›
›

Giáo trình Kỹ thuật chiếu sáng

pdf 46 trang ngocly 3730
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Kỹ thuật chiếu sáng", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_ky_thuat_chieu_sang.pdf

Nội dung text: Giáo trình Kỹ thuật chiếu sáng

  1. Chương mở đầu: ÁNH SÁNG VÀ TỰ NHIÊN. §1. ÁNH SÁNG LÀ GÌ? *Ánh sáng là sóng điện từ - Là các nguồn bức xạ điện từ trong tự nhiên , nhân tạo.Các BXĐT có bước sóng α rất rộng mà ánh sáng chỉ là một phần trong đó.tốc độ truyền của ánh sáng :- -.Tốc độ truyền của ánh sáng : C=γ. α Trong đó γ là tần số ánh sáng. -Ngoài tính chất hạt tính chất điện t ừ được thể hiện bằng 2 vectơ cường độ từ trường E và B lan truyền và suy giảm dần trong không gian theo luật hình sin -Ánh sáng tự nhiên là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc. Chiếu sáng. Page 1
  2. Hồng ngoại Đỏ M tím Quang phổ :Tím , xanh da trời , xanh lam,vàng cam, đỏ. Theo tiêu chuẩn quốc tế (CIE) đưa ra tiêu chuẩn phối màu: 380 439 498 508 592 631 780 nm 555 Tử Xanh Xanh Vàng Cam Đỏ Hồng ngoại lục ngoại 412 470 51.5 577 600 673 555nm là bước sóng có khả năng gây cảm giác thị giác tốt nhất Chiếu sáng. Page 2
  3. §2 CƠ CẤU CỦA MẮT. Cấu tạo của mắt : Thủy tinh thể vùng ngoài A Vùng giữa B Võng mạc Nhãn cầu -Nhãn cầu thực chất là một thấu kính mềm có khả năng điều tiết tiêu cự của nó để hướng độ sáng của nó vào võng mạc -Võng mạc là nơi tập trung các thần kinh thị giác .Có 2 loại chính : +Vùng tập trung cỡ 7 triệu noron thần kinh hình nón dùng đẻ cảm thụ mức chiêu sáng cao ,có chức năng thị giác ánh sáng vào ban ngày và màu của sự vật . +Vùng ngoài (xung quanh) tập trung 120 triệu noron thần kinh hình que dùng để tri giác ánh sáng ở mức thấp chỉ nhận thức được mức độ trắng sáng hay tối của mắt. §3.TÍNH NĂNG NHÌN RÕ CỦA MẮT -Do các tế bào hình nón tập trung ở giữa võng mạc nên mắt và tri giác được rõ nét hình ảnh các tia sáng tập trung vào giữa võng mạc .Nói cách khác khi chúng ta nhìn 1 sự vật chúng ta không tri giác màu sắc của sự vật lân cận . Chiếu sáng. Page 3
  4. -Năng lực nhìn , các thí nghiệm cho thấy mắt co khả năng quan sát phân biệt được hai điểm quan sát sai lêch nhau 0,017 độ(góc α). -Tính năng nhìn của mắt được đánh giá bởi hàm Vphụ thuộc bước sóng ánh sáng V(α) nói lên khả năng quan sát của người. V=1 tức nhin rõ 100%. V=0 không nhìn thấy gì . Tính năng nhìn của mắt rất phụ thuộc vao bước sóng khái niệm đường cong hiệu quả V(α) phân biệt giữa ngày và đêm. Ban đêm Ban ngày α(nm) Chương 1: CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CHO ÁNH SÁNG Các đại lượng ánh sáng :Quang thông Ф Độ rọi E Cường độ I Độ chói L Định luật Dalambert cho mối quan hệ giữa Lv Chiếu sáng. Page 4
  5. §1 . QUANG THÔNG . *Mọi bức xạ điện từ nói chung gây ra các hiệu ứng khác nhau :hóa , nhiệt , điện từ với dải tần rất rộng .Nếu gọi W(λ)là phổ tần năng lượng của ánh sáng thì tồng năng lượng của nguồn bức xạ W= w( α)dα 0 Tuy nhiên trong đó chỉ một phần 780 W= w( α)dα là năng lượng tạo ra ánh sáng.Nhưng xét đến tính năng của 380 mắt ,xétđến năng lượng gây ra hiệu ứng nhìn thấy cho mắt người ta đinh nghĩa 780 Ф= w( α).V(α).dα –Quang thông nguồn bức xạ là phần năng lượng 380 thực sự gây hiệu ứng nhìn thấy cho mắt. [Ф]-lin(lumen). Định nghĩa quang thông: Quang thông của nguồn sáng là tổng thông năng lượng gây hiệu quả ánh sáng với mắt người nó biểu diễn phần năng lượng của nguồn tạo ra ánh sáng nhìn thấy *Hiệu suất phát quang : Định nghĩa: Nếu 1 nguồn sáng tiêu thụ công suất là P(w) và quang thông có thông lượng là Ф thì tỉ số :  η = [ lm\w] được gọi là hiệu suất phát quang của nguồn. Chiếu sáng. Page 5
  6. là chỉ số quan trọng nói lên tính kinh tế của nguồn . VD: Đèn sợi đốt 220v/100w Ф= 1390lm 220v/40w Ф=430lm ηđèn sợi đốt =(1520)lm/w ηhuỳnhquang=(60:80) lm/w. §2. CƯỜNG ĐỘ ÁNH SÁNG. *Góc khối. -Nếu từ tâm O của quả cầu bán kính R chúng ta nhìn thấy diện tích S trên mặt cầu thì người ta định nghĩa : Ω= S -Góc khối steradian. R 2 2 Biết Scầu=4п . R Ωđầy=4п(steradian). →Nhận xét :-Nếu chúng ta nhìn sự vật dưới cùng một góc khối Ω khoảng cách tăng lên k lần diện tích tăng lên k2 lần. *Cường độ ánh sáng I: đặc trưng cho mức độ ánh sáng ánh sáng theo các phương khác nhau. -Nói chung ánh sáng không phải phát đi như nhau theo các phương khác nhau vì vậy để đặc trưng cho thông lượng ánh sáng theo một phương nào đó -Xét nguồn sáng ∆S góc khối ∆Ω: Chiếu sáng. Page 6
  7. ΔФ ΔS Cường độ sáng phát về điểm A:  d I= lim = .→thực chất I chính là quang thông phát đi theo 1 phương .  0  d [I]=cd -Định nghĩa candela:là cường độ ánh sáng theo một phương của nguồn bức xạ ,ánh sáng đơn sắc có bước sóng α=555nm và cường độ năng lượng theo phương này bằng 1/683(W/Sr); VD:Nếu I=0.8cd(theo mọi phương Đèn sợi đốt 40W/220V I=100cd Đèn sợi đốt 300W/220V I=100cd đến 150 cd khi lắp trong bộ đèn . Đèn dẳng hướng , Biết quang thông Ф: d 4  I= .→ dФ=IdΩ→Ф=I dΩ=4пI.→I= . d 0 4 đến 0.7) 1> ح Thực tế thường gặp đèn đặt trong quả cầu mà có hệ số thấu quang+ o.9) ta có : I=τ.Ф\4п; +Đèn đặt trong bộ đèn (chao đèn ) Ta định nghĩa đường cong trắc quan là đường cong cho quan hệ I(γ ) –γ góc dư vĩ. →cho phân bố I trong tọa độ cực . →Đường trắc quang là thông số đầu tiên và quan trọng nhất trong một bộ đèn →cho biết phân bố quang thông của một bộ đèn trong không gian . Chiếu sáng. Page 7
  8. -Tính Ф: Mọi đường cong trắc quang đều cho với một nguồn sáng tiêu chuẩn 1000lm đặt 4 trong bộ đèn . quang thông của bộ đèn : Ф= I dΩ. 0 §3. ĐỘ RỌI . 1 -Độ rọi trung bình : -Xét mọt nguồn sáng phát thông lượng ánh sáng Ф xuống diện tích S Ф nguồn sáng S -Định nghĩa độ rọi E trên mặt phẳng S  E= (lm/ m2 ) S -Ý nghĩa :đặc trưng cho mức độ được chiếu sáng của sự vật .Vì vậy nó là đại lượng rất quan trọng đánh giá chỉ tiêu chiếu sáng của một không gian .Vì vậy trong thiết kế chiếu sáng nội thất đây là chỉ tiêu tiêu chuẩn đầu tiên được quan tâm . -Độ rọi cho các không gian tiêu chuẩn khác nhau được tra trong các bảng TCVN,CIE. VD:phòng học 300 500 lux. Chiếu sáng. Page 8
  9. Phòng triển lãm 600 1000 lux.  2 –Độ rọi trên một điểm. n dS -Xét nguồn sáng đặt tại O A α=( I , n ); dΩ nhìn tích là ds.cosα (diện tích đường bao). Có: dΩ=cosα. dS r 2 Mặt khác : dФ=IdΩ Lại có: d I cos EA= = dS r 2 *Đèn treo trên cột: d h 3 I cos Ea= = cos d 2 d 2 Ví dụ: Cho đèn 220V/150W(không có chao) h=4m, AH=3m. Tính EA. 4 4 Cosα= = ; 32 4 2 5 Chiếu sáng. Page 9
  10. §4. ĐỘ CHÓI. 1-.Độ chói khi nhìn trực tiếp vào nguồn sáng. -Đo mức độ gây ra hiện tượng lóa mắt. -Khi ta nhìn vào nguồn sáng mà ta cảm nhậ được sự chói không chỉ phụ thuộc vào cường độ I mà còn phụ thuộc vào cách nhìn liên quan đến góc quan sát đến diện tích của mặt quan sát . -Nếu chúng ta quan sát mặt dS ( I ) dưới góc nghiêng α thì độ chói mà ta nhận được chính là tỉ số giữa cường độ sáng của nguồn và diện tích mà ta quan sát được. L= dI (cd/m2) dS c os - Trong trường hợp chung nếu ánh sáng có phân bố I đều có diện tích phát sáng lá S thì : L= I .; S - Một số diện tích biểu biến thường gặp +Đèn cầu :S=п . R 2 . +Đèn huỳnh quang : S=l.d VD:Tính L của đèn cầu có D=0,1m trắng , =0.75.trong đặt một bóng huỳnh quang.P=80W. Với P=80W tra bảng ta có Фlm=3850(lm) I= Ф/4п=230(cd) Chiếu sáng. Page 10
  11. L=I/Sbk=25 →lớn τÞ gây chói mắt . -Theo tiêu chuẩn Lgh=500cd/m 2 Lmin=10- 5 cd/m 2 2-Độ chói khi quan sát một vật được chiếu sáng.Định luật Lambert. a-Phản xạ khuyếch đại hoàn toàn. -Xét một bề mặt được chiếu sáng bởi nguồn sáng S khi đó nguồn sáng có cách ứng xử khác nhau. +Nếu được cấu tạo bởi các hạt mịn đồng nhất phẳng thì sẽ có hiện tượng phản xạ khuyếch tán hoàn toàn xảy ra .Có đặc điểm : +Độ chói L của nguồn sáng gây ra không đổi và như nhau ở mọi phương diện nhìn. +Vector do S gây ra có phân bố tạo thành một mặt cầu tiếp xúc với điểm tới của tia sáng và có đường kính L.S +Có cường độ của tia sáng Iα=L.Scosα . -Tính L: +Định luật lambert :trong trường hợp có phản xạ khuếch tán hoàn toàn lên mặt phẳng có hệ số phản xạ là ρ độ rọi là thì độ chói là do mặt phẳng gây ra : E.ρ=Lп →Định luật này cũng đúng với trường hợp là nguồn sáng (tức ánh sáng đi qua một vật liệu cho phép ánh sáng đi qua với mức độ τ xuyên sáng . Chiếu sáng. Page 11
  12. Khi đó: τE = LI 2 Ví dụ : Xét tờ giấy trắng có hệ số phản xạ ρ = 0.7 , nếu được chiếu sáng E = 600 L = E = 0, 7.600 = 133.7 p p §.5 ĐỘ TƯƠNG PHẢN –TÍNH NĂNG NHÌN ĐỘ NHÌN RÕ. 1. Độ tương phản C. Lo- L VL DL C= = = L L L Trong đó : Lo độ chói khi ta nhìn đối tượng Lσ độ chói của phòng. C- đặc trưng cho mức độ quan sát nhìn rõ vật. Thực tế c= 10-2 là giá trị ngưỡng . C<0.01 không nhìn thấy sự vật→nhìn vào lúc ban đêm VD: Xét tờ giấy trên nền bảng đen ρbảng= 0.3,Ebảng =210lx. ρgiấy=0.7, Egiấy=90lx. E 2 →ρgiấy= = =20,05(cd/m ). p C 2 ρbảng= =20,05(cd/m ). Cs Þ c=0Þ không nhìn thấy gì. Chiếu sáng. Page 12
  13. 2.Tính năng nhìn. -bằng thực nghiệm cho thấy năng lực quan sát của mắt người tỉ lệ thuận với C .C tỉ lệ với lgC.Vì vậy người ta định nghĩa lgC là tính năng nhìn của mắt và trong các đồ thị đườn cong biểu diễn hay dùng lgC. 3.Độ nhìn rõ Vis. Vis = C Cs;ngưỡng tương phản nhỏ nhất mà mắt ngườicòn nhìn thấy Cs được→quan hệ giữa Lf và C. §6. CÁC ĐẶC TÍNH CỦA NGUỒN SÁNG . 1.Nhiệt độ màu của nguồn sáng ToK. -đây là đặc trưng quan trọng cho màu sắc của nguồn sáng. -Để so sánh chất lượng về màu sắc của ánh sáng với ánh sáng tự nhiên ban ngày người ta đưa ra khái niệm về nhiệt độ màu , nó mô tả bằng cách so sánh ánh sáng của nó với ánh sáng bức xạ của một vật đen tuyệt đối được nung sáng đến các nhiệt độ như nhau trong khoảng (2000 đến 10.0000) K.Khi đó chuẩn nhiệt độ nhỏ nhất sẽ quyết định phổ tần bức xạ và do vậy quyết định được màu sắc ánh sáng . Đồ thị (32): W(α). T0(K) Màu 1500 Đỏ 2000 Đỏ- trắng 3000 Đỏ trắng ấm 4000-5500 Ánh sáng ban ngày 7000-10000 Ánh sáng lạnh Biểu đồ kruithof:nghiên cứu sinh lý nhìn của mắt người trong mối tương quan đến nhiệt độ mà độ rọi để đảm bảo tiện nghi nhìn . Chiếu sáng. Page 13
