Bài giảng hệ thống kỹ thuật công trình Phần Điện Chiếu sáng 1 Các khái niệm cơ bản về chiếu sáng và thiết kế chiếu sáng 2 Lý thuyết chiếu sáng nhân tạo trong nhà 3 Tính toán bố trí hệ thống chiếu sáng trong nhà 1 Các khái niệm cơ bản về chiếu sáng và thiết kế chiếu sáng + Ánh sáng là gì ?+ Công dụng của ánh sáng +Các tham số cơ bản sử dụng trong chiếu sáng a. Quang thông F ( luminous lux )Quang thông là một đơn vị đo lượng ánh sáng phát ra từ một nguồn sáng Đơn vị đo quang thông : lumen (lm) là quang thông do một nguồn sáng điểm có cường độ sáng một candela phát đều trong một góc khối một steradian Cường độ ánh sáng I ( Luminous intensity) Độ rọi E ( Illuminace ) 2 Lý thuyết chiếu sáng nhân tạo trong nhà 3 Tính toán bố trí hệ thống chiếu sáng trong nhà
12 November 2016 CHƯƠNG CHIẾU SÁNG ĐIỆN GV LÊ NGỌC THIÊN KHOA KỸ THUẬT ĐÔ THỊ; BM NĂNG LƯỢNG – THÔNG TIN Nội dung Phần 1: Các khái niệm chiếu sáng thiết kế chiếu sáng Phần 2: Lý thuyết chiếu sáng nhân tạo nhà Phần 3: Tính tốn bố trí hệ thống chiếu sáng nhà 12 November 2016 Phần 1: Các khái niệm chiếu sáng thiết kế chiếu sáng ÁNH SÁNG LÀ GÌ? 12 November 2016 CÁC CƠNG DỤNG CỦA ÁNH SÁNG Tác dụng chiếu sáng (visual functions) Tác dụng sinh học (biological effects) Tác dụng cảm xúc (emotional perception) Các tham số sử dụng chiếu sáng 12 November 2016 Quang thông (F) - Luminous lux Quang thông đơn vị đo lượng ánh sáng phát từ nguồn sáng Đơn vị đo quang thông: lumen (lm) quang thông nguồn sáng điểm có cường độ sáng candela phát góc khối () steradian (sr) Quang thông (F) - Luminous lux Các thông số nguồn sáng thơng dụng trình bày bảng 2.1 Tổng thông lượng đại lượng đo công suất nguồn sáng Bảng 2.1 Nguồn sáng Wè n nïná sáná Wè n âïỳ nâ qïaná Sodiïm cao áp Sodiïm âạáp Tâïûy náân cao áp Metal Halide Công suất (W) Quang thông (lm) Hiệu suất (lm/W) 100 40 100 180 1000 2000 1390 540 10000 33000 58000 190000 13,9 93 100 183 58 95 12 November 2016 Cường độ sáng (I) Luminous intensity Biểu diễn lượng ánh sáng phát theo hướng định Được sử dụng để vẽ nên đường cong phân bố cường độ sáng đèn Bảng 2.2 Nguồn sáng Náọn nến Wè n nïná sáná 40W/220V Wè n nïná sáná 300W/220V Wè n nïná sáná 300W/220V (cócâao đè n) Cường độ sáng (cd) 0,8cd (tâeo mọiâư ớná kâôná áian) 35cd (tâeo mọiâư ớná) 400cd (tâeo mọiâư ớná) 1500cd (âư ớná tìïná tâm) Độ rọi (E) – Illuminance Độ rọi mật độ quang thông bề mặt chiếu sáng.Như vậy, bề mặt diện tích S nhận quang thơng F độ rọi E xác định theo công thức E = F/S Đơn vị độ rọi lux (lx), 1lux = lm/m2 Kết tính tốn trên, độ rọi trung bình bề mặt S Tỷ số độ rọi điểm chiếu sáng yếu độ rọi trung bình bề mặt gọi hệ số đồng 10 độ rọi 12 November 2016 Minh họa hệ số đồng độ rọi – TH Etb=452 lux; Emin = 250 lux Emin/Etb = 0,55 11 Minh họa hệ số đồng độ rọi – TH Etb=403 lux; Emin = 285 lux Emin/Etb = 0,71 12 12 November 2016 Mô chiếu sáng – TH Etb=403 lux; Emin = 285 lux Emin/Etb = 0,71 13 Độ rọi (E) – Illuminance Minâ âọa độìọi Máy đo độ rọi 14 12 November 2016 Độ chói (L) – Luminance Độ chói L bề mặt phát sáng dS theo hướng khảo sát tỷ số cường độ sáng I theo hướng diện tích mặt bao nhìn thấy dS từ hướng Độ chói đặc trưng cho mức độ sáng tối bề mặt chiếu sáng 15 CÁC TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG TRONG THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG Phân bố sáng đồng Mức độ ánh sáng phù hợp Thay đổi kịch chiếu sáng Hạn chế chói Hạn chế phản xạ Mơ hình tốt Màu xác Độ hồn màu thích hợp Hiệu lượng Ánh sáng tự nhiên Người dùng điều khiển Ánh sáng yếu tố thiết kế nội thất 16 12 November 2016 CÁC ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT CỦA ĐÈN CHIẾU SÁNG Hiệu sử dụng tính kỹ thuật loại đèn Dựa vào tiêu kỹ thuật sau _ Hiệu suất sáng _ Nhiệt độ màu Tm(0K) _ Chỉ số hoàn màu CRI (Color rendering Index) _ Tuổi thọ bóng đèn Cách chọn nguồn sáng _ Tạo ánh sáng tốt làm việc _ Tạo môi trường sáng tiện nghi thể qua nhiệt độ màu (Tm) nguồn sáng _ Chất lượng chiếu sáng nguồn sáng thể qua số hoàn màu IRC _ Hiệu suất sáng (lm/W) nguồn sáng _ Đảm bảo tuổi thọ nguồn sáng _ An tồn điện phịng cháy nổ 17 Nhiệt độ màu (color temperature) Nhiệt độ màu Tm( 0K) dùng để đánh giá xác loại nguồn sáng Ba mốc nhiệt độ màu 2500 - 3000oK 4500 – 50000K 6000 – 80000K 18 12 November 2016 ỨNG DỤNG CỦA NHIỆT ĐỘ MÀU Nhiệt độ màu Tm( 0K) tiêu chuẩn để lựa chọn nguồn sáng khơng gian có độ rọi yêu cầu biết nhằm đem lại môi trường ánh sáng tiện nghi Qua nghiên cứu thực nghiệm tiện nghi môi trường ánh sáng: Các nguồn sáng có nhiệt độ màu thấp dùng thích hợp cho nơi có u cầu độ rọi thấp Ngược lại nơi có yêu cầu độ rọi cao lại địi hỏi nguồn sáng có nhiệt độ màu lớn (ánh sáng lạnh) 19 Phân bố phổ ánh sáng nguồn sáng Pâân bốcôná sïất pâát tìoná bư ùc xạvïø ná nâìn tâấy 20 10 12 November 2016 Các chủng loại đèn Đèn halogen- Đặc điểm: Thực chất đèn sợi đốt cải tiến cách cho thêm tỉ lệ thích hợp khí halogen bóng đèn sợi đốt Hiệu suất phát quang: 15~25 (Lm/W) Chỉ số hoàn màu cao: CRI gần 100 Nhiệt độ màu: 3.000K~3.200K (AS ấm) Tuổi thọ: 2.000 – 4.000 Các chủng loại đèn So sánh đèn halogen – với đèn sợi đốt Ưu điểm: Nhỏ gọn Tuổi thọ dài Sáng Ánh sáng trắng (nhiệt độ màu cao hơn) Nhược điểm: Giá cao Nhiều tia hồng ngoại Nhiều tia cực tím Tỏa nhiệt nhiều (Khó cầm đèn đèn sáng) 24 12 November 2016 Các chủng loại đèn Đèn huỳnh quang- Đặc điểm: Hiệu suất phát quang: 80 lm/W Chỉ số hoàn màu: 70-90 Nhiệt độ màu: Bất kỳ Tuổi thọ: 8.000 – 20.000 Thông dụng T5, T8, T10 Các chủng loại đèn Đèn compắc - Đặc điểm: Hiệu suất phát quang: Chỉ số hoàn màu: Nhiệt độ màu: Tuổi thọ: 60 lm/W 80-90 Bất kỳ 7.000 – 15.000 25 12 November 2016 Các chủng loại đèn Đèn cao áp natri - Đặc điểm: Hiệu suất phát quang: 70-150 lm/W Chỉ số hoàn màu: 60-80 Nhiệt độ màu: ấm Tuổi thọ: 24000 Duy trì quang thơng đặc biệt tốt Làm nóng – 10 phút, làm nóng trở lại – vịng 60 giây Các chủng loại đèn Đèn cao áp natri 26 12 November 2016 Các chủng loại đèn Đèn kim loại - Đặc điểm: Hiệu suất phát quang: 80 lm/W Chỉ số hoàn màu: 80- >90 Nhiệt độ màu: 3.000-6.000K Tuổi thọ: 6.000-24.000 Duy trì quang thơng Cần thời gian khởi động (2-3phút) làm nóng trở lại (10-20phút) Các chủng loại đèn Đèn kim loại 27 12 November 2016 Các chủng loại đèn Đèn LED - Đặc điểm: Là chủng loại đèn hoàn thiện Chỉ số hoàn màu: tuỳ theo nhu cầu Tuổi thọ: 30.000-100.000 Lịch sử phát triển LED Được biết đến lần đầu vào năm 1962 Nick Holonyak Jr người Mỹ phát minh Đèn LED lúc phát ánh sáng đơn sắc, cường độ thấp LED màu trắng siêu sáng đời năm 1993 Nakamura công ty Nichia Nhật Bản sáng chế Bằng việc phủ phốt lên chip LED màu blue tạo nên LED màu trắng tăng công suất chip LED lên tới vài W Bằng việc tổ hợp nhiều chíp LED siêu sáng xuất kiểu dáng đèn LED chiếu sáng với công suất khác 28 12 November 2016 Cấu tạo Nguyên lý hoạt động LED: LED ghép ba chữ đầu cụm từ tiếng Anh Light Emiting Diode nghĩa điôt phát sáng Phần LED mảnh chất bán dẫn loại p loại n tiếp xúc với Dòng điện chạy từ bán dẫn P sang bán dẫn N không theo chiều ngược lại Khi có dịng điện chạy qua theo chiều thuận, lỗ trống điện tử bị đẩy theo hai chiều ngược nhau, chúng gặp lớp tiếp xúc p - n, tổ hợp lại phát ánh sáng Tuỳ theo mức lượng hai bán dẫn tiếp xúc, ánh sáng phát có màu xác định Đặc trưng LED Đèn LED nhìn chung chia thành loại: - LED công suất thấp: dùng trang trí - LED cơng suất cao: dùng chiếu sáng LED công suất thấp LED công suất cao 29 12 November 2016 Đặc trưng LED LED có điện áp định mức từ ÷ 3,2 V Led ánh sáng trắng có điện áp định mức 3,2V Dịng định mức LED từ 15 ÷ 35 mA Led công suất cao dùng chiếu sáng có dịng định mức cao nhiều: lên đến 350 mA Các đèn Led thường sử dụng đổi nguồn sang điện chiều 12V, 24V Nhà sản xuất tính tốn số lượng chíp LED, thêm điện trở cách đấu nối tiếp kết hợp với song song cho phù hợp Đặc trưng Volt - Ampe Ưu điểm nhược điểm LED Ưu điểm: Tiêu tốn điện Độ bền cao, tuổi thọ cao lên đến 100 000 Kích thước nguồn sáng nhỏ Hiệu suất ngày cao Đáp ứng nhanh, sử dụng nguồn điện chiều Không phát tia tử ngoại, khơng sử dụng hố chất độc hại Nhược điểm: Quang thông, tuổi thọ, màu sắc phụ thuộc nhiệt độ Tập trung nhiệt, đòi hỏi việc làm mát đặc biệt Giá thành cao 30 12 November 2016 Các thơng số cần biết bóng đèn LED chiếu sáng Độ sáng: tính quang thơng (lumen) Hiệu suất phát quang: tính Lm/W Nhiệt độ màu: định màu sắc ánh sáng (K) Độ hồn màu: CRI (Colour Reming Index) Góc mở : tính “độ” Kích