Giáo trình Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả: Phần 2 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Chương 4
CHIẾU SÁNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ
4.1. Đại cương về chiếu sáng tiết kiệm và hiệu quả
Theo suốt chiều dài lịch sử phát triển kỹ thuật, ngành Kỹ thuật chiếu sáng tiến
những bước chậm chạp với nguồn sáng đơn sơ ban đầu bằng những bó đuốc, ngọn nến
hay đèn dầu… và nhanh chóng chuyển qua kỷ nguyên phát triển rực rỡ của thời kỳ Ánh
sáng điện.
Nếu trước đây chiếu sáng chỉ nhằm “đẩy lùi bóng tối”, thì giờ đây với sự phát triển
vượt bậc của Cách mạng khoa học kỹ thuật, đời sống vật chất và tinh thần của con người
được cải thiện với nhiều bước đột phá, mục đích và yêu cầu về chiếu sáng cũng thay đổi.
Chức năng chiếu sáng ngoài việc đảm bảo điều kiện tiện nghi lao động, tiện nghi sinh
hoạt của con người, nâng cao giá trị thẩm mỹ cho các cơng trình kiến trúc, các hoạt động
nghệ thuật văn hóa cịn phải tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường.
Tiết kiệm điện năng trong chiếu sáng không phải là tắt, không sử dụng các bóng
đèn khi khơng có nhu cầu mà cần áp dụng đồng bộ các giải pháp công nghệ tiên tiến, sử
dụng các nguồn sáng và các thiết bị chiếu sáng tiết kiệm năng lượng và hiệu quả theo
phương châm “tiêu tốn ít điện năng nhưng chất lượng ánh sáng tốt hơn” đáp ứng nhu cầu
sử dụng, đồng thời giảm điện năng tiêu thụ trong chiếu sáng ở cả thành thị và nông thôn
nhất là vào giờ cao điểm.
Theo đà phát triển của sự nghiệp cơng nghiệp hóa đất nước, các đô thị khu công
nghiệp, các xa lộ, các công trình văn hóa và thể thao đang phát triển nhanh chóng. Hiện
nay trên quy mơ tồn quốc, các huyện, xã và trên 85% hộ dân đã được cung cấp điện quốc
gia, với tổng số trên 700 đô thị đang trên đà quy hoạch xây dựng và phát triển (trong đó
có 5 thành phố lớn và 60 thành phố, 47 thị xã và trên 620 thị trấn) nhu cầu về chiếu sáng
tăng trưởng rất lớn. Với số dân đô thị chỉ chiếm 26% dân số cả nước nhưng sử dụng trên
80% tổng số điện năng, trong đó chiếu sáng sử dụng tới 27% tổng điện năng.
Với tốc độ phát triển như trên, việc đầu tư xây dựng các nhà máy điện không theo
kịp tốc độ phát triển nhanh của nền kinh tế, tình trạng thiếu điện cịn diễn biến lâu dài cho
nên việc sử dụng điện năng hiệu quả và tiết kiệm là quốc sách hàng đầu. Kỹ thuật chiếu
sáng đã chuyển từ chiếu sáng tiện nghi trong đó chú trọng tiện nghi nhìn sang chiếu sáng
tiện ích cần đảm bảo tiện nghi nhìn, thỏa mạn điều kiện lao động tốt nhưng triệt để tiết

kiệm điện.
4.1.1. Các phương pháp tạo ra ánh sáng
Ánh sáng chỉ là một phần của rất nhiều loại sóng điện từ bay trong khơng gian.
Những loại sóng này có cả tần suất và chiều dài, hai giá trị này giúp phân biệt ánh sáng
với những dạng năng lượng khác trên quang phổ điện từ.
Nguồn bức xạ ánh sáng thường là các nguyên tử bị kích thích. Theo thuyết lượng
tử ánh sáng, khi các điện tử của nguyên tử từ mức năng lượng cao trở về mức năng lượng
thấp hơn chúng phát ra proton và ánh sáng
Sự biến thiên năng lượng của điện tử từ mức năng lượng cao về mức năng lượng
thấp hơn được biểu diễn bằng phương trình:
hv
1240
E  E 2  E1  hv  (J) 
(eV)
λ
λ
96


với h  6,6256.1034 J.s là hằng số Plank, c  3.108 m / s là tốc độ ánh sáng trong
chân khơng, λ là bước sóng ánh sáng.
Hình 4-1 mơ tả sự biến thiên năng lượng của các điện tử (electron) trên quỹ đạo.
Bình thường các điện tử trong nguyên tử ở trạng thái cơ bản với năng lượng thấp, khi
nhận thêm năng lượng, chúng “nhảy” lên các mức năng lượng cao hơn gọi là trạng thái
kích thích. Các điện tử chỉ tồn tại ở mức kích thích trong thời gian rất ngắn rồi trở về năng
lượng cơ bản và phát ra photon.

Hình 4-1. Sự chuyển mức năng lượng của điện tử.

Hình 4-1 cũng biểu diễn bức xạ kích thích từ mức năng lượng thấp sang mức năng

lượng cao hơn và bức xạ tự phát từ mức năng lượng cao xuống mức năng lượng thấp hơn.
Trường hợp chất khí (ở áp suất thấp), khoảng cách giữa các nguyên tử lớn, số
lượng lớn hạt chuyển động mức năng lượng giới hạn vì vậy chúng thường phát ra quang
phổ vạch.
Trường hợp áp suất chất khí cao, khoảng cách giữa các nguyên tử ngắn, tương tác
giữa các nguyên tử làm mở rộng mức năng lượng vì vậy quang phổ phát ra thường rộng
hơn. Hình 4-2 biểu diễn quang phổ của ánh sáng mặt trời, thủy ngân và khí hydro:

Hình 4.2: Bức xạ phóng điện trong từng loại chất khí

Hình 4-2. Quang phổ của ánh sáng mặt trời, ánh sáng thủy ngân và khí hydro
97


Một cách tổng quát, để tạo nên điện tử kích thích, người ta thường dùng một trong
bốn phương pháp sau đây:
a, Kích thích nhiệt: Tạo ra bởi dao động nhiệt của các hạt vật chất trong chất rắn
khi bị nung nóng. Đây là nguyên lý làm việc của các đèn sợi đốt. Phổ ánh sáng do các vật
được nung nống phát ra là phổ liên tục và chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của vật.
b, Kích thích điện: Tạo ra bởi va chạm của các hạt mang điện gia tốc trong điện
trường. Đây là nguyên lý làm việc của các đèn phóng điện chất khí. Phổ ánh sáng giàn
đoạn và phụ thuộc vào bản chất cũng như nồng độ chất khí.
c, Kích thích quang: Tạo ra bởi sự hấp thụ photon (bức xạ thứ cấp). Đây là nguyên
lý làm việc của các đèn huỳnh quang. Trong đèn huỳnh quang, bức xạ sơ cấp của hơi thủy
ngân trong miền tử ngoại kích thích lớp bột huỳnh quang phát sáng thứ cấp. Ánh sáng do
sự phát xạ thứ cấp có thể là quang phổ liên tục hoặc quang phổ vạch, nhưng bao giờ cũng
có bước sóng dài hơn, thường là ở vùng nhìn thấy.
d, Kích thích trong chất bán dẫn: Khi lớp chuyển tiếp p-n của một số chất bán dẫn
được đặt vào điện trường ngoài theo chiều thuận sẽ phát các photon. Đây chính là nguyên
lý làm việc của các đèn điot phát quang (LED).

4.1.2. Khái niệm và các thuật ngữ thường dùng trong chiếu sáng
Lumen: Đơn vị của quang thông; thông lượng được phát ra trong phạm vi một đơn
vị góc chất rắn bởi một nguồn điểm với cường độ sáng đều nhau là một Candela. Một lux
là một lumen trên mỗi mét vuông. Lumen (lm) là đương lượng trắc quang của Oát, được
tăng lên để phù hợp với phản ứng mắt của “người quan sát chuẩn” 1 W = 683 lumen tại
bước sóng 555 nm.
Hiệu suất tải lắp đặt: Đây là độ chiếu sáng duy trì trung bình được cung cấp trên
một mặt phẳng làm việc ngang trên mỗi Oát công suất với độ chiếu sáng nội thất chung
được thể hiện bằng lux/W/m².
Hệ số hiệu suất tải lắp đặt: Đây là tỷ số của hiệu suất tải mục tiêu và tải lắp đặt.
Nguồn phát sáng: Bộ đèn là một đơn vị phát sáng hoàn chỉnh, bao gồm một hoặc
nhiều đèn cùng với các bộ phận được thiết kế để phân phối ánh sáng, định vị và bảo vệ
đèn, và nối đèn với nguồn điện.
Lux: Đây là đơn vị đo theo hệ mét cho độ chiếu sáng của một bề mặt. Độ chiếu
sáng duy trì trung bình là các mức lux trung bình đo được tại các điểm khác nhau của một
khu vực xác định. Một lux bằng một lumen trên mỗi mét vuông.
Độ cao lắp đặt: Độ cao của đồ vật hay đèn so với mặt phẳng làm việc.
Hiệu suất phát sáng danh nghĩa: Tỷ số giữa công suất lumen danh nghĩa của đèn
và tiêu thụ điện danh nghĩa, được thể hiện bằng lumen trên ốt
Chỉ số phịng: Đây là một hệ số thiết lập quan hệ giữa các kích thước dự kiến của
cả căn phịng và độ cao giữa bề mặt làm việc và bề mặt đồ đạc.
Hiệu suất tải mục tiêu: Giá trị của hiệu suất tải lắp đặt được xem là có thể đạt
được với hiệu suất cao nhất, được thể hiện bằng lux/W/m².
Hệ số sử dụng (UF): Đây là tỷ lệ của quang thông do đèn phát ra tới mặt phẳng
làm việc. Đây là đơn vị đo thể hiện tính hiệu quả của sự phối hợp chiếu sáng.
Quang thông và cường độ sáng: Đơn vị quốc tế của cường độ sáng I là Candela
(cd). Một lumen bằng quang thông chiếu sáng trên mỗi mét vuông (m2) của một hình cầu
có bán kính một mét (1m) khi một nguồn ánh sáng đẳng hướng 1 Candela (nguồn phát ra
98

bức xạ đều nhau tại mọi hướng) có vị trí tại tâm của hình cầu. Do diện tích của hình cầu
có bán kính r là 4πr2, một hình cầu có bán kính là 1m có diện tích là 4πm2 nên tổng quang
thông do nguồn 1 – cd phát ra là 4π1m. Vì vậy quang thơng do một nguồn ánh sáng đẳng
hướng có cường độ I sẽ được tính theo cơng thức:
Quang thơng (lm) = 4π × cường độ sáng(cd)
Sự khác nhau giữa lux và lumen là lux phụ thuộc vào diện tích mà quang thơng trải
ra. 1000 lumen, tập trung tại một diện tích một mét vng, chiếu sáng diện tích đó với độ
chiếu sáng là 1000 lux. Cũng 1000 lumen chiếu sáng trên diện tích mười mét vng sẽ tạo
ra độ chiếu sáng mờ hơn, chỉ có 100 lux.
Định luật tỷ lệ nghịch với bình phương: Định luật tỷ lệ nghịch với bình phương
xác định quan hệ giữa cường độ sáng từ một điểm nguồn và khoảng cách. Định luật phát
biểu rằng cường độ ánh sáng trên mỗi đơn vị diện tích tỷ lệ nghịch với bình phương của
khoảng cách tính từ nguồn (về bản chất là bán kính). E = I / d2 Trong đó E = độ chiếu
sáng, I = cường độ sáng và d = khoảng cách.
Một cách viết khác đôi khi thuận tiện hơn của công thức này là:
E1 d1² = E2 d2²
Khoảng cách được đo từ điểm kiểm tra đến bề mặt phát sáng đầu tiên – dây tóc của
bóng đèn trong, hoặc vỏ thủy tinh của bóng đèn mờ.
Ví dụ: Nếu đo cường độ sáng của một bóng đèn tại khoảng cách 1,0 mét được 10,0
lm/m² thì mật độ thơng lượng tại điểm chính giữa của khoảng cách đó sẽ là bao nhiêu?
Lời giải:
E1m = (d2 / d1)² * E2
= (1.0 / 0.5)² * 10.0
= 40 lm/m²
Nhiệt độ màu: được thể hiện theo thang tính Kelvin (K) là biểu hiện màu sắc của
đèn và ánh sáng mà nó phát ra. Tưởng tượng một tảng sắt được nung đều cho đến khi nó
rực lên ánh sáng da cam đầu tiên, và sau đó là vàng, và tiếp tục cho đến khi nó trở nên
“nóng trắng” Tại bất kỳ thời điểm nào trong quá trình nung, chúng ta có thể đo được nhiệt
độ của kim loại theo độ Kelvin (độ C + 273) và gán giá trị đó với màu được tạo ra. Đây là

nền tảng lý thuyết về nhiệt độ màu. Đối với đèn nóng sáng, nhiệt độ màu là giá trị “thực”;
đối với đèn huỳnh quang và đèn có ống phóng điện cao áp (HID), giá trị này là tương đối
và vì vậy được gọi là nhiệt độ màu tương quan. Trong công nghiệp, "nhiệt độ màu “ và
“nhiệt độ màu tương quan” thường có thể được sử dụng hốn đổi cho nhau. Nhiệt độ màu
của đèn làm cho đèn trở thành các nguồn sáng “ấm”, “trung tính” hoặc “mát”. Nói chung,
nhiệt độ càng thấp thì nguồn càng ấm, và ngược lại.
Độ hồn màu: Khả năng hoàn màu bề mặt của nguồn ánh sáng có thể được đo
một cách rất tiện lợi bằng chỉ số hồn màu. Chỉ số này dựa trên tính chính xác mà chiếc
đèn được xem xét mơ phỏng một tập hợp các màu kiểm tra so với chiếc đèn mẫu, kết quả
của độ phù hợp hoàn hảo(CRI) là 100. Chỉ số CRI có một số hạn chế nhưng vẫn là đơn vị
đo đặc tính hồn màu của nguồn ánh sáng được công nhận rộng rãi nhất.
Việc cho rằng nhiệt độ màu và độ hồn màu đều cùng mơ tả những đặc tính giống
nhau của đèn là một quan niệm sai lầm. Cần nhắc lại rằng nhiệt độ màu mô tả sự biểu
hiện màu sắc của nguồn ánh sáng và ánh sáng được phát ra từ đó. Độ hồn màu mơ tả
mức độ chính xác mà ánh sáng biểu hiện màu trên các vật thể.
99


4.1.3. Các loại đèn dung trong chiếu sáng
4.1.3.1. Đèn sợi đốt
Đèn sợi đốt (đèn dây tóc, đèn nung sáng) do Thomas Edison phát minh từ năm
1879 bằng sợi đốt cacbon, có hiệu suất phát quang trung bình 1,4 lm/W, tuổi thọ 40 giờ.
Do cấu tạo đơn giản, giá thành thấp nên vẫn là nguồn chiếu sáng kinh điển và rất phổ biến
trong thực tế.
a. Cấu tạo của đèn

Hình 4-3. Cấu tạo và giản đồ năng lượng của bóng đèn sợi đốt

Hình 4-4. Các loại dây tóc bóng đèn
+Chế tạo từ vật liệu chịu nhiệt (thường là vonfram, tungsten,… chịu được nhiệt

độ rất cao, có khi đến 36500K).
+ Khi bị nung nóng, sợi đốt chủ yếu phát xạ các tia trong vùng hồng ngoại (1000
µm đến 0,78 µm ) khơng nhìn thấy được. Dịng điện chạy qua dây tóc làm nóng nó, q
trình này làm cho điện trở dây tóc tăng lên và nó lại càng bị đốt nóng cho đến khi nhiệt
toả ra cân bằng với nhiệt tản ra không khí.
+ Nhiệt độ càng cao thì phổ ánh sáng càng chuyển về vùng nhìn thấy và màu sắc
ánh sáng cũng trắng hơn. Tuy nhiên nhiệt độ cao sẽ làm bay hơi kim loại làm dây tóc nên
người ta thường bơm khí trơ (Nitơ, Argon, Kripton) vào bóng đèn để làm chậm quá trình
bay hơi nhưng đồng thời cũng làm tăng tổn thất do các chất khí này dẫn nhiệt.
100


+ Khi kim loại bay hơi sẽ ngưng đọng trên bề mặt bóng làm nó bị mờ đi.
Vỏ bóng đèn
+ Chế tạo bằng thủy tinh có pha chì.
+ Áp suất khí trơ bơm vào bóng rất thấp để tránh tản nhiệt ra ngồi mơi trường. +
Để giảm độ chói, mặt trong bóng đèn được phủ lớp bột mờ.
Đui đèn
Các đui đèn sợi đốt được tiêu chuẩn hóa:
+ Đui ngạnh trê B15 hoặc B22 khi có cơng suất nhỏ hơn 150W.
+ Đui xốy E14, E26, E27, E40 với mọi cơng suất
Đặc điểm
- Ưu điểm:
+ Nối trực tiếp vào lưới điện mà khơng cần thiết bị phụ nào.
+ Kích thước nhỏ
+ Sử dụng đơn giản, bật sáng ngay
+ Chỉ số hoàn màu tốt, xấp xỉ bằng 100
+ Giá thành rẻ
+ Tạo màu sắc ấm áp, không nhấp nháy.
- Nhược điểm:

+ Hiệu quả phát sáng rất thấp do năng lượng nhiệt tản ra môi trường lớn.
+ Quang thông, tuổi thọ của đèn phụ thuộc mạnh vào điện áp nguồn.
Hiện nay khơng khuyến khích sử dụng trong dân dụng và công nghiệp nhưng vẫn
dùng trong chiếu sáng sự cố, chiếu sán an tồn vì nó làm việc được với điện áp thấp.
b. Một số bóng đèn sợi đốt thơng dụng
- Bóng đèn sợi đốt kiểu chân khơng hoặc kiểu áp suất khí trơ
Bóng đèn sợi đốt hoạt động như một “vật đen”, phát ra các bức xạ có lựa chọn ở
vùng ánh sáng nhìn thấy. Bóng đèn có thể là chân khơng hoặc nạp khí trơ. Sau một thời
gian sử dụng, bóng đèn thường bị tối đi là do dây tóc kim loại (vonfam) bị bay hơi ngưng
lại trên bề mặt bóng.
Nếu bóng hút chân khơng thì nhiệt tỏa ra khơng khí giảm xuống, do đó hiệu suất
nguồn sáng cao hơn. Tuy nhiên ở chế độ chân khơng, khi bị nung nóng lên nhiệt độ rất
cao kim loại làm dây tóc sẽ bị bay hơi nhanh, do đó loại bóng này chỉ chế tạo cơng suất ≤
75W.
Để làm chậm q trình bay hơi kim loại người ta thường cho thêm khí trơ (nitơ,
argon, kripton) vào trong bóng nên cơng suất có thể tăng trên 75W nhưng đổi lại nhiệt tỏa
ra môi trường sẽ lớn hơn. Đối với những loại đèn thông dụng, hỗn hợp khí Agon-Nitơ với
tỷ lệ 9/1 được sử dụng nhiều do giá thành thấp. Kripton hoặc Xenon khá đắt (do công
nghệ tinh chế chúng rất phức tạp) nên chỉ được sử dụng trong những ứng dụng đặc biệt
như đèn chu kỳ hoặc khi có yêu cầu hiệu suất rất cao.
- Bóng đèn sợi đốt dùng khí Halogen
Đèn nung sáng dùng khí halogen là một loại đèn nung sáng có dây tóc bằng
vonfam giống như đèn sợi đốt bình thường, tuy nhiên bóng đèn được bơm đầy bằng khí
halogen (Iod hoặc Brom). Nguyên tử vonfam bay hơi từ dây tóc nóng và di chuyển về
phía thành của bóng đèn. Các ngun tử vonfam, oxy và halogen kết hợp với nhau tại
thành bóng để tạo nên phân tử vonfam oxyhalogen. Nhiệt độ ở thành bóng giữ cho các
101


phân tử vonfam oxyhalogen ở dạng hơi. Các phân tử này di chuyển về phía dây tóc nóng

nơi nhiệt độ cao hơn tách chúng ra khỏi nhau. Nguyên tử vonfam lại đơng lại trên vùng
mát hơn của dây tóc nên bóng đèn khơng bị mờ.
Nhờ có hơi halogen nên nhiệt độ đốt nóng đèn cho phép cao hơn, do đó ánh sáng
phát ra trắng hơn (nhiệt độ màu có thể đạt 29000K), hiệu suất của đèn cũng cao hơn so
với đèn bơm khí trơ hoặc chân khơng.

Hình 4-5. Bóng đèn sợi đốt dùng khí Halogen
Đặc điểm: Gọn hơn, tuổi thọ dài hơn, sáng trắng hơn, giá cao hơn, nhiều tia hồng
ngoại hơn, nhiều tia cực tím hơn.
- Các đèn sợi đốt đặc biệt
Đèn PAR (Parabolic Aluminized Reflector Lamp): Bóng đèn có dạng parabon
bên trong được tráng nhơm có tác dụng phản chiếu ánh sáng, sợi đốt nằm đúng tiêu cự
của đèn. Đèn PAR thường kèm theo thấu kính đặt trước bóng đèn để điều chỉnh chùm tia,
bóng đèn bằng thủy tinh chịu nhiệt, chứa khí Halogen.
Đèn chỉ biển báo: Trong nhà và khu thương mại.
Đèn hàng không: Được chế tạo đặc biệt cho chiếu sáng đường băng cất hạ
cánh,đèn chỉ báo, cọc tiêu và trên máy bay.
Đèn điện áp thấp: 6, 12, 30, 32, 60, 64V dùng trong ô tô, đèn bàn, bể bơi.
Đèn hàng hải: Được chế tạo cho các yêu cầu chiếu sáng trong ngành hàng hải,
trên tàu thủy.
Đèn mỏ: Được thiết kế đặc biệt thỏa mãn yêu cầu an toàn chống cháy nổ.
Đèn dùng trong thiết bị quang học: Có nhiều dạng khác nhau dùng trong thiết
bị quang học.
Đèn studio: Tập trung ánh sáng cực đại vào một điểm cần chiếu sáng dùng
cho nhà hát, studio truyền hình, xưởng phim. Các đèn này làm việc với nhiệt độ màu cao
và có tuổi thọ ngắn.
Đèn chụp ảnh: Có hai loại: Đèn flash và đèn chiếu. Đèn Flash gôm một bóng
chứa vật liệu dễ cháy như zirconi trong mơi trường không ooxxi. Khi nối với nguồn áp,
đèn tác dụng như một tụ điện, tạo nên chớp sáng trong thời gian rất ngắn. Đèn chiếu
tương tự như đèn sợi đốt thông dụng nhưng được thiết kế để làm việc với nhiệt độ cao

hơn.
4.1.3.2. Đèn huỳnh quang
a. Đặc điểm cấu tạo
Đèn huỳnh quang cũng là một loại đèn phóng điện, tuy nhiên bản chất và nguyên
lý phát sáng hoàn toàn khác với đèn phóng điện nên dưới góc độ chiếu sáng nó được xem
xét với tư cách là một chủng loại đèn riêng. Đèn huỳnh quang có hiệu suất lớn hơn đèn
sợi đốt từ 3 đến 5 lần và có tuổi thọ lớn hơn từ 10 đến 20 lần.
102


Trước khi phát minh ra bóng đèn huỳnh quang người ta nhận thấy: dịng điện chạy
qua chất khí hoặc kim loại bay hơi có thể gây ra bức xạ điện từ tại những bước sóng nhất
định tuỳ theo thành phần cấu tạo hố học và áp suất chất khí. Ngồi ra theo định luật
Stoke, khi cho ánh sáng tử ngoại chiếu vào chất phát huỳnh quang thì một phần năng
lượng của nó biến đổi thành nhiệt, phần cịn lại biến đổi thành ánh sáng có bước sóng dài
hơn nằm trong dải ánh sáng nhìn thấy được. Ứng dụng hai hiện tượng này người ta chế
tạo đèn huỳnh quang.

Hình 4-6. Cấu tạo của bóng đèn huỳnh quang
Phía bên trong thành thủy tinh của bóng đèn người ta tráng một lớp chất bột huỳnh
quang, ngồi ra người ta cịn nhỏ vài giọt thuỷ ngân (khoảng 12mg) và bơm khí trơ
(thường là khí argon) vào trong ống với tỷ lệ thích hợp sao cho hiện tượng ion hoá dễ xảy
ra. Khi bật đèn, thuỷ ngân hố hơi trước do có điện áp ở hai đầu cực, tiếp sau là hiện
tượng ion hoá chất khí để sinh ra tia tử ngoại. Tia tử ngoại đập vào bột huỳnh quang và
phát ra ánh sáng nhìn thấy.
Do đèn huỳnh quang phát ra tia tử ngoại, nêu lọt ra ngoài sẽ gây nguy hiểm cho sự
sống nên vỏ bóng đèn được chế tạo từ thủy tinh natri cacbonat có tác dụng ngăn cản tia tử
ngoại khơng cho nó phát xạ ra ngồi.

Hình 4-7. Sơ đồ nối điện và giản đồ năng lượng bóng đèn huỳnh quang

Bóng đèn huỳnh quang khi nối với nguồn điện thì bản thân nó khơng thể tự phát
sáng mà phải có bộ phận khởi động bao gồm chấn lưu (còn gọi là ballast) và tăc-te (bộ
ngắt mạch). Dựa vào biện pháp khởi động người ta chia thành hai loại: đèn huỳnh quang
catot nóng và catot nguội. Loại catốt nóng thì trước khi phát xạ electron nó phải được
103


nung nóng cịn loại catot nguội thì khơng cần nung nóng nhưng điện áp đặt vào nó phải
đủ lớn. Catốt là những dây tóc Vonfam có mạ bari cacbonat để dễ dàng phát xạ điện tử.
Khi nung nóng lớp phát xạ này khơng được nóng q, nếu khơng tuổi thọ của đèn sẽ giảm
xuống.
Chấn lưu là một cuộn dây điện cảm bằng sắt từ, khi đèn khởi động nó làm nhiệm
vụ cung cấp năng lượng và tạo ra điện áp mồi rất lớn nhưng khi đèn làm việc bình thường
thì nó có vai trị xác lập điểm làm việc của đèn.
Tắc-te thực chất là một công tắc kiểu rơle nhiệt, khi khởi động nó đóng mạch để
cho dịng điện chạy qua đốt nóng catot đồng thời tích luỹ năng lượng từ trường cho chấn
lưu. Khi mồi đèn, nó mở ra làm dòng điện bị gián đoạn và năng lượng trong chấn lưu giải
phóng dưới dạng xung điện áp u=Ldi/dt khá lớn làm catot phát xạ electron. Về nguyên lý
thì tốc độ mở của tăc-te càng bé thì điện áp xung tạo ra càng lớn và càng giúp đèn dễ khởi
động.
Chấn lưu sắt từ bản thân nó cũng tiêu hao năng lượng làm cho hiệu suất tổng của
cả bộ đèn huỳnh quang giảm xuống. Ngồi ra tắc-te kiểu rơle nhiệt có đặc tính khởi động
khơng tốt (vì có qn tính nhiệt) nên chất lượng của đèn cũng giảm và nhất là khi điện áp
thấp có thể khơng mồi đuợc đèn. Chấn lưu sắt từ cịn gây ra tiếng ồn do có độ rung lớn
nên khơng thích hợp cho mơi trường văn phòng làm việc. Để khắc phục những hạn chế
này hiện nay người ta chế tạo ra bộ phận khởi động bằng điện tử (còn gọi là chấn lưu điện
tử). nên có thể khởi động ngay cả khi điện áp lưới điện thấp.
Cũng cần lưu ý thêm là loại bóng đèn huỳnh quang cịn có một số tên gọi khác
như đèn tuyp, đèn neon,.. tuy nhiên tên gọi “đèn neon” là tên gọi sai vì thơng thường nó
khơng chứa khí neon.

b. Một số bóng đèn huỳnh quang thơng dụng
- Bóng đèn huỳnh quang thường (T12)
Đây là loại bóng đèn huỳnh quang được dùng phổ biến trong dân dụng và công
nghiệp và đến nay nó vẫn chiếm số lượng lớn. Tuy nhiên trong tương lai người ta sẽ thay
thế bằng các loại đèn tiết kiệm điện hơn.
Ký hiệu T12 được xác định theo đường kính ống là 12/8 inch ≈ 38mm
Chiều dài và cơng suất chế tạo được tiêu chuẩn hóa như sau:
2,4 m - 110W
1,5 m – 65 W
1,2 m – 40 W
0,6 m – 20 W
- Bóng đèn huỳnh quang tiết kiệm điện (T10 –T8 – T5)
Ba loại đèn này khác nhau về đường kính : từ 10/8 inch với đèn T10 đến 5/8 inch
với đèn T5 (cũng chính là ký hiệu của đèn). Ngày nay người ta đã chế được bóng T2
nhưng chưa được sử dụng phổ biến lắm.
Hiệu suất của các loại đèn này cũng khác nhau. Đèn T5 & T8 cho hiệu suất cao
hơn 5% so với đèn T12 và hai loại này được ưa chuộng lắp đặt nhiều hơn trong các hệ
thống chiếu sáng dân dụng và công nghiệp.
Trên thị trường hiện nay xuất hiện loại T10, T8 chủ yếu và giá thành cũng cao hơn
so với bóng T12.
- Bóng đèn huỳnh quang compact
104


Loại đèn huỳnh quang compact xuất hiện gần đây đã mở ra một thị trường hoàn
toàn mới của nguồn sáng huỳnh quang. Đây thực chất là đèn huỳnh quang T3 (3/8 inch).
Những chiếc đèn này cho phép thiết kế bộ đèn nhỏ hơn nhiều, có thể cạnh tranh với loại
đèn nung nóng và đèn huỳnh quang thường. Với một số loại bóng đèn compact tốt có thể
chuyển được 90% năng lượng thành ánh sáng và chỉ 10% tổn hao nhiệt và phát tia hồng
ngoại.

Nhiều người cho rằng ánh sáng từ đèn compact yếu hơn so với huỳnh quang
thường, lý do là đèn compact phát xạ ánh sáng có độ phân tán lớn hơn do có nhiều tầng
xoắn.
Về cấu tạo nó có rất nhiều hình dáng khác nhau, thường là hình trịn hoặc vng và
lại được xoắn thành nhiều tầng. Sản phẩm bán trên thị trường có bộ điều khiển gắn liền
(CFG) hoặc điều khiển tách rời (CFN). Tương lai các loại đèn này sẽ được sử dụng rộng
rãi và nhà nước cũng có chính sách trợ giá với đèn này. Nhờ chấn lưu điện tử nên hiện
tượng nhấp nháy không cịn.
4.1.3.3. Các đèn phóng điện

Hình 4-8. Các loại bóng đèn huỳnh quang compact
Loại đèn này làm việc dựa trên hiện tượng phóng điện hồ quang nên được gọi
chung là đèn phóng điện cường độ cao (hay đèn HID = Hingh Intentsity Discharge).
a. Cấu tạo của bóng đèn điện
Ống phóng điện
Ống phóng điện là nơi xảy ra hiện tượng hồ quang điện, được chế tạo bằng chất
trong suốt hoặc trong mờ và có dạng hình trụ. Người ta bơm vào ống phóng điện hơi thuỷ
ngân, muối kim loại, hay các loại khí khác để tạo ra hiện tượng phóng điện hồ quang
trong chất khí. Phóng điện hồ quang bao giờ cũng toả ra nhiệt lượng lớn nên ống phóng
điện phải được làm bằng vật liệu chịu nhiệt rất cao. Ống phóng điện và một số chi tiết
khác được đặt trong một vỏ thuỷ tinh gọi là vỏ bóng đèn.
Khi đèn đang làm việc, hiện tượng phóng điện hồ quang đang diễn ra nếu có một
số sự cố (hỏng chấn lưu, điện áp thay đổi đột ngột,…) đều có thể gây nổ ống phóng điện
và tạo ra các mảnh vỡ nhỏ có nhiệt độ khoảng 10000C phá huỷ vỏ bóng đèn và gây nguy
hiểm cho người đi đường, huỷ hoại tài sản hay hoả hoạn. Do đó khi chế tạo bộ đèn này
người ta phải bao bọc nó bằng vật liệu chịu được va đập và có khơng gian đủ lớn để có
thể giữ lại tồn bộ các mảnh vỡ văng ra.
105

Vỏ bóng điện
Vỏ bóng đèn thường làm bằng thuỷ tinh hoặc các loại vật liệu khác nhau nhưng
chức năng của vỏ bóng đèn phải bao gồm:
- Ngăn khơng cho khơng khí xâm nhập làm oxit hố các chi tiết kim loại trong
bóng đèn.
- Ổn định nhiệt độ làm việc của đèn (để hồ quang không bị đứt đoạn).
- Ngăn không cho tia tử ngoại lọt ra ngoài làm huỷ hoại sự sống, đặc biệt là đèn
hơi thuỷ ngân tạo ra khá nhiều tia tử ngoại.
Vỏ bóng đèn thường có dạng ellip, có thể có dạng hình cầu hoặc hình trụ.
Chấn lưu
Giống như đèn huỳnh quang, đèn HID cũng đòi hỏi chấn lưu để mồi và ổn định
điểm làm việc.
Đui đèn
Chủ yếu là kiểu đui xốy, một số khác có kiểu đui gài.
b. Các loại đèn phóng điện thơng dụng
Đèn HID có ánh sáng phát ra khá ổn định, khơng phụ thuộc nhiệt độ mơi trường
xung quanh nên rất thích hợp cho chiếu sáng đường phố, quảng trường, cơng viên,… Khi
có phóng điện tỏa sáng, tùy vào loại hơi kim loại trong ống mà ánh sáng phát ra có màu
sắc khác nhau. Bức xạ ánh sáng phát ra là đơn sắc mang đặc trưng của kim loại (ví dụ
natri có màu vàng, thuỷ ngân màu vàng - xanh dương,…).
Các đèn phóng điện thơng dụng chia thành 3 loại chính là:
+ Đèn thủy ngân cao áp
+ Đèn halogen kim loại (Metal Halide)
+ Đèn Sodium (Natri)
- Đèn thủy ngân cao áp (HPM - High Pressure Mercury)
Đèn hơi thủy ngân là kiểu đèn HID được phát minh sớm nhất trong các loại đèn
HID. Đèn thuỷ ngân phát ra ánh sáng phần lớn nhờ sự kích thích ngun tử thuỷ ngân.
Khi ống phóng điện hồ quang đủ nóng nó sẽ phát đồng thời hai loại tia là tử ngoại và ánh
sáng nhìn thấy ở các vạch vàng – xanh lá cây – xanh dương và một ít vạch đỏ - cam.
Nhiệt độ màu khoảng 3000-70000K, chỉ số hoàn màu rất thấp khoảng 15-25. Người ta

thường phủ một lớp huỳnh quang bên ngồi vỏ bóng đèn, nhờ đó cải thiện được chỉ số
hồn màu lên 40-55. Quang hiệu của đèn cũng rất thấp, chỉ 30-65 lm/W.
Có lẽ vấn đề quan trọng nhất liên quan đến đèn hơi thủy ngân là làm sao thay thế
chúng bằng những loại đèn HID hoặc huỳnh quang có hiệu suất và độ hồn màu tốt hơn.
Những chiếc đèn thuỷ ngân nói chung có hiệu suất thấp nhất trong họ đèn HID,

106


Hình 4-9. Cấu tạo đèn HID thủy ngân và giản đồ năng lượng
quang thông giảm nhanh sau khi đưa vào sử dụng.
Ánh sáng do đèn phát ra trắng lạnh, khi sương mù hay mưa thì hiệu quả chiếu sáng
giảm khá nhiều, ngoài ra hơi thủy ngân rất độc, ánh sáng phát ra có nhiều tia tử ngoại
nguy hiểm nên hiện nay ít được dùng trong các dự án mới, nó chỉ còn ở những nơi đã lắp
đặt trước đây.
- Đèn Halogen kim loại (Metal Halide)

Hình 4-10. Cấu tạo đèn Metal Halide
Đèn Metal Halide về cơ bản giống đèn hơi thuỷ ngân nhưng người ta cho thêm vào
ống phóng điện muối iơt của các kim loại như indi, thali, natri. Vì iơt thuộc nhóm halogen
nên đèn này có tên gọi là halogen kim loại (Metal Halide).
107


Ánh sáng phát ra nhờ sự kích thích của hỗn hợp hơi kim loại gồm thuỷ ngân và
muối halogen kim loại. Ánh sáng có nhiệt độ màu khoảng 4000-60000K và chỉ số hoàn
màu từ 60-93. Quang hiệu của đèn từ 75-125lm/W. Ánh sáng phát ra có màu trắng lạnh
nên khơng cần thiết phải phủ một lớp bột huỳnh quang lên vỏ bóng đèn. Phổ màu ánh
sáng liên tục hơn và phát nhiều vạch hơn so với đèn thuỷ ngân.
Tuy nhiên đèn này có nhược điểm làm giá thành đắt, màu sắc của đèn thay đổi theo

thời gian sử dụng.
- Đèn hơi Natri áp suất cao (HPS – High Pressure Sodium)
Ánh sáng phát ra nhờ sự kích thích hơi natri trong điều kiện áp suất cao. Cấu tạo
của nó về cơ bản giống đèn hơi thủy ngân. Ống phóng hồ quang thường được chế tạo từ
gốm ơ xit nhơm có thể chịu được nhiệt độ lên đến 1300 0C vì nếu chế tạo bằng thuỷ tinh
thì natri sẽ tác dụng hố học với thuỷ tinh làm hỏng ống phóng điện. Ngồi hơi natri,
trong ống phóng cịn có một ít khí xenon để dễ tạo ra hiện tượng phóng điện (mồi ống)
hoặc cho thêm hơi thuỷ ngân để giảm dòng điện và điện áp phóng điện. Đèn hơi natri cao
áp khơng có các điện cực khởi động, chấn lưu mà chỉ có tắc-te điện tử cao áp.
Quang hiệu khá cao đạt 120lm/W nhưng chỉ số thể hiện màu rất kém (CRI=20),
tuổi thọ đạt 10.000 giờ. Khi phóng điện hồ quang trong điều kiện áp suất cao thì natri bức
xạ ánh sáng màu vàng - trắng với nhiệt độ màu 2000-25000K. Khi phân tích phổ màu thì
nó có các vạch vàng - xanh lá cây - cam và một ít vạch đỏ - xanh dương.
Đèn hơi Natri cao áp (HPS) được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng chiếu sáng
ngoài trời và chiếu sáng công nghiệp, đặc biệt là chiếu sáng đường phố. Khơng nên sử
dụng cho nơi cổ kính rêu phong vì làm cho cỏ cây có màu úa vàng. Hiệu suất cao là đặc
điểm ưu việt hơn của loại đèn này so với đèn halogen kim loại vì những chiếu sáng đường
phố khơng địi hỏi độ hồn màu cao.

Hình 4-11. Cấu tạo và giản đồ của đèn hơi Natri áp suất cao

108


- Đèn hơi Natri áp suất thấp (LPS – High Pressure Sodium)
Đèn có dạng ống trụ, đơi khi hình chữ U, bên trong có hơi natri với áp suất thấp
khoảng 10-3mmHg. Ngồi ra để dễ tạo ra phóng điện (mồi ống) người ta cịn nạp một ít
khí xenon. Mức điện áp từ 18-180V. Bình thường hơi natri ở trạng thái ngưng tụ, phải sau
vài phút bật đèn hơi natri mới bốc lên và phát 2 vạch ánh sáng màu vàng - da cam rất
nhạy cảm với mắt người (bước sóng 555nm). Đèn có quang hiệu cao nhất trong các loại

đèn phóng điện, có thể đạt 190lm/W.
Phân tích phổ màu ta thấy ánh sáng gần như đơn sắc, chỉ số thể hiện màu CRI gần
bằng 0 do đó LPS thường dùng cho những nơi không cần chất lượng màu tốt (như cầu
thang) và hạn chế sử dụng cho chiếu sáng an ninh hoặc chiếu sáng đường phố.
4.1.3.4. Các nguồn sáng mới
a. Đèn phát sáng quang điện (LED – Lighting Emitting Diode)
Là linh kiện bán dẫn quang được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như đèn
hiệu, đèn biển báo, đèn quảng cáo. LED có tuổi thọ cao, có thể tới 100000 giờ, tiêu thụ
công suất nhỏ, sử dụng điện một chiều điện áp thấp.
Cấu tạo cơ bản của đèn LED là hai lớp bán dẫn p và n tiếp xúc nhau. Tùy chất liệu
của p và n, LED có thể phát ra ánh sáng có màu khác nhau, từ xanh lá cây, đỏ, đến trắng...
Do tiêu hao nhiệt rất ít, LED hầu như khơng nung nóng mơi trường xung quanh và khác
với các loại bóng đèn khác, ánh sáng LED khơng gây chói, mỏi mắt, khơng phát ra tia cực
tím. Bằng việc ghép nhiều LED nhỏ bằng hạt đỗ với nhau, có thể tạo một mơi trường ánh
sáng rực rỡ trong một khơng gian rộng lớn, thậm chí có thể ở nhiệt độ âm 300C. Tuy vậy,
giá thành LED hiện vẫn cịn cao nên ở Việt Nam nó dùng cho quảng cáo là chủ yếu.
Về nguyên lý: Ánh sáng được tạo ra khi dòng điện chạy qua những chất rắn nhất
định như chất bán dẫn hoặc photpho. Đèn LED là loại đèn mới nhất bổ sung vào danh
sách các nguồn sáng sử dụng năng lượng hiệu quả. Mặc dù đèn LED phát ra ánh sáng ở
dải quang phổ rất hẹp (gần như đơn sắc), chúng ta vẫn có thể tạo ra "ánh sáng trắng” bằng
cách dùng đèn LED xanh có phủ photpho hay dùng dải LED màu đỏ-xanh da trời-xanh lá
cây để hồ ánh sáng. Mặc dù cịn mới mẻ, công nghệ đèn LED đang phát triển nhanh và
hứa hẹn trong tương lai. Tại đèn tín hiệu giao thơng, một thị trường thế mạnh của LED,
tín hiệu đèn đỏ bao gồm 196 đèn LED chỉ tiêu thụ 10W trong khi đèn nóng sáng sẽ tiêu
thụ 150W. Khả năng tiết kiệm năng lượng ước tính khoảng từ 82% đến 93%.
Ngồi ra đèn LED phối hợp với pin mặt trời có thể tạo ra hệ thống chiếu sáng thân
thiện với môi trường, không tiêu thụ điện, tiết kiệm tài nguyên quốc gia, góp phần giảm
phát thải khí nhà kính. Tuy nhiên đây là công nghệ mới, giá thành đầu tư rất cao nên cần
có thời gian để thương mại hố.

Hình 4-12. Cấu tạo của đèn LED
109


b. Đèn cảm ứng (đèn không cực điện)
Làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, khơng có điện cực, khơng có dây
tóc. Tuổi thọ 60.000 giờ, quang hiệu có thể đạt 90lm/W. Thường dùng trong những ứng
dụng đặc biệt quan trọng như đèn báo khơng …Bóng cảm ứng được dùng cho những loại
đèn treo ở những nơi rất cao, khó thay, chẳng hạn trên các tháp lớn, hải đăng, cầu treo...
Nguyên lý phát sáng: Từ điện sản sinh ra từ trường, sau đó từ trường sản sinh ra
dịng điện cảm ứng, ứng dụng nguyên lý dao động ngẫu hợp đưa sóng điện cao tần vào
trong bóng đèn chân khơng, dưới tác dụng của bột huỳnh quang và khí trơ tạo ra hiện
tượng phát sáng.
c. Đèn sulfur
Đèn này cũng khơng có điện cực, ánh sáng phát ra do bức xạ của các ngun tử
sulfua trong mơi trường khí argon bị kích thích bằng vi sóng. Đèn có quang hiệu rất cao,
cỡ 100lm/W và bức xạ rất ít tia hồng ngoại cũng như tử ngoại. Nhiệt độ màu có thể lên tới
60000K gần với ánh sáng ban ngày và chỉ số hồn màu CRI=80.
Khi phân tích phổ màu đèn sulfua người ta thấy nó gần trùng với phổ màu của ánh
sáng ban ngày nên đây là loại đèn lý tưởng để chiếu sáng trong nhà và mang lại cảm giác
dễ chịu.
d. Đèn Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)
Đèn Laser hay là máy phát lượng tử là tên viết tắt của cum từ Light Amplification
by Stimulated Emission of Radiation (sự phát tia sáng đơn sắc dựa trên hiện tượng khuếch
đại ánh sáng bằng bức xạ kích thích). Laser do các nhà bác học Towner (Hoa Kỳ), Bassov
và Prokhorov (Nga) phát minh, giải thưởng Nobel 1964. Cấu tạo của đèn laser gồm 4 bộ
phận chính:
- Mơi trường hoạt chất.
- Cơ cấu phản xạ.
- Bộ phối ghép đầu ra.

- Cơ cấu kích thích.
Mơi trường hoạt chất là tập hợp các ngun tử, ion, phân tử trong đó xảy ra bức xạ
kích thích và là mơi trường làm việc của laser. Mơi trường có thể là chất rắn, chất lỏng,
chất khí hoặc bán dẫn. Tên gọi của Laser thường lấy theo tên của mơi trường tác dụng. Ví
dụ: Laser hồng ngọc có môi trường tác dụng là tinh thể hồng ngọc (rubi), laser CO 2 có
mơi trường tác dụng là khí cacbonic CO2…
Bước sóng phát xạ của laser phụ thuộc vào bản chất của mơi trường hoạt chất, vì
mỗi mơi trường có các mức năng lượng xác định. Khi di chuyển mức năng lượng chúng
giải phóng các photon. Chỉ một số mức năng lượng được sử dụng để khuếch đại bức xạ
kích thích do đó mỗi laser chỉ phát xạ một bức xạ với bước sóng nhất định.
Cơ cấu phản xạ: Là các gương ở đầu cuối môi trường hoạt chất, được sử dụng như
bộ phản xạ. Gương phản xạ ánh sáng dọc theo trục ống làm tia sáng xếp thẳng hàng tạo
nên hốc cộng hưởng ánh sáng. Để duy trì bức xạ kích thích cực đại ánh sáng phải được
duy trì với khoảng cách lớn nhất có thể. Hình dáng gương phản xạ xác định quãng đường
ánh sáng truyền qua môi trường tác dụng. Gương cầu lõm được sử dụng để đổi hướng tia
phản xạ.
Bộ phối ghép đầu ra: Cơ cấu phản xạ duy trì ánh sáng trong hốc cộng hưởng để
ánh sáng ra được điều khiển bằng gương phản chiếu có hệ số phản xạ thay đổi tùy theo
110


loại laser. Laser cơng suất lớn có thể phản xạ dưới 35%, còn lại 65% được truyền qua
gương thành chùm ánh sáng đầu ra. Laser cơng suất nhỏ có thể cần tới 98% ánh sáng
phản xạ qua gương và chỉ có 2% ánh sáng thốt ra. Gương truyền một số phần trăm ánh
sáng trong hốc cộng hưởng ra ngoài gọi là bộ phối ghép đầu ra.

Hình 4-13. Sơ đồ máy phát laser hồng ngọc
Cơ cấu kích thích:
Là thiết bị để đưa năng lượng vào môi trường hoạt chất. Thông thường người ta sử
dụng ba loại kích thích: kích thích quang, kích thích điện và kích thích hóa. Cơ cấu này

cung cấp năng lượng cần thiết để đưa các nguyên tử, ion hay phân tử của môi trường hoạt
chất lên trạng thái kích thích. Hình 4.14 trình bày cấu tạo của laser hồng ngọc. Laser được
ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khoa học, công nghệ hiện đại. Trong kỹ thuật chiếu sáng
laser được sử dụng trong chiếu sáng trang trí, chiếu sáng lễ hội và quảng cáo.
4.2. Các giải pháp thực hiện chiếu sáng tiết kiệm và hiệu quả.
Mục này đưa ra các phương thức có thể bảo tồn năng lượng bằng cách ứng dụng
quy trình cơng nghệ chiếu sáng tốt.
4.2.1. Sử dụng chiếu sáng tự nhiên
Tiện ích của việc chiếu sáng tự nhiên thay thế chiếu sáng bằng điện vào ban ngày
đã được nhiều người biết đến nhưng càng ngày càng bị bỏ qua đặc biệt ở các văn phòng
được trang bị điều hồ khơng khí hiện đại và ở các khu thương mại như khách sạn, trung
tâm mua bán vv. Nhìn chung, các nhà máy cơng nghiệp sử dụng ánh sáng ban ngày theo
một số mẫu, nhưng hệ thống chiếu sáng ban ngày được thiết kế khơng đúng có thể dẫn
đến những phàn nàn từ nhân viên hoặc dẫn đến việc sử dụng thêm các đèn điện vào ban
ngày.
Lưu ý một ứng dụng cần mức chiếu sáng là 500 lux. Để tính tốn thất thốt do
phản xạ và khuyếch tán bên trong hệ thống cửa sổ trần nhà, giả định rằng 40% ánh sáng
mặt trời xuyên qua cửa sổ trần nhà lan tỏa trong không gian.
Do vậy, vào ngày có nắng, khoảng 2% diện tích trần nhà được sử dụng làm cửa sổ.
Để bù cho các góc mặt trời thấp, điều kiện sương mù, cửa sổ trần nhà bẩn, vv. diện tích
111


này tăng gấp đơi lên tới khoảng 4%. Để tính tốn cho điều kiện mây mù trung bình, con
số này tăng lên tới 10% hoặc 15%. Một vài phương pháp kết hợp chiếu sáng ban ngày là:
- Sử dụng chiếu sáng phía mặt trời nếu khung đỡ mái che loại răng cưa là loại công
nghiệp chung.
- Các thiết kế đổi mới có thể phù hợp vì chúng loại trừ độ chói của ánh sáng ban
ngày và rất hợp với nội thất. Các dải kính chạy suốt bề ngang của mái nhà theo các
khoảng đều có thể cung cấp chiếu sáng tốt, đồng nhất trong các xưởng công nghiệp và các

nhà kho.
- Một thiết kế tốt kết hợp với các cửa sổ ở trần nhà làm bằng chất liệu FRP cùng
với trần giả trong suốt và trong mờ có thể cung cấp chiếu sáng khơng có ánh sáng chói,
trần giả cũng giảm hơi nóng từ ánh sáng tự nhiên.
- Sử dụng cửa với mái vịm FRP có kiến trúc cơ bản có thể loại trừ việc sử dụng
đèn điện trong hành lang của các nhà cao tầng.
- Cũng nên sử dụng ánh sáng tự nhiên từ cửa sổ. Tuy nhiên, cửa sổ nên được thiết
kế tốt để tránh ánh sáng chói. Nên sử dụng các giá ánh sáng để cung cấp ánh sáng tự
nhiên khơng có ánh sáng chói.

Hình 4-14. Mái vòm kiểu FRP
4.2.2. Giảm số lượng đèn để giảm lượng chiếu sáng thừa
Giảm số lượng đèn là một phương pháp hiệu quả để giảm tiêu thụ năng lượng
chiếu sáng. Trong một vài ngành công nghiệp, giảm chiều cao lắp đặt của đèn, cung cấp
bộ đèn hiệu quả và sau đó tháo đèn sẽ đảm bảo việc chiếu sáng hầu như khơng bị ảnh
hưởng gì. Giảm số lượng đèn ở những khơng gian trống nơi khơng có hoạt động làm việc
cũng là một khái niệm hữu ích. Có một vài vấn đề về giảm bớt đèn liên quan đến sự kết
nối giữa đèn và chấn lưu trong các giá đèn có nhiều đèn. Có chấn lưu nối tiếp và chấn lưu
song song. Hầu hết chấn lưu là được mắc nối tiếp. Tỷ lệ khoảng 50/50, chấn lưu nối tiếp
chuyển thành song song khi sử dụng chấn lưu điện tử. Với chấn lưu nối tiếp, khi tháo một
đèn ra khỏi chấn lưu, đèn cịn lại sẽ khơng sáng đúng cách và sẽ hỏng nếu vẫn tiếp tục
hoạt động. Những đèn không được tháo có thể sẽ khơng sáng hoặc sẽ nhấp nháy hoặc sinh
ra ánh sáng rất yếu.
Do vậy, với chấn lưu nối tiếp chúng ta cần tháo tất cả đèn ra khỏi chấn lưu. Chấn
lưu sẽ tiếp tục sử dụng năng lượng, từ 10W đến 12W với chấn lưu từ và từ 1W đến 2W
với chấn lưu điện. Chấn lưu song song có thể rút bớt mà khơng gây nhiều vấn đề và
thường được dùng bởi các nhà sản xuất để chạy ít hơn một đèn
112

4.2.3. Chiếu sáng theo công việc
Chiếu sáng theo công việc nghĩa là cung cấp độ chiếu sáng tốt theo yêu cầu chỉ tập
trung vào diện tích thực, ở đó cơng việc được thực hiện trong khi việc chiếu sáng chung
cho xưởng hoặc văn phòng chỉ giữ ở mức thấp hơn; ví dụ đèn gắn vào các máy móc hoặc
đèn bàn. Có thể tiết kiệm được năng lượng bởi vì đèn có cơng suất thấp cũng có thể tạo ra
chiếu sáng theo công việc tốt.
Khái niệm về chiếu sáng theo công việc nếu được thực hiện một cách hợp lý thì có
thể giảm số lượng chùm đèn chiếu sáng chung, giảm công suất của đèn, tiết kiệm đáng kể
năng lượng và cung cấp việc chiếu sáng tốt hơn và cũng tạo ra môi trường thẩm mỹ và dễ
chịu hơn. Ở một vài nhà máy dệt, giảm độ cao của các chùm đèn tuýp đã làm tăng thêm
độ chiếu sáng và cũng giảm được gần 40% số chùm đèn. Đã nhận thấy lợi ích kép của
việc tiêu thụ năng lượng thấp hơn và chi phí thay thế thấp hơn.
Ở một vài ngành kỹ thuật, chiếu sáng theo công việc trong các thiết bị máy móc
được cung cấp bởi các đèn huỳnh quang compact (CFL). Thậm chí trong các văn phịng,
chiếu sáng theo bàn khu biệt bằng các đèn huỳnh quang compact (CFL) được ưa chuộng
hơn, thay vì cung cấp số lượng lớn đèn tuýp huỳnh quang chiếu sáng chung đồng bộ.
4.2.4. Lựa chọn đèn và bộ đèn hiệu suất cao
Chi tiết về các loại đèn thơng dụng được tóm tắt bên dưới. Từ danh sách này, khả
năng tiết kiệm năng lượng của đèn có thể được xác định bằng cách thay thế bằng những
loại hiệu suất hơn:
Bảng 4-7. Thông tin về các loại đèn thường được sử dụng
Loại đèn

Công suất danh nghĩa
của đèn tính bằng ốt

Đèn tp huỳnh quang
20,40,65 (32,51,79)
(được lấp đầy bằngAgon)
Đèn tuýp huỳnh quang

18,36,58 (29,46,70)
(được lấp đầy
Đèn
huỳnh quang
bằngKripton)
5, 7, 9,11,18,24,36 (8,12,13,
compact (CFLS) (khơng
15,28,32,45)
có vỏ lăng kính)
Đèn huỳnh quang
9,13,18,25 (9,13,18,25) nghĩa
compact (CFLS) (có vỏ là cơng suất danh nghĩa gồm
lăng kính)
cả tiêu thụ chấn lưu).
160 (chấn lưu trong, công suất
Đèn hỗn hợp thuỷ ngân danh nghĩa gồm cả tiêu thụ
chấn lưu)
Đèn hơi thuỷ ngân cao áp 80,125,250,400,1000,2000
(HPMV)
(93,137,271,424,1040,2085)
Đèn Halogen kim loại
(Cực đơn)
Đèn Halogen kim loại
(Cực kép)
Đèn hơi natri cao áp
(HPSV)
Đèn hơi natri hạ áp
(LPSV)

Hiệu suất tính bằng

Chỉ số Tuổi thọ
Lumen/t
hồn màu đèn
31 đến 58

67 đến 77

5000

38 đến 64

67 đến 77

5000

26 đến 64

85

8000

48 đến 50

85

8000

18

50

5000

38 đến 53

45

5000

250,400,1000,2000 (268,427,
1040,2105)

51 đến 79

70

8000

70,150,250 (81,170,276)

62 đến 72

70

8000

70,150,250,400,1000(81,170,
276,431,1060)
35,55,135 (48,68,159)
113

69 đến 108

25 đến 60 >12000

90 đến 133

>12000


Những ví dụ sau về thay thế đèn là rất thông dụng:
- Lắp đèn halogen kim loại thay cho đèn hơi natri/thuỷ ngân. Đèn halogen kim loại
có chỉ số hồn màu cao khi được so sánh với đèn hơi natri và thuỷ ngân. Những đèn này
cung cấp ánh sáng trắng hiệu quả Do đó, đèn halogen kim loại là lựa chọn cho các ứng
dụng chú trọng về màu sắc, trong đó yêu cầu về mức chiếu sáng cao hơn. Những đèn này
rất thích hợp để ứng dụng cho các dây chuyền sản xuất, các khu kiểm tra, cửa hàng bán
tranh, vv. Nên lắp đèn halogen kim loại nếu cần độ hoàn màu.
- Lắp đèn hơi natri cao áp (HPSV) cho các ứng dụng khơng cần nhiều độ hồn
màu. Đèn hơi natri cao áp (HPSV) mang lại nhiều hiệu quả hơn. Nhưng đặc tính hồn
màu của HPSV là rất thấp. Do đó, nên lắp đèn HPSV cho các ứng dụng như chiếu sáng
đường, sân, vv.
- Lắp đèn chỉ báo panen LED thay thế đèn dây tóc. Đèn chỉ báo panen được sử
dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp để giám sát, biểu thị hỏng hóc, báo hiệu, vv.
Đèn dây tóc thơng thường được sử dụng cho các mục đích đó nhưng có những bất lợi sau:
+ Tiêu thụ năng lượng cao (15W/đèn)
+ Hỏng hóc đèn cao (tuổi thọ hoạt động ít hơn 10.000 tiếng)
+ Rất nhạy cảm với những dao động về điện áp
- Đèn LED có những ưu thế sau so với đèn dây tóc.
+ Tiêu thụ điện ít hơn (ít hơn 1W/đèn)
+ Chịu được dao động điện áp cao trong việc cung cấp điện.

+ Tuổi thọ hoạt động lâu hơn (hơn 1.00.000 giờ)
Các loại đèn được sử dụng phụ thuộc vào chiều cao lắp đặt, độ hoàn màu cũng là
một yếu tố định hướng. Bảng bên dưới tóm tắt khả năng thay thế cùng với khả năng tiết
kiệm.
Bảng 4-8. Tiết kiệm bằng cách sử dụng đèn hiệu quả hơn
Khả năng tiết kiệm
Đèn đang dùng
Thay thế bởi
năng lượng, %
Đèn huỳnh quang
38 đến 75
Đèn
hơi
thuỷ
ngân
cao
45 đến 54
compact (CFL)
GLS (Đèn nóng sáng)
Halogen
kim
loại
66
áp (HPMV)
Đèn hơi natri cao áp
66 đến 73
Đèn tuýp tiêu chuẩn (Argon) (HPSV)Đèn tuýp mỏng
9 đến 11
Đèn tuýp (Kripton)
31 đến 61

(Kripton)
Đèn
hơi
thuỷ
ngân
cao
54 đến 61
Đèn halogen vonfam
Halogen
kim
loại
48 đến 73
áp (HPMV)
Đèn hơi natri cao áp
48 đến 84
Đèn hỗn hợp thuỷ ngân
41
(HPSV)Đèn hơi thuỷ ngân cao
Halogen
kim
loại
37
Đèn hơi thuỷ ngân cao áp áp (HPMV)
Đèn hơi natri cao áp
34 đến 57
(HPMV)
62
(HPSV)Đèn hơi natri hạ áp
Đèn
hơi

natri
cao
áp
35
(LPSV)
Halogen kim loại
42
(HPSV)Đèn hơi natri hạ áp
(LPSV)
Đèn hơi natri cao áp (HPSV) Đèn hơi natri hạ áp (LPSV)
42
Sẽ có một vài hạn chế nếu độ hoàn màu là một yếu tố quan trọng. Nên chú ý rằng
trong hầu hết các trường hợp, bộ điều khiển và bộ đèn cũng phải thay đổi. Sẽ tiết kiệm
114


