 thủ pháp quan trọng phục vụ mục đích thương mại quảng cáo
- Chức năng trình diễn: Chiếu sáng là giải pháp quan trọng nâng cao tính nghệ thuật
và sự hấp dẫn của sân khấu trình diễn, của lễ hội
Câu 2: Trình bày yêu cầu và giải pháp chiếu sáng công viên, vườn hoa.
*Yêu cầu chung: