Ứng dụng công nghệ LED trong chiếu sáng đường đô thị

Ứng dụng công nghệ LED trong chiếu sáng đường đô thị. Thiết kế hệ thống điện chiếu sáng là một công việc làm khó. Nó không chỉ đòi hỏi chiếu sáng đơn thuần mà còn phải đáp ứng yêu cầu về kỹ thuật mức độ tiện nghi, đảm bảo không bị chói lóa…. Ngoài ra nó còn phải đảm bảo các yêu cầu về thẩm mỹ và có tính kinh tế cao như: tiết kiệm được điện năng, chi phí đầu tư nhỏ, cho ánh sáng đẹp, dẩm bảo mỹ quan…. Để có được một bản thiết kế trên đòi hỏi người thiết kế ngoài kiến thức chuyên môn còn phải có sự hiểu biết nhất định về xã hội, về môi trường và về các đối tượng thiết kế. Tránh thiết kế sai gây dư thừa lãng phí nguyên vật liệu và làm mất tính thẩm mỹ….

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN I Đặt vấn đề II Mục tiêu nghiên cứu III Phương pháp nghiên cứu IV Nội dung V Tài liệu tham khảo CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT VỀ CHIẾU SÁNG I Mở đầu Sơ lược lịch sử chiếu sáng Tầm quan trọng việc chiếu sáng Thành tựu chiếu sáng Việt Nam II Tổng quan kỹ thuật chiếu sáng Góc khối Ω,steradian(Sr) Cường độ sáng I – Candela(cd) Quang thông Φ,lemen(lm) 10 Độ rọi – E,lux(lx) 10 Độ chói – L (cd/m2) 11 III Các nguyên lý chiếu sáng trời 11 IV Các cấp chiếu sáng 13 V Phương pháp tỷ số R 14 Chiều cao cột đèn 14 Khoảng cách đèn 16 Công suất đèn 17 a Độ rọi trung bình đèn 17 b Hệ số sử dụng đèn 18 VI Nguồn cung cấp cho chiếu sáng công cộng 19 Tính tốn tiết diện dây 19 A Biểu thức điện áp rơi 19 B Điện áp rơi đường trục 20 Các phương pháp cung cấp điện 22 a Phân phối điện 22 b Bố trí đường dây 22 c Trạm biến áp 23 d Tính tốn trạm biến áp điển hình 23 CHƯƠNG II: CHIỀU SÁNG ĐÔ THỊ BẰNG CÔNG NGHỆ LED 26 LẬP ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG TRONG THỰC TẾ 26 A GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ LED TRONG CHIẾU SÁNG ĐƠ THỊ 26 I Sơ lược cơng nghệ sản xuất đèn LED 26 Định nghĩa đèn LED 26 Hoạt động 26 Tính chất 26 II Giới thiệu đèn LED chiếu sáng 28 Đèn LED màu đèn LED trắng 28 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 28 Ánh sáng từ sáng chế LED 29 LED “xanh” 30 Chiếu sáng thị trường tiềm 31 Việt Nam với vũ điệu sắc màu LED 32 III Quan điểm sử dụng đèn LED 35 B LẬP ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG TRONG THỰC TẾ 37 I GIỚI THIỆU CHUNG 37 I.1 Giới thiệu chung 37 I.2 Phạm vi dự án 37 II CĂN CỨ THIẾT KẾ 37 III QUY CHUẨN, TIÊU CHUẨN SỬ DỤNG 37 IV GIẢI PHÁP THIẾT KẾ 38 IV.1 Chỉ tiêu kỹ thuật chiếu sáng 38 IV.2 Bố trí chiếu sáng 39 IV.3 Cấp nguồn điều khiển chiếu sáng 42 IV.4 Vật tư thiết bị 43 IV5 Tủ điều khiển chiếu sáng 47 IV.6 Tiếp địa bảo vệ hệ thống chiếu sáng 47 IV.7 Tiếp địa làm việc hệ thống chiếu sáng 47 IV.8 Bảo vệ ngắn mạch tải 48 BẢNG TÍNH CHIẾU SÁNG 49 CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ- KỸ THUẬT CỦA GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LED TRONG CHIẾU SÁNG ĐƯỜNG Ô TÔ 60 I Những ưu điểm đèn LED 60 II So sánh hiệu kinh tế so với giải pháp truyền thống 63 Về tuổi thọ: 65 Về công suất: 65 Về bảo vệ môi trường: 65 III Hiệu môi trường 66 Tiết kiệm lượng: 66 Khơng có chất độc hại: 66 Cần đèn – Tiêu thụ lượng hơn: 67 Tuổi thọ cao bóng đèn làm giảm chất thải: 67 IV Ứng dụng đèn LED lượng mặt trời chiếu sáng