  14. →ý nghĩa :đây là cơ sở khoa học đầu tiên cho chúng ta chọn nguồn sáng cho các ứng dụng yêu cầu các độ rọi khác nhau . →nói chung các loại đèn có nhiệt độ màu thích hợp cho chúng ta có cảm giác nóng và vì vậy nó được ứng dụng ở nhiều nơi có yêu cầu độ rọi thấp . -các đèn có nhiệt độ màu cao thì gây cảm giác lạnh ,màu dùng cho những nơi có mức chiếu sáng cao. 2.-Chỉ số hoàn màu Ra -Cùng một sự vật được chiếu sáng bằng các nguồn sáng khác nhau thì sẽ thể hiện các màu sắc khác nhau .Ra đặc trưng cho nguồn về sự thể hiện màu sắc trung thực của sự vật được chiếu sáng. Nó là thông số nói lên chất lượng của nguồn sáng .Nó rất quan trọng trong khi lựa chọn nguồn sáng ứng dụng trong thiết kế. Ra=0³ ÷100 Và càng cao chất lượng càng tốt Ra=0→đúng với mọi ánh sáng đơn sắc . Ra=100→ánh sáng tự nhiên Ra<50→màu sắc của sự vật bị biến đổi hoàn toàn. Ra<70→ứng dụng trong công nghiệp (thô) Ra ³ 85 →ánh sáng gần trung thực.Hiện nay các đèn ống huỳnh quang đa phần có Ra=85. T0,Ra là các thông số không thể thiếu được trong lý lịch các loại đèn. VD:cho đèn sợi đốt 220/300W ,h=3,5m a)tính độ rọi Es. b)tính độ chói khi nhìn sách với ρs=0,8. 0 c)tính E20, nếu mặt bàn nghiêng đi góc 20 so với mặt phẳng nằm ngang. d)Tính độ chói khi nhìn đèn biết Dđèn=6cm. Chiếu sáng. Page 14
  15. Đ α Ψ 1,7m 1,5m 2,3m Chương 2: CÁC DỤNG CỤ CHIẾU SÁNG. §1 NGUYÊN LÝ TẠO CÁC ĐÈN ĐIỆN VÀ CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ. 1.Nguyên lý. -Có 3 nguyên lý chính: *Nguyên lý đèn sợi đốt: -đốt sợi kim loại bằng bằng điện đến nhiệt độ cao tới 1000→20000K thì bắt đầu có bức xạ có bước sóng lớn nằm trong vùng hồng ngoại. Nếu tiếp tục tăng nhiệt độ thìxuất hiện ánh sáng và phổ của nó sẽ dịch dầnvề phía bước sóng ngắn khi nhiệt độ tăng.Nhiệt độ màu cũng nói lên chất lượng ánh sáng khi tăng nhiệt độ đốt nóng .Vật liệu thường dùng làm sợi đốt là vonfram. Chiếu sáng. Page 15
  16. -Hằng số phát quang (10÷20) lm/w→hiệu suất thấp .Hiện nay dùng sợi đốt xoắn kép để nâng hiệu suất quang năng(tập trung năng lượng vào diện hẹp). *Nguyên lý phóng điện trực tiếp -Nếu cho phóng điện trong 1 ống phóng có chứa Na hoặc Hg ở áp suất và nhiệt độ thích hợp sẽ có các ánh sáng đơn sắc nằm trong vùng nhìn thấy. -Hiện nay nó là loại cho hiệu suất cao nhất .Nhược điểm của nó là chất lượng ánh sáng không cao→thường sử dụng trong không gian lớn ngoài trời. *Nguyên lý phóng điện kết hợp với huỳnh quang . -Cũng cho phóng điện trong ống phóng trong điều kiện thích hợp để tạo ra bức xạ nằm trong vùng tử ngoại có bước sóng ngắn không nhìn thấy gọi là bước sóng sơ cấp .Sau đó chúng kích hoạt lên lớp huỳnh quang quét trong thành ống để phát ra ánh sáng nhìn thấy ,màu sắc và chất lượng ánh sáng phụ thuộc rất nhiều vào lớp huỳnh quang. -Đặc điểm : +Tạo ra các loại đèn có hiệu suất cao khoảng 20%÷22% -Chất lượng ánh sáng tương đối tốt. 2.Các tiêu chuẩn đánh giá một nguồn sáng. Có 4 tiêu chuẩn đánh giá. a)-Hiệu suất phát quang của đèn. -nó là chi tiêu quan trọng về kinh tế. η=(10÷2000) lm/w. b)-Tuổi thọ D(h) -tuổi thọ trung bình của một loại đèn. -chỉ tiêu quan trọng Chiếu sáng. Page 16
  17. D=(1000÷2000)lm/w c)-Nhiệt độ màu T0K -Đây là chỉ tiêu phản ánh tiện nghi chiếu sáng trong một không gian.Trong thực tế thường phải được phối hợp với độ rọi theo bản đồ kruithof. -Nhiệt độ màu(200÷7000)0K. d)-Chỉ số hoàn màu Ra. -Nói lên chât lượng chiếu sáng của nguồn ,phản ánh độ trung thực , màu sắc của sự vật trong không gian được chiếu sáng ,Cùng T0K thì Ra là chỉ tiêu chất lượng ,chỉ tiêu kĩ thuật của không gian thế. §.2 .ĐÈN SỢI ĐỐT. 1.Cấu tạo . *vỏ: là một quả cầu thủy tinh chịu nhiệt độ có pha một hàm lượng nhỏ P nhằm tạo ra mọt hằng số thấu qua τ. 0 0 *sợi đốt làm bằng sợi vonfram với sợi dây xoắn kép t lv=3500 K.Tuổi thọ trung bình khoảng một nghìn giờ. *Đuôi đèn: là phần để nối điện giữa bóng đèn và nguồn.Có 2 loại phổ biến: -Đuôi cài :tháo lắp dễ nhưng tiết kiệm điện kém→ứng dụng cho công suất nhỏ. Đuôi xoáy :thường dùng cho các cấp khác nhau từ nhỏ đến lớn. 2.Các chỉ tiêu đánh giá. -tuổi thọ thấp nhất trong các loại bóng hiện nay phụ thuộc vào U Chiếu sáng. Page 17
  18. Udm 13,5 D=Dđm( ) D,U chế độ làm việc bình thường U D/Dđèn Ф(u) P(u) 1 U/Uđm VD:Uđm=220v;Dđm=1000 U=250V D=178h. Udm 3,5 Quang thông :Ф=Фđm( ) U Udm 1,5 Công suất :P=Pđm( ) U -Hiệu suất phát quang thấp (5%) -Nhiệt độ màu thấp →ứng dụng cho chiếu sáng mức thấp -Chỉ tiêu về chỉ tiêu hoàn màu cao Ra≈100→có thể ứng dụng cho chiếu sáng cục bộ,trang trí các đèn làm việc . -Ưu điểm nổi trội là cấu thành đơn giản,nhưng cần thời gian khởi động. Chiếu sáng. Page 18
