Khicấptảivàoaccuthìdòngđitừcực(+)sangcƣc(-).Quátrìnhphóngthểhiện trongHình3.4: Phóngđiệncóthểtiếnhànhvàobấtkỳthờiđiểmnàovàbấtkỳdòngđiện nàonhỏhơntrịsốghitrongbảngchỉdẫncủanhàchếtạo. Khiphóngđiệnbằngchếđộ3giờhoặcdàihơn,cóthểphóngliêntụccho đếnkhiđiệnthếở mỗingăngiảmxuốngđến1,8V. Khiphóngvớichếđộ1,2giờ,thìngừngphóngkhiđiệnthếởmỗingăn xuốngđến1,75V. Khiphóng vớidòngđiệnnhỏthìkhông xácđịnhviệckếtthúcphóng theo điệnthế.Trongtrƣờnghợpnày,việckếtthúcphóngđƣợcxácđịnhtheotỷtrọng
chấtđiệnphân.Việcphóngđƣợckếtthúckhitỷtrọnggiảmđitừ0,03đến0,06
g/cm3sovớitỷtrọngban đầu (nhƣngcũng khôngđƣợcđểđiện thếmỗi ngăngiảm xuốngthấphơn1,75V).
1.2.2.2. Nạp điện cho ACU Tuỳtheophƣơngphápvậnhànhaccu,thiếtbị nạpvàthờigianchophépnạp, Tuỳtheophƣơngphápvậnhànhaccu,thiếtbị nạpvàthờigianchophépnạp, phƣơngphápnạp,việcnạpcóthểđƣợcthựchiệntheocáccáchnhƣsau: Nạpvớidòngđiệnkhôngđổi. Nạpvớidòngđiệngiảmdần. Nạpvớiđiệnthếkhôngđổi. Nạpthayđổivớiđiệnthếkhôngđổi. Khinạpđiệndòngđitừcực(–)sangcực(+): Bảng 1. 2: Dòng nạp của một số ACU
Loạiaccu DòngđiệnnapA) Thờigiannạp(giờ)
12V.60Ah 5 12
12V.100Ah 10 10
12V.200Ah 10 18
1.2.2.3. Các chế độ vận hành ACU
Chế độ nạp thƣờng xuyên:
ĐốivớicácloạibìnhACU tĩnhđiện, việcvậnhànhACUđƣợc tiếnhành theo chếđộphụnạpthƣờngxuyên.ACUđƣợcđấuvàothanhcáimộtchiềusongsong vớithiếtbị nạp.Nhờvậy,tuổithọvà độtincậycủaACUtănglênvà hạ thấpchophí bảodƣỡng.
ĐểbảođảmchấtlƣợngACU,trƣớckhiđƣavàochếđộphụnạpthƣờng xuyênphảiphóngnạptậpdợt4lần.TrongquátrìnhvậnhànhACUởchếđộphụ nạpthƣờngxuyên.ACUkhôngcầnphóngtậpdợtcũngnhƣnạplại.Trƣờnghợp saumộtthờigiandàilàmviệcởchếđộphụnạpthƣờngxuyênmàthấy chấtlƣợng ACUbịgiảmthìphảithựchiệnviệcphóngnạpđộtxuất. ỞchếđộphụnạpthƣờngxuyêncầnduytrìđiệnthếtrênmỗiACUlà 2,2±0,5VđểbùtrừsựtựphóngvàduytrìACUởtrạngtháiluônđƣợcnạpđầy. Dòngđiệnphụnạpthôngthƣờngđƣợcduytrìtừ50-100mAchomỗi100Ahdung lƣợng.Ởchếđộphụnạpnày,điệnthếtrênACUphảiđƣợcduytrìtựđộng trongkhoảng± 2%. Chế độ phóng nạp xen kẽ: ACUlàmviệcởchếđộphóngnạpxenkẽlàACUthƣờngxuyêncấpvàophụ tảisaukhiđãngƣngnạp.Saukhiphóngđến mộtgiátrị nàođóthìphảinạptrởlại. TrƣờnghợpsửdụngACUkhôngnhiềuthìmỗithángphảitiếnhànhphụnạpvới
dòngđiệnkhôngđổilà 0,1xC. ViệcnạplạinàynhằmloạitrừviệcSunfathóa ởcácbảncực.
1.2.3. Bộ điều khiển sạc ACU
Để có thể tích trữ điện năng vào ACU một cách an toàn và tránh làm hƣ hại ACU ngƣời ta sử dụng bộ điều khiển sạc[2]. Trƣớc đây, khi chƣa có khái niệm về PNLMT ngƣời ta chủ yếu trữ điện vào ACU bằng bộ điều khiển sạc AC – DC (220VAC - 12VDC/24VDC/48VDC). Và kể từ khi PNLMT ra đời, bộ sạc ACU đƣợc thiết kế thêm cho phù hợp với việc nạp trực tiếp điện năng tạo ra từ PNLMT mà không cần chuyển đổi AC – DC nữa (PNLMT tạo ra nguồn điện DC < = 24V). Bộ điều khiển sạc sẽ đảm
nhận nhiệm vụ chuyển toàn bộ năng lƣợng mà PNLMT tạo ra nạp đầy vào ACU theo đúng dung lƣợng và điện áp của ACU, tự động ngắt khi ACU đến ngƣỡng đầy (UMax) và tự động nạp lại khi điện áp ACU đến ngƣỡng nạp (UMin). Nhƣ vậy, ACU sẽ đƣợc nạp và phóng một cách an toàn để kéo dài tuổi thọ.
Cácthôngsốkỹthuậtcầnđƣợcquantâm: Ngƣỡng điện thế cắt VMax:
Ngƣỡng điệnthếcắtVmaxlàgiátrịhiệuđiệnthếtrênhaicựccủabộACUđã đƣợcnạpđiệnđầy,dụnglƣợngđạt100%,khiđónếutiếptụcnạpđiệnchoacquythì
ACUsẽbịquáđầy,dungdịchACUsẽbịsôidẫnđếnsựbayhơidung dịch dẫn điệnvàlàmhƣ hỏngcácbảncực.Vìvậy khi códấuhiệuaccuđãđƣợcnạpđầy,hiệuđiện thếtrên cáccựcbộACUđạtđếnV=Vmax,thìbộđiềukhiểnsẽ tựđộngcắthoặchạnchếdòng nạpđiệntừdànpinMặtTrời.Sauđókhihiệu điệnthếbộaccugiảmxuốngdƣớigiá trịngƣỡng,bộđiềukhiểnlạitựđộngđóngmạchnạplại.
Ngƣỡng điện thế cắt - nạp VMin:
Ngƣỡng điện thế nạpVminlà giátrị hiệuđiệnthếtrênhaicựcbộACU,khi ACUđã phóngđiệnđến giátrịcậndƣớicủa dunglƣợngaccu(vídụ:đốivớiACU Chì–axit, khitrong
ACUchỉcònlại30%dung lƣợng).Nếutiếptụcsửdụngthì ACU sẽbị
phóngđiệnquákiệtdẫnđếnhƣhỏng A C U .Vìvậy,Khibộđiềukhiểnnhậnthấy hiệuđiệnthếbộACUV≤Vminthìnósẽtựđộngcắtmạchtảitiêuthụ và tiến hành nạp điện vào ACU.Sauđónếu hiệuđiệnthếbộACUtănglêntrêngiátrịngƣỡng trên (đầy), bộđiềukhiểnlạitựđộngcắt nạp.
ĐốivớiACUC hì–axit,hiệuđiệnthếchuẩntrêncáccựccủamộtbìnhlà
V=12V,thìthôngthƣờngngƣờitachọnVmax=14,0÷14,5V,cònVmin=10,5÷11,0V.
LED đƣợc xem nhƣ là một diode, nhƣng nó có khả năng phát ra các bức xạ nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy (ở đây ta chỉ nói về LED phát ra ánh sáng nhìn thấy, không đề cập đến LED hồng ngoại, vì LED hồng ngoại phát ra bức xạ Hồng ngoại nằm ngoài bức xạ ánh sáng nhìn thấy). LED đƣợc cấu tạo từ các chất bán dẫn (cho bán dẫn p tiếp xúc với bán dẫn n, tạo thành lớp tiếp xúc p-n, giống nhƣ modul PMLMT đã đề cập ở trên, tuy nhiên kích thƣớng nhỏ hơn nhiều). Khi ta cho nguồn điện một chiều (DC) chay qua lớp tiếp xúc p-n thì nó sẽ phát ra bức xạ dƣới dạng ánh sáng nhìn thấy với nhiều màu sắc khác nhau. LED chỉ sử dụng nguồn điện một chiều, cao nhất là 24VDC vì vậy nó tiêu thụ rất ít điện năng, khoảng 90% năng lƣợng mà nó tiêu thụ đều chuyển thành năng lƣợng ánh sáng. Do đó, đây là bƣớc phát triển mới trong lĩnh vực chiếu sáng hiệu suất cao và tiết kiệm năng lƣợng.
1.3.1. Giới thiệu về LED (Light Emitting Diode)
1.3.1.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Bản chất của LED là một diode[7], nó chứa một chíp bán dẫn có pha các tạp chất để tạo ra một tiếp giáp P-N,khi chất bán dẫn Silicon cho pha Indium (có 3 nối hóa trị, khi gắn nó vào mạng Silicon cần 4 nối, sẽ có một nối thiếu điện tử và cho ra 1 lỗ trống) chúng ta sẽ có chất bán dẫn loại P và khi cho pha với Phosphor (có 5 nối hóa trị, khi gắn nó vào mạng Silicon cần 4 nối, sẽ dƣ ra 1 hạt điện tử), chúng ta có chất bán dẫn loại N.Kênh P chứa lỗ trống, kênh N chứa điện tử, dòng điện truyền từ A-nốt (A) ( kênh P) đến K-tốt (K) (kênh N), khi mối nối P-N đƣợc cho phân cực thuận với nguồn pin ngoài, các điện tử lấp đầy chỗ trống sinh ra bức xạ ánh sáng, các bƣớc sóng phát ra có màu khác nhau tùy thuộc vào tạp chất trong chíp bán dẫn, Hình 1.16.
1.3.1.2. Phân loại
LED đƣợc phân thành 3 loại chính theo dải công suất: cỡ nhỏ, cỡ trung bình, cỡ lớn:
LED cỡ nhỏ tiêu thụ dòng điện từ 2 mA đến 20 mA điện áp đặt trên chíp từ 1.5V đến 3V, chúng đƣợc thiết kế đơn chiếc phục vụ cho mục đích hiển thị trạng thái của máy, chiếu sáng cục bộ, Hình 1.17 a).
Đèn LED cỡ trung: đƣợc thiết kế có chân cắm để hàn vào mạch in hoặc thành chíp 4 chân để giúp tản nhiệt tốt, chúng đƣợc ghép thành bảng mạch với nhiều LED nối tiếp hoặc song song. Loại đèn LED này thƣờng sử dụng làm các biển báo, đèn chiếu hậu ô-tô, đèn chiếu sáng khẩn cấp, chúng tiêu thụ dòng điện cỡ 100 mAHình 1.17 b).
LED công suất lớn hay HPLED tiêu thụ dòng điện vài trăm mA đến vài Ampe, do tiêu thụ dòng điện lớn nên loại này nhất thiết phải gắn với một bộ tỏa nhiệt tốt, nếu không HPLED sẽ hỏng sau vài giây. Hiệu suất của HPLED rất cao có thể lên tới 105 lm/W. Ứng dụng của HPLED là để thay thế loại đèn chiếu sáng trong nhà (trang trí và chiếu sáng), ngoài trời, Hình 1.17 c).
Bản thân công nghệ LED cho phép nó phát sáng đến 100.000h nhƣng có các yếu tố ảnh hƣởng đến tuổi thọ bộ đèn nhƣ: điện áp, dòng, nhiệt độ, công suất hoạt động, thời gian hoạt động liên tục, công nghệ chế tạo (hàng chính hãng sẽ có chất lƣợng tốt hơn, điều kiện môi trƣờng nơi sử dụng,….
1.3.2. Ứng dụng LED siêu sáng công suất cao trong chiếu sáng
Theo nhƣ phân loại thì ta cũng hình dung ra đƣợc khả năng ứng dụng của Led trong cuộc sống là cực kỳ mạnh mẽ: dùng làm hiển thị thông tin, trang trí, chiếu sáng,…Tuy nhiên, trong đồ án này ta chỉ phân tích khả năng ứng dụng trong chiếu sáng, đặc biệt là chiếu sáng công trình công cộng.
1.3.2.1. Sử dụng Led cho chiếu sáng trong nhà
Trong gia đình chắc chắn sẽ có rất nhiều thiết bị cần tiêu tốn điện năng để hoạt động, nhất là chiếu sáng cho không gian ngôi nhà là không thể thiếu, nhƣng nếu sử dụng quá nhiều loại đèn phát nhiệt mạnh sẽ làm cho ngôi nhà của bạn trở nên nóng bức, và nếu giả sử nhƣ bạn bật điều hòa không khí thì sẽ gây tiêu tốn thêm một phần điện năng để loại bỏ lƣợng nhiệt đó. Văn phòng là nơi làm việc có rất nhiều ngƣời và rất cần ánh sáng để làm việc, vì thế lƣợng điện tiêu tốn cho chiếu sáng và điều hòa nhiệt là rất lớn.