đường ô tô 67 Giới thiệu pin mặt trời 67 Ứng dụng pin mặt trời 68 Tấm lượng mặt trời 68 Ứng dụng đèn LED lượng mặt trời vào chiếu sáng đường ô tô 69 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 70 A KẾT LUẬN 70 B KIẾN NGHỊ 70 LỜI MỞ ĐẦU Trong công đổi đất nước, song song với q trình cơng nghiệp hóa_hiện đại hóa việc xây dựng sở hạ tầng tiến hành Quá trình nâng cấp, xây dựng hệ thống chiếu sang khu đô thị khơng nằm nga kế hoạch Hiện nay, kinh té nước ta phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân nâng cao cách nhanh chóng Yêu cầu họ lĩnh vực: công nghiệp dịch vụ, du lịchvà sinh hoạt tăng trưởng không ngừng Chính u cầu này, địi hỏi nhà kĩ thuật, mỹ thuật, nhà khoa học phải nghiên cứu, tìm hiểu để tạo sản phẩm nhằm đáp ứng nhu cầu họ Thiết kế hệ thống điện chiếu sáng cơng việc làm khó Nó khơng địi hỏi chiếu sáng đơn mà cịn phải đáp ứng yêu cầu kỹ thuật mức độ tiện nghi, đảm bảo khơng bị chói lóa… Ngồi cịn phải đảm bảo u cầu thẩm mỹ có tính kinh tế cao như: tiết kiệm điện năng, chi phí đầu tư nhỏ, cho ánh sáng đẹp, dẩm bảo mỹ quan… Để có thiết kế địi hỏi người thiết kế ngồi kiến thức chun mơn cịn phải có hiểu biết định xã hội, môi trường đối tượng thiết kế Tránh thiết kế sai gây dư thừa lãng phí nguyên vật liệu làm tính thẩm mỹ… Với đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Led chiếu sáng đô thị” trình bày khái quát sở lý thuyết chiếu sáng vận dụng kiến thức học kỹ thuật chiếu sáng để nghiên cứu ứng dụng công nghệ Led chiếu sáng đô thị Đề tài bao gồm chương sau: - Chương I: Lý thuyết chiếu sáng - Chương II: Chiếu sáng đường đô thị công nghệ LED - Chương III: Đánh giá hiệu kinh tế- kỹ thuật giải pháp ứng dụng công nghệ LED chiếu sáng đường ô tô - Chương IV: Kết luận – Kiến nghị Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ Thầy PGS.TS Trần Tuấn Hiệp, môn GTCC&MT NCS Thầy TS Ngô Ngọc Qúy, trưởng phịng TN Cơng trình TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN Đề tài : Nghiên cứu ứng dụng công nghệ LED chiếu sáng đường đô thị Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Trần Tuấn Hiệp - NCS Thầy Ngô Ngọc Qúy Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Anh Đặt vấn đề I Đô thị hóa xu tất yếu, quy luật khách quán trình phát triển kinh tế xã hội tất nước giới, đặc biệt nước phát triển, có Việt Nam Đơ thị hóa kéo theo hàng loạt vấn đề kinh tế, văn hóa, trị, xã hội… đặt vấn đề cấp thiết xây dựng hệ thống hạ tầng xã hội, hạ tầng kỹ thuật đô thị theo hướng đồng bộ, đại nhằm tạo dựng hình ảnh thị phát triển hài hòa giàu sắc Cùng với gia tăng tốc độ, chất lượng thị hóa, công tác quy hoạch, chiếu sáng đô thị Việt Nam quan tâm nhiều hơn, nhu cầu chất lượng chiếu sáng cho đô thị thực đặt ngày gia tăng Tuy bước đầu, công tác nghiên cứu ứng dụng công nghệ LED vào chiếu sáng đường đô thị thay cho đèn cao áp truyền thống thực hình thành II - Mục tiêu nghiên cứu Nắm kiến thức công nghệ LED, ứng dụng vào đồ án thiết kế lắp đặt chiếu sáng đường đô thị III - Phương pháp nghiên cứu Phương pháp thống kê: thu thập tài liệu, số liệu thực tế số ưu việt đèn Led so với đèn cao áp truyền thống chiếu sáng đường đô thị - Phương pháp tổng hợp, phân tích số liệu thu thập - Phương pháp kế thừa kinh nghiệm nghiên cứu: kế thừa lý luận khoa học tài