  19. 3.Đèn halogen sợi đốt. -Là loại đèn sợi đốt cải tiến bằng cách cho thêm một tỉ lệ thích hợp khí halogen trong bóng đèn sợi đốt. Ưu điểm : +Tăng tuổi thọ. +Tăng khả năng phát quang của đèn. 0 0 +T màukhoảng 3000 K +Ra-=100 +D=3000h +Hiệu suất phát quang =(20÷25)lm/W Phân loại : +Đèn clien:U=(12÷220V) +Đèn quả nhót :P=10,20,30,50W +Đèn đũa U=220V,P=100÷2000W Dùng trong không gian lớn đòi hỏi áp suất cao.(cho sân thể thao ,sàn diễn cầu truyền hình màu, triển lãm nghệ thuật ,sân khấu) Theo bảng (49) cho thấy bóng có công suất lớn thì hiệu suất càng cao trong chừng mực có thể được. §3 .ĐÈN HUỲNH QUANG. Hoạt động theo nguyên lý phóng điện kết hợp với huỳnh quang .có 3 loại: +Đèn ống +Đèn thủy ngân cao áp +Đèn compac. Chiếu sáng. Page 19
  20. 1 .Đèn ống huỳnh quang -Gồm 1 ống phóng điện 2 đầu có điện cực đốt nóng chứa argông cộng với một lượng nhỏ hg ở áp suất thấp P=0,01Hg Điện cực acgong huỳnh quang -nguyên lý phát sáng:nếu đặt U đủ lớn lên hai điện cực khi sợi đốt đã được đốt nóng sẽ xảy ra hiện tượng phóng điện tạo ra các tia cực tím (α=254nm) chúng kích hoạt lên thành ống tác dụng vào lớp huỳnh quang làm cho chúng phát sáng. W Bức xạ thứ cấp 254 400 800 α BX sơ cấp Tùy thuộc lớp bột huỳnh quang mà 0 0 T màu=3000 →ánh sáng vàng ấm 0 0 T màu=4000 → ánh sáng nhạt 0 0 T màu=5000 → ánh sáng ban ngày Chiếu sáng. Page 20
  21. *Nguyên lý làm việc CC Ukđ=400V Ulv=108V -Khi đặt điện áp lên đèn →điện áp được đặt lên khe hở tắc te→tại đó có phóng điện hồ quang ,dòng điện này đốt nóng hai sợi đốt tạo điều kiện thuận lợi cho việc giải phóng các electron ra khỏi cực K.Sau đó vì tiếp điểm động tắcte làm bằng bi- metan→tiếp điểm dưới dãn nở lớn →tự động ngắt hồ quang. - Nhờ cuộn chấn lưu tạo suất điện động tự cảm kết hợp Unguồn tạo Uhđ đặt lên đèn cỡ 400V→phóng điện trong đèn →hoàn thành quá trình.Ulv ≈108V. →chấn lưu sắt từ được dùng.Ngoài ra con có chấn lưu điện tử là loại biến tần biến đổi f1→f2. *So sánh: -Chấn lưu sắt từ : +làm việc ổn định, D cao ,dễ thích ứng với các loại đèn khác nhau ,cosφ=0,5. +Tổn hao lớn. +Khi đèn làm việc có thời gian khởi động. -Chấn lưu điện từ Chiếu sáng. Page 21
  22. +cosφ cao +Tổn hao thấp +Khởi tức thời + Dải điện áp làm việc rộng mà Ф thay đổi không nhiều .tuổi thọ của đèn bị suy giảm +khó tương thích với đèn. *Chỉ tiêu dánh giá. -Hiệu suất phát quang cao -Nhiệt độ màu có dải rộng (2500÷6500)0K. - Ra=85→cho ánh sáng trung thực . -Tuổi thọ cao D=1000h. 2.Đèn thủy tinh. -Nguyên lý làm việc:khi trong ống xảy ra phóng điện ở áp suất cao đến 10at, có chứa Hg hơi, thì nó tạo ra một quang phổ vạch có bước sóng 400,450,540,560 nm đồng thời tạo ra các bức xạ tử ngoại được dùng để kích hoạt lớp huỳnh quang. -Chỉ tiêu đánh giá : + Hiệu suất phát quang cao. +D=4000h. +Ra=50÷90. +P= 75W, 150W,250W,400W. →Thường đưa ra áp dụng trong chiếu sáng các công trình công nghiệp nặng ,nhà máy lớn.Tuy nhiên hiện nay kém cạnh tranh so với đèn Na có nhiều ưu việt hơn. 3.Đèn hợp bộ. *Cấu tạo . -Nhờ cải tiến công nghệ cho phép thu nhỏ ống phóng ,người ta đã cải tiến đèn huỳnh quang thành đèn compact cho phép sử dụng tiện lợi các chi tiết bóng đèn, chấn lưu đều được tổ hợp thành một thiết bị trọn bộ. *Đặc điểm . Chiếu sáng. Page 22
  23. +Bật sáng ngay +Hiệu quả ánh sáng tốt +ηpq=50÷80 lm/w +Ra= 85,T0K=2700÷4000,D=5000÷8000h. +D phụ thuộc chấn lưu. §4.CÁC ĐÈN PHÓNG ĐIỆN TRỰC TIẾP. Na thấp áp ,cao áp ,halogen kim loại. 1.Đèn hơi Na áp thấp. *Nguyên lý: Tạo điện áp cao lên hai cực của ống phóng có chứa hơi Na ở áp suất thấp là1mmHg.t0=50÷1000C thì sẽ phóng điện tạo ra đôi phổ vạch rất gần nhau α=589và 589,6 nm tạo ra ánh sáng màu vàng cam rất gần với vùng nhạy cảm của mắt. *Các chỉ tiêu đánh giá -η cao nhất trong các loại đèn hiện có 290lm/W, có tuổi thọ khá cao khoảng 8000h, T0K =1,Ra=90 Dùng trong không gian rộng ,ít quan tâm chất lượng. 2. Đèn hơi Na cao áp. *Nguyên lý:cho phóng điện trong ống phóng có chứa hơi Na ở áp suất 1÷2at ,t0=10000C ánh sáng có phổ vạch rộng cho ánh sáng trắng. *Chỉ tiêu -η=130lm/W(cao). -D=10000h. -T0K=1500÷2500 -Ra=20÷80 →Dùng trong cơ sở giao thông , sân bãi , nhà xưởng công nghiệp nặng. Chiếu sáng. Page 23
  24. 3.Đèn Halogen kim loại (Metal Halogen). *Nguyên lý:cho phóng điện trong ống phóng chứa Hg,khí halogen thu được ánh sáng có màu trắng.Có công suất (100÷200)W. *Chỉ tiêu : -η cao=95lm/W -D=4000h -T0=4500÷6000K -Ra=90. →thích hợp cho không gian rộng lớn đòi hỏi chất lượng ánh sáng cao. Chương3: VẤN ĐỀ ĐIỀU KHIỂN ÁNH SÁNG VÀ CÁC BỘ ĐÈN. §1.CÁC NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN ÁNH SÁNG. 1.Xét một nguồn sáng có thông lượng Ф,chiếu lên bề mặt của một vật liệu. a-Vật liệu có 3 cách ứng xử -Vật liệu phản xạ ánh sáng . +Định nghĩa: ρ= (<1),Фρ –lượng quang thông phản xạ trở lại theo các 2 hướng khác nhau. +Nếu gọi Фτ=là lượng quang thông xuyên qua được vật liệu . →Định nghĩa : τ=  <1 ,hằng số xuyên sáng.  +Một phần quang thông Фα gây ra hư nhiệt làm nóng vật liệu (bị hấp thụ). → Định nghĩa: α=  <1, hằng số hấp thụ.  →Có Ф=Фτ+Фρ+Фα ρ+τ+α=1. Chiếu sáng. Page 24
