đồ án kỹ thuật điện điện tử Chiếu sáng đô thị Chiếu sáng đường Trần Phú

GVHD:Huỳnh Ngọc Quang Đồ án: Cung Cấp Điện-Chiếu Sáng Đô Thị
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP TUY HềA
KHOA: ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
CUNG CẤP ĐIỆN
Giáo viên hướng dẫn: Huỳnh Ngọc Quang
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Xuõn Phỳ
Lớp : CĐ-Điện 33B
Nhiệm vụ thiết kế:
Chiếu sáng đô thị : Chiếu sáng đường Trần Phú
SVTH: Nguyễn Xuân Phú – CĐ-Điện 33B Trang:
GVHD:Huỳnh Ngọc Quang Đồ án: Cung Cấp Điện-Chiếu Sáng Đô Thị
Lời Nói Đầu.
Nước ta đang trong giai đoạn phát triển nhanh chóng . Do yêu cầu
phát triển của đất nước thị điện năng cũng phát triển theo kịp nhu cầu về
điện .Để có thể đưa điên năng tới các phụ tải cần sây dựng hệ thống
cung cấp điện cho các phụ tải này .Lĩnh vực cung cấp điện là 1 lĩnh vực
đang rất nhiều việt phải làm .Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của
sản xuất truyền tải điện năng nói chung, và thiết kế cung cấp điện nói
riêng .Trường Cao Đẳng Cụng Nghiờp Tuy Hòa đang đào tạo một đội
ngũ các cử nhân hệ thống điện để đáp ứng cho nhu cầu phỏt triờn của xã
hội ngày nay.
Trong nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp em chọn về đề tài Chiếu
Sáng Đô Thị .Được sư hướng dẫn, giảng dạy nhiệt tình của các thầy
cô ,cô giáo trong bộ môn, và đặc biệt là của thầy Huỳnh Ngọc Quang ,
em đã hoàn thành nhiệm vụ được chọn .Mặt dự đó rất cố gắn nhưng kiến
thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên đồ án của em còn nhiền sai sót em
rất mong được sự chỉ bảo của thầy.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, Huỳnh Ngọc Quang cựng cỏc
thầy cô giỏo khỏc trong bộ môn cung cấp điện.

SVTH: Nguyễn Xuân Phú – CĐ-Điện 33B Trang:
GVHD:Huỳnh Ngọc Quang Đồ án: Cung Cấp Điện-Chiếu Sáng Đô Thị
Phần 1
TỔNG QUANG VỀ CHIẾU SÁNG ĐÔ THỊ
1.1. Bản chất của ánh sáng
1. Bản chất sóng - hạt của ánh sáng:
+ Ánh sáng nhìn thấy, tia cực tím, tia X, sóng radio, sóng truyền hỡnh,…tất cả
đều là những dạng năng lượng điện từ được truyền trong không gian dưới dạng
sóng, cũng giống như các bức xạ điện từ khác được đặc trưng bởi bước sóng λ,
tần số ν, hoặc chu kỳ T với ν = 1/T hoặc c = ν.λ.
+ Có thể chia bước sóng thành các phạm vi sau, ta nhận thấy ánh sáng nhìn thấy
chỉ là dải hẹp từ 380nm-780nm:
• Từ 3000 m đến 1000 m Sóng dài (LW = long wave)
• Từ 1000 m đến 100 m Sóng trung (MW = medium wave)
• Từ 100 m đến 10 m Sóng ngắn (SW = Short wave)
• Từ 10 m đến 0,5 m Sóng vô tuyến (FM)
• Từ 0,5 m đến 1,0 mm Sóng rađa
• Từ1000 àm đến 0,78 àm Sóng hồng ngoại
• Từ 780 nm đến 380 nm Ánh sáng nhìn thấy
• Từ 380 nm đến 10 nm Tia cực tím (tia tử ngoại, UV)
+ Theo thuyết lượng tử, ánh sáng còn mang bản chất hạt (photon), có năng lượng
E = hν= hc / λ ; trong đó h là hằng số Plank = 6,626176 ì 10-34Js
Tại sao các vật thể phát ra ánh sáng ? Ta phải dùng thuyết lượng tử để giải thích
như sau:
SVTH: Nguyễn Xuân Phú – CĐ-Điện 33B Trang:
GVHD:Huỳnh Ngọc Quang Đồ án: Cung Cấp Điện-Chiếu Sáng Đô Thị
+ Một photon bị biến mất khi nó va vào và đẩy một điện tử vòng ngoài lên trạng
thái kích thích ở các quỹ đạo xa nhân hơn ẻ sự hấp thu năng lượng ánh sáng của

vật chất.
+ Một photon được sinh ra khi điện tử từ trạng thái kích thích chuyển sang một
quỹ đạo khác gần nhân hơn và tải đi một năng lượng mà nguyên tử bị mất dưới
dạng tia sáng mà bước sóng tỷ lệ nghịch với năng lượng được truyền đi ẻ sự phát
ra năng lượng ánh sáng của vật chất.
+ Như vậy căn cứ vào bước sóng ta có thể phân biệt được sóng ánh sáng và các
dạng năng lượng khỏc trờn quang phổ điện từ.
2. Nguồn sáng tự nhiên và quang phổ liên tục
+ Ánh sáng nhìn thấy khác với các dạng bức xạ điện từ khác ở khả năng làm kích
hoạt võng mạc của mắt người.
+ Vùng ánh sáng nhìn thấy có bước sóng dao động từ 380nm-780nm
+ Ánh sáng mặt trời được coi là nguồn sáng chuẩn để đánh giá chất lượng của
nguồn sáng nhân tạo.
+ Ánh sáng mặt trời có rất nhiều công dụng khác ngoài chiếu sáng : sinh ra
vitamin D khi tắm nắng buổi sáng, diệt vi khuẩn (do có một lượng rất bé tia cực
tím), phát điện, thu nhiệt, sấy khụ,…
+ Hiện nay người ta đang nghiên cứu thiết bị dẫn ánh sáng tự nhiên vào trong các
toà nhà nhằm giảm tiền điện cũng như có lợi cho sức khoẻ.
3. Nguồn sáng nhân tạo và quang phổ vạch:
+ Ánh sỏng nhõn tạo có quang phổ đứt quãng (quang phổ vạch) kết quả thí
nghiệm xác định quang phổ của một số nguồn sáng nhân tạo sau khi đi qua lăng
kính:
+ Nói chung ánh sáng nhân tạo không tốt bằng ánh sáng mặt trời (xét dưới góc độ
chiếu sáng). Về mặt tâm - sinh lý, trải qua hàng triệu năm tiến hóa, hệ thần kinh
của con người đã thích nghi hoàn toàn với ánh sáng ban ngày nên với bất kỳ
nguồn sáng nào không phải là ánh sáng mặt trời đều không tốt đối với mắt.Ước
SVTH: Nguyễn Xuân Phú – CĐ-Điện 33B Trang:
GVHD:Huỳnh Ngọc Quang Đồ án: Cung Cấp Điện-Chiếu Sáng Đô Thị
mơ của con người luôn luôn hướng đến việc tạo ra các nguồn sáng giống như ban
ngày, do đó để đánh giá chất lượng của các nguồn sáng nhân tạo người ta thường