liệu, cơng trình khoa học tác giả trước, nghiên cứu văn định hướng hệ thống đèn LED chiếu sáng đường đô thị IV Nội dung - Chương 1: Lý thuyết chiếu sáng - Chương 2: Chiếu sáng đường đô thị công nghệ LED, Lập đồ án thiết kế - Chương 3: Đánh giá hiệu kinh tế-kỹ thuật ứng dụng công nghệ LED chiếu sáng V Chương 4: Kết luận, kiến nghị Tài liệu tham khảo - Giáo trình Kỹ thuật chiếu sáng - Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng đô thị, BM GTCC&MT, trường ĐH GTVT - Hồ sơ thiết kế kỹ thuật, báo cáo kinh tế- kỹ thuật dự án CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT VỀ CHIẾU SÁNG I Mở đầu Sơ lược lịch sử chiếu sáng Kỹ thuật chiếu sáng nói chung kỹ thuật chiếu sang cơng cộng nói riêng từ nủa kỷ không ngừng phát triển Do việc nâng cao tính đèn, đèn, cải tiến liên tục phương pháp chiếu sáng Ngày phát triển mạnh mẽ ngành kinh tế kỹ thuật, đời sống nhân dân nâng cao Vì nhu cầu chiếu sáng ngày địi hỏi cao hơn, việc chiếu sáng thị, khu cơng nghiệp, cơng trình văn hố thể thao, xa lộ v.v… nhu cầu cấp thiết đòi hỏi nhà thiết kế chiếu sáng phải quan tâm vừa đảm bảo mỹ thuật vừa đảm bảo kỹ thuật lại có tính kinh tế cao Ngày trước chiếu sáng nhằm đáp ứng nhu cầu “ xua tan bóng tối” ngày chiếu sáng khơng đẩy lùi bóng tối mà cịn đảm bảo tiện nghi, tính mỹ thuật mức cao Từ năm 1940 xuất dẫn nhằm đảm bảo độ đồng ánh sáng, yêu cầu cho an tồn giao thơng lúc Từ năm 1965 uỷ ban quốc tế chiếu sáng (CIE) công bố phương pháp gọi tỷ số R, khái niệm độ rọi phải nhượng bước cho độ chói trung bình mặt đường có xét đến tượng tương phản ý đến chi giác nhìn Các thống kê thực nghiệm tiến hành, tiêu chuẩn tiện nghi việc bố trí đề Năm 1975 CIE công bố phương pháp “độ chói điểm” Trong việc tính tốn dần điểm máy tính thực hiện, cách bố trí chiếu sáng cho trước cho phép kiểm tra chất lượng thực chiếu sáng Tầm quan trọng việc chiếu sáng Trong nghiệp cơng nghiệp hố - đại hoá ngành điện chiếu sáng giữ vai trị lớn Nó khơng chiếu sang đơn mà cịn góp phần vào cơng việc sản xuất, xây dựng, bảo vệ đất nước Đối với chiếu sáng nhà, ngồi chiếu sáng tự nhiên cịn phải sử dụng chiếu sáng nhân tạo Hiện người ta thường dùng điện để chiếu sáng nhân tạo Sở dĩ chiếu sáng điện có nhiều ưu điểm: thiết bị đơn giản, sử dụng thuận tiện.Ví dụ xí nghiệp dệt, độ rọi tăng lên 1,5 lần thời gian để làm thao tác chủ yếu giảm từ 8%→ 25%,năng suất lao động tăng 4%→ 5% Trong phân xưởng ánh sáng không đủ, công nhân phải làm việc trạng thái căng thẳng, hại mắt, sức khoẻ, kết gây hàng loạt phế phẩm suất lao động giảm v.v… Ngồi cịn nhiều cơng việc khơng thể tiến hành thiếu ánh sáng ánh sáng không gần giống với ánh sáng tự nhiên ( phận kiểm tra chất lương máy, nhuộm màu v.v… ) Nếu chiếu sáng trời đảm bảo cách tối đa giảm nhiều tai nạn giao thông, giúp việc giao thông thuận tiện hơn, giảm nhiều tệ nạn xã hội Mặt khác chiếu sáng thị bố trí cách hợp lý làm tăng vẻ đẹp thị cơng trình văn hố khác Vì vấn đề chiếu sáng vấn đề quan trọng nên nhà nghiên cứu ý nghiên cứu nhiều lĩnh vực chuyên sâu nguồn sáng, chiếu sáng cơng nghiệp, nhà ở, cơng trình văn hố nghệ thuật, chiếu sáng sân khấu v.v… Thành tựu chiếu sáng Việt Nam Nhận biết tầm quan trọng chiếu sáng nhà chiếu sáng Việt Nam áp dụng nhũng thành tựu khoa học chiếu sáng giới lĩnh vực