  25. VD: Bột màu trắng có ρ=0,8. Thạch cao ρ=0,9. Gương ρ=0,85. Lớp mạ bạc ρ=0,9÷0,93. Tường hoặc trần màu trắng:ρ=0,9. Tường hoặc trần màu sáng:ρ=0,5÷0.6. Tường hoặc trần màu tối :ρ=0,3÷0,4. b-Thường quan tâmnhất là ρ,τ. ρ,τ phụ thuộc f(α). (1)- Hằng số phản xạ đều,phản xạ bề mặt . (2)-ρ của tờ giấy màu vàng. (3,4)- τ của kình màu lục và đỏ. ρ,τ (4)  (1) (2)  (3) α 2.Nguyên lý điều khiển ánh sáng. Chiếu sáng. Page 25
  26. Các vật liệu có cấu trúc và hình dạng khác nhau sẽ có cách ứng xử khác nhau với ánh sáng ,được ứng dụng cho kĩ thuật điều khiển ánh sáng và nghiên cứu chế tạo các bộ đèn .chia thành 4 hiện tượng phản xạ và truyền sáng khác nhau. Định hướng khuếch tán,khuếch tán hỗn hợp,khếch tán hoàn toàn. 3.CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾU SÁNG . -Căn cứ vào việc phân bố quang thông của một bộ đèn ở 2 phía trên dưới mà người ta chia thành 5phương pháp sau: 1.Chiếu sáng trực tiếp . -Sao cho >90% Фbộ đèn hướng xuống dưới. -Gồm : *Chiếu sáng trực tiếp tăng cường (chiếu sâu). -Phần lớn quang thông hướng xuống phía dưới vì vậy mà chỉ bề mặt làm việc được chiếu sáng còn tường và không gian xung quanh bị tối. *Chiếu sáng trực tiếp mở rộng. -Có phân bố ánh sáng rộng hơn→không gian xung quanh một phần được chiếu sáng. 2-Chiếu sáng bán trực tiếp . -60÷90% Ф hướng xuống bàn làm việc khi đó cả tường và trần nhà cũng được chiếu sáng vùng bóng tối giảm đi vì vậy không gian làm việc có tiện nghi tốt hơn. -Ứng dụng rộng rãi trong nhà ở trong văn phòng. 3-Kiểu chiếu sáng hỗn hợp. -Kiểu nửa trên, nửa dưới(đều cả hai phía). -(40-60)% quang thông xuống dưới. -Ứng dụng cho các không gian mà trần có hằng số phản xạ lớn, ứng dụng ánh sáng phản xạ từ trần nhà xuống, nên thường dùng cho công cộng hoặc phòng khách. Chiếu sáng. Page 26
  27. 4-Chiếu sáng bán gián tiếp. -Ngược với hai kiểu trên 10÷40% Ф hướng xuống dưới ,được ứng dụng cho không gian công cộng. 5-Chiếu sáng gián tiếp. -10% Фđèn hướng xuống. -Thường sử dụng cho nhà hàng ,rạp chiếu phim ,nhà hát. §3.PHÂN LOẠI BỘ ĐÈN VÀ HIỆU SUẤT CỦA CHÚNG. -3 chức năng của bộ đèn. +chiếu sáng +Chức năng yêu cầu điện +Chức năng yêu cầu cơ. 1.Phân loại bộ đèn theo cấp chiếu sáng -Dựa trên cơ sở phân bố quang thông của bộ đèn mà CIE đã đã phân loại chi tiết các bộ đèn chiếu sáng nội thất thành 20 cấp khác nhau và được gọi tên theo chữ cái. A,B,C,D,E F,G,H,I ,J K,L,M,N O,P,Q,R,S Chiếu sáng trực tiếp cs trực tiếp các cấp bán cs trực tiếp tăng cường. mở rộng . trực tiếp. hỗn hợp. -Để làm căn cứ phân loại bộ đèn CIE chia không gian xung quanh bộ đèn thành 5 vùng khác nhau có góc khối sai lệch Sh. 2 Chiếu sáng. Page 27
  28. F5 2п F4 0 F1 -Gọi các F1÷F5 là quang thông xâm nhập vào ,góc khối п/Q là phần giữa góc và 2 3 .F5 quang thông ½ bán cầu trên. 2 F’1=F1+F2+F3+F4. Góc lưới quang п/2 п 3п/2 2п 4п thông Ω F1 F2’ F3’ F1’ F2=F1’+F3’ 41.40 600 75,50 900 1800 Người ta căn cứ vào Fi để phân cấp bộ đèn. *Hiệu suất của môt bộ đèn -Hiệu suất chiếu sáng của một bộ đèn là tỉ số giữa Ф của bộ đèn phát ra trên quang thông tổng của nguồn sánglà bóng đèn đặt trong đó. Fp η= .100%. Fd Trong lý lịch bộ đèn thường cho phân bố Fi với một bóng đèn tiêu chuẩn có qung thông là 1000lm lắp trong bộ đèn sau đó người ta chia hiệu suất thành hai thành phần ηi và ηđ tương ứng là hiệu suất trực tiếp và gián tiếp. Chiếu sáng. Page 28
  29. FFFF1 2 3 4 F5 η= ηi +ηđ= 100%+ 100%. 1000 1000 *Cấp của bộ đèn cho biết hiệu suất trực tiếp ,gián tiếp và phân bố quang thông của bộ đèn. VD: Cho bộ đèn cấp 0,45G+0,08T. ηi=0,08. Cấp gián tiếp. ηđ=0,45. Cấp trực tiếp . 0,53D cấp trực tiếp tăng cường.(không có cấp gián tiếp ) VD:cho bộ đèn: F1 F2 F3 F4 F5 350 260 127 20 0 ηđ= (III 1 2 3) .100%=75%. 6 *Cách xác định cấp bộ đèn. -Ta cần tính các quang thông riêng phần tương đối Fi” sau đó căn cứ vào bảng 7.2(92). Fi Fi”= . i Như vậy : 350 127 260 F1”= =462; F3”= =165; F2”= =343.    F1”+F2”=805. F1”+F2”+F3”=970. Các thông số tra bảng (7-2) ta có:F1” có cấp E,F. F1”+F2” có cấp D,E,F F1”+F2” +F3” có cấp A,G,I.H. vậy có cấp bộ đèn E,F thỏa mãn nhưng căn cứ F1” gần với giá trị giới hạn nào hơn thì chọn.Ở đây chọn E vì gần với 162 hơn. Chiếu sáng. Page 29
  30. Chú ý: -Nếu không biết phân bố quang thông Fi của bộ đèn khi đó có thể tính chúng bằng cách tích phân đường cong trắc quang I()→Tính tích phân   d trong 5 vùng. -Việc thực hiện các tích phân đó được làm gần đúng bằng các công thức B7.1(83). VD: Xét bộ pusma240(trang 126) có: I(160) =126cd. I(290) =110cd. I(37,60) =100cd. F1= (III 1 2 3) = 176(lm). 6 2.Phân loại bộ đèn theo tiêu chuẩn về điện. -Căn cứ theo chỉ tiêu an toàn điện ta phân bộ đèn thành 4 cấp như sau: Cấp bảo vệ Ký hiệu Mô tả Cấp 0 Không có biện pháp bảo vệ Cấp 1 Bảo vệ an toàn bằng cách nối đất. Cấp 2 Có 2 cách cấp điện:lam việc,bảo vệ chống giật khi chạm vỏ. Cấp 3 Bộ đèn lam việc với điện áp thấp U 50V. 3.Phân loại theo tiêu chuẩn cơ. -Phân loại theo 2 yêu cầu bảo vệ:chống các vật rắn và chống nước. -Kí hiệu IPX1X2. +X1 chỉ 6 cấp chống xâm nhập vào các vật rắn của bộ đèn. Chiếu sáng. Page 30
