Bai giang chieusang KTD (phan1 va 2)

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

1

CHƯƠNG 1 CHIẾU SÁNG ĐIỆN

GV LÊ NGỌC THIÊN KHOA KỸ THUẬT ĐÔ THỊ; BM NĂNG LƯỢNG – THÔNG TIN

3

chiếu sáng và thiết kế chiếu sáng

ÁNH SÁNG LÀ GÌ?

5

CÁC CÔNG DỤNG CỦA ÁNH SÁNG

 Tác dụng sinh học ( biological effects )

Các tham số cơ bản sử dụng trong chiếu sáng

7

nguồn sáng

nguồn sáng điểm cĩ cường độ sáng một candela phát đều

trong một gĩc khối () một steradian (sr)

Wèn âïỳnâ qïaná 40 540 93

Sodiïm cao áp 100 10000 100

Sodiïm âạ áp 180 33000 183

Tâïûy náân cao áp 1000 58000 58

9

2 Cường độ sáng (I) - Luminous intensity

Biểu diễn lượng ánh sáng phát ra theo một hướng nhất định

Được sử dụng để vẽ nên đường cong phân bố cường độ sáng của các bộ đèn

Bảng 2.2

Nguồn sáng Cường độ sáng (cd)

Náọn nến 0,8cd (tâeo mọi âư ớná kâôná áian)

Wè n nïná sáná 40W/220V 35cd (tâeo mọi âư ớná)

Wè n nïná sáná 300W/220V 400cd (tâeo mọi âư ớná)

Wè n nïná sáná 300W/220V (có câao đè n) 1500cd (âư ớná tìïná tâm)

 3 Độ rọi (E) – Illuminance

 Độ rọi là mật độ quang thơng trên bề mặt được chiếu

sáng.Như vậy, nếu một bề mặt diện tích S nhận được

một quang thơng F thì độ rọi E được xác định theo

cơng thức

 Đơn vị độ rọi là lux (lx), 1lux = 1 lm/m2

 Kết quả tính tốn trên, chúng ta được độ rọi trung

bình của bề mặt S

11

Minh họa hệ số đồng đều độ rọi – TH 1

E tb =452 lux; E min = 250 lux

Emin/Etb = 0,55

Minh họa hệ số đồng đều độ rọi – TH 2

E tb =403 lux; E min = 285 lux

13

Mơ phỏng chiếu sáng – TH 2

E tb =403 lux; E min = 285 lux

Emin/Etb = 0,71

3 Độ rọi (E) – Illuminance

Minâ âọa độ ìọi

15

 4 Độ chói (L) – Luminance

khảo sát là tỷ số giữa cường độ sáng I theo hướng đó và diện

tích mặt bao nhìn thấy dS từ hướng đó

Độ chói đặc trưng cho mức độ sáng tối của các bề mặt được chiếu sáng

CÁC TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG TRONG THIẾT KẾ

CHIẾU SÁNG

Hạn chế chói

Phân bố sáng đồng

đều

Mức độ ánh sáng phù hợp

Hạn chế phản

xạ

Độ hoàn màu thích hợp

17

 Hiệu quả sử dụng và tính năng kỹ thuật các loại đèn

 Dựa vào các chỉ tiêu kỹ thuật sau

 _ Tạo ánh sáng tốt nhất khi làm việc

 _ Tạo môi trường sáng tiện nghi thể hiện qua nhiệt độ màu (Tm) của

nguồn sáng

 _ Chất lượng chiếu sáng của nguồn sáng thể hiện qua chỉ số hoàn màu

IRC

 _ Hiệu suất sáng (lm/W) của nguồn sáng

 _ Đảm bảo tuổi thọ của nguồn sáng

 _ An toàn điện và phòng cháy nổ

CÁC ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT CỦA ĐÈN CHIẾU SÁNG

 1 Nhiệt độ màu (color temperature)

19

ỨNG DỤNG CỦA NHIỆT ĐỘ MÀU

nguồn sáng trong khơng gian cĩ độ rọi yêu cầu đã biết nhằm

đem lại một mơi trường ánh sáng tiện nghi

sáng:

hợp cho những nơi cĩ yêu cầu độ rọi thấp

 Ngược lại những nơi cĩ yêu cầu độ rọi cao lại địi hỏi các

nguồn sáng cĩ nhiệt độ màu lớn (ánh sáng lạnh)