lấy ánh sáng ban ngày làm chuẩn để so sánh. Ánh sáng đèn tuyp ta thường thấy
cũng chỉ có màu xanh, tức là có quang phổ vạch mặc dù ban đêm ta cảm thấy nú
khỏ dễ chịu. Với sự tiến bộ của kỹ thuật, hiện nay người ta có thểchế tạo các
nguồn sáng có khả năng phát ra các bức xạ có quang phổ liên tục gần với ánh
sáng trắng như đèn xenon, song giá thành rất đắt nên chủ yếu dùng cho các loại
xe hơi đắt tiền.
1.2. Một số hiện tượng phát sáng và phạm vi ứng dụng trong chiếu sáng nhân tạo:
1. Hiện tuợng phát sáng do nung nóng: Bất kỳ vật thể nào có nhiệt độ > 00K đều
bức xạ năng lượng dưới dạng sóng điện từ, khi được nung nóng đến nhiệt độ
khoảng 10000K sẽ phát ra bức xạ ánh sáng (cũng là loại sóng điện từ) Nhiệt độ
càng cao thì cường độ ánh sáng tăng lên và màu sắcbề ngoài cũng trở nên sáng
hơn. Các loại đèn điện chiếu sáng thường dùng dòng điện để đốt nóng sợi đốt
(dây tóc) bằng kim loại. Hiện tượng phát sáng khi nung nóng bằng dòng điện
được nhà khoa học Anh Humphrey DaVy phát hiện năm 1802. Sau đó nhà phát
minh người Mỹ Edison mớichế tạo ra đèn sợi đốt đầu tiên. Hiện tượng phát xạ
ánh sáng do nung nóng được giải thích như sau: Khi có điện áp đặt vào hai đầu
dây tóc, các điện tử ở các lớp ngoài của nguyên tử được giải phóng khỏi nguyên
tử và dịch chuyển trong mạng tinh thể kim loại. Trong quá trình di chuyển, điện
tử luôn luôn có va chạm với cỏcnguyờn tử, do đó động năng của điện tử đã
truyền một phần cho nguyên tử. Kết quả là các nguyên tử bị kích thích và một số
điện tử lớp trong nhảy ra lớp ngoài (nếu lớp đó chưa đầy). Điện tử này có xu
hướng trở về vị trí trống gần hạt nhân hơn (vị trí ổn định) và nếu điều đó xảy ra
thì điện tử sẽ mất một lượng năng lượng E (thế năng) đồng thời giải phóng một
photon có bước sóng λ=c.h/E (có thể là ánh sáng nhìn thấy hoặc không nhìn
thấy). Năng lượng bức xạ có thể bao gồm quang năng, nhiệt năng và bức xạ hồng
ngoại, Ứng dụng hiện tượng này để chế tạo các loại đèn sợi đốt như đèn sợi đốt
chân không (trong dân dụng 50W-75W), đèn sợi đốt halogen (còn gọi là đèn
halogen-Vonfram).
2. Hiện tuợng phát sáng do phóng điện:
Hiện tượng này do nhà khoa học Anh Edward Townsend phát hiện đầu tiên.

SVTH: Nguyễn Xuân Phú – CĐ-Điện 33B Trang:
GVHD:Huỳnh Ngọc Quang Đồ án: Cung Cấp Điện-Chiếu Sáng Đô Thị
Hiện tượng phóng điện trong chất khí là quá trình diễn ra rất phức tạp, phụ thuộc
vào áp suất khí, công suất nguồn điện và dạng điện trường. Tuy nhiên có thể mô
tả tóm tắt thông qua thí nghiệm sau đây: cho ống phóng điện thủy tinh chứa hơi
kim loại hoặcmột khí trơ nào đó ở áp suất thấp, bên trong có đặt 2 điện cực và
được nối với nguồn 1 chiều thông qua biến trởđiều chỉnh được:
+ Khi điện áp tăng lên thì dòng điện tăng theo (đoạn AB). Nguyên nhân có dòng
điện là Đề tài chiếu sáng đô thị
+ Đến điểm B (điểm xảy ra phóng điện) thì dòng điện tăng rất nhanh còn điện áp
giảm xuống đến điểm M (điểm duy trì phóng điện). Nguyên nhân dòng điện tăng
là do hiện tượng ion hóa chất khí làm cho số điện tử tăng lên nhanh.
+ Đến điểm D (bằng cách giảm R) sẽ xảy ra hiện tượng phóng điện hồquang.
Nguyên nhân là do điện cực bị đốt nóng quá mức làm phát xạ điện tử bằng hiệu
ứng nhiệt-ion. Cần lưu ý là nếu áp suất cao sẽ xảy ra hiện tượng phóng điện tia
lửa chứ không phải phóng điện tỏa sáng vì ở áp suất cao, hiện tượng phóng điện
không tự duy trì được. Khi ứng dụng hiện tượng này vào đèn điện chiếu sáng,
người ta chỉ cho đèn làm việc trong khoảng B-D với điểm làm việc M được xác
lập nhờ điện trở R gọi là “chấn lưu”. Điện áp tại điểm B được gọi là điện áp
phóng điện hay điện áp mồi. Khi phóng điện, cỏc nguyờn tửkhớ bị kích thích lên
mức năng lượng cao hơn, sau đó trở về trạng thái ban đầu thì phát ra phụton gây
nên hiện tượng phát sáng hướng từ cực âm sang cực dương. Ánh sáng phát ra
thường đơn sắc và mang màu đặc trưng của khí trong ống thủy tinh. Ngoài ánh
sáng nhìn thấy, tùy vào chất khí mà cũn cú cỏc tia hồng ngoại hay tử ngoại. Nếu
có phát tia tử ngoại thì ống phóng điện phải làm bằng thủy tinh có đặc tính cản tia
tử ngoại (thủy tinh natri cacbonat), tránh hủy diệt sinh vật sống, tia hồng ngoại
không nguy hiểm vỡ nú chỉ có tác dụng nhiệt. Đối với nguồn điện xoay chiều
hình sin thì chiều dòng điện duy trì trong ống thủy tinh liên tục thay đổi theo tần
số nguồn điện. Cả dòng điện và điện áp trong ống phóng điện không còn là hình
sin nữa nờn nú được xem là một phần tử phi tuyến. Mặc dù mắt người không cảm