được nhiều nếu phối hợp chiếu sáng được thiết kế lại bằng các đèn và bộ đèn hiệu suất
cao hơn.
Công việc phát triển đáng kể đang được thực hiện để cải tiến hiệu suất của các bộ
đèn. Với đèn tuýp ở những nơi khơng có bụi, những bộ đèn với quang học phản chiếu có
thể được sử dụng để thay thế đèn loại vùng lõm có vẽ men hình lị sưởi theo lối cổ truyền
hoặc đèn hốc tường có chụp đèn bằng axit acrilic. Lần đo này được chấp nhận và được
thực hiện ở rất nhiều văn phịng và tồ nhà thương mại.
4.2.5. Giảm điện áp dây dẫn chiếu sáng
Hình 1-5 biểu thị hiệu quả khác nhau của điện áp trong hiệu suất sáng và tiêu thụ
điện của đèn tuýp huỳnh quang. Những khác biệt tương tự đã quan sát thấy ở các đèn
phóng khí như đèn hơi thuỷ ngân, đèn halogen kim loại và đèn hơi natri; bảng bên dưới
tóm tắt ảnh hưởng.
Do đó, giảm điện áp dây dẫn chiếu sáng có thể tiết kiệm năng lượng miễn là chấp
nhận sự sụt giảm hiệu suất sáng. Ở rất nhiều khu vực, điện áp lưới vào ban đêm cao hơn

bình thường, vì thế giảm điện áp có thể tiết kiệm năng lượng và cung cấp hiệu suất sáng
danh nghĩa. Một vài nhà sản xuất hiện cung cấp máy phản ứng và máy biến thế làm các
sản phẩm tiêu chuẩn. Nhiều ngành công nghiệp sử dụng những thiết bị này và báo cáo tiết
kiệm lên tới 5% đến 15%. Nhiều ngành công nghiệp gặp phải vấn đề về điện áp ban đêm
cao hơn có thể có thêm lợi ích từ việc giảm sự hỏng hóc sớm của đèn.
Bảng 4-9. Sự khác biệt giữa hiệu suất sáng và tiêu thụ điện
Chi tiết
Điện áp thấp hơn
Điện áp cao
Đèn huỳnh quang hơn 10%
10%
Hiệu suất
Giảm 9%
Tăng 8%
Điện
nạp
Giảm
15%
Tăng 81%
sáng
Đèn hơi thủy ngân
Hiệu suất
Giảm 20%
Tăng 20%
Điện
nạp
Giảm
16%
Tăng 17%
sáng

Đèn hỗn hợp thuỷ ngân
Hiệu suất
Giảm 24%
Tăng 30%
Điện
nạp
Giảm
20%
Tăng 20%
sáng
Đèn halogen kim loại
Hiệu suất
Giảm 30%
Tăng 30%
Điện
nạp
Giảm
20%
Tăng 20%
sáng
Đèn hơi Natri cao áp
Hiệu suất
Giảm 28%
Tăng 30%
Điện
nạp
Giảm
20%
Tăng 26%
sáng

Đèn hơi natri thấp áp
Hiệu suất
Giảm 4%
Giảm 2%
Điện
nạp
Giảm
8%
Tăng 3%
sáng
4.2.6. Sử dụng chấn lưu điện tử
Chấn lưu điện từ thông thường được sử dụng để cung cấp điện áp cao hơn để thắp
đèn tuýp và hạn chế dòng điện trong suốt thời gian hoạt động bình thường. Chấn lưu điện
tử là bộ dao động chuyển đổi tần số cung cấp từ khoảng 20.000 Hz lên tới 30.000 Hz. Sự
thất thoát trong chấn lưu điện tử cho đèn tuýp chỉ khoảng 1W, trong khi 10W đến 15W
với bướm gió tiêu chuẩn. Bảng bên dưới biểu thị lượng tiết kiệm gần đúng khi sử dụng
chấn lưu điện tử.
115


Lợi ích nữa là hiệu suất của đèn tuýp tăng ở dòng điện cao hơn, dẫn đến tiết kiện
thêm nếu chấn lưu được đánh giá một cách lạc quan để cung cấp hiệu suất sáng giống với
bướm gió thơng thường. Vì thế, có thể tiết kiệm được khoảng 15W đến 20W với mỗi đèn
tuýp bằng cách sử dụng chấn lưu điện tử. Với chấn lưu điện tử, bộ khởi động bị loại bỏ và
đèn tuýp lập tức sáng mà không bị nhấp nháy. Rất nhiều ngành công nghiệp đã lắp chấn
lưu điện tử với số lượng lớn cho đèn tuýp. Hoạt động có thể tin cậy được miễn là chấn lưu
điện tử được mua từ các nhà sản xuất được công nhận. Chấn lưu điện tử cũng được dùng
cho đèn tuýp huỳnh quang loại 20W và 65W, đèn CFL loại 9W &11W, đèn LPSV loại
35W và đèn HPSV loại 70W. Bây giờ chúng đều có những giá trị thương mại.
Bảng 4-10. Lượng tiết kiệm khi sử dụng chấn lưu điện tử

Loại đèn

Với chấn lưu điện Với chấn lưu Lượng điện tiết
từ thông thường
điện tử
kiệm, Oát
Đèn tuýp 40W
51
35
16
Đèn hơi Natri hạ áp
48
32
16
Đèn hơi35W
Natri cao áp
81
75
6
4.2.7. Thiết bị 70W
hẹn giờ, bộ chuyển mạch ánh sáng khuếch tán hoặc mờ và bộ cảm
biến chiếm chỗ
Điều khiển để tự động tắt các đèn khi khơng cần thiết có thể tiết kiệm được nhiều
năng lượng. Có thể sử dụng thiết bị hẹn giờ đơn giản hoặc thiết bị hẹn giờ được lập trình
cho mục đích này. Bộ hẹn giờ có thể phải thay đổi, khoảng 2 tháng một lần tuỳ thuộc vào
mùa. Sử dụng thiết bị hẹn giờ là một phương pháp điều khiển tin cậy.
Cơng tắc chuyển mạch có thể được sử dụng để thay đổi chiếu sáng tuỳ thuộc vào
lượng ánh sáng ban ngày Nên cẩn thận để đảm bảo rằng bộ cảm biến được lắp ở nơi
khơng có bóng râm, tia sáng của xe cộ và sự quấy rầy của chim chóc. Biến trở cũng có thể
được sử dụng kết hợp với điều khiển quang điện;. Có thể làm mờ đèn tuýp huỳnh quang

nếu chúng được hoạt động với chấn lưu điện tử, chúng có thể được làm mờ bằng cách sử
dụng máy biến áp tự động đã động cơ hoá hoặc biến trở điện tử (phù hợp để làm mờ đèn
huỳnh quang; hiện tại những thiết bị này phải nhập khẩu).
Bộ cảm biến chiếm chỗ siêu âm và hồng ngoại có thể được dùng để điều khiển
chiếu sáng trong các ca-bin và văn phòng lớn. Hiện nay, ở trên thị trường có loại cảm biến
chiếm chỗ hồng ngoại đơn giản. Tuy nhiên bộ cảm biến chiếm chỗ siêu âm thì phải nhập
khẩu. Nên lưu ý rằng bộ cảm biến chiếm chỗ tinh vi được sử dụng ở nước ngồi có sự kết
hợp phát hiện siêu âm và hồng ngoại; những bộ cảm biến này tích hợp một bộ vi xử lý ở
mỗi đơn vị để tiếp tục quan trắc bộ cảm biến, điều chỉnh mức nhạy cảm để đánh giá lạc
quan hiệu suất. Bộ vi xử lý được lập trình để ghi nhớ những đặc điểm thay đổi và cố định
trong mơi trường của chính nó; điều đó đảm bảo những tín hiệu nhận được từ nhiệt lặp và
thiết bị chuyển động như quạt được lọc ra.
Ở các nước đã phát triển, khái niệm về giá đèn tuýp có chấn lưu điện tử, biến trở
điều khiển quang điện và bộ cảm biến chiếm chỗ đang được đề cập đến là một gói hồn
chỉnh. Các phương pháp điều khiển sau rất hữu ích.
Khu vực chung
- Ở đâu sử dụng chiếu sáng tự nhiên, ở đó có thiết bị điều khiển chiếu sáng tự
nhiên. Sử dụng phương pháp làm mờ liên tục ở những khu vực ít hoạt động như đọc sách,
116


viết và hội thảo. Sử dụng làm mờ từng bước (điều chỉnh tắt/bật) ở những khu vực vận
động nhiều như đi bộ và lấy hàng trên giá.
- Luôn luôn gắn bộ cảm biến chiếm chỗ bằng siêu âm ít nhất từ 20,88 cm đến
27,84 cm từ ống dẫn HVAC trên bề mặt và sàn khơng rung do đó khơng có sự dị tìm
ngồi cửa hoặc khơng gian mở.
- Ở những nơi có cảm giác làm chủ cơng việc cao như các văn phịng tư và phịng
hội thảo, thường có các công tắc để điều khiển chiếu sáng quá tải bằng tay .
- Nếu sợ chiếu sáng có thể tự động tắt hoặc tắt bằng tay khi mọi người vẫn trong
phòng, hãy đặt thêm chiếu sáng ban đêm để lối ra được an toàn.

- Nhiều thiết bị điều khiển chiếu sáng có điện áp riêng và yêu cầu trọng tải danh
nghĩa. Đảm bảo định rõ mẫu thiết bị phù hợp với điện áp và trọng tải danh nghĩa đúng với
ứng dụng.
Phòng hội thảo
- Sử dụng bộ cảm biến chiếm chỗ công nghệ kép ở các phịng hội thảo lớn để dị
tìm tối ưu những chuyển động tay nhẹ nhàng và chuyển động cơ thể mạnh hơn.
- Bộ cảm biến chiếm chỗ hồng ngoại bị động được gắn vào góc hoặc trần nhà được
sử dụng cho các phòng hội thảo nhỏ và trung bình.
- Ln ln có cơng tắc để điều khiển chiếu sáng quá tải bằng tay.
Phòng ngủ nhỏ
- Điều khiển trọng tải phích cắm điện như chiếu sáng bổ sung, màn hình máy tính,
lị sưởi và quạt xách tay bằng phích cắm trần được điều khiển bằng một bộ cảm biến
chiếm chỗ.
- Gắn bộ cảm biến chiếm chỗ cá nhân dưới kệ sách hoặc bàn và ở vị trí mà nó
khơng thể dị tìm được những chuyển động bên ngồi phòng ngủ.
Nhà vệ sinh
- Sử dụng bộ cảm biến siêu âm gắn trần cho các nhà vệ sinh có buồng nhỏ.
Điều khiển chiếu sáng bên ngoài
- Sử dụng bảng điều khiển chiếu sáng có đồng hồ hẹn giờ và tế bào quang điện để
điều khiển chiếu sáng bên ngoài để bật lúc hồng hơn và tắt lúc bình minh và tắt chiếu
sáng không nhằm bảo vệ sớm hơn vào buổi tối để tiết kiệm năng lượng.
Sử dụng đèn tuýt huỳnh quang T5
Đèn tuýp huỳnh quang hiện đang được dùng là loại T12 (40w) và T8 (36W). T12
nghĩa là đường kính ống là 12/8'' (33,8mm), T8 nghĩa là đường kính là 8/8'' (26mm) và T5
nghĩa là đường kính 5/8 (16mm). Có nghĩa là đèn T5 mỏng hơn đèn tuýp mỏng 36W. Ưu
điểm của đèn T5 là vì đường kinh nhỏ, hiệu suất nguồn phát sáng có thể cải thiện khoảng
5%.
Tuy nhiên, đèn này ngắn hơn khoảng 50mm so với đèn T12 và T8, nghĩa là bộ đèn
hiện nay không thể sử dụng được. Hơn nữa, T5 có thể hoạt động chỉ với một chấn lưu
điện tử. Những đèn này có ở nước ngoài là loại 14W, 21W, 28W và 35W. Hiệu suất của

đèn T5 35W là khoảng 104 lm/W (nguyên đèn) và 95 lm/W (với chấn lưu điện tử) trong
khi đó đèn T8 36W là khoảng 100 lm/W (nguyên đèn) và 89 lm/W (với chấn lưu điện tử).
Nó chỉ cải thiện rất ít vào khoảng 7% nhưng nhờ sử dụng bộ đèn nhôm siêu phản xạ với
hiệu suất cao hơn, đèn T5 có tác dụng cải thiện tồn bộ hiệu suất trong khoảng từ 11%
đến 30%. Đèn T5 có một lớp bọc bên trong vách kính để chặn thuỷ ngân bị hấp thu trong
117


kính và photpho. Điều đó giảm đáng kể nhu cầu thuỷ ngân từ khoảng 15 miligam xuống 3
miligam mỗi đèn Nó có lợi ở những nước có luật chất thải nghiêm ngặt.
Tại châu Âu, đèn T5 được sử dụng khá lớn thay loại đèn T8 36W, 13,92cm. Độ dài
ngắn hơn cho phép tích hợp trong các mơ hình tồ nhà tiêu chuẩn. Với vi chấn lưu mới,
bộ đèn nhẹ và phẳng, tiết kiệm không gian cũng như nguyên liệu để sản xuất. Hoa Kỳ đã
dần dần chấp nhận công nghệ này vì đèn T8 4ft chỉ tiêu thụ khoảng 35W 13,92 cm. Nhìn
chung, tại Hoa Kỳ, trọng tâm vẫn là kiểm soát quang học tốt hơn là hiệu suất đèn.
4.2.8. Bảo dưỡng hệ thống chiếu sáng
Bảo dưỡng rất quan trọng với hiệu suất ánh sáng. Mức sáng sẽ giảm theo thời gian
do sự lão hoá của đèn và bụi trong giá đèn, đèn và bề mặt phòng. Cùng một lúc các yếu tố
này có thể giảm tổng chiếu sáng là khoảng 50% hoặc hơn trong khi đó, đèn tiếp tục sử
dụng đầy đủ điện. Những bảo dưỡng gợi ý cơ bản dưới đây giúp ngăn chặn điều này.
- Lau sạch bụi ở giá đèn, đèn và thấu kính từ 6 đến 24 tháng một lần.
- Thay thấu kính nếu chúng chuyển màu vàng.
- Lau sạch hoặc sơn lại phòng nhỏ mỗi năm một lần và phòng lớn 2 đến 3 năm một
lần. Lau sạch bụi ở bề mặt đèn vì bụi làm giảm lượng sáng chúng phản xạ.
- Nên chú ý tập hợp treo đèn lại. Những đèn thông dụng, đặc biệt là đèn nóng sáng
và đèn huỳnh quang thường thất thoát từ 20% đến 30% hiệu suất sáng qua thời gian hoạt
động. Nhiều chuyên gia về chiếu sáng đề xuất nên thay đồng thời tất cả đèn trong hệ
thống chiếu sáng Điều này giúp tiết kiệm nhân lực, giữ độ chiếu sáng cao và tránh gây tác
dụng ứng suất cho chấn lưu của các đèn sắp hỏng.

Nội dung mục này nhằm đưa ra giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả quan
trọng nhất.

- Giảm mức chiếu sáng thừa xuống mức tiêu chẩn bằng cách điều chỉnh, tháo đèn,
vv. (Biết hiệu ứng điện trước khi tháo đèn).
- Tích cực điều khiển chiếu sáng bằng đồng hồ hẹn giờ, thiết bị làm trễ, tế bào
quang điện, và/hoặc bộ cảm biến chiếm chỗ.
- Kết hợp lắp các đèn hiệu suất cao để chiếu sáng kiểu sợi đốt, chiếu sáng bằng
hơi thuỷ ngân, vv. Hiệu suất (Lumen/Oát) của các công nghệ khác nhau từ tốt nhất đến
kém nhất xấp xỉ như sau: hơi Natri hạ áp, hơi Natri cao áp, halogen kim loại, huỳnh
quang, hơi thuỷ ngân, sợi đốt
- Chọn cẩn thận chấn lưu và đèn có cơng suất cao và hiệu suất lâu dài, hệ thống
huỳnh quang không dùng được với đèn huỳnh quang Compact và chấn lưu điện tử.
- Nên lưu ý hạ thấp giá đèn để sử dụng ít hơn.
- Lưu ý chiếu sáng tự nhiên, cửa sổ ở trần nhà, vv.
- Lưu ý sơn tường bằng màu sáng hơn và sử dụng ít đèn chùm chiếu sáng hoặc
cơng suất thấp hơn.
- Sử dụng chiếu sáng theo công việc và giảm độ chiếu sáng nền.
- Tái đánh giá điều khiển, loại và chiến lược chiếu sáng bên ngồi. Tích cực điều
khiển nó.
- Thay đổi những tín hiệu đang dùng từ nóng sáng sang LED.

118


4.3. Điều khiển hệ thống chiếu sáng.
4.3.1. Đại cương về điều khiển hệ thống chiếu sáng
Điều khiển chiếu sáng nhằm hai mục đích có tính chất trái ngược nhau, đó là:
- Giảm điện năng tiêu thụ của hệ thống chiếu sáng.
- Duy trì chất lượng chiếu sáng thỏa mãn điều kiện tiện nghi.

Việc chuyển từ chiếu sáng thỏa mạn tính chất và đặc điểm của môi trường chiếu
sáng hiệu quả mà nội dung cơ bản là tối ưu hóa tồn bộ kỹ thuật chiếu sáng từ việc chọn
nguồn sáng có hiệu quả cao đến việc điều chỉnh ánh sáng theo mục đích và yêu cầu sử
dụng thỏa mãn điều kiện tiện nghi nhưng tiết kiệm điện nhất đòi hỏi phải sử dụng các
phương pháp điều khiển khác nhau.
Để thực hiện cơng nghệ chiếu sáng tiện ích vai trị của điều khiển rất quan trọng.
Kết quả chung của chiếu sáng tiện ích phải đạt được là:
- Giảm điện năng tiêu thụ cho toàn bộ hệ thống chiếu sáng.
- Giảm yêu cầu công suất đỉnh, san bằng đồi thị phụ tải của hệ thống điện.
- Giảm yêu cầu đầu tư thiết bị nguồn, thiết bị truyền tải và phân phối điện, giảm
chi phí vận hành chung.
- Nâng cao chất lượng lao động do chất lượng chiếu sáng tốt hơn.
- Tạo cảnh quan môi trường chiếu sáng tốt hơn.
Trước đây việc điều khiển chiếu sáng chỉ đơn thuần là bật tắt đèn, ngày nay yêu
cầu chiếu sáng phức tạp hơn nhiều. Ví dụ do việc sử dụng rộng rãi máy tính trong văn
phịng nên yêu cầu chiếu sáng cho nơi làm việc thay đổi theo thời gian trong ngày, theo
tưng tháng, theo từng mùa. Hơn nữa các văn phịng hiện đại khơng cố định một cơng việc,
vị trí làm việc có thể thay đổi đòi hỏi sự linh hoạt trong chiếu sáng. Nhờ các biện pháp
điều khiển chiếu sáng và sự phát triển mạnh mẽ của cơng nghệ điều khiển có thể tiết kiệm
50% điện năng tiêu thụ đối với cơng trình hiện có và 35% đối với các cơng trình mới.
4.3.2. Các phương pháp điều khiển hệ thống chiếu sáng
4.3.2.1. Sử dụng bộ chuyển mạch
Bộ chuyển mạch hai hoặc nhiều mức, mỗi mức nối với một số đèn qua công tắc
gắn trên tường ở vị trí gần nối ra vào cho phép bật tắt theo 4 chế độ: bật toàn bộ, bật 1/3,
2/3 và tồn bộ đèn. Thơng dụng nhất là bộ chuyển mạch điều khiển bằng tay.
4.3.2.2. Sử dụng bộ cảm biến
a, Bộ cảm biến tiếp cận siêu âm (cảm biến chiếm chỗ)
Bộ cảm biến siêu âm sử dụng tinh thể thạch anh làm nguồn phát sóng siêu âm
trong khơng gian cảm nhận sóng phản xạ từ đối tượng. Theo hiệu ứng Doppler tần số của
sóng siêu âm phản xạ sẽ thay đổi nếu đối tượng chuyển động, do đó có thể phát hiện sự có

mặt đối tượng trong vùng phủ sóng. Để tránh lẫn với tần số khác như máy trợ thính các bộ
phận cảm biến siêu âm hoạt động ở tần số trên 32 kHz. Bộ cảm biến siêu âm thế hệ mới
của Siemen có thể phát hiện vật kích thước 6cm ở tầm 10m, ngay cả điều kiện sương mù.

119


Hình 4-15. Cảm biến siêu âm

Hình 4-16. Vùng cảm nhận của bộ cảm biến siêu âm
Hình 4-16 trình bày biểu đồ định hướng của bộ phận cảm biến siêu âm trên tường
có thể cảm nhận chuyển động của các bộ phận trên cơ thể con người.
Vùng phủ sóng của bộ cảm biến siêu âm liên tục, khơng có khoảng trống và nhạy
hơn bộ cảm biến hồng ngoại. Ví dụ chuyển động của bàn tay được phát hiện khoảng cách
7,5 m, cánh tay ở 9 m, toàn thân ở 12 m, tuy nhiên tín hiệu hiện diện (ON) có thể bị sai do
có dịng khơng khí, do cửa mở,…
Đa số bộ cảm biến siêu âm làm việc tốt trong không gian với trần thấp hơn 4,2 m,
tuy nhiên cũng có một số phát hiện người di chuyển ở độ cao tớ 9m.
b, Bộ cảm biến tiếp cận hồng ngoại
Bộ cảm biến hồng ngoại nhận năng lượng nhiệt hồng ngoại do con người phát ra.
Chúng nhạy đối với các đối tượng chuyển động và cảm nhận tia hồng ngoại có bước sóng
120