2 Phân bố phổ ánh sáng của nguồn sáng

Pâân bố côná sïất pâát tìoná bư ùc xạ vïøná nâìn tâấy

21

 3 Chỉ số hoàn màu CRI (Color Rendering Index) Ra

 Chỉ số hoàn màu Ra cho biết chất lượng nguồn sáng, đánh giá theo

sự cảm thụ chính xác của màu sắc Chỉ số hoàn màu Ra thay đổi từ 0

( đối với ánh sáng đơn sắc ) đến 100 ( đối với ánh sáng trắng) Chỉ số

IRC càng cao thì chất lượng ánh sáng càng tốt

 Trong kỹ thuật chiếu sáng thường chia chất lượng chiếu sáng làm

ba mức độ sau:

 Ra = 66 – Chất lượng kém, dùng trong công nghiệp không đòi hỏi

phân biệt màu sắc

 Ra  85 – Chất lượng trung bình, dùng trong công việc bình thường,

khi chất lượng nhìn màu không thật đặc biệt

 Ra  95 – Chất lượng cao, dùng cho các công việc đặc biệt đòi hỏi

cần chất lượng cao và các công việc đòi hỏi cần phân biệt màu sắc

HIỆU QUẢ CỦA CHỈ SỐ HOÀN MÀU

23

CHỈ SỐ HOÀN MÀU CỦA MỘT SỐ LOẠI ĐÈN THÔNG DỤNG

Chiếu sáng bên ngoài

25

Mối quan hệ giữa độ rọi và nhiệt độ màu

Đường cong Kruithof

Vùng mơi trường sáng tiện nghi

Phương pháp cải thiện nhiệt độ màu của

nguồn sáng nhân tạo

27

 MỘT SỐ KIỂU CHAO ĐÈN

 1 Chao phản xạ có tráng một lớp men sứ hoặc lớp gương phản xạ

(bằng kính hoặc bằng kim loại), hướng ánh sáng theo các hướng

chiếu sáng được chỉ định.

 2 Chao tán xạ bằng thủy tinh có quét một lớp hóa chất mờ, hoặc

bằng thủy tinh được mài mờ, màu đục hoặc màu trắng với mục đích

phân bố ánh sáng tỏa đều ra xung quanh và giảm độ chói của

nguồn sáng.

 3 Chao phản xạ khuyếch tán (có bộ phận tán xạ) là loại chao

đèn sau khi phản xạ và khuyếch tán rộng một mét lại được bộ phận

tán xạ phân bố ánh sáng đều ra chung quanh

Phần 2: Lý thuyết chiếu sáng nhân tạo

trong nhà

29

ĐƯỜNG CONG PHỐI QUANG CỦA BỘ ĐÈN

Cĩ thể dùng vectơ hiển thị cường độ của một nguồn sáng phát ra

theo một phương cho trước Độ lớn của vectơ được lấy theo tỷ lệ

tương ứng với trị số cường độ sáng Khi cĩ một chùm vectơ cường

độ sáng xuất phát từ một điểm gốc và tỏa ra trong khơng gian theo

mọi phương, nếu nối các điểm cuối của các vectơ đĩ lại sẽ cĩ một

bề mặt gọi là mặt phẳng phối quang

Đường cong phối quang của nguồn sáng điểm (như đèn nung

sáng) được biểu diễn trên một mặt phẳng chứa trục trịn xoay của

nguồn sáng Đối với nguồn sáng cĩ dạng hình ống (đèn huỳnh

quang) đường cong được lập trên hai mặt phẳng vuơng gĩc với đèn,

theo phương dọc và theo phương ngang

Đường cong phối quang được lập trên cơ sở thực nghiệm, dựng

cho quang thơng qui chuẩn là 1000 lm Đối với mỗi loại nguồn sáng

riêng biệt thì cĩ đường cong phối quang riêng biệt Do đĩ người ta

gọi nĩ là “thẻ căn cước” của nguồn sáng

ĐƯỜNG CONG PHỐI QUANG CỦA

NGUỒN SÁNG ĐIỂM

31

ĐƯỜNG CONG PHỐI QUANG CỦA NGUỒN SÁNG

HÌNH ỐNG (ĐÈN HUỲNH QUANG)