Thay thế toàn bộ đèn chiếu sáng trong nhà hay văn phòng của bạn bằng Led là giải pháp tốt nhất để giải quyết những vấn đề trên. Ngoài những tính năng vƣợt trội nhƣ: an toàn, tuổi thọ cao, hiệu suất cao, phát nhiệt thấp thì ánh sáng phát ra của Led rất an toàn cho mắt và sức khỏe của con ngƣời (vì nó không dùng điện xoay chiều tần số 50Hz gây nhấp nháy); vị trí lắp đặt của Led rất linh động, hầu nhƣ là mọi nơi ban muốn, có thể đặt chìm vào trong tƣờng để tiết kiệm không gian và tạo không gian hiện đại, màu sắc đa dạng sẽ giúp bạn có nhiều lựa chọn để trang trí tứng khoảng không gian trong căn phòng.
Hình 1.18, Hình 1.19 là những ví dụ minh họa về hiệu quả của việc ứng dụng đèn
1.3.2.2. Sử dụng Led trong chiếu sáng các công trình công cộng
Led sử dụng để chiếu sáng công trình công cộng không còn xa lạ gì ở Việt Nam trong thời điểm hiện tại (năm 2014). Cầu Rồng (Hình 1.20 a)) là một trong ba cây cầu ở Đà Nẵng đƣợc trang bị hệ thống chiếu sáng giao thông và hệ thống chiếu sáng trang trí hoàn toàn bằng Led, cũng nằm trong Top 3 cây cầu ở Đà Nẵng là cầu Thuận Phƣớc (Hình 1.20 b))còn đƣợc điều khiển ánh sáng Led bằng hệ thống từ xa lắp đặt ở hai đầu cầu.
Hình 1. 18: Chiếu sáng không gian trong nhà băng Led
Sử dụng đèn Led để chiếu sáng đƣờng phố là một giải pháp tiết kiệm tối ƣu mà nhiều nƣớc trên Thế Giới đã thực hiện từ rất lâu. Ở Việt Nam cũng đang dần thay thế Led trong chiếu sáng đƣờng bộ nhằm thực hiện tốt chủ trƣơng chính sách của Nhà nƣớc về tiết kiệm điện và bảo vệ môi trƣờng cho quốc gia, Hình 1.21.
a) b)
Hình 1. 20: Cầu đường bộ ở Đà Nẵng sử dụng Led trong chiếu sáng
a) Cầu Rồng
1.3.2.3. So sánh công nghệ chiếu sáng bằng Led so với các công nghệ chiếu sáng trước đây trước đây Đèn sợi đốt: Loạiđènnàyrađờiđãgần200năm.Trongbóngthủytinhđãhútchân không cósợidâyvonfram rấtmảnh,thƣờnggọilàsợitóc.Khicódòngđiệnchạy qua,sợitócnónglênđếngần30000Csẽphátsáng. Loạiđènnày dễchếtạo,giárẻđiệnápcóthấpthìchỉbớtsáng.Nhƣnghơn 95%nănglƣợngđiệntiêuthụlàđểtỏaranhiệt, phầnbiếnraánhsángnhìnthấy chƣađầy5%.
Khinóng,vonframbịbốchơi,nhỏđiđiệntrởtănglên,lạicàngnónghơnvà dễdẫnđếnđứt.Tuổithọđènnàycỡ1000giờ. Đèn Halogen Loạiđènnàythựcchấtlàđènsợtđốtnhƣnglàmbằngthủytinhchịunhiệt haythạchanh,trongcókhíthuộchọhalogen.Khidâyvônframbị đốtnóngbayhơi, hơivônfram lạiquaylạibámvàodây,chỗnàodâynhỏ,nóngthìhơivônframlại
bámvàonhiềuhơn.Nhờđóbóngcó thểlàmnhỏvàdâytóclàmviệc ởnhiệtđộcao, ánhsángphátramạnh,cókhiđến9%năng lƣợngđiệntiêuthụbiếnraánhsáng. Tuổithọcủađèncó thểđến2000giờ.
Mộtbóngđènhalogen60W cóđộsángtƣơngđƣơng vớibóngđènsợiđốt thƣờng100W. Bóngđènrấtnóng,cấutạophứctạp,vậtliệucaocấphơnsovớibóngđèn
sợiđốtthƣờng,giáthànhcao.
Đèn hơi Natri:
Bóngđènrấtnóng,cấutạophứctạp,vậtliệucaocấphơnsovớibóngđèn sợiđốtthƣờng,giáthànhcao.