  31. Chỉ số 1 2 3 4 5 6 Vật có thể Tuyệt đối xâm nhập 50 12 2,5 1 Bụi kín bụi. Ф<(mm) +X2:chỉ cấp chống xâm nhập nước 1-Nước rơi thẳng 2-Nước rơi nghiêng 150 so với phương thẳng đứng. 3-Nước rơi nghiêng 600 so với phương thẳng đứng. 4-Chống tia nước phun từ mọi hướng . 5- Chống tia nước phun từ mọi hướng với áp lực p=0,3bar,khoảng cách 3m trở lại. 6- 7- Cho phép ngâm dưới nước với độ sâu đến 1m. 8-cho phép ngâm dưới nước sâu hơn. §4. CÁC PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN PHÂN BỐ QUANG THÔNG CỦA MỘT BỘ ĐÈN. 1.Đường cong trắc quang I() -Thường dùng cho các bộ đèn đối xứng. +Theo mọi phương . +Có 2 mặt phẳng đối xứng. -Khi đó ánh sáng thường được biểu diễn bởi đường bao mút các vecto cường độ ánh sáng nằm trong một mặt phẳng chứa trục quang của đèn .Trong trường hợp đối xứng chỉ cần vẽ một nửa . *Bộ đèn có chao. →vẽ cho bóng 1000lm đặt trong bộ đè nếu tăng lên 2000lm thì I nhân đôi. . Chiếu sáng. Page 31
  32. Bộ đèn có 2 mặt phẳng đối xứng. Dọc Ngang →Thường dùng cho các bộ đèn chiếu sáng trong nhà 2.Biểu diễn theo bảng I(c.). - Ứng dụng cho các bộ đèn đường. C  10 300 →I(c,) 3.Biểu diễn theo bảng I(.B). -Thường gặp trong đèn pha (dùng chiếu sáng sân thể thao ,trang trí Chiếu sáng. Page 32
  33. Z Đèn pha. V  Trục quang. B 0 Y P X B=0. V-Góc nhìn đèn. B-Độ lệch. B=arctg y -V; =arctg x ; z y2 z 2 -cách biểu diễn I(c,),I(,B) là các cách khác nhau để biểu diễn phân bố quang thông của một bộ đèn phức tạp trong không gian Chúng có thể chuyển đổi qua lại với nhau. Chiếu sáng. Page 33
  34. Phần 2: THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG. Chương 4: THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG TRONG NHÀ. *Mục đích :Nhằm đạt được mục đích chiếu sáng tiện nghi đặc biệt theo theo yêu cầu. *Nội dung: -Bước 1:Thiết kế sơ bộ. +Nhằm xác định được giải pháp và thông số cơ bản của đề án :kiểu chiếu sáng,loại bộ đèn,chiều cao đèn,số lượng nhằm đảm bảo được độ rọi yêu cầu theo chuẩn và phân bố đồng đều ánh sáng trên mặt phẳng làm việc.Việc này có liên quan đến nhiều tới phương diện thẩm mixcho không gian thiết kế vì vậy có thể có sự phối hợp của các kiến trúc sư. -Bước 2:Kiểm tra thiết kế. +Cần phải kiểm tra các tiêu chuẩn về màu, độ tương phản,độ chói,độ rọi,theo tiêu chuẩn.Đòi hỏi đến chuyên môn của các k sư chiếu sáng . I.Thiết kế chiếu sáng sơ bộ. -Gồm các bước sau: 1.Nghiên cứu khảo sát dữ liệu cho không gian thiết kế. *Các kích thước hình học: axbxH(m) *Các thông số vật lý ảnh hưởng tới chất lượng áng sáng. Các hằng số phản xạ,(bộ phản xạ,ρ1,ρ2, ρ2,ρ4) ρ1-hệ số phản xạ của trần ρ2-hệ số phản xạ cổ trần ρ3-hệ số phản xạ của tường ρ4-hệ số phản xạ của sàn. Bộ phản xạ là là bộ số đặc trưng cho tính phản xạ của không gian nội thất. VD:ρ=0,8-hệ số phản xạ của trần tường, thạch cao. ρ=0,7-hệ số phản xạ tường trắng ,sạch nhẵn ρ=0,5- quét vôi ve màu sáng. Chiếu sáng. Page 34
  35. ρ=0,3-sơn màu tối,đậm,hoa văn sặc sỡ. ρ=0,1-sơn mà tối ,kính . Với sàn: ρ=0,1-sàn ghép bằng các tối màu. Ρ=0,3-sàn có mau sáng. Khi có nhiều mảng màu khác nhau thì phải tính ρtb: ρtb=(ρa.Sa+ρb.Sb+ .)/(Sa+Sb+ .). *Môi trường và quản lý hệ thống chiếu sáng. -Môi trường khói ,bụi, -Quản lý :Bảo dưỡng thường xuyên Môi trường chỉ số 1-Hệ suy giảm quang thông do môi trường Quản lý vận hành chỉ số c-Hệ số suy giảm từ thông do quản lý. Định nghĩa: S= 1 = 1 =-Hệ số bù quang thông. V VV1. 2 →Tính cho hệ số chiếu sáng sau một năm sử dụng. δ=1,2÷1,6 1,2 –Môi trường sạch sẽ và quản lý tốt. 1,6 -Môi trường nhiều bụi và quản lý kém. VD:δ=1,6 ,Quang thông lắp đặt ban đầu ,độ rọi phải trội 60% để đảm bảo sau một năm sử dụng sẽ đạt được quang thông yêu cầu. 2.Chọn độ rọi yêu cầu E. -Theo bước khảo sát trên chúng ta tra bảng tiêu chuẩn để chọn độ rọi yêu cầu theo E tiêu chuẩn .→Căn cứ vào hoạt động hay công nghệ diễn ra không gian thiết kế. -Tra bảng TCVN,ví dụ: +Phòng học phòng thí nghiệm: 300÷500lx +Hành langm WC : 100lx +Siêu thị:600lx Chiếu sáng. Page 35
  36. +Cơ khí chính xác. : ≥1000lx 3.Chọn kiểu chiếu sáng. -Căn cứ vào đặc điểm của đối tượng thiết kế và các hoạt động diễn ra trong đó để quyết định kiểu chiếu sáng +Chiếu sáng trực tiếp: -Trực tiếp hẹp (tăng cường) thường dùng cho không gian có chiều cao lớn,đạt được hiệu quả chiếu sáng cao.Khi đó cả trần và tường ít được chiếu sáng . +Trực tiếp mở rộng và bán trực tiếp: -Tạo được không gian tiện nghi,khi đó cả trần và tường được chiếu sáng một phần.Ứng dụng cho không gian vừa phải.VD:phòng học ,công sở. +Gián tiếp và bán gián tiếp: -Ứng dụng cho các không gian công cộng như nhà ga,nhà ăn,đại sảnh. -Sau khi chọn được kiểu chiếu sáng thì lây đó làm cơ sở chọn bộ đèn,cần phải tham khảo lý lịch của chúng để đáp ứng được kiểu chiếu sáng đã đề ra sau đó cũng cần quan tâm tới thảm mỹ của bộ đèn. 4.Chọn loại đèn và nguồn sáng. -Mục đích :tạo ra môi trường ánh sáng có tiện nghi tốt ,có nhiệt độ màu và chỉ số hoàn màu phù hợp tương ứng với độ rọi phù hợp tương ứng độ rọi đã chọn.Đảm bảo: _Có sự phù hợp giữa T0K và E. +Ra cần có phù hợp với yêu cầu về chất lượng ánh sáng liên quan đến công việc diễn ra trong nội thất . +Tính kinh tế liên quan đến hiệu suất phát quang của nguồn, tuổi thọ của đèn,liên quan đến vấn đề vận hành ,sửa chữa. -Một số gợi ý: Chiếu sáng. Page 36