CHỌN KIỂU CHIẾU SÁNG

Kiểu chiếu sáng trực tiếp: 0-10%/ 90-100%

Trực tiếp hẹp: Quang thơng tập trung chính vào mặt phẳng

làm việc, các tường bên đều bị tối

Trực tiếp rộng: Quang thơng phân bố rộng hơn trong nửa

khơng gian phía dưới, các tường bên cũng được chiếu sáng

Dùng chiếu sáng bên ngồi, nhà xưởng, chiếu sáng văn

phịng, cửa hàng lớn, những nhà cĩ độ cao trần lớn

33

CHỌN KIỂU CHIẾU SÁNG TRỰC TIẾP TRONG

CÔNG NGHIỆP

CHỌN KIỂU CHIẾU SÁNG

Kiểu chiếu sáng nửa trực tiếp: 10-40%/ 60-90%

Các tường bên và trần đều được chiếu sáng, bĩng tối giảm đi

Tạo mơi trường sáng tiện nghi

Thích hợp cho văn phịng, nhà ở (phịng khách, phịng sinh

hoạt chung), phịng trà, phịng ăn,…

35

NHÀ Ở

CHỌN KIỂU CHIẾU SÁNG

Kiểu chiếu sáng hỗn hợp: 40-60%/ 40-60%

Hỗn hợp thường: phân chia ánh sáng theo 2 hướng rõ rệt

Hỗn hợp khuếch tán: ánh sáng gần như bức xạ đều theo mọi

hướng

Thích hợp cho khơng gian cĩ tường và trần phản xạ mạnh

ánh sáng, tạo mơi trường chiếu sáng tiện nghi

37

CHỌN KIỂU CHIẾU SÁNG HỖN HỢP TRONG

NHÀ Ở

CHỌN KIỂU CHIẾU SÁNG Kiểu chiếu sáng nửa gián tiếp: 60-90%/ 10-40%

Kiểu chiếu sáng gián tiếp: 90-100%/ 0-10%

Thích hợp cho khơng gian khuếch tán hồn tồn hoặc một

phần, thường sử dụng cho các phịng khán giả, nhà hàng,

nhà ăn,…

39

CHỌN KIỂU CHIẾU SÁNG GIÁN TIẾP TRONG TRONG

PHÒNG NGỦ

Đèn huỳnh quang T12 – D=38mm

GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOẠI ĐÈN CHIẾU SÁNG

THÔNG DỤNG

41

Đèn huỳnh quang T8 – D=26mm

Đèn huỳnh quang T5 – D=16mm

43

Các chủng loại đèn

1 Đèn sợi đốt:

đến nhiệt độ cao (trên 2000 K), dây tóc đèn sẽ phát ra bức xạ

ánh sáng

Các chủng loại đèn

 Hiệu suất phát quang thấp: 10~20 (lm/W)

 Chỉ số hoàn màu cao: CRI gần bằng 100

 Nhiệt độ màu: 2.500K~2.700K (AS ấm)

Các chủng loại đèn

2 Đèn halogen- Đặc điểm:

 Thực chất là đèn sợi đốt cải tiến bằng cách cho thêm một tỉ lệ

thích hợp khí halogen trong bóng đèn sợi đốt

 Hiệu suất phát quang: 15~25 (Lm/W)

 Chỉ số hoàn màu cao: CRI gần bằng 100

 Nhiệt độ màu: 3.000K~3.200K (AS ấm)

 Giá cao hơn

 Nhiều tia hồng ngoại hơn

 Nhiều tia cực tím hơn

Các chủng loại đèn

3 Đèn huỳnh quang- Đặc điểm:

Các chủng loại đèn

5 Đèn cao áp natri - Đặc điểm:

Các chủng loại đèn

6 Đèn hơi kim loại - Đặc điểm:

(10-20phút)

Các chủng loại đèn

6 Đèn hơi kim loại

Các chủng loại đèn

7 Đèn LED - Đặc điểm:

2 Lịch sử phát triển của LED

Đèn LED lúc bấy giờ chỉ phát ra ánh sáng đơn sắc, cường độ thấp

Được biết đến lần đầu vào năm 1962

do Nick Holonyak Jr người Mỹ phát minh

LED màu trắng siêu sáng ra đời năm 1993 do Nakamura của công ty

Nichia Nhật Bản sáng chế Bằng việc phủ phốt pho lên chip LED màu blue

có thể tạo nên LED màu trắng và tăng công suất chip LED lên tới vài W

Bằng việc tổ hợp nhiều chíp LED siêu sáng đã xuất hiện mọi kiểu dáng

đèn LED chiếu sáng với các công suất khác nhau như hiện nay

3 Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động của LED:

