bài giảng kỹ thuật chiếu sáng

12/09/13
1
1
BÀI GIẢNG
KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG
Môn: Kỹ thuật chiếu sáng
GV: Ths. BÙI THÚC MINH
E-mail:
ĐT: 0989 712 961
NHA TRANG 2013
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - ĐHNT
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
2
MỤC TIÊU
• Hiểu các đại lượng cơ bản về chiếu sáng.
• Biết Các loại nguồn sáng, thiết bị chiếu sáng.
• Biết và sử dụng được các tiêu chuẩn về chiếu
sáng.
• Thiết kế chiếu sáng trong nhà, ngoài trời,…
• Ứng dụng phần mềm để thiết kế chiếu sáng.
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
12/09/13
2
3
YÊU CẦU
• Sinh viên phải hiểu biết về:
– Vật lý Quang điện.
– Tin học căn bản, autocad,…
– Các ký hiệu điện.
– Các vật liệu điện.
– Thiết kế cung cấp điện

12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
4
NỘI DUNG
Chủ đề 1. Tổng quan về chiếu sáng
Chủ đề 2. Các thiết bị chiếu sáng
Chủ đề 3. Phương pháp thiết kế chiếu sáng
Chủ đề 4. Ứng dụng phần mềm thiết kế chiếu
sáng
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
12/09/13
3
5
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bùi Thúc Minh, Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng, ĐHNT 2013
[2] Dương Lan Hương, Kỹ thuật chiếu sáng, NXB ĐHQG TP HCM 2005
[3] PGS TS. Quyền Huy Ánh, CAD trong kỹ thuật điện, NXB ĐHQG Tp
HCM – 2008
[4] Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm, Thiết kế cấp điện, NXB KH&KT, HN
2008
[5] Các qui phạm chiếu sáng nhân tạo trong các công trình xây dựng dân
dụng TCVN (
TCXDVN 333 : 2005; QCXDVN 09: 2005, )
[6] Monika Schnell, Handbook of Lighting Design, Printed in Germany
[7] Phần mềm thiết kế chiếu sáng LUXICON, Hãng Cooper lighting
[8] Mạng Internet (bản tin dự án chiếu sáng công cộng hiệu suất cao tại
Việt Nam,…)
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
6
ĐÁNH GIÁ
• Bài tập, kiểm tra, báo cáo: 50%

• Thi kết thúc môn: 50%
• Hình thức thi: viết (được dụng tài liệu)
• Thời gian: 60 phút
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
12/09/13
4
7
Câu hỏi
1. Vẽ sơ đồ cung cấp điện chiếu sáng, quạt
trong phòng…
2. SV đã tìm hiểu gì về môn kỹ thuật chiếu
sáng?
3. Tầm quan trọng của chiếu sáng chất lượng
tốt?
4. Các loại đèn chiếu sáng thường dùng hiện
nay?
5. Cách lựa chọn bộ đèn phù hợp?
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
8
Báo cáo
1. Các loại đèn sợi đốt
2. Đèn huỳnh quang
3. Tăng phô điện tử
4. Các đèn phóng điện
5. Các nguồn sáng mới
6. Thiết kế chiếu sáng cho giảng đường
7. Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí
8. Thiết kế chiếu sáng đường giao thông
9. Hệ thống cung cấp điện chiếu sáng
10. Điều khiển hệ thống chiếu sáng

11. Thiết kế cải tạo hệ thống chiếu sáng
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
12/09/13
5
9
Thời gian
• Theo lịch trình giảng dạy trên trang web của
bộ môn Điện công nghiệp
/>vn/home.aspx
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
1012/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
12/09/13
6
11
1. Mục đích chiếu sáng
• Chất lượng chiếu sáng có ảnh hưởng đến sự
hoạt động bình thường của con người, chỉ tiêu
kinh tế.
Chất lượng
ánh sáng
tốt
- Tăng sự hứng khởi và sảng khoái tinh
thần
- Tăng sự thẩm mỹ.
- Tăng độ an toàn và sức khỏe
- Tăng khả năng sáng tạo.
- Tăng năng suất lao động.
- Giảm tỉ lệ phế phẩm.
- Giảm thiệt hại kinh tế,…
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh

12
2. Định nghĩa chiếu sáng
1. Định nghĩa: Kỹ thuật chiếu sáng là khoa học
nghiên cứu sự sinh ra, phân bố và lan
truyền trong không gian các bức xạ điện từ
trong dải quang của phổ.
Dải quang của phổ: dải quang phổ điện từ
trường với độ dài của bước sóng từ 0,001um
đến 1mm
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
12/09/13
7
13
Bức xạ chia làm 3 vùng:
- Bức xạ tử ngoại: 0,001um-0,38um
- Bức xạ nhìn thấy: 0,38um-0,78um
- Bức xạ hồng ngoại: 0,78um-1mm
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
14
Bức xạ nhìn thấy
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
12/09/13
8
15
• Quang phổ (phổ): tập hợp các bức xạ điện từ có tần
số khác nhau được sắp xếp theo bước sóng.
• Ánh sáng: những bức xạ điện từ có bước sóng trong
khoảng 0,38-0,78um, mà mắt người có thể cảm thụ
được
• Màu sắc:

– Màu vô sắc: đen, trắng và xám
– Màu hữu sắc: tất cả các màu có trong quang phổ ánh
sáng.
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
16
3. Nguồn sáng
• Nguồn sáng: vật thể mà phát ra những chùm phân
kỳ ánh sáng
– Nguồn sáng điểm: tập trung tại một điểm
– Nguồn sáng đường: trải dài theo một đường thẳng
– Nguồn ánh sáng sơ cấp: biến đổi dạng năng lượng khác
thành ánh sáng
– Nguồn ánh sáng thứ cấp: phát trở lại ánh sáng tới, sau khi
ánh sáng này đã được đã được giữ lại một phần do hấp
thụ và đã bị đổi hướng truyền đi do phản xạ hay khúc xạ
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
12/09/13
9
17
4. Các đại lượng đo ánh sáng
• Quang thông
• Quang hiệu
• Cường độ ánh sáng
• Độ rọi
• Độ chói
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
18
4.1. Quang thông
• Ký hiệu: ɸ
• Đơn vị: Lumen (Lm)

• Là đại lượng đặc trưng cho khả năng của
nguồn bức xạ ánh sáng trong không gian.
hay
• Lượng ánh sáng phát ra từ một nguồn sáng
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
12/09/13
10
19
4.1. Quang thông
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
20
4.2. Quang hiệu (Hiệu suất phát sáng)
• Ký hiệu: H
• Đơn vị: lm/W
• Quang hiệu của một nguồn sáng được xác
định: tỷ số quang thông phát ra trên công suất
của nguồn sáng
H= ɸ/P
Ví dụ: đèn huỳnh quang có công suất 40W,
quang thông 2400lm
=> Quang hiệu: 2400/40=60lm/W
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
12/09/13
11
21
4.3. Cường độ ánh sáng
• Ký hiệu: I; Đơn vị: Candela (cd)
• Mật độ không gian của quang thông do nguồn sáng
phát ra theo một hướng
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh

22
4.3. Cường độ ánh sáng
• Góc khối có giá trị lớn nhất khi tâm điểm nhìn
toàn bộ mặt cầu
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
12/09/13
12
23
4.4. Độ rọi E (lx hoặc lux)
• Mật độ phân bố quang thông trên bề mặt chiếu sáng.
• Hệ số đồng đều của độ rọi: tỷ số giữa độ rọi yếu
nhất và giá trị trung bình
• Độ rọi là tiêu chuẩn cần thiết
trong các yêu cầu chiếu sáng
được cho trong các tài liệu thiết kế.
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
24
Giá trị độ rọi trong thực tế:
• Độ rọi trên mặt đất giữa trưa nắng hè: 35000 -
70000 lux
• Độ rọi giữa trưa mùa đông: 25000 - 35000 lux
• Đêm trăng rằm: 0,25 lux
• Phòng làm việc: 300 - 600lux
• Nhà ở: 150 - 300lux
• Đường phố có đèn chiếu sáng: 20 - 50lux
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
12/09/13
13
25
=> Độ rọi: tỷ lệ với cường độ sáng

và tỷ lệ nghịch với khoảng cách
đến bề mặt chiếu sáng
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
26
Kiểm tra độ rọi
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
12/09/13
14
27
• Nguồn sáng đường
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
28
• Tại điểm Q trên bề mặt làm việc cách điểm P
một khoảng l:
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
12/09/13
15
29
• Điểm P tại một số vị trí đặc biệt
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
3012/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
12/09/13
16
31
4.5. Huy độ (Độ chói) L
• Độ chói của bề mặt
chiếu sáng theo
một hướng quan
sát là tỷ lệ giữa
cường độ sáng I

theo hướng đó và
diện tích nhìn S từ
hướng đó.
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
32
• Một bóng đèn sợi đốt có I=500 cd bức xạ ánh sáng
lên toàn bộ diện tích của bóng đèn S=100cm2 thì độ
chói là 5.104cd/m
2
, nếu dùng chao thủy tinh mờ có
diện tích bề mặt S=706,5cm
2
độ chói lúc này là
L=7077cd/m
2
– Độ chói của mặt trời 165.107cd/m
2
– Mặt trăng: 2500 cd/m2
– Đèn sợi đốt 100W – 6.106 cd/m
2
– Đèn huỳnh quang 40W – 7000 cd/m
2
– Trang giấy trắng 80cd/m
2
• Chú ý: Độ chói L < 5000cd/m
2
chưa gây cảm giác
chói mắt
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
12/09/13

17
3312/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
3412/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
12/09/13
18
3512/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
3612/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
12/09/13
19
37
Bài tập
1. Mặt trời ở trên đỉnh tạo ra trên bề mặt trái đất
E=116.10
3
lux. Bán kính trái đất rd=6300km.
• Hỏi:
– Quang thông bức xạ của mặt trời xuống trái đất.
– Cường độ sáng bức xạ từ mặt trời. Biết khoảng
cách giữa trái đất và mặt trời là d=150.10
6
km.
– Độ chói quan sát từ trái đất? Biết bán kính mặt
trời r
mt
=695.10
3
km
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
38
Bài tập

2. Một ngọn đèn điện 75W, 220V treo ở độ cao
h=1,35m so với bề mặt làm việc, phát quang
theo mọi hướng với quang thông 970lm. Xác
định:
• Độ rọi trên bề mặt làm việc tại điểm 1 thẳng
góc với đèn.
• Độ rọi tại điểm 2 cách điểm 1 là l=0,6m theo
phương nằm ngang
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
12/09/13
20
39
Bài tập
3. Một ngọn đèn điện gồm 2 bóng đèn sợi đốt
100W/220V treo ở độ cao 1,5m so với bề
mặt làm việc, phát quang theo mọi hướng
với quang thông mỗi bóng 1390lm. Hãy xác
định:
a. Độ rọi trên bề mặt làm việc tại điểm 1 thẳng
góc với đèn.
b. Độ rọi tại điểm 2 cách điểm 1 Là 0,84m theo
phương nằm ngang
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
40
Bài tập
4. Một đèn huỳnh quang dài 1,2m có công suất
40W, hiệu suất phát quang 50lm/W, được treo
ở độ cao 1,45m so với bề mặt làm việc.
Hãy tính độ rọi tại điểm P trên bề mặt làm việc
thẳng góc với đèn và độ rọi tại điểm Q trên bề

mặt làm việc cách điểm P một khoảng 1,67m
theo phương nằm ngang (đèn khuếch tán
hoàn toàn)
ĐS: Ep=73,47lux; Eq=48,17lux
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
12/09/13
21
41
Bài tập
5. Một ngọn đèn gồm 2 bóng đèn huỳnh quang
dài L=1,2m có công suất 36W, quang thông
2850lm, được treo ở độ cao h=1,55m so với
bề mặt làm việc.
• Hãy tính độ rọi tại điểm P trên bề mặt làm việc
thẳng góc với đèn và độ rọi tại điểm Q trên bề
mặt làm việc cách điểm P một khoảng l=2m
theo phương ngang
• ĐS: Ep=177,6lux; Eq=108,79lux
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
42
Bài tập
6. Một đèn huỳnh quang dài L=1,2m được treo
ở độ cao h=1,5m so với bề mặt làm việc.
• Hãy tính độ rọi tại điểm P trên bề mặt làm việc
thẳng góc với điểm O (nằm giữa A và B) cách
đầu A một đoạn L/3 và độ rọi tại điểm Q trên
bề mặt làm việc, cách điểm P một khoảng
l=1,6m theo phương nằm ngang.
• ĐS: Ep=113,59lux; Eq=77,69lux
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh

12/09/13
22
43
Bài tập
7. Một đèn huỳnh quang dài L=1,2m được treo
ở độ cao h=1,5m so với bề mặt làm việc.
• Hãy tính độ rọi tại điểm P trên bề mặt làm việc
thẳng góc với điểm O (nằm ngoài đoạn AB)
cách đầu A một đoạn lAO=L/3 và độ rọi tại
điểm Q trên bề mặt làm việc, cách điểm P một
khoảng l=1,6m theo phương nằm ngang.
• ĐS: Ep=64,8lux; Eq=44,32lux
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
44
Bài tập
8. Hai đèn huỳnh quang dài L=1,2m được treo
nối tiếp nhau ở độ cao h=2m so với bề mặt
làm việc.
• Hãy tính độ rọi tại điểm P trên bề mặt làm việc
thẳng góc với điểm tiếp giáp của 2 đầu bóng
đèn và tại điểm Q trên bề mặt làm việc, cách
điểm P một khoảng l=2,6m theo phương nằm
ngang.
• ĐS: Ep=64,8lux; Eq=44,32lux
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
12/09/13
23
45
Bài 1
a. Coi quang thông do mặt trời bức xạ xuống

trái đất sẽ rơi vào bề mặt pi.r
2
vuông góc MT-
TĐ
– Từ thông = E.S=E.pi.r
2
b. Góc nhìn trái đất từ mặt trời
– Góc khối=pi.r
2
/d
2
• Cường độ bức xạ=từ thông/góc khối
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
46
Bài 2

4

Max
lux
h
I
E 36,42
35,1
1.2,77cos.
22
1


914,0cos

35,1
6,0




arctg
h
l
arctg
lux
h
I
E 33,32
35,1
914,0.2,77cos.
2
3
2
3
2


a. Độ rọi tại điểm 1
b. Độ rọi tại điểm 2
Đèn chiếu theo mọi hướng:
cdI 2,77
14,3.4
970





Cường độ sáng của bóng đèn:
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
12/09/13
24
47
Bài 4
lmPH 200040.50.

cd
L
I 12,180
2,1.25,9
2000
.25,9



radarctg
h
L
arctg 69,0
45,1
2,1


37,0sin;77,0cos



656,0cos
855,0
45,1
67,1




arctg
h
l
arctg
12/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
4812/09/13 GV: Bùi Thúc Minh
12/09/13
25
12/09/13 49
2.1. Tổng quan
BÓNG ĐÈN
SỢI ĐỐT
LED
PHÓNG ĐIỆN
THƯỜNG
HALOGEN
HUỲNH
QUANG
CA THỦY
NGÂN
Na (SOUDIUM)

METAL-
HALIDE
ỐNG
COMPACT
CAO ÁP
THẤP ÁP
2.1.1. Phân loại nguồn sáng
GV: Bùi Thúc Minh
12/09/13 50
2.1.1. Phân loại nguồn sáng
(bố trí và kích thước)
a. Nguồn sáng điểm
Khi khoảng cách từ nguồn đến mặt làm việc lớn hơn nhiều
so với kích thước nguồn sáng (thường nguồn sáng có kích
thước nhỏ hơn 0,2 khoảng cách chiếu sáng đều có thể coi
là nguồn sáng điểm). Bóng đèn sợi đốt, compact có thể coi
là nguồn sáng điểm.
b. Nguồn sáng đường
Một nguồn sáng được coi là nguồn sáng đường khi chiều
dài của nó đáng kể so với khoảng cách chiếu sáng. Có thể
coi đèn ống là nguồn sáng đường. Các băng sáng, bóng
đèn được bố trí thành các dải sáng là nguồn sáng đường.
c. Nguồn sáng mặt
Các đèn được bố trí thành mảng hoặc ô sáng được coi như
nguồn sáng mặt.
GV: Bùi Thúc Minh