- Đèn hơi Natri áp suất thấp:
Gồm bóngthủytinhởbênngoài,mặttrongcủabóngthủytinhnàycóphủ mộtlớpoxytindi. Lớpnàyngăncảnlàmchotiahồngngoại(nhiệt)phảnxạlạicòn ánhsángnhìnthấythìxuyênquadễdàng.Bêntrongbóngthủytinhcómộtống hìnhchữU cóhaiđiện cựcvà nạp khítrơnhƣneon,argomvàmộtítnatri.Tạo điện khíkíchthíchchohỗnhợpkhítrongốngchữUphóng điệnbanđầuchỉphátraánh sángmàuhồng,hỗn hợpkhíhơibịnónglênlàmcho natribiếnthành hơinatri. Hơi natrinàybịphóngđiệnkíchthíchphátraánhsángmàuvàng.Nhờlớpoxytindinên
nhiệtkhôngtỏarangoàimàquaylạilàmchohơinatridễphátsánghơn.Nhờđó đènnatricó độphátsángcaotuổithọđến18.000giờ.
Đènnatrichoánhsángmàuvàng thíchhợpchoviệclàmđènđƣờng chiếu sángcôngcộng,vì màuvànglà màu mắtnhạycảmnhất.
- Đèn hơi Natri áp suất cao:
Đèngồm cóốngthạchanhnhỏ,cóhaiđiệncựcởhaiđầu,bêntrongcóhỗn hợpthủyngânvànatri.Khitạoraphóngđiệngiữahaicực,nhiệtđộtrongốngtăng lêndần làm chođiệntrởcủa ống khígiữahaicực giảm,dòngđiện qua ống lạităng, nhiệtđộtrongốnglạităngthêm nữa.Nhờbốtríchấnlƣunêndòngđiệntrongống chỉtăngđếnmột mứcgiớihạnđủđểáp suấthơitrongốngkhácao,ánhsángphátra
khámạnh.Sựphóngđiệncủahỗnhợpthủy ngânvànatriởápsuấtcaochoraánh sángvàngxanhthíchhợpchochiếusángquãngtrƣờng,đƣờngxáởthànhphố.
Đèncaoápcócấutạophứctạp,giátiềncaonhƣng rấtsángvàtuổithọbền, cỡ20.000giờ.
Đèn huỳnh quang:
Thƣờnggọilàđèn ốngvìcócấu tạolàmộtống thủytinhhànkín, haiđầu có điệncựcvàtrongốngcókhítrơNeonvàvàigiọt Thủy ngân.Bêntrongthànhống thủytinh có phủ mộtlớpmỏngbộtchấthuỳnhquang.Nhờhaibộphậnbênngoàilà tắctevàchấnlƣu,cóthểmồichoốngkhíneonphóngđiệnkéotheothủy ngânbay hơilên,tiatửngoạiphátra.Tiatửngoạinàykíchthíchbộthuỳnhquangởthành ốngphátraánhsángnhìnthấy.Màusắccủa đènhuỳnhquangphụthuộcchấtlƣợng củabộthuỳnhquang. Theocơchếnàynênđènhuỳnhquangrấtíttoảnhiệt,khoảngtừ15-25% nănglƣợngđiệntiêuthụđƣợcbiếnthànhánh sáng,tuổithọcóthểđến10.000giờ. Đènhuỳnhquangcónhƣợcđiểmlàcồngkềnh,cơchếmồichophóngđiệnphức tạp,khôngtănggiảmđộsángđƣợcvàtắtmởnhiềulầnthì đènchónghỏng. Đèn Compact: Vềbảnchất,đèncompactlàđènhuỳnhquangcảitiến.Vềhìnhdạngngƣời takhông làmthànhốngdàimàlàmgọnlại,hìnhchữUhoặchìnhxoắn,cóđuicài hoặcđuixoáynhƣởbóngđènsợiđốt.Loạimới,phổbiếnhiệnnaythìtắctevà chấn lƣuđƣợcthay bằngbộmồiđiệntử,gọnnhẹđểgọnvàotrongđuiđèn.Cảitiếncơ bảnởđèncompact làchấtliệuởlớphuỳnhquanhphủởbêntrongđuiđèn.Không những
chấtliệuphátsángcaohơnnhƣng lạiphủthànhnhiềulớp tậndụngđƣợc nhiều hơntiatửngoại.Mộtđèncompact 11Wsángbằngđèn sợiđốt60W, tuổithọ cỡ10.000giờ.