chiếu sáng nước nhà Hiện nay, hầu hết thành phố lớn, đô thị tuyến đường giao thông chiếu sáng với mức độ khác phát huy tối đa hiệu chiếu sáng giảm tai nạn giao thông, tăng vẻ đẹp đô thị, giảm tệ nạn xã hội v.v… Trong chương trình đưa điện nơng thơn điện chiếu sáng xuất nhằm phục vụ sản xuất II Tổng quan kỹ thuật chiếu sáng Các đại lượng đo ánh sáng Khái niệm quang thông quan niệm người có quan hệ nguồn sáng, nến đèn măng sông không cho đại lượng ánh sáng Những khái niệm không nêu lên phân bố ánh sáng miền khác khơng gian chiếu sáng, khơng thể đo Điều thúc đẩy nhà vật lý Lambert kỷ 18 đưa sở phép đo ánh sáng dựa sở quang học hình học sinh lý Góc khối Ω,steradian(Sr) Góc khối khơng dùng cho phép đo ánh sáng, cần thiết cho lập luận khơng gian ( góc khơng gian).Ký hiệu Ω Góc khối định nghĩa tỷ số S bình phương bán kính: Ω= (1.1) K2S R KS Hình 1.1 Trong đó: S: số ngun tố mặt hình cầu R: bán kính mặt cầu Nếu bán kính mặt chắn mét mặt chắn K2.m2 Cường độ sáng I – Candela(cd) Khi xét phát xạ thông lượng dΦ nguồn O theo phương điểm A tâm miền dS nhìn từ O khóc khối dΩ Khi cho dS tiến tới không, dΩ tiến tới không, song tỷ số dΦ/dS tiến tới giá trị tới hạn gọi cường độ sáng điểm O tới A Hình 1.2 Tức là: Cường độ sáng luôn liên quan với phương cho trước biểu diễn vecto theo phương có độ lớn tính candenla Candela cường độ ánh sáng theo phương cho nguồn phát xạ đơn sắc có tần số 540.1012Hz (λ = 555 nm) cường độ lượng theo phương 1/683 oắt steradian Quang thông Φ,lemen(lm) Đơn vị cương độ sáng candela nguồn phát theo hướng tương ứng với đơn vị quang thơng tính lumen Lumen quang thông nguồn phát khơng gian ta suy khơng gian Trong trường hợp đặc biệt cường độ xạ I khơng phụ thuộc vào phương quang thông : = =4Π.I (1.3) Độ rọi – E,lux(lx) Mật độ quang thông rơi bề mặt độ rọi, có đơn vị : lx Biểu thức tính : Elx = (1.4) Khi chiếu sáng bề mặt khơng nên tính trung bình số học điểm khác để tính độ rọi trung bình Khái niệm độ rọi ngồi nguồn cịn liên quan tới vị trí cảu mặt chiếu sáng Ta coi nguồn sáng điểm O, xạ tới mặt nguyên tố dS cách O khoảng r, cường độ sáng I 10 57 58 59 CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ- KỸ THUẬT CỦA GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LED TRONG CHIẾU SÁNG ĐƯỜNG Ô TÔ I Những ưu điểm đèn LED Sự khác biệt đèn đường LED đèn sodium cao áp thông thường đèn đường LED công suất cao sử dụng nguồn điện DC thấp, ốt ánh sáng trắng hiệu cao tổng hợp từ đèn LED màu xanh dương đèn pha màu vàng Những lợi độc đáo như: - Tốc độ phản ứng cao (có thể bật tắt liên tục) - Chỉ số kết xuất màu cao (còn gọi lại số hồn màu CRI), sử dụng rộng rãi chiếu sáng đường thị - Nắp làm ống PC, với khả chống chọi tốt với nhiệt độ thay đổi thất thường, dao động khoảng 135 độ đến -45 độ Một diode phát ánh sáng (Light Emitting Diode, viết tắt LED) nguồn ánh sáng trạng thái rắn hiệu cao hình thành dựa điểm nối PN bán dẫn phát ánh sáng với lượng điện yếu Theo điện áp phân cực thuận dòng bơm, lỗ N nguyên tử tiêm vào vùng P bơm vào Sau electron khu vực khuếch tán vào khu vực hoạt động, chúng chiếu xạ tái kết hợp để phát photon, chuyển đổi lượng điện trực tiếp thành lượng ánh sáng Đèn led cho hiệu chiếu sáng tuyệt vời 60 - Ánh sáng định hướng, không khuếch tán ánh sáng, đảm bảo