nhận được nhưng ánh sáng do đèn tạo ra là ánh sáng nhấp nháy liên tục. Năng
lượng bức xạ gồm quang năng, nhiệt năng, bức xạ hồng ngoại, bức xạ tử ngoại có
tỷ lệ thay đổi theo áp suất và loại khí sử dụng.
SVTH: Nguyễn Xuân Phú – CĐ-Điện 33B Trang:
GVHD:Huỳnh Ngọc Quang Đồ án: Cung Cấp Điện-Chiếu Sáng Đô Thị
+Ứng dụng hiện tượng này để chế tạo các loại đèn hơi phóng điện Natri áp suất
thấp, Natri áp suất cao, đèn halogen kim loại (hơi thủy ngân cao ỏp),…
3. Hiện tượng phát sáng huỳnh quang
Hiện tượng huỳnh quang được biết đến vào giữa thế kỉ 19 bởi nhà khoa học
người Anh George G. Stoke. Khi cho ánh sáng tử ngoại (không nhìn thấy) chiếu
vào chất phát huỳnh quang thì một phần năng lượng của nó biến đổi thành nhiệt,
phần còn lại biến đổi thành ánh sáng có bước sóng dài hơn nằm trong dải quang
phổ nhìn thấy được. (Đinh luật Stoke)
4. Hiện tượng phát sáng lân quang
-Lân quang là một dạng phát quang, trong đó các phân tử của chất lân quang hấp
thụ ánh sáng, chuyển hóa năng lượng của các photon thành năng lượng của các
electron sang trạng thái lượng tử có mức năng lượng cao nhưng khá bền vững.
Sau đó electron chậm chạp rơi vềtrạng thái lượng tử ở mức năng lượng thấp hơn
và giải phóng một phần năng lượng trở lại dưới dạng các photon. Lân quang khác
với huỳnh quang ở chỗ việc electron trở về trạng thái cũ kèm theo nhả ra photon
rất chậm chạp. Trong huỳnh quang, sự rơi về trạng thái cũ của electron gần như
tức thời khiến photon được giải phóng ngay. Do vậy các chất lân quang hoạt
động như những bộ lưu trữ ánh sáng: thu nhận ánh sáng và chậm chạp nhả ra ánh
sáng sau đó. Sở dĩ có sự trở về trạng thái cũ chậm chạp của các electron là do một
trong số các trạng thái kích thích khá bền nên việc chuyển hóa từ trạng thái này
về trạng thái cơ bản bị cấm bởi một số quy tắc lượng tử. Việc xảy ra sự trở về
trạng thái cơ bản chỉ có thể được thực hiện khi dao động nhiệt đẩy electron sang
trạng thái không bền gần đó, để từ đó nó rơi về trạng thái cơbản. Điều này khiến
hiện tượng lân quang phụ thuộc vào nhiệt độ: nhiệt độ càng lạnh thì trạng thái
kích thích càng được bảo tồn lâu hơn. Đa số các chất lân quang có thời gian tồn

tại của trạng thái kích thích chỉ vào cỡ miligiõy, cú một số chất có thể lên tới vài
phút hoặc thậm chí vài giờ. Trong thực tế ta thấy con đom đóm phát sáng được là
nhờ chất lân quang. Chất dạ quang là chất có chứa các nguyên tử phát sáng lân
quang. Hiện tượng lân quang không được ứng dụng trong kỹ thuật chiếu sáng vì
hiệu quả thấp và trạng thái phát sáng không bền. Nó chỉ dùng trong chế tạo các
đồ chơi cho trẻ em,…
SVTH: Nguyễn Xuân Phú – CĐ-Điện 33B Trang:
GVHD:Huỳnh Ngọc Quang Đồ án: Cung Cấp Điện-Chiếu Sáng Đô Thị
5. Hiện tượng phát sáng thứ cấp:
Khi một vật được chiếu sáng thì bản thân nó cũng có thể phản xạ một phần ánh
sáng gọi là phát sáng thứ cấp. Chỉ có vật đen tuyệt đối mới hấp thụ toàn bộ ánh
sáng. Dựa vào hiện tượng này ta có thể giải thích màu sắc của các vật trong tự
nhiên: Sự thểhiện màu của vật là do ánh sáng phản xạ tạo thành (ví dụ vật màu đỏ
phản xạ tia màu đỏ, các màu khỏc thỡ nú hấp thụ). Trước đây có rất nhiều lý
thuyết màu sắc khác nhau xuất hiện chủyếu sử dụng trong ngành dệt nhuộm. Với
sự ra đời của thuyết lượng tử, hiện nay người ta đã xây dựng hoàn chỉnh thuyết
màu hiện đại dựa vào bản chất sóng hạt của ánh sáng Một vật thể bất kỳ tiếp nhận
ánh sáng chiếu vào sẽ xẩy ra các hiện tượng : phản xạ, xuyên qua, hấp thụ. Mỗi
hiện tượng này lại có những tính chất riêng, ví dụ phản xạ lại cú cỏc loại phản xạ
đều, phản xạ khuyếch tỏn,….Cỏc hiện tượng này được nghiên cứu để chế tạo các
bộ phận của đèn (đặc biệt là tấm phản quang) nhằm điều khiển sự phân bố ánh
sáng của nguồn sáng hiệu quả nhất. Vấn đê này sẽ xét trong các phần sau.
1.3. Các đại lượng cơ bản đo ánh sáng
1. Góc khối (còn gọi là góc đặc, gúc nhỡn)
- Khỏi niệm: Xét một đường cong kín bất kỳ (L). Từ một điểm O trong không
gian ta vẽ các đường thẳng tới mọi điểm trên đường cong (L) gọi là các đường
sinh. Khi đó phần không gian giới hạn bởi các đường sinh này được gọi là góc
khối nhìn đường cong (L) từ đỉnh O .Độ đo của góc khối là diện tích phần mặt
cầu có bán kính r = 1, tâm tại điểm O bị cắt bởi góc khối trên.
- Đơn vị : Sr (steradian)

Steradian là góc khối mà dưới gúc đú người quan sát đứng ở tâm O của một quả
cầu R=1m thì nhìn thấy diện tích S=1m2 trên mặt cầu.
- í nghĩa: Góc khối là góc trong không gian, đặc trưng cho gúc nhỡn (tức là từ
một điểm nào đó nhìn vật thể dưới một góc khối). Trong kỹ thuật chiếu sáng,
góc khối biểu thị cho không gian mà nguồn sáng bức xạ năng lượng của nó.
- Ví dụ tính toán một số góc khối:
SVTH: Nguyễn Xuân Phú – CĐ-Điện 33B Trang:
GVHD:Huỳnh Ngọc Quang Đồ án: Cung Cấp Điện-Chiếu Sáng Đô Thị
+ Cho quả cầu tâm O bán kính R, một hình nón có đỉnh tại O cắt mặt cầu với
một diện tích S thì độ lớn của góc khối là : 2RS=Ω .
+ Cho 2 hình cầu bán kính R và kR đồng tâm O. Giả sử một góc khối Ω chắn
hình cầu R với diện tích S1=2πR2(1-cosα) và hình cầu kR với diện tích S2=
2πk2R2(1-cosα).
Năng lượng điện cung cấp cho nguồn sáng không phải biến đổi hoàn toàn thành
ánh sáng mà biến đổi thành nhiều dạng năng lượng khác nhau như hóa năng, bức
xạ nhiệt, bức xạ điện từ. Các bức xạ ánh sáng chỉ là một phần của bức xạ điện từ
do nguồn phát ra. Dưới góc độ kỹthuật chiếu sáng ta chỉ quan tâm đến năng
lượng bức xạ ánh sáng nhìn thấy mà thôi, do đó người ta đưa ra khái niệm thông
lượng năng lượng của bức xạ ánh sáng nhìn thấy, đó là phần năng lượng bức xạ
thành ánh sáng của nguồn sáng trong một giây theo mọi hướng được xác định
theo các công thức.
3. Quang thông
- Khái niệm:
Thông lượng năng lượng của ánh sáng nhìn thấy là một khái niệm có ý nghĩa
quan trọng về mặt vật lý. Tuy nhiên trong kỹ thuật chiếu sáng thì khái niệm này
ít được quan tâm. Thật vậy, giả sử có hai tia sáng đơn sắc màu đỏ (λ=700nm) và
màu vàng (λ=577nm) cú cựng mức năng lượng tác động đến mắt người thì kết
quả nhận được là mắt người cảm nhận tia màu đỏ tốt hơn màu vàng. Điều này có
thể giải thích là do sự khúc xạ qua mắt (vai trò là thấu kính hội tụ) khác nhau:
các tia sáng có λ bé bị lệch nhiều và hội tụ trước võng mạc, các tia có λ lớn thì