Ƣuviệtcủađèncompatrấtrõnênđãhàngchụcnămnay trênthếgiớiđãcó phongtràokêugọitiếtkiệmđiệnbằngcáchdùngđèncompact.Tuy nhiênđèn compact
cómộtsốnhƣợc điểm:cầnđiệnthếcaođểmồichophóngđiệnphátsáng,
Trongđènhuỳnhquangcũngnhƣđèncompatluôncóthuỷngân,tuyít nhƣnglàchấtdễbayhơi,rấtđộchại,dễphântánvàomôitrƣờnggâyônhiễm đƣờnghôhấp.Ởcácnƣớctiêntiếncóyêucầunhàmáylàmđènhuỳnhquang,đèn compactphảithuhồisảnphẩmđènhỏngđểtáichế,chủyếulàthulạithuỷngân khôngđểphântán. Cácloạiđènchiếusángtrìnhbàyởtrênmỗiloạiđèncóƣunhƣợcđiểm riêng.Hiểubiếtđƣợcnguyênlýhoạtđộngtadễdàngphântích,sosánhphạmvi ứngdụngcủatừngloạiđèn. Cóthểnóisửdụngđạitràđènsợiđốtcónhiềunhƣợcđiểm nhấtvàđèn compact cóƣuđiểmnhất.Nhƣngcóphảiđèncompăccónhiềuƣuđiểmnhấthay không?Trongphầntớichúngtasẽthấyđènchiếusángbằngđiôt phát sánggần đây pháttriểncónhữngƣuđiểmvàkhôngcónhữngnhƣợcđiểmcủahầuhếtcácđèn nóitrên.
Công nghệ chiếu sáng tiết kiệm, hiệu suất cao – Led:
ĐènLEDrađờitừnhững năm 60củathếkỷ trƣớc, đƣợcứngdụngđểhiểnthị thời gian của đồnghồbáo thứchaydunglƣợngpincủa máyghihìnhthôngqua ánh sángđỏ,xanhlácây,vàngmàchƣacó mầutrắng.
Năm 1993,Côngty HóachấtNichiacủaNhậtBảnđãnghiên cứuhoànchỉnh côngnghệchế tạoloạiđènLEDcho ánh sángtrắng.Ðólàsựkếthợp giữaánh sáng đỏ, lụcvà xanhlá câyđể chora ánhsángtrắng.Kếtquảnghiêncứunóitrênđã mởra cơ hộimớiđểứngdụngđènLEDvàocuộcsống.
Ðèn LEDdựa trên côngnghệbán dẫn. Hiệntại,đèn LEDcho ánh sángtrắng cótuổithọtối đa 100.000nghìngiờsửdụng nếu bỏ qua các yếu tố tác động bên
ngoài,gấp100lầnsovớibóngđèn60Wthôngthƣờng. ÐènLEDsẽthay
thếdầnđènsợiđốtvàđènhuỳnhquangbởinhữngƣuđiểmnhƣ
tiếtkiệmnănglƣợngtiêuthụtừ80% đến90% (thậm chí có thể cao hơn nữa trong tƣơng lai) sovớiloạiđènthông thƣờng; tuổithọ cao(nếuthắpđènLED10giờmỗingàythìgần 30nămsaumớiphảithaybóng); kíchcỡnhỏ, hiệu suất chiếu sáng cao có thể đạt đến bằng
hoặc trên 200 Lm/W trong tƣơng lai;nhiệtnăngsinhratrongquátrìnhhoạtđộngkhông đángkể;hoạtđộng
tốttrongđiềukiệnnhiệtđộthấp;sửdụngdòngđiệnmộtchiềuvớihiệuđiệnthế
nhỏ;khônggâyônhiễmmôitrƣờngvìkhôngsinhratiacựctím,khôngcóthủy ngân...
Màu sắc của Led rất đa dạng (nằm trong dải ánh sáng nhìn thấy: đỏ, xanh, lục,…), ngoài ra ta còn có thể pha đƣợc màu sắc của Led thông qua 3 màu cơ bản là Đỏ, Lục, Lam (hay ký hiệu R-G-B) để cho ra vô số những màu sắc khác nhau, tùy thuộc vào tỉ lệ pha trộn của 3 màu.
1.3.3. Kết luận
Với những ƣu điểm vƣợt trội của Led đã phân tích ở trên so với các loại đèn chiếu sáng khác, ta thấy việc lựa chon Led để thay thế trong chiếu sáng là một lựa chọn phù hợp, không những với xu hƣớng Thế Giới mà còn là xu hƣớng của tƣơng lai trong vấn đề tiết kiệm năng lƣợng và ứng dụng năng lƣợng sạch. Con ngƣời vẫn đang tiếp tục nghiên cứu để cải thiện, nâng cấp những ƣu điểm của Led đến mức tối đa, trong tƣơng lai không xa Led sẽ hoàn toàn thay thế các loại đèn chiếu sáng, khi con ngƣời đạt đến cột mốc cuối cùng của công nghệ chiếu sáng bằng Led.