hiệu ánh sáng - Đèn LED chiếu sáng đường phố có thiết kế quang học thứ cấp độc đáo chiếu sáng đến khu vực mong muốn, nâng cao hiệu ánh sáng để đạt mục đích tiết kiệm lượng - Hiệu nguồn ánh sáng LED đạt 110-130lm / W, nhiều chỗ cho phát triển, giá trị lý thuyết đèn Led lên đến 250lm / W Hiệu phát sáng đèn sodium cao áp tăng lên nhờ tăng công suất, đó, hiệu phát sáng tổng thể đèn đường LED cao đèn natri cao áp - Đèn Led chiếu sáng đường phố có số màu cao nhiều so với đèn natri áp lực cao, số màu đèn natri cao áp có 23 đèn LED có số màu 75 Từ quan điểm tâm lý thị giác, để đạt độ sáng, đèn đường LED trung bình cần 80% lượng lumen so với đèn Natri So sánh hiệu chiếu sáng đèn led đèn natri - Đèn Led chiếu sáng đường phố suy giảm ánh sáng nhỏ, năm giảm ánh sáng 3%, sử dụng 10 năm đạt yêu cầu chiếu sáng đường sử dụng, với đèn cao áp natri, năm giảm 30%, với đèn đường LED việc sử dụng lượng thiết kế thấp đèn natri cao áp 61 - Đèn đường LED có điều khiển tự động thiết bị tiết kiệm lượng, đạt khả giảm tối đa khả trường hợp đáp ứng yêu cầu chiếu sáng khác nhau, tiết kiệm lượng Với việc kết hợp cảm biến thông minh, đèn LED đường phố điều khiển vi tính, smartphone, kiểm sốt thời gian, kiểm soát ánh sáng, kiểm soát nhiệt độ, điều khiển từ xa, kiểm tra tự động chức nhân khác - Đèn LED chiếu sáng đường phố thiết bị điện áp thấp, điện áp LED đơn điều khiển điện áp an toàn, nguồn điện đèn LED đơn 1W, nguồn điện an toàn so với sử dụng nguồn điện cao áp - Mỗi chip LED đơn vị có khối lượng nhỏ, chuẩn bị vào loạt hình dạng thiết bị, phù hợp cho nhiều môi trường khác Các chip led nhỏ đa dạng theo thiết thị - Vịng đời sản phẩm kéo dài 50.000 - Hiệu phát sáng cao so với đèn natri cao áp truyền thống tiết kiệm 75% 62 - Dễ dàng lắp đặt: không cần phải chôn cáp mà không cần chỉnh lưu, vv, trực tiếp đến đèn đường đèn đầu gắn đèn cực kết nối nguồn ánh sáng lồng vỏ đèn ban đầu - Kiểm soát nhiệt tuyệt vời: kiểm soát nhiệt độ nhờ tản nhiệt lớn, Với loại đèn khác, bóng đèn chiếm phần lớn không gian đèn, lắp thêm phần tản nhiệt tương đương tổng khối lượng kích thước đèn lớn - Chất lượng đáng tin cậy: mạch điện cung cấp tất sử dụng thành phần chất lượng cao, chip LED có bảo vệ q dịng riêng biệt, không cần phải lo lắng thiệt hại - LED không chứa thủy ngân kim loại độc hại, không giống đèn halogen halogen kim loại cao áp cuối phế liệu mối nguy hiểm môi trường Dựa nguyên tắc trên, hiệu tiết kiệm lượng đèn LED chiếu sáng đường phố cơng suất cao đáng kể, thay đèn natri cao áp, tiết kiệm 60% điện Chi phí bảo dưỡng thấp: So với đèn đường truyền thống, đèn đường LED có chi phí bảo trì cực thấp, sau so sánh, tổng chi phí đầu vào thu hồi vịng chưa đầy năm II So sánh hiệu kinh tế so với giải pháp truyền thống Thực tế cho thấy, hiệu kinh tế đèn Led nhìn thấy rõ nên xu hướng giới sử dụng đèn Led thay loại đèn compact, huỳnh quang Ở VN, theo tính tốn, việc sử dụng thiết bị chiếu sáng giúp giảm 30% lượng điện tiêu thụ với cơng suất điện cho chiếu sáng vào khoảng 33.964 MW, VN giảm 3.566 MW – số lớn gấp 3,5 lần so với công suất Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại Đây số có ý nghĩa bối cảnh VN khơng có nguồn điện dồi Chi phí đầu tư ban đầu đèn LED lớn, chí 2-3 lần so với giải pháp truyền thống (đèn compact, đèn