  37. +Loại đèn ống huỳnh quang được dùng phổ biến trong nhà và các xí nghiệp công nghiệp nhẹ(chiếm khoảng 70% trong cuộc sống đời thường). +Đèn sợi đốt ,halogen được sử dụng chủ yếu trong nội thất ,trong chiếu sáng cục bộ. VD:đèn bàn,đèn trang trí. +Các đèn phóng điện:đèn hơi Na.Hg, Halogen chủ yếu dùng trong các nhà xưởng,xí nghiệp lớn hoặc các nhà thi đấu có không gian rộng,độ cao lớn. 5.Chọn chiều cao treo đèn. -Độ cao treo đèn h(m) là thông số quyết định tiện nghi chiếu sáng. -h lớn thì: +Giảm được khả năng nhìn đèn trực tiếp ,gây lóa ,và tăng tiện nghi. +Cho phép đặt các đèn có công suất lớn→hiệu suất phát quang cao. +Số lượng đèn đặt sẽ giảm→làm đơn giản cho bộ đèn và hệ thống chiếu sáng. -Khi quyết định chiều cao h cần cân nhắc tới các yếu tố kiến trúc trong phòng →quan tâm đến hiệu quả cụ thể. -Định nghĩa: J= h.' -chỉ số treo +)J=0 h h ' +)J=1/3. Trong đó h’ là khoảng cách giữa đèn và trần,h là khoảng cách giữa đèn và mặt phẳng làm việc. h’ mặt phẳng làm việc. h Chiếu sáng. Page 37
  38. Bố trí đèn và xác định số lượng tối thiểu Nmincủa các bộ đèn. -Trong các tiêu chuẩn qui định sắp xếp theo một lưới chữ nhật.Nếu số lượng quá ít sẽ không đảm bảo sự phân phối đều ánh sáng trong phòng.Ngược lại nếu lưới quá nhiều điểm bố trí thì mạng điện và hệ thống điều khiển tốn kém. Nmin là số điểm bố trí nguồn sáng tối thiểu để đảm bảo chỉ tiêu chiếu sáng cho phòng,là chỉ tiêu đầu tiên phụ thuộc yếu tố: +)Cách bố trí đèn. +)Khoảng cách giữa các bộ đèn. +)Phụ thuộc vào bộ phản xạ của phòng. Nếu giữ nguyên tỉ số n (n khoảng cách giữa các đèn) thì sẽ giữ nguyên được h phân bố đồng đều ánh sáng .Vì vậy để đảm bảo đồng đều ánh sáng ta đưa ra quy định. Cấp bộ đèn A B C D . n (max). 0,5 0,8 1 1,2 h 7. Tính quang thông tổng. -Фtt là quang thông cần cấp cho không gian thiết kế để đảm bảo sau một năm sử dụng đạt được yêu cầu theo tiêu chuẩn. a b Eyc a b Eyc Фtt= = [lm]. ksd ksd. V δ-Hệ số bù quang thông. V-Hệ số giảm quang thông. Ksd-Hệ số sử dụng bộ đèn. Quan trọng cần xác định khi tính toán. *Một số định nghĩa. -Hệ số sử dụng quang thông :là tỉ số giữa quang thông nhận được trên mặt phẳng làm việc và quang thông phát ra của bóng đèn. 20 - 6.3 Ksd= . 2 Chiếu sáng. Page 38
  39. -Hệ số lợi dụng quang thông :hệ số có ích U là tỉ số giữa quang thông nhận được trên mặt phẳng làm việc và quang thông phát ra của bộ đèn. nd U= . phat Thông thường : U=Uđ+Ui. Ud: hệ số lợi dụng quang thông trực tiếp. Ui: hệ số lợi dụng quang thông gián tiếp. -Hiệu suất bộ đèn η là tỉ số giữa quang thông phát ra trên quang thông tổng của bộ đèn. Ksd=η.U=ηdUd+ηIUi. Ksd phụ thuộc cấp bộ đèn, bộ phản xạ,phụ thuộc chỉ số địa điểm ,nói lên kích thước hình học và chỉ số độ cao của đèn. ab K= -Chỉ số treo đèn. h(a + b) VD: Trong không gian thiết kế có K=2,3; ρ=751;J=0,dùng bộ đèn 0,54E+0,16T.Tính Ksd. Ksd=0,54.Ud+0,16.Ui=0,54988 0,87 - 0,82 Ud=0,82+ .(2,3-2,0)=0,85. 2,5 - 2,0 0,58 - 0,55 Ui=0,55+ .(2,3-2,0)=0,568. 2,5 - 2,0 8.Xác định số bộ đèn và lưới bố trí. Số bộ đèn:  N= .n- số bóng đèn có Фđ  -Bố trí lưới lắp đèn :căn cứ vào kích thước hình học cụ thể mà bố trí phải đảm bảo: +)Tính thẩm mỹ. +)Phải cân nhắc các kích thước m,n,p,q:  p(q)  m(n).   +)Đảm bảo đèn chiếu sáng N≥Nmin N Nmin→Đạt. Chiếu sáng. Page 39
  40. N>>Nmin→Không kinh tế và phức tạp hệ thống→nên thiết kế cho hợp lý.→Tăng Фđ và giảm N. VD:Thiết kế chiếu sáng cho một phân xưởng sữa chữa cơ khí có kich thước là ax- bxH là 20x15x4,15.Chọn bộ phản xạ ρ=551. Theo tính chất công việc chọn độ rọi yêu cầu Eyc.Bố trí đèn sát trần(J=0)chọn bộ đèn ống huỳnh quang có cấp là 0,42G+0,07T.Bóng đèn chọn loại 1,2 m có các thông số 36W,Фđ =335.Tính số bộ đèn tối thiểu Nmin. Giải: h=H-0,85=4,15-0,85=3,3(m) n Tra bảng( )max=0,15→Nmax=1,5.h=4,95(m) h Theo chiều ngang(b): 1 m(n) p(q) 1 m(n). 3 2 15 Số khoảng = số đèn= 15 = x=3. n 4,95 n= 15 =5>4,5 không đạt →x=4 3 n= 15 =3,75m q=1,8m 4 n= 15 - 2.1,8 =3,8(m). 3 Theo chiều a:chọn p=1,5 m= 20 - 2.1,5 =4,25(m). 4 Nmin=4x5=20(m) *Tính quang thông tổng Фtt Фtt=a.b.δ/Ksd. phân xưởng ít bụi bặm chọn S=1,4. Ksd=ηd.Ud+ηi.Ui a.b 20.15 Hệ số địa điểm K= = =2,6. h(a + b) 3,3(20 + 15) Ud=0,798.;Ui=0,404. Hệ số sử dụng: Chiếu sáng. Page 40