1.4. MÔ HÌNH SOLAR – ACU – LED 1.4.1. Mô hình Solar – Acu – Led tập trung 1.4.1. Mô hình Solar – Acu – Led tập trung
Mô hình Solar – Acu – Led tập trung là một dạng kết hợp ở quy mô và công suất lớn, PNLMT đƣợc lắp đặt tập trung thành những khối hay vùng lớn để đồng loạt tạo ra một nguồn điện năng chung, cùng tích trữ vào hệ thống Acu (nhiều Acu đƣợc ghép nối lại với nhau) để cho một hệ thống tải lớn cùng sử dụng. Ví dụ nhƣ: hệ thống PNLMT và hệ thống Led chiếu sáng lắp đặt tại Trƣờng Sa.
1.4.1.1. Cấu trúc kết nối
Mô hình là sự kết nối giữa hệ thống PNLMT ( thông qua bộ điều khiển sạc Charge Controller: không bàn đến), Hệ thống trữ điện Acu và hệ thống tải (Led chiếu sáng).
Dạng cấu trúc nhƣ trên chủ yếu đƣợc lắp đặt ở những nơi mà nguồn điện lƣới quốc gia không đến đƣợc nhƣ ở các đảo, vùng núi, các dự án cung cấp năng lƣợng sạch hoặc đƣợc dùng để sản xuất điện năng cho hệ thống đèn chiếu sáng công cộng với quy mô lớn, Hình 1.22 minh họa mô hình này.
Hệ thống PNLMT sẽ tạo ra lƣợng điện năng rất lớn từ ánh sáng Mặt Trời, tích trữ vào hệ thống Acu thông qua bộ điều khiển sạc ( tuy nhiên chúng ta bỏ qua chi tiết này), hệ thống Acu trở thành nguồn trung gian để cung cấp điện năng cho tải sử dụng (Led) cả ngày lẫn đêm.
Solar system Battery system
system
Load Led system system
1.4.1.2. Điều kiện ứng dụng và lắp đặt
Chính vì là một hệ thống tập trung rất nhiều PNLMT nên để lắp đặt hệ thống này cần lƣợng kinh phí rất lớn, cần có diện tích rộng để có thể bố trí và lắp đặt Pin, những nơi có số giờ nắng trong ngày/trong năm cao, đặc biệt rất phù hợp ở các đảo.
Ở Việt Nam có rất nhiều nơi hội tụ đầy đủ các yếu tố để lắp đặt và vận hành mô hình này, để mang lại nguồn năng lƣợng sạch, không chỉ trong chiếu sáng mà còn phục vụ đƣợc sinh hoạt và nghiện cứu nhƣ: các tỉnh ven biển miền Trung, Nam Trung Bộ và Nam bộ.
1.4.2. Mô hình Solar – Acu – Led đơn (mini)
Đây là dạng mô hình thu gọn của mô hình tập trung (quy mô, công suất nhỏ), cấu trúc cũng tƣơng tự. Tuy nhiên, đây là dạng mô hình rất linh động đƣợc ứng dụng nhiều trong cuộc sống, nghiên cứu và học tập, đƣợc tích hợp vào nhiều thiết bị công nghệ.
GVHD: Ts. Trần Tiến Phức SVTH: Nguyễn Quang Hải
Hình 1.23 mô tả cấu trúc của mô hình Solar – Acu – Led (hay gọi là mô hình
mini), mô hình cũng gồm 3 thành phần chính là: PMLMT/Modul PNLMT, Acu/battery, tải/thiết bị sử dụng.
Đây là mô hình có kích thƣớc thu nhỏ, đƣợc lắp đặt hay tích hợp luôn vào thiết bị sử dụng, mỗi thiết bị sẽ đƣợc cung cấp bởi một nguồn năng lƣợng riêng.
1.4.2.2. Điều kiện ứng dụng
Mô hình Solar – Acu – Led đơn đƣợc ứng dụng rất nhiều trong đời sống hiện nay có thể kể đến là: trụ đèn chiếu sáng công cộng bằng PNLMT, điện thoại di động sạc bằng năng lƣợng Mặt Trời, đèn học tập sử dụng PNLMT, …
Hình 1.24 là những ứng dụng rất phổ biến của mô hình Solar – Acu – Led đơn
trong đời sống hiện nay.