huỳnh quang) Dựa báo giá VLXD Hà Nội năm 2021 (nguồn Sở Xây dựng Hà Nội) Một số báo giá VLXD điện, cụ thể loại đèn chiếu sáng đường phố: đèn LED, đèn compact, đèn huỳnh quang 63 64 Tuy nhiên, nhà sản xuất đầu tư công nghệ nhân lực nhằm đưa thị trường sản phẩm đèn LED đảm bảo chất lượng giá hợp lí Mặc dù chi phí đầu tư ban đầu lớn vậy, hiệu đèn LED chiếu sang đường tơ dễ dàng nhận thấy thông qua thao tác so sánh sau đây: Về tuổi thọ: • Có thể thấy tuổi thọ bóng đèn Led cao nhiều lần so với bóng đèn compact Tính trung bình bóng đèn Led dùng 10 năm, bóng đèn compact năm (nếu bóng hoạt động giờ/ngày) Tuổi thọ bóng đèn compact khoảng 7.000 – 11.000 giờ, cịn bóng đèn Led 30.000 – 100.000 Cụ thể, đèn Led cho lĩnh vực dân dụng, tuổi thọ từ 20 – 30.000 Đối với đèn công viên, tuổi thọ từ 30.000 trở lên Còn hệ thống đèn chiếu sáng cho đô thị chiếu sáng cho đường cao tốc, tuổi thọ từ 30 – 50.000 Một số chủng loại cao cấp hơn, có độ bền từ 50 – 100.000 giờ… Như độ bền bóng đèn Led đến hàng chục năm, vừa thực tiết kiệm lượng vừa tiết kiệm chi phí bảo trì thay Về cơng suất: • Cơng suất trung bình bóng đèn compact (14-18W) cao bóng đèn Led (6-8W) Do bóng đèn Led tiết kiệm điện hơn, lợi lớn nói đến việc sử dụng cơng nghệ đèn Led vùng sâu vùng xa, nơng thơn Trong đó, bóng đèn Led tạo nhiều ánh sáng watt so với bóng đèn compact Một bóng đèn Led cơng suất với cơng nghệ sản sinh lượng ánh sáng 100 lumen/w đến 140 lumen/w lớn nữa, đèn compact đạt 40-60 lumen/w, đèn sợi đốt đạt khoảng 30-40 lumen/w Điều có nghĩa hiệu suất phát quang Led cao hẳn, cung cấp lượng ánh sáng gấp nhiều so với bóng đèn thơng thường Về bảo vệ mơi trường: • Do bóng đèn Led tiêu thụ lượng thấp nên phát thải CO2 bóng đèn Led so với bóng đèn compact – điều đảm bảo sức khỏe cho người tiêu dùng thân thiện với mơi trường Bóng đèn compact có chứa thủy ngân gây độc hại cho sức khỏe, ngược lại đèn Led hồn tồn khơng chứa thủy ngân, 65 làm vật liệu phi kim loại Bóng đèn Led đạt tiêu chuẩn RoHS (là tiêu chuẩn giảm chất độc hại) đèn compact chưa đạt tiêu chuẩn III Hiệu môi trường Bảo vệ môi trường không ý thức riêng cá nhân mà cịn trách nhiệm người toàn giới Chúng ta có phương án hữu ích việc bảo vệ môi trường tái chế để giảm thiểu lượng chất thải, sử dụng nguyên liệu hữu để làm vật dụng, hay tắt đèn, dùng nguồn nhiên liệu sinh học, Và có việc đơn giản giúp giảm lượng khí thải carbon thải mơi trường sử dụng đèn LED chiếu sáng thay loại đèn cũ Và lợi ích thiết thực đèn LED nhằm bảo vệ môi trường: Tiết kiệm lượng: • Sử dụng lượng làm giảm nhu cầu từ nhà máy điện giảm phát thải khí nhà kính • Đèn LED tiết kiệm lượng hiệu đến 80% so với loại đèn chiếu sáng truyền thống đèn huỳnh quang hay đèn sợi đốt 95% lượng đèn LED chuyển đổi thành ánh sáng 5% bị lãng phí dạng nhiệt • Điều so sánh với đèn huỳnh quang chuyển đổi 95% lượng thành nhiệt 5% thành ánh sáng Các loại bóng Đèn LED tiêu thụ điện nhiều so với đèn chiếu sáng truyền thống, đèn huỳnh quang 84 Watt điển hình thay đèn LED 36 watt để cung cấp mức ánh sáng Khơng có chất độc hại: • Hầu hết văn phòng sử dụng đèn dải huỳnh quang có chứa hóa chất độc hại thủy ngân Điều làm ô nhiễm môi trường thải vào bãi rác Việc thải bỏ phải thực bản, chu trình xử lý chất thải đảm bảo không tác động