 LED là ghép ba chữ đầu của cụm từ tiếng Anh

Light Emiting Diode nghĩa là điôt phát sáng

 Phần chính của LED là 2 mảnh chất bán dẫn

loại p và loại n tiếp xúc với nhau

 Dòng điện chỉ chạy từ bán dẫn P sang bán

dẫn N chứ không đi được theo chiều ngược lại

Khi có dòng điện chạy qua theo chiều thuận,

lỗ trống và điện tử bị đẩy theo hai chiều

ngược nhau, chúng gặp nhau ở lớp tiếp xúc p

- n, tổ hợp lại và phát ra ánh sáng Tuỳ theo

các mức năng lượng ở hai bán dẫn tiếp xúc,

ánh sáng phát ra có một màu xác định

Đặc trưng của LED

Đèn LED nhìn chung chia thành 2 loại:

- LED công suất thấp: dùng trong trang trí

- LED công suất cao: dùng trong chiếu sáng

Đặc trưng Volt - Ampe

 LED có điện áp định mức từ 2 ÷ 3,2 V Led

ánh sáng trắng có điện áp định mức 3,2V

 Dòng định mức của LED là từ 15 ÷ 35 mA

Led công suất cao dùng trong chiếu sáng có

dòng định mức cao hơn rất nhiều: lên đến 350

mA

 Các bộ đèn Led thường sử dụng bộ đổi nguồn

sang điện 1 chiều 12V, 24V

 Nhà sản xuất sẽ tính toán số lượng chíp LED,

thêm điện trở rồi bằng cách đấu nối tiếp kết

hợp với song song cho phù hợp

4 Ưu điểm và nhược điểm của LED

Ưu điểm:

 Tiêu tốn rất ít điện năng

 Độ bền cơ cao, tuổi thọ cao có thể lên đến 100 000 giờ

 Kích thước nguồn sáng nhỏ

 Hiệu suất ngày càng cao

 Đáp ứng nhanh, sử dụng nguồn điện một chiều

 Không phát tia tử ngoại, không sử dụng hoá 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

Các thông số cần biết của bóng đèn LED chiếu sáng

1 Độ sáng: tính bằng quang thông (lumen)

2 Hiệu suất phát quang: tính bằng Lm/W

3 Nhiệt độ màu: quyết định màu sắc ánh sáng (K)

4 Độ hoàn màu: CRI (Colour Reming Index)

5 Góc mở : tính bằng “độ”

6 Kích thước hình học và các thông số điện khác

1) Đèn LED downlight âm trần-NCT 501

Ưu điểm của 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 ít

* Thiết kế gọn nhẹ, chắc chắn, dễ lắp đặt

* Mặt kính bảo vệ chống bụi bẩn và phân bố ánh sáng

đều hơn, chống chói lóa

* Không 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 phòng, hội

NCT 501

* Sử dụng chíp LED công suất cao: 1W

* Hiệu suất phát quang chíp LED cao: >80 Lm/W

* Tuổi thọ cao: >50 000 giờ

* Điện áp vào: 220V/ 50Hz

* Nhiệt độ làm việc: -5 °C ÷ 50 °C

* Chỉ số hoàn màu cao: CRI > 80

* Hệ số công suất cao: >0,85

* Góc chiếu sáng: 38 0

* Màu ánh sáng: A/S trắng và A/s vàng

* Chao đèn được thiết kế dạng xoay, điều chỉnh được góc

chiếu sáng làm tăng hiệu quả chiếu sáng

* Sử dụng đế tản nhiệt bằng hợp kim nhôm: tản nhiệt

nhanh, không biến dạng, bề mặt được xử lý chống oxy

hóa

NLED104D

Đặc tính sản phẩm:

2) Đèn LED downlight âm trần-NLED104D

Ưu điểm của 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 ít

* Thiết kế gọn nhẹ, chắc chắn, dễ lắp đặt

* Không sử dụng thủy ngân, không phát xạ tia tử ngoại,

thân thiện với môi trường

Ứng dụng:

Ánh sáng tập trung, phù hợp cho chiếu sáng điểm nhấn:

NLED104D

Tuổi thọ (giờ)

hộ, bệnh viện,…

69

71

73

75

THE END