CHƢƠNG 2
ỨNG DỤNG ĐIỆN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI VÀO CHIẾU SÁNG CÔNG TRÌNH CÔNG CỘNG BẰNG ÁNH SÁNG LED
TẠI TRƢỜNGĐẠI HỌC NHA TRANG
Ở Chƣơng 2 sẽ trình bày về cách thức ứng dụng và trình tự thiết kế một mô hình chiếu sáng công trình công cộng bằng Led sử dụng năng lƣợng sạch (năng lƣợng Mặt Trời). Chúng ta sẽ đi sâu vào từng quá trình thực hiện và kết quả đạt đƣợc của dự án: “Cải tạo hệ thống chiếu sáng công cộng bằng LED sử dụng điện năng lượng Mặt Trời
trên tuyến đường nội bộ từ Cổng trường đến Nhà A8 của trường Đại học Nha Trang”.
Chƣơng này cũng sẽ trình bày cấu trúc của hệ thống đƣợc lắp đặt thuộc loại mô hình nào đã đƣợc trình bày ở Chƣơng 1; sự kết hợp của công nghệ năng lƣợng sạch và công nghệ điều khiển thông minh (chuyên ngành điện tử), không chỉ sử dụng cho việc điều khiển hệ thống mà còn phục vụ cho việc nghiên cứu, đánh giá cấu hình hệ thống đang sử dụng hiện tại có phù hợp; để tạo ra sự kết hợp tối ƣu nhất.
2.1. KHẢO SÁT TÌNH TRẠNG CHẤT LƢỢNG CỦA HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG HIỆN TẠI SÁNG HIỆN TẠI
2.1.1. Vị trí khảo sát
Chúng ta sẽ tiến hành khảo sát và đánh giá chất lƣợng công trình hiện tại, tại tuyến đƣờng đôi từ cổng trƣờng Đại học Nha Trang (ĐHNT) đến Nhà A8, đây sẽ là tuyến đƣờng sẽ đƣợc tiến hành cải tạo hệ thống chiếu sáng. Hình 2.1. là vị trí của tuyến đƣờng trên mặt bằng chung toàn trƣờng
2.1. :
-
- 1
- -
- –
.
Hình 2.2. là toàn cảnh tuyến đƣờng từ Cổng trƣờng ĐHNT lên nhà A8 nhìn từ vệ
tinh (lấy từ Google maps), hƣớng chỉ của mũi tên là hƣớng của tuyến đƣờng.
Quan sát Hình 2.1 và Hình 2.2 ta thấy tuyến đƣờng này có độ dốc nhất đinh thông qua số liệu bình đồ, tuyến đƣờng gấp khúc nhiều cây cối 2 bên đƣờng che phủ và là tuyến đƣờng quan trọng dẫn đến nhà Hiệu Bộ (nơi làm việc chính của bộ máy Nhà
8
KTX K4
trƣờng). Đây là những đặc điểm đặc trƣng của tuyến đƣờng mà ta cải tạo, cần có những
lƣu ý cho thiết kế.
2.1.2. Kết quả khảo sát
2.1.2.1. Hiện trạng về trang thiết bị
Chất lƣợng của các trụ ếp tục xuống cấ
bị oxi hóa và bị ăn mòn ngay từ bên trong trụ(Hình 2.3), lớp sơn chố ị bào
Hình 2. 2: Tuyến đường từ Cổng trường ĐHNT đến nhà A8 nhìn từ vệ tinh (Google Maps)
mòn và bong dần, không còn đủ khả năng để bảo vệ ).
.
2.1.2.2. Hiện trạng chất lượng ánh sáng
Chúng ta sẽ tiến hành đo độ sáng tại các điểm đã đánh dấu nhƣ Hình 2.4, đồng hồ đo độ sáng sẽ đƣợc đặt nằm sát trên mặt đƣờng nhƣ Hình 2.5 mô tả.
Sau khi tiến hành đo độ sáng hiện tại của 4 trụ đèn ở tuyến đƣờ
8, ta có đƣợc số liệ 2.1 và biểu đồ ở Hình 2.6. Đối chiếu biểu đồ và
số liệu với tiêu chuẩn ở Bảng 2.2 8
Hình 2. 3: Tình trạng các trụ đèn tại tuyến đường từ cổng trường đến Nhà A8
TCXDVN 333:2005 ) ta thấy chỉ có duy nhất độ sáng tại trụ số 6.9 – 7.9 Lx) là đảm bảo tiêu chuẩ
chênh lêch nhau r (0.04 – 7.9 Lx).
Bảng 2. 1 8 : Lx)
Ngang (m) Dọc (m)
Bên phải Cổng Bên trái
3 2 1 1 2 3 0 1.38 1.70 0.79 0.78 1.80 0.75 7 2.37 2.00 3.07 3.10 2.40 1.72 14 3.00 4.40 5.70 Trụ 1 3.50 3.60 3.50 21 1.30 1.90 2.70 2.30 1.70 1.11