lại hội tụ sau võng mạc, chỉ có tia λ=555nm (vàng) là hội tụ ngay trên võng mạc.
Trên cơ sở này người ta xây dựng đường cong hiệu quả ánh sáng V(λ)của mắt
người (hình 1.8). Đường cong 1 ứng với thị giác ban ngày và đường cong 2 ứng
với thị giác ban đêm. Biểu thức gần đúng của đường cong V(λ) được cho trong
phụ lục ở cuối sách, đồng thời trong phụ lục cũng có bảng giá trịcủa hàm V(λ).
Như vậy rõ ràng thông lượng năng lượng không thể dùng trong kỹ thuật chiếu
sáng phục vụ con người, do đó người ta phải đưa vào một đại lượng mới trong đó
ngoài W(λ) còn phải kể đến đường cong V(λ),
4. Quang hiệu
SVTH: Nguyễn Xuân Phú – CĐ-Điện 33B Trang:
GVHD:Huỳnh Ngọc Quang Đồ án: Cung Cấp Điện-Chiếu Sáng Đô Thị
- Định nghĩa: Quang hiệu là tỷ số giữa quang thông do nguồn sáng phát ra và
công suất điện mà nguồn sáng tiêu thụ.
- í nghĩa: Trong kỹ thuật chiếu sáng người ta không dùng khái niệm hiệu suất
theo nghĩa thông thường (tính theo tỷ lệ %) mà sử dụng khái niệm quang hiệu.
Quang hiệu thể hiện đầy đủ khả năng biến đổi năng lượng mà nguồn sáng tiêu
thụ thành quang năng. Một số tài liệu gọi khái niệm này là hiệu suất của nguồn
sáng. Tuy nhiên, nếu ta sử dụng khái niệm hiệu suất thì sẽ liên tưởng đến tỉ lệ %
(giá trị ≤ 1) giữa các đại lượng cùng đơn vị đo. Trái ngược hoàn toàn với quan
niệm về hiệu suất, quang hiệu lại có giá trị lớn hơn 1 rất nhiều và là tỉ số của 2
đơn vị đo khác nhau (lm/W) do đó việc dùng khái niệm hiệu suất là không hợp
lý.
- Ký hiệu: η (Chữ cái Hy Lạp, đọc là ờta)
- Đơn vị: lm/W (lumen/Oỏt)
- Ví dụ: Quang hiệu một số nguồn sáng thông dụng (theo tài liệu Schrộder năm
2006)
Nguồn sáng Công suất (W) Quang thông (Lm) Quang hiệu (Lm/W)
Bóng đèn dây tóc 100 1500 15
Bóng huỳnh quang 36 2600 80
Bóng compact 20 1200 60

Bóng cao áp thủy ngân 250 13000 52
Bóng cao áp MetalHalide 250 20000 80
Bóng cao áp Sodium 250 27000 108
5. Cường độ sáng
- Khái niệm:
SVTH: Nguyễn Xuân Phú – CĐ-Điện 33B Trang:
GVHD:Huỳnh Ngọc Quang Đồ án: Cung Cấp Điện-Chiếu Sáng Đô Thị
+ Xét trường hợp một nguồn sáng điểm đặt tại O và ta quan sát theo phương là
quang thông phát ra trong góc khối dΩ lân cận phương Ox. Cường độ sáng của
nguồn theo phương Ox được định nghĩa là :
+ Cường độ sáng I của nguồn phụ thuộc vào phương quan sát. Trong trường hợp
đặc biệt, nếu I không thay đổi theo phương (nguồn đẳng hướng), ta có quang
thông phát ra trong toàn không gian là: Φ = 4π I .
- í nghĩa :Cường độ sáng là đại lượng quang học cơ bản, các đại lượng quang
học khác đều là đại lượng dẫn suất xác định qua cường độ sáng.
- Ký hiệu : I (Viết tắt của tiếng Anh là Intensity : cường độ)
- Đơn vị :
+ Cd (cadela). Cadela có nghĩa là “ngọn nến”, đây là một trong 7 đơn vị đo lường
cơ bản (m, kg, s, A, K, mol, cd)
+ Định nghĩa Cd (từ tháng 10-1979): “Cadenla là cường độ sáng theo một
phương đã cho của nguồn phát bức xạ đơn sắc có tần số 540.1012Hz (λ=555mm)
và cường độ năng lượng theo phương này là 1/683 W/Sr”
- Ví dụ :
+ Đèn sợi đốt 40W/220V có I= 35 Cd (theo mọi hướng)
+ Ngọn nến có I=0,8 Cd (theo mọi hướng).
+ Theo định nghĩa với nguồn sáng đơn sắc λ=555nm thì 1W=683lm. Nếu nguồn
sáng đơn sắc có λ≠555nm thì 1W=683.V(λ). Ví dụ : nguồn sáng đơn sắc có
λ=650nm thì 1W=683.0,2=136,6 lm.
6. Độ rọi
- Khái niệm: Giả thiết mặt S được rọi sáng bởi một nguồn sáng. Độ rọi tại một