  41. Ksd=0,42.0,798+0,07.0,404=0,36344. 20.15.250.1,4 Фtt= =288,806(lm). 0,36344 Фtt là quang thông cần cấp cho xưởng để sau 1 năm sử dụng so E=250lx *Tính toán bộ đèn.Chọn đèn hãng claude. P=36W;Ф=3350lm;T0=30000K;Ra=85;D=26mm. N=Фtt/n.Фđ=43 bộ Chọn N=42=6x7. *Phân bố lưới bố trí đèn 15 Lấy q=0,4m n= =2,59 m 5 + 2.0,4 →chọn n=2,6 m 20 m= =2,94 m chọn m=3(m). 6 + 2.0,4 →p= 20 - 6.3 =1(m). 2 *Nhận xét :So sánh N và Nmin N>Nmin→đảm bảo thiết kế về đồn đều chiếu sáng.Tuy nhiên N>>Nmin→có thể xem xét lại để đưa ra phướng án tốt hơn theo hướng giảm N. II.Kiểm tra thiết kế. Trong phần này có một số yêu cầu đã đạt được khi thiết kế sơ bộ như:màu của nguồn sáng phù hợp với E,độ đồng đều.Cần tính toán để đảm bảo:độ tương phản của đèn trần. 1.Chỉ tiêu độ tương phản của đèn trần. -Định nghĩa :Hệ số chói khi nhìn đèn do choi nhin den,goc nhin 45 0 r= =Lđ(γ=75 )/Ltrần. do choi cua tran -Tiêu chuẩn quy định : r 20-mức tinh xảo . r 50 –mức thông thường. Chiếu sáng. Page 41
  42. -Ý nghĩa :Xét đến mức tiện nghi của không gian tránh cho người lao động bị chói khi quan sát đèn trần. 2 Kiểm tra độ tương phản theo độ rọi. -Theo tiêu chuẩn :0,5 E3 0,8. E5 Hoặc theo các đặc tính E3(E4) 3.Kiểm tra tiêu chuẩn soller. -Nghiên cứu sinh lý nhìn của con người với mức lao động khác nhau thì soller đưa ra bản đồ cho đường cong độ chói . Ymax=(γ,mức lao động) -Cach kiểm tra :phải tính được độ chói tại một số góc nhìn →tra trên đường cong hoặc vẽ các đường cong L(γ) lên đặc tính soller của bộ đèn đã chọn.Nếu đường cong nằm bên trái đường cong giới hạn thì kết luận tiêu chuẩn kiểm tra này đạt yêu cầu về tiện nghi. 4.Tính độ rọi Ei. NF -Công thức : Ei= =[Ri.Fi”+Si]. (*) 1000ab -Trong đó: i=1,2,3.→các độ rọi lên trần, tường, và mặt phẳng làm việc. N- số bộ đèn. F-Quang thông của một bộ đèn. η-Hiệu suất phát quang Fi”-Quang thông tương đối riêng phần trên mặt phẳng làm việc,tra theo bộ đèn và các chỉ số khác(116,117) Ri,Si- Các chỉ số được tra theo bảng(118). Một số chỉ số: ab K= - chỉ số địa điểm. h() a b J= h' - chỉ số treo. h h ' 2mn ap bq Km= -Chỉ số lưới;Kp= - chỉ số gần tương đối. h() m n h() a b Chiếu sáng. Page 42
  43. Ei đã xét tới mọi yếu tố hình học,lưới phân bố đèn, gần hay xa tường được xem là các thiết kế tin cậy nhất. VD: Kiểm tra thiết kế cho ví dụ trên. -Có: K=2,6; J=0. 2mn ap bq Km= =0,844; Kp= =0,303. h() m n h() a b α=Kp/Km=0,359. Xp=0,359(km). *Tính toán Ei theo (*). Fu”=f(K,Km,Kp,cấp bộ đèn,J). -Xét K=2,5. Km=0,844 Kp=0,359 - Khi Km=0,5 → Kp=0,1795.→ Kp=0 hoặc 0,25 (1) Km=1 → Kp=0,359.→ Kp=0 hoặc 0,5. (2) 642 588 (1) Fu”=588 hoặc 642 Fu”= 588+ 0,1795 0,25 0 = 626,772. 620.288 626,772 (2) Fu”=537 hoặc 653. Fu”= 537+ 0,359 1 0,5 = 620.288. Nội suy cấp Km 42.(2.3350).0,42 Fu”=626,772+ (0,844-0,359) 20.15.1,4.103 =622,311. Hoàn toàn tương tự với K=3 ta có Fu”=631,32. Tra bảng và tính Ri,Si(theo bảng 118). ρ=551; K=2,6. E4=E4d+E4i Chiếu sáng. Page 43
  44. 42.(2.3350).0,42) E4 d .[0,72.12.631,32 317] 217,26 (lx) 20.15.1,4.103 E4 i 0,67 i [ R 4. Fu'' S 4 i ] 19, 25 (lx) => E4 = 236,51 Tương tự ta tính được E3 = 181,92 lx Tính E1 = 40,8 + 50,02 = 90,32 (lx) Kiểm tra : + Độ rọi trên MPLV ΔE% = 5,4% => tốt (ΔE% ≤ 10%) + Độ chói nhìn đèn L®(75 ) y/c r 50 LtrÇn 1.E 1 90,82.0,5 Ltn = 14,45 (cd/m²) r r - Độ chói của đèn ở γ = 75º Kích thước bộ đèn 1,24*0,18*0,1 Diện tích b/k theo 2 hướng nhìn b a Chiếu sáng. Page 44
  45. Sbk ngang = ab.cosγ + ac.sinγ = 0,1775 m² Sbk dọc = ab.cosγ + bc.sinγ = 0,0751 m² Id Độ chói theo 2 hướng Lđ = (75 ) Sbk Tra đường cong trắc quang của bóng đèn : 2.3350 301,5 Iđng(75º) = 45.cd. 301,5cd => Lđng = 1698 (cd/m²) 1000 0,1775 2.3350 201 Iđdọc(75º) = 30.cd. 201cd => Lđdọc = 2676,43 (cd/m²) 1000 0,0751 =>Các tỉ số : 1698,6 Rng = 117,5 > 50 => Ko đạt 14,45 2676,43 Rdọc = 185,2 > 50 => Ko đạt 14,45 Khắc phục bằng cách : + Xử lí làm tăng ρ1 của trần + Chọn lại đèn theo hướng tăng Sbk + Giảm độ chói của đèn *Kiểm tra tỉ số E3/E4 ĐK 0,5 ≤ E3/E4 ≤ 0,8 181,92 Có E3/E4= 0,77 => thỏa mãn 236,5 Nếu tº thỏa mãn ta khắc phục bằng 2 cách : + Chọn lại bộ đèn về phía chiếu sáng mở rộng + Chọn lại cấp bộ đèn Chiếu sáng. Page 45
  46. -Cách khác quan trọng hơn thay đổi p,q *Kiểm tra theo sơ đồ Sollvier + Chọn 5 giá trị γ để tính L(γ) + Sau đó vẽ đường cong L(γ) lên đặc tính Soll của bộ đèn đã cho NX : Nếu đặc tính ta vẽ được nằm hết về bên trái => đạt Chương 2 : Thiết kế chiếu sáng đường §1: Đặc điểm và các tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng đường Mục đích : Nhằm tạo ra mô hình chiếu sáng tốt , tiện nghi , đặc biệt cho người tham gia giao thông , quản lí và xử lí chính xác , nhanh chóng các tình huống giao thông xảy ra trên đường . 1.Các đặc điểm . -Thiết kế chiếu sáng (TKCS) cho người quan sát chuyển động , quan sát cả mặt đường lẫn đối tượng cũng đang chuyển động . -Khác với chiếu sáng nội thất , ở đấy lấy độ rọi làm tiêu chuẩn đầu tiên và quan trọng nhất để làm tiêu chí thiết kế , thì ở đây người ta quan tâm nhất đến độ chói của mặt đường . Thực nghiệm cho thấy ko phải độ rọi mà chính độ chói mặt đường mới quyết định chất lượng quan sát của người lái xe. => Lyc tra theo tiêu chuẩn -Khác với trong nội thất L của tường , trần tuân thủ định luật Lamberg và ko phụ thuộc vào hướng quan sát . Độ chói của mặt đường ko tuân theo quy luật đó vì Chiếu sáng. Page 46