xấu đến môi trường, điều địi hỏi bạn phải bỏ thêm khoản chi phí cho việc Do việc chuyển sang đèn LED tránh tác động xấu đến mơi trường, tiết kiệm chi phí thời gian cần thiết cho việc xử lý chất thải 66 Cần đèn – Tiêu thụ lượng hơn: • Ít đèn chiếu sáng giảm tiêu thụ lượng lượng phát thải nên có lợi cho mơi trường • Các loại bóng đèn LED có cơng suất chiếu sáng tốt ánh sáng tập trung theo hướng, điều giúp người sử dụng bật đèn hơn, tiết kiệm so với việc sử dụng loại đèn chiếu sáng khác • Các loại đèn cũ làm lãng phí lượng phát ánh sáng theo hướng, thường chiếu sáng khu vực không cần ánh sáng (chẳng hạn trần nhà), đòi hỏi bạn cần bật nhiều đèn để chiếu sáng rõ hết vùng tối Tuổi thọ cao bóng đèn làm giảm chất thải: • Các loại bóng đèn LED có tuổi thọ dài đến sáu lần so với loại đèn khác, hư hỏng, khơng cần phải thay nhiều Giúp người sử dụng tiêu thụ đèn hơn, cần ngun liệu cho quy trình sản xuất, vật liệu đóng gói vận chuyển IV Ứng dụng đèn LED lượng mặt trời chiếu sáng đường ô tô Giới thiệu pin mặt trời Pin mặt trời gọi pin quang điện thiết bị ứng dụng hiệu ứng quang điện bán dẫn (thường gọi hiệu ứng quang điện – quang dẫn) để tạo dòng điện chiều từ ánh sáng mặt trời Loại pin mặt trời thông dụng loại sử dụng Silic tinh thể Tinh thể Silic tinh khiết chất bán dẫn điện điện tử bị giam giữ liên kết mạng, khơng có điện tử tự Khi bị ánh sáng hay nhiệt độ kích thích, điện tử bị bứt khỏi liên kết, điện tử tích điện âm nhảy từ vùng hoá trị lên vùng dẫn để lại lỗ trống tích điện dương vùng hố trị Lúc chất bán dẫn dẫn điện Về chất pin quang điện điốt bán dẫn bao gồm hai bán dẫn loại P loại N đặt sát cạnh nhau, khác chỗ pin quang điện có diện tích bề mặt rộng có lớp N cực mỏng để ánh sáng truyền qua Trên bề mặt pin quang điện có lớp chống phản xạ chiếu ánh sáng vào pin quang điện, có phần ánh sáng bị hấp thụ truyền qua lớp N phần ánh sáng bị phản xạ ngược lại phần ánh sáng đến lớp chuyển tiếp, nơi có cặp electron lỗ trống nằm điện trường bề mặt giới hạn Với bước sóng thích hợp truyền cho electron lượng đủ lớn để thoát khỏi liên kết Khi 67 thoát khỏi liên kết, tác dụng điện trường, electron bị kéo phía bán dẫn loại N, cịn lỗ trống bị kéo phía bán dẫn loại P Khi nối hai cực vào hai phần bán dẫn loại N P đo hiệu điện Giá trị hiệu điện phụ thuộc vào chất chất làm bán dẫn tạp chất hấp thụ Cấu tạo pin mặt trời Ứng dụng pin mặt trời Pin mặt trời ứng dụng nhiều nơi giới Chúng đặc biệt thích hợp cho vùng lưới điện khơng đến Pin mặt trời sử dụng nhiều sản xuất đời sống Một ứng dụng đơn giản pin mặt trời sống hàng ngày đồng hồ, máy tính … Ngồi pin mặt trời ứng dụng thiết bị vận chuyển tơ, máy tính cầm tay, điện thoại di động, thiết bị bơm nước… Ngày nay, nhà có gắn lượng mặt trời trở thành phổ biến có xu hướng tăng dần tương lai Tấm lượng mặt trời Tấm lượng mặt trời tạo thành từ nhiều pin mặt trời gồm 36 đến 72 pin mặt trời mắc nối tiếp với Qua pin mặt trời, lượng mặt trời chuyển hoá thành điện Mỗi pin mặt trời cung cấp lượng nhỏ lượng, nhiều pin đặt trải dài diện tích lớn tạo nên nguồn lượng lớn đủ để thiết bị điện sử dụng Mỗi pin mặt trời có cơng suất khác như: 30Wp, 40Wp, 45Wp, 50Wp, 75Wp, 68 100Wp, 125Wp, 150Wp Điện áp pin thường 12VDC Công suất điện áp hệ thống tuỳ thuộc vào cách ghép nối pin lại