thước hình học thông số điện khác 1) Đèn LED downlight âm trần-NCT 501 Ưu điểm sản phẩm: * Tiết kiệm điện đến 70% so với đèn truyền thống * Tuổi thọ đèn dài * Màu sắc ánh sáng trung thực, khơng nhấp nháy * Tỏa nhiệt * Thiết kế gọn nhẹ, chắn, dễ lắp đặt * Mặt kính bảo vệ chống bụi bẩn phân bố ánh sáng hơn, chống chói lóa * Khơng sử dụng thủy ngân, không phát xạ tia tử ngoại, thân thiện với môi trường Ứng dụng: Phù hợp cho chiếu sáng trang trí văn phịng, hội trường, tiền sảnh, vv… NCT 501 Chiếu sáng hội trường 31 12 November 2016 2) Đèn LED downlight âm trần-NLED104D Đặc tính sản phẩm: * Sử dụng chíp LED cơng suất cao: 1W * Hiệu suất phát quang chíp LED cao: >80 Lm/W * Tuổi thọ cao: >50 000 * Điện áp vào: 220V/ 50Hz * Nhiệt độ làm việc: -5 °C ÷ 50 °C * Chỉ số hoàn màu cao: CRI > 80 * Hệ số cơng suất cao: >0,85 * Góc chiếu sáng: 380 * Màu ánh sáng: A/S trắng A/s vàng * Chao đèn thiết kế dạng xoay, điều chỉnh góc chiếu sáng làm tăng hiệu chiếu sáng * Sử dụng đế tản nhiệt hợp kim nhôm: tản nhiệt nhanh, không biến dạng, bề mặt xử lý chống oxy hóa NLED104D 2) Đèn LED downlight âm trần-NLED104D Ưu điểm sản phẩm: * Tiết kiệm điện đến 70% so với đèn truyền thống * Tuổi thọ đèn dài * Màu sắc ánh sáng trung thực, không nhấp nháy * Tỏa nhiệt * Thiết kế gọn nhẹ, chắn, dễ lắp đặt * Không sử dụng thủy ngân, không phát xạ tia tử ngoại, thân thiện với môi trường NLED104D Ứng dụng: Ánh sáng tập trung, phù hợp cho chiếu sáng điểm nhấn: khung tranh, non bộ, vv… 32 12 November 2016 Các chủng loại đèn – So sánh Hiệu suất phát quang loại đèn (lm/W) Ứng dụng Loại đèn Hiệu suất phát quang (lm/W) Phạm vi Trung bình Chỉ số hồn màu Tuổi thọ (giờ) Ứng dụng Sợi đốt 10-20 15 Hoàn hảo 1000 Chiếu sáng đa dụng, khẩn cấp,… Halogen 15-25 20 Hoàn hảo 2000 4000 Chiếu sáng tập trung, trưng bày,… 8000Huỳnh quang 60-90 75 Tốt Văn phòng, cửa hàng, hộ, bệnh viện,… 15000 Compắc 40-70 60 Rất tốt 6000 10000 Văn phòng, cửa hàng, hộ,… 33 12 November 2016 Ứng dụng Loại đèn Hiệu suất phát quang (lm/W) Phạm vi Trung bình Chỉ số hồn màu Tuổi thọ (giờ) Ứng dụng Cao áp natri, Metal halide 70 - 120 90 Trung bình 10000 25000 Chiếu sáng chung nhà máy, kho, bãi, đường phố,… Hơi natri hạ áp 100 - 170 150 Kém 8000 20000 Chiếu sáng kho, bãi, đường phố,… Nguồn: UNEP, 2006 68 34 12 November 2016 69 70 35 12 November 2016 71 72 36 12 November 2016 73 74 37 12 November 2016 THE END 75 38 ... trang trí văn phòng, hội trường, tiền sảnh, vv… NCT 501 Chiếu sáng hội trường 31 12 November 2016 2) Đèn LED downlight âm trần-NLED104D Đặc tính sản phẩm: * Sử dụng chíp LED công suất cao: 1W *... đế tản nhiệt hợp kim nhôm: tản nhiệt nhanh, không biến dạng, bề mặt xử lý chống oxy hóa NLED104D 2) Đèn LED downlight âm trần-NLED104D Ưu điểm sản phẩm: * Tiết kiệm điện đến 70% so với đèn truyền