điểm nào đó trên mặt S là tỉ số dS
- í nghĩa: Thể hiện lượng quang thông chiếu đến 1 đơn vị diện tích của một bề
mặt được chiếu sáng, nói cách khác nú chớnh là mật độ phân bố quang thụng trờn
bề mặt chiếusỏng.
SVTH: Nguyễn Xuân Phú – CĐ-Điện 33B Trang:
GVHD:Huỳnh Ngọc Quang Đồ án: Cung Cấp Điện-Chiếu Sáng Đô Thị
- Một số giá trị độ rọi thường gặp:
* Trưa nắng không mây 100.000 lux
* Đờm trăng tròn không mây 0,25 lux
* Ban đêm với hệ thống chiếu sáng công cộng 10-30 lux
* Nhà ở bình thường ban đêm: 159-300lux
* Phòng làm việc: 400-600lux.
7. Độ sáng (còn gọi là độ trưng):
- Khái niệm: Cho một mặt phát sáng S có kích thước giới hạn (có thể là bề mặt
của nguồn sáng hoặc bề mặt vật phản xạ ỏnh sỏng,…). Độ sáng tại một điểm nào
đó trên mặt S là tỉ sốdRdSΦ= , trong đó dΦ là quang thông do phần tử dS (lân
cận điểm đã cho) phát ra theo mọi hướng. Mặt phát sáng đều là mặt có độ trưng
như nhau ở mọi điểm của mặt
- Đặc điểm và ý nghĩa:
+ Độ trưng đặc trưng cho sự phát sáng theo mọi phương của vật phát sáng (bao
gồm nguồn sáng và ánh sáng phản xạ của vật được chiếu sáng).
+ Xét về công thức tính và thứ nguyên thì độ trưng giống độ rọi nhưng ở độ rọi
xét bềmặt vật được chiếu sáng bởi nguồn sáng khỏc cũn độ trưng xét bề mặt của
vật mà bản thân nó phát sáng. Đơn vị của độ rọi là Lux cũng khác đơn vị độ
trưng là Lm/m2.
+ Nguồn sáng ở đây cần hiểu theo nghĩa rộng hơn là "mặt phát sáng" bao gồm
nguồn phát ra ánh sáng và nguồn ánh sáng phản xạ của vật được chiếu sáng.
+ Độ rọi E trên bề mặt được chiếu sáng không phụ thuộc vào hệ số phản xạ bề
mặt nhưng độ trưng của bề mặt được chiếu sáng thì phụ thuộc vào hệ số phản xạ
bề mặt.

- Ký hiệu: R
SVTH: Nguyễn Xuân Phú – CĐ-Điện 33B Trang:
GVHD:Huỳnh Ngọc Quang Đồ án: Cung Cấp Điện-Chiếu Sáng Đô Thị
- Đơn vị: Lm/m2 là độ trưng của một nguồn sáng hình cầu có diện tích mặt ngoài
1m2 phát ra quang thông 1 Lumen phân bố đều theo mọi phương.
8. Độ chói
- Khái niệm:
+ Hai bóng đèn sợi đốt hình tròn công suất 40W thỡ cú cựng quang thông. Một
bóng thủy tinh trong, một bóng thủy tinh mờ thỡ búng thủy tinh trong sẽ gây chói
mắt hơn. Điều này được giải thích là: với bóng thuỷ tinh mờ, tia sáng bức xạ từ
nguồn khi đập vào bề mặt thuỷ tinh mờ (vỏ búng đốn), nú bị tán xạ theo nhiều
hướng và cường độ sáng theo một hướng nhất định giảm đi so với cường độ của
tia tới do đó ớt chúi hơn > độ chói phụ thuộc vào cường độ sáng. Mặt khác với
đèn pha xe máy nếu nhìn trực diện ta thấy chói mắt nhưng nếu nhỡn nghiờng một
góc nào đó thì sẽ bớt chói mắt hơn > độ chói phụ thuộc vào phương quan sát,
được đặc trưng bằng diện tích biểu kiến của mặt phát sáng theo phương quan sát.
Từ những nhận xét trên ta thấy cần thiết phải đưa ra khái niệm độ chói phụ thuộc
vào cường độ sáng của nguồn và diện tích biểu kiến của mặt phát sáng.
+ Mắt người đặt tại điểm O quan sát bề mặt phát sáng dS theo phương OM. Bề
mặt dS nghiêng một góc α so với phương OM. Gọi dI là cường độ sáng phát ra
bởi dS theo phương OM thì ta có định nghĩa độ chói là dS cos. αdIL.
- í nghĩa:
+ Thể hiện mật độ phân bố cường độ sáng phát ra từ một đơn vị diện tích của bề
mặt đó theo một hướng xác định đến một người quan sát.
+ Độ chói phụ thuộc vào tính chất phản quang của bề mặt và hướng quan
sỏt(khụng phụthuộc vào khoảng cách từ mặt đó đến điểm quan sát).
+ Nhìn chung mọi vật thể được chiếu sáng ít nhiều đều phản xạ ánh sáng (đóng
vai trò như nguồn sáng thứ cấp) nên cũng có thể gây ra chói mắt người. Ví dụ
ban đêm ánh sáng hắt lên từ mặt đường nhựa được chiếu sáng cũng có thể làm
chói mắt người lái xe.

+ Độ chói đóng vai trò rất quan trọng khi thiết kế chiếu sáng, là cơ sở khái niệm
về tri giác và tiện nghi nhìn.
SVTH: Nguyễn Xuân Phú – CĐ-Điện 33B Trang:
GVHD:Huỳnh Ngọc Quang Đồ án: Cung Cấp Điện-Chiếu Sáng Đô Thị
+ Độ chói trung bình của mặt đường là tiêu chuẩn đầu tiên để đánh giá chất lượng
của chiếu sáng đường phố.
- Ký hiệu: L
- Đơn vị: Cd/m2. 1 Cd/m2 là độ chói của một mặt phẳng phát sáng đều có diện
tích 1 m2 và có cường độ sáng 1 Cd theo phương vuông góc với nguồn đó.
- Ví dụ về độ chói một số bề mặt:
+ Bề mặt đèn huỳnh quang: 5.000-15.000cd/m2
+ Bề mặt đường nhựa chiếu sáng với độ rọi 30lux có độ chói khoảng 2cd/m2
+ Mặt trời mới mọc : khoảng 5.106Cd/m2
+ Mặt trời giữa trưa : khoảng 1,5 – 2.109Cd/m2
9. Nhiệt độ màu: Nhiệt độ màu của một nguồn sáng được thể hiện theo thang
Kelvin (K) là biểu hiện màu sắc của ánh sáng do nó phát ra. Tưởng tượng một
thanh sắt khi nguội có màu đen
10. Độ hoàn màu (còn gọi là chỉ số thể hiện màu):
Cùng một vật nhưng nếu được chiếu sáng bằng các nguồn sáng đơn sắc khác
nhau thì mắt sẽ cảm nhận màu của vật khác nhau, tuy nhiên bản chất màu sắc của
vật thì không hề thay đổi. Ví dụ một tờ giấy bình thường màu đỏ, nếu đặt trong
bóng tối nó có thể có màu xám, tuy nhiên ta vẫn nói đó là tờ giấy màu đỏ. Như
vậy chất lượng ánh sáng phát ra của nguồn sáng còn phải được đánh giá qua chất
lượng nhìn màu, tức là khả năng phân biệt màu sắc của vật đặt trong ánh sáng
đú.Đối với chiếu sáng đường phố chỉ có mục đích đảm bảo an toàn giao thông là
chính hơn nữa chi phí đầu tư ban đầu khá lớn nên gần như không quan tâm đến
chỉ số CRI. Cuối cùng cần lưu ý: chúng ta rất dễ bị nhầm lẫn giữa nhiệt độ màu
và độ hoàn màu, do đó ở đây cần nhắc lại: nhiệt độ màu biểu thị màu sắc của
nguồn sáng - là nơi ánh sáng phát ra, còn độ hoàn màu biểu thị độ chính xác màu
của nguồn khi chiếu lên vật thể.

1.4. Các định luật quang học và ứng dụng trong kỹ thuật chiếu sáng :
SVTH: Nguyễn Xuân Phú – CĐ-Điện 33B Trang:
GVHD:Huỳnh Ngọc Quang Đồ án: Cung Cấp Điện-Chiếu Sáng Đô Thị
1. Sự phản xạ:
a) Sự phản xạ đều:
- Hiện tượng này tuân theo định luật quang hỡnh đó nghiên cứu trong giáo trình
Vật lý đại cương: Góc tới của tia sáng chiếu lên bề mặt phản xạ Sự phản xạ đều
là trường hợp phản xạ lý tưởng, xảy ra trờn cỏc vật liệu rất mịn, nhẵn tuyệt đối.
Hiện tượng này được dùng trong nghiên cứu chế tạo tấm phản quang (để điều
khiển phân bố ánh sáng theo ý muốn) hoặc tính toán độ chói bề mặt các vật liệu
mịn, phẳng có phản xạ đều.
b) Sự phản xạ khuyếch tán
- Hiện tượng này không tuân theo định luật quang hình. Đặc điểm là khi có tia
sáng chiếu đến bề mặt phản xạ khuyếch tỏn, cỏc tia sáng phân bố phản xạ đi theo
nhiều hướng khác nhau. Đầu mỳt cỏc vectơ cường độ sáng phản xạ nằm trên một
mặt cong nào đó.
- Phân loại :
+ Phản xạ khuyếch tán đều: Đầu mỳt cỏc vectơ cường độ sáng phản xạ nằm trên
một mặt cầu tiếp xúc với mặt phản xạ và cú tõm nằm trên đường vuông góc với
mặt phản xạ. Hiện tượng này tuân theo định luật Lambert và được nghiên cứu
ứng dụng trong kỹ thuật chiếu sáng (sẽ trình bày ở phần dưới).
+ Phản xạ khuyếch tán kiểu hỗn hợp: các vectơ cường độ sáng phản xạ là hỗn
hợp của hiện tượng phản xạ đều và phản xạ khuyếch tán đều.
+ Phản xạ khuyếch tán kiểu phân tán: Đầu mỳt cỏc vectơ cường độ sáng phản xạ
nằm trên một mặt cong có hình dạng bất kỳ.
- Ứng dụng : Trường hợp phản xạ khuyếch tán là loại phản xạ hay gặp trong thực
tế, được nghiên cứu để tính toán độ chói mặt đường, mặt sàn (đường nhựa, đường
bờtụng, tường xây, bề mặt vật liệu xây dựng, sàn nhà,…).
2. Sự truyền xạ :
a) Sự truyền xạ đều:

SVTH: Nguyễn Xuân Phú – CĐ-Điện 33B Trang:
GVHD:Huỳnh Ngọc Quang Đồ án: Cung Cấp Điện-Chiếu Sáng Đô Thị
- Hiện tượng này tuân theo định luật quang hỡnh đó nghiên cứu trong giáo trình
Vật lý đại cương. Chỉ lưu ý tia sáng ra khỏi vật liệu dạng tấm đồng nhất thì song
song với tia tới In
- Ứng dụng : Nghiên cứu chế tạo kính bảo vệ phẳng cho bộ đèn, chế tạo bóng đèn
bằng thuỷ tinh trong suốt (bóng đèn sợi đốt, ống phóng điện,…).
b) Sự truyền xạ khuyếch tán:
- Hiện tượng này không tuân theo định luật quang hình. Đặc điểm là khi có tia
sáng chiếu đến bề mặt truyền xạ khuyếch tỏn, cỏc tia sáng phân bố truyền đi theo
nhiều hướng khác nhau. Đầu mỳt cỏc vectơ cường độ sáng truyền xạ nằm trên
một mặt cong nào đó
+ Truyền xạ khuyếch tán đều: Đầu mỳt cỏc vectơ cường độ sáng truyền xạ nằm
trên một mặt cầu tiếp xúc với mặt truyền xạ và cú tõm nằm trên đường vuông góc
với mặt truyền xạ. Hiện tượng này tuân theo định luật Lambert và sẽ được nghiên
cứu ứng dụng trong kỹ thuật chiếu sáng (sẽ trình bày ở phần dưới).
+ Truyền xạ khuyếch tán kiểu hỗn hợp: các vectơ cường độ sáng truyền xạ là hỗn
hợp của hiện tượng truyền xạ đều và truyền xạ khuyếch tán đều.
+ Truyền xạ khuyếch tán kiểu phân tán: Đầu mỳt cỏc vectơ cường độ sáng truyền
xạ nằm trên một mặt cong có hình dạng bất kỳ.
- Ứng dụng : Hiên tượng truyền xạ khuyếch tán được nghiên cứu để chế tạo kính
bảo vệđốn truyền ánh sáng kiểu khuyếch tán (kính mờ, kớnh cú cỏc hạt trắng
nhỏ,…) nhằm giảm độchúi cho người quan sát, nghiên cứu chế tạo bóng đèn mờ
(đèn tuyp, đèn sơn mờ,…)
3. Sự che chắn:
Bộ phận che chụp của một bộ đèn chiếu sáng thường chế tạo bằng các vật liệu
màu đen hoặc vật liệu mờ nhằm ngăn cản mắt người nhìn trực tiếp gây ra lóa
mắt, nú cũn có tác dụng chống hơi ẩm và các vật lạ bên ngoài xâm nhập vào bên
trong đèn. Phạm vi che chắn được đặc trưng bằng góc giữa đường thẳng đứng đi
qua tâm nguồn sáng và phương mà mắt người bắt đầu nhìn không bị lóa mắt

(hoặc không nhìn thấy nguồn sáng).
SVTH: Nguyễn Xuân Phú – CĐ-Điện 33B Trang:
GVHD:Huỳnh Ngọc Quang Đồ án: Cung Cấp Điện-Chiếu Sáng Đô Thị
4. Sự hấp thụ:
Khi ánh sáng chiếu vào bất kỳ vật liệu nào cũng bị hấp thụ một phần năng lượng.
Mức độhấp thụ ít hay nhiều phụ thuộc vào một số yếu tố như: loại vật liệu, bước
sóng của tia sáng (màu) và góc chiếu của tia sáng vào vật liệu. Để đặc trưng cho
sự hấp thụ ánh sáng của vật liệu người ta đưa ra khái niệm hệ số hấp thụ
- Ứng dụng: hiện tượng hấp thụ được nghiên cứu để chế tạo các loại vật liệu có
hệ số hấp thụ ít nhất trong đèn chiếu sáng, đặc biệt là các vật liệu che chắn (vỏ
đèn), vật liệu truyền xạ(kớnh bảo vệ đốn),…
Phần 2 :
Cơ Sở Lí Thuyết
CÁC LOẠI NGUỒN SÁNG NHÂN TẠO THÔNG DỤNG
Trong phần này ta lần lượt nghiên cứu cấu tạo của các loại nguồn sáng nhân tạo
thông dụng - trái tim của bộ đèn chiếu sáng. Ở đây ta chỉ nêu sơ bộ cấu tạo, nguyên
lý hoạt động, các đặc điểm chính dưới góc độ ứng dụng mà không đi sâu giải thích
phân tích các hiện tượng quang học như: phân tích quá trình già hóa, sự biến đổi
quang thông theo điện áp, hiện tượng mờ, hiện tượng đen ở 2 đầu ống phúng điờn,
… Cỏc vấn đề này cần phải tìm đọc các tài liệu chuyờn sõu hoặc tham khảo tài liệu
của các nhà chế tạo.
2.1 Bóng đèn nung sáng:
1. Cấu tạo của bóng đèn nung sáng
a) Dây tóc (sợi đốt):
+ 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
àm đến 0,78 àm ) khụng nhỡn thấy được. Dòng điện chạy qua dây tóc làm nóng nó,
quá trình này làm cho điện trở dây tóc tăng lên và nó lại càng bị đốt nóng cho đến
SVTH: Nguyễn Xuân Phú – CĐ-Điện 33B Trang:

GVHD:Huỳnh Ngọc Quang Đồ án: Cung Cấp Điện-Chiếu Sáng Đô Thị
khi nhiệt toả ra cân bằng với nhiệt tản ra không khí. Ánh sáng (10%) .Bức xạ hồng
ngoại (70%)Thất thoát nhiệt và đối lưu (20%)
+ 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 búng đốn để làm
chậm quá trình bay hơi nhưng đồng thời cũng làm tăng tổn thất do các chất khí này
dẫn nhiệt.
+ Khi kim loại bay hơi sẽ ngưng đọng trên bề mặt bóng làm nó bị mờ đi.
+ Về cấu tạo, dây tóc có nhiều loại như
b) 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 ngoài môi trường.
+ Để giảm độ chói, mặt trong bóng đèn được phủ lớp bột mờ.
c) Đui đèn: Nhiệm vụ đui đèn là nơi tiếp xúc nguồn điện cung cấp cho sợi đốt.
+ Đui gài B15 hoặc B22
+ Đui xoáy E14, E27, E40
d) Đặc điểm:
- Ưu điểm:
+ Nối trực tiếp vào lưới điện mà không 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.
SVTH: Nguyễn Xuân Phú – CĐ-Điện 33B Trang:
GVHD:Huỳnh Ngọc Quang Đồ án: Cung Cấp Điện-Chiếu Sáng Đô Thị
- 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 không khuyến khích sử dụng trong dân dụng và công nghiệp nhưng
vẫn dùng trong chiếu sáng sự cố, chiếu sán an toàn vỡ nú làm việc được với điện
áp thấp.
2. Một số loại bóng đèn nung sáng thông dụng:
a) Bóng đèn nung sáng kiểu chân không hoặc áp suất khí trơ: Bóng đèn nung sáng
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 không 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 bềmặt bóng. Nếu búng hỳt chân không thì nhiệt tỏa ra không khí giảm
xuống, do đó hiệu suất nguồn
b) Bóng đèn nung sỏng dựng khớ halogen:
Đèn nung sỏng dựng khớ 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 nguyên 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 phân tử vonfam oxyhalogen ởdạng hơi. Các phân tử này di
chuyển về phía dây tóc nóng nơi nhiệt độ cao hơn tỏch chỳng ra khỏi nhau.
Nguyên tử vonfam lại đông lại trờn vựng mỏt hơn của dây tóc nên bóng đèn không
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 không. Đặc điểm: Gọn hơn, tuổi thọ dài
hơn, sáng trắng hơn, giá cao hơn, nhiều tia hồng ngoại hơn, nhiều tia cực tím hơn.
2.2 Bóng đèn huỳnh quang
1. Đặc điểm cấu tạo:
SVTH: Nguyễn Xuân Phú – CĐ-Điện 33B Trang:
GVHD:Huỳnh Ngọc Quang Đồ án: Cung Cấp Điện-Chiếu Sáng Đô Thị
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 tưcỏch là một chủng loại đốn riờng. 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.
Trước khi phát minh ra bóng đèn huỳnh quang người ta nhận thấy : dòng 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 hoá học và áp suất chất khí. Ngoài 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 còn 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. Phía bên trong thành thủy
tinh của bóng đèn người ta tráng một lớp chất bột huỳnh quang, ngoài ra người ta
còn 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 ngõn hoỏ 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 không cho nó phát xạ ra ngoài. Bóng
đèn huỳnh quang khi nối với nguồn điện thì bản thân nó không 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 núng thỡ trước khi phát xạ electron nó
phải được nung nóng còn loại 21% ánh sáng nhìn thấy Giản đồ năng lượng 54,2%
nhiệt năng và đối lưu 24,8% bức xạ hồng ngoại
2. Một số bóng đèn huỳnh quang thông dụng
a) 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 công suất chế tạo được tiêu
chuẩn hóa như sau:
SVTH: Nguyễn Xuân Phú – CĐ-Điện 33B Trang:

GVHD:Huỳnh Ngọc Quang Đồ án: Cung Cấp Điện-Chiếu Sáng Đô Thị
2,4 m - 110W
1,5 m – 65 W
1,2 m – 40 W
0,6 m – 20 W
b) 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.
c) Bóng đèn huỳnh quang compact:
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 tròn hoặc vuông và lại được xoắn thành nhiều
tầng. Sản phẩm bỏn trờn 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 còn.
2.3 Bóng đèn phóng điện cuờng độ cao (HID)
-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).

SVTH: Nguyễn Xuân Phú – CĐ-Điện 33B Trang:
GVHD:Huỳnh Ngọc Quang Đồ án: Cung Cấp Điện-Chiếu Sáng Đô Thị
1. Cấu tạo của bóng đèn phóng điện:
a) Ống phóng điện: Ông 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 khớ khỏc 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
b) Vỏ bóng đèn:
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 không cho không khí xâm nhập làm oxit hoỏ cỏc 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 thuỷngõn tạo ra khá nhiều tia tử ngoại. Vỏ bóng đèn thường có dạng hình ellip,
có thể có dạng hình cầu hoặc hình trụ.
c) Chấn lưu : Giống như đèn huỳnh quang, đèn HID cũng đòi hỏi chấn lưu để mồi
và ổn định điểm làm việc.
d) Đui đèn : Chủ yếu là kiểu đui xoáy, một số khỏc cú kiểu đui gài.
e) Đặc điểm : Đèn HID có ánh sáng phát ra khá ổn định, không phụ thuộc nhiệt độ
môi trường xung quanh nên rất thích hợp cho chiếu sáng đường phố, quảng trường,
cụng viờn,…
2. Một số loại bóng đèn phóng điện HID thông dụng:
SVTH: Nguyễn Xuân Phú – CĐ-Điện 33B Trang:

GVHD:Huỳnh Ngọc Quang Đồ án: Cung Cấp Điện-Chiếu Sáng Đô Thị
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,…). Trong
thực tế người ta chỉ sử dụng hai loại hơi kim loại là hơi thủy ngân và hơi natri
(sodium là tên gọi khác của nguyên tố natri, tuy nhiên tên gọi này lại được dùng rất
phổ biến trong kỹ thuật chiếu sáng).
a) Đèn hơi thủy ngân áp suất cao (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 nguyên tử thuỷ ngân. Khi ống
phóng điện hồ quang đủ núng nú 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 ngoài vỏ búng đốn, nhờ đó cải
thiện được chỉ số hoàn 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
hoàn màu tốt hơn. Những chiếc đèn thuỷ ngân nói chung có hiệu suất thấp nhất
trong họ đèn HID, 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. Loại đèn Ứng dụng đặc trưng Sợi đốt Gia đình, khách sạn, chiếu
sáng chung, chiếu sáng khẩn cấp.Huỳnh quang Văn phòng, cửa hàng, bệnh viện,
gia đình Huỳnh quang compact Khách sạn, cửa hàng, gia đình, văn phòng Thủy
ngân cao áp HPM Chiếu sáng chung trong nhà máy, ga ra, đỗ xe, chiếu sáng bằng
đèn pha Metal halide MH Trưng bày, chiếu sáng bằng đèn pha, khu triển lãm ở
sân vận động, công viên, vườn hoa, khu vực xây dựng, sân thểthao, phát truyền
hình màu Hơi Natri cao áp HPS Chiếu sáng chung trong nhà máy, kho hàng,
đường phốHơi Natri hạ áp LPS Lòng đường, đường hầm, kờnh, đốn đường, cầu

thang có yêu cầu không cao về thể hiện màu. Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng đô thị
CẤU TẠO CỦA BỘ ĐÈN CHIẾU SÁNG CÔNG CỘNG
SVTH: Nguyễn Xuân Phú – CĐ-Điện 33B Trang:
GVHD:Huỳnh Ngọc Quang Đồ án: Cung Cấp Điện-Chiếu Sáng Đô Thị
Trong chương trước chúng ta đã nghiên cứu về nguồn sáng là nơi phát ra ánh sáng.
Tuy
nhiên chỉ có mỗi nguồn sáng thì không thể ứng dụng được trong chiếu sáng công
cộng cũng như các mục đích chiếu sáng khác. Do vậy người ta cần phải sử dụng
các bộ phận khác nhưbộ linh kiện điện để mồi cho đèn làm việc, bộ phận phản
quang để điều khiển ánh sáng đến đúng đối tượng cần chiếu sáng, kính bảo vệ để
chống ẩm, chống sương mù, chống nổ,… nói chung là bộ đốn cú đầy đủ ba thành
phần : điện - cơ - quang học. Các bộ phận nói trên khi lắp ráp hoàn chỉnh gọi là bộ
đèn hoặc choỏ đốn (theo Quyết định số 13/2008/QĐ-BCT của Bộ Công Thương) .
Có thể nói nguồn sáng chính là trái tim của
bộ đèn. Do những ưu điểm nổi trội của đèn phóng điện khi sử dụng cho chiếu sáng
đường
giao thông, chiếu sáng các khu vực công cộng trong đô thị mà hiện nay đèn phóng
điện HID là nguồn sáng được sử dụng chủ yếu. Trong chương này ta sẽ nghiên cứu
về các thành phần cơ bản cấu tạo nên bộ đèn phóng điện HID
3.1. Cấu tạo chung của một bộ đèn chiếu sáng công cộng:
1. Đầu dây điện vào đèn
2. Tấm đế lắp linh kiện điện có thể tháo rời
3. Lỗ để lắp cần đèn
4. Lỗ đui đèn lắp nguồn sáng (điều chỉnh được)
5. Roăng cao su làm kín
6. Kính bảo vệ (thủy tinh hoặc nhựa)
7. Bản lề bằng thép không gỉ
8. Tấm phản quang mạ nhôm bằng phương pháp hóa hơi.
9. Vỏ đốn cú 2 ngăn (linh kiện điện và quang học)
10. Nắp bảo vệ ngăn điện

SVTH: Nguyễn Xuân Phú – CĐ-Điện 33B Trang:
GVHD:Huỳnh Ngọc Quang Đồ án: Cung Cấp Điện-Chiếu Sáng Đô Thị
3.2. Các bộ phận chính của bộ đèn chiếu sáng công cộng
1. Tấm phản quang:
Các loại đèn chiếu sáng công cộng thường có tấm phản quang để phân bố lại ánh
sáng của nguồn sáng bằng cách ứng dụng định luật phản xạ đều. Nhiệm vụ của nó
là điều khiển ánh sáng phát ra phù hợp với mục đích sử dụng. Tấm phản quang có
thể được làm bằng gương hoặc được mạ màu trắng (mạ nhôm hoặc bạc), mục đích
chính là tăng hệ số phản xạ đều ρr. Hệ số này có thể từ 0,85 (đối với gương) đến
0,93 (tráng bạc). Trong thực tế, tấm phản quang thường mạ bằng nhôm tinh chất
theo phương pháp bay hơi, vừa giảm được giá thành so với mạ bạc mà vẫn đảm
bảo hệ số ρr khá cao. Theo quy định trong tiêu chuẩn Việt Nam TCVN5828-1994
đối với đèn đường phố thì hệ số phản quang ban đầu phải ≥0,8. Chất lượng tấm
phản quang được đánh giá qua độ dày và độ đồng nhất của lớp mạ phản quang.
Đặc điểm của nó là rất dễ bị phá huỷ nên khi lau chùi phải dùng thổi bằng không
khớ khụ áp suất nhỏ hay dùng cồn lau nhẹ. Theo quy định, khi sử dụng đèn tiết
kiệm năng lượng thì hệ số phản xạ phải có độ suy giảm <10% so với ban đầu sau
6000 giờ sử dụng. Hình dáng tấm phản quang phụ thuộc vào yêu cầu phân bố ánh
sáng. Thông thường tấm phản quang có dạng paraboloit tròn xoay và nguồn sáng
đặt ở tiêu điểm thỡ cỏc tia sáng phản xạ sẽ song song nhau. Một số bộ đốn cú tấm
phản quang dạng elipxoit tròn xoay có nguồn sáng đặt ở một tiêu điểm thỡ cỏc tia
sáng phản xạ sẽ hội tụ về tiêu điểm thứ 2 để tạo thành nguồn sáng điểm. Ngoài ra
cũn cú loại tấm phản quang hai múi, gồm hai nửa paraboloit tròn xoay ghép lại, sẽ
làm tăng đáng kể hiệu suất của bộ đèn so với loại một múi.
2. Thiết bị mồi đèn (tắc te) và chấn lưu:
a) Thiết bị mồi đèn :
Cỏc đèn phóng điện cần phải có thiết bị mồi để tạo điện áp ban đầu đủ lớn để tạo ra
hiện tượng phún điện (hiện tượng mồi). Sau khi xảy ra phóng điện ban đầu, dòng
điện tăng lên, F Tấm phản quang hai múi
b) Chấn lưu:

Chấn lưu có nhiệm vụ chính là cung cấp điện áp lớn để mồi đèn khi khởi động đèn,
ngoàira khi đèn làm việc bình thường nó làm nhiệm vụ ổn định điểm làm việc,
SVTH: Nguyễn Xuân Phú – CĐ-Điện