với Nhiều lượng mặt trời ghép nối tiếp song song với để tạo thành dàn pin mặt trời Để đạt hiệu tốt nhất, lượng phải phơi nắng hướng trực tiếp đến mặt trời Hiệu suất thu điện từ pin mặt trời vùng miền vào ngày khác nhau, xạ mặt trời bề mặt trái đất không đồng Hiệu suất pin mặt trời phụ thuộc vào nhiều yếu tố: • Chất liệu bán dẫn làm pin • Vị trí đặt panel mặt trời • Thời tiết, khí hậu, mùa năm • Thời gian ngày: sang, trưa, chiều Các lượng mặt trời lắp đặt trời nên thiết kế sản xuất đảm bảo thay đổi khí hậu, thời tiết, mưa bão, ăn mịn nước biển, oxi hố… Tuổi thọ pin khoảng 25 đến 30 năm Ứng dụng đèn LED lượng mặt trời vào chiếu sáng đường ô tô - Chiếu sáng đường đường cao tốc - Đèn tín hiệu giao thơng, đèn cảnh báo ngã rẽ, điểm nóng giao thơng Đèn dễ lắp đặt Nhờ trợ giúp đèn này, nguy tai nạn giảm thiểu không cần lắp đặt hệ thống dây điện phức tạp Đèn đường lắp đặt dễ dàng đường đường cao tốc, nơi điện Đèn LED cung cấp tầm nhìn rõ ràng cho người người lái xe Hệ thống đèn đường LED chiếu sáng chất lượng cao làm đẹp khu vực đô thị vào ban đêm mà không gây ô nhiễm môi trường 69 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ A KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu làm việc nghiêm hướng dẫn tận tình hiệu thầy PGS.TS Trần Tuấn Hiệp NCS Thầy Ngô Ngọc Qúy giúp cho em hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên Trong báo cáo đề tài trình bày chi tiết số vấn đề sau: • Giới thiệu tổng quan kỹ thuật chiếu sáng • Nghiên cứu chiếu sáng thị • Nghiên cứu cơng nghệ LED ứng dụng • Nghiên cứu đồ án thiết kế chiếu sáng sử dụng công nghệ LED thực tế • Đánh giá hiệu kinh tế - kỹ thuật ứng dụng công nghệ LED chiếu sáng đường tơ Trong q trình thực đề tài, thân cố gắng nghiên cứu học hỏi với hướng dẫn bảo tận tình thầy PGS.TS Trần Tuấn Hiệp thầy NCS Ngơ Ngọc Qúy, đề tài cịn mới, vốn kiến thức hạn hẹp, khả nhận thức trình đồ lý luận chun mơn thân nhiều hạn chế với thời gian thực nghiên cứu đề tài không cho phép nên báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên nhiều thiếu xót Em kính mong nhận góp ý phê bình thầy mơn để báo cáo đề tài hoàn thiện B KIẾN NGHỊ Từ vấn đề trên, em xin phép mạnh dạn đưa đề xuất, kiến nghị góc độ quan điểm cá nhân nhằm đóng góp để giúp hồn thiện ứng dụng cơng nghệ LED chiếu sáng đường ô tô thực tế sau: tiếp tục nghiên cứu đưa giải pháp nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm đèn LED chiếu sáng đường với tận dụng nguồn lực, đẩy mạnh chế sách ưu đãi nhà nước để giúp cho hạ giá thành sản phẩm, giúp cho sản phẩm ngày phổ biến cung đường Việt Nam; thúc đẩy nhanh trình nghiên cứu, 70 hợp tác, chuyên giao ứng dụng công nghệ lượng tái tạo (năng lượng mặt trời, lượng gió,…) vào đèn LED chiếu sáng đường ô tô 71 ... NGHỆ LED 26 LẬP ĐỒ ÁN THI? ??T KẾ CHIẾU SÁNG TRONG THỰC TẾ 26 A GIỚI THI? ??U CÔNG NGHỆ LED TRONG CHIẾU SÁNG ĐÔ THỊ 26 I Sơ lược công nghệ sản xuất đèn LED 26 Định nghĩa đèn LED. .. 26 II Giới thi? ??u đèn LED chiếu sáng 28 Đèn LED màu đèn LED trắng 28 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 28 Ánh sáng từ sáng chế LED 29 LED “xanh” ... với vũ điệu sắc màu LED 32 III Quan điểm sử dụng đèn LED 35 B LẬP ĐỒ ÁN THI? ??T KẾ CHIẾU SÁNG TRONG THỰC TẾ 37 I GIỚI THI? ??U CHUNG 37 I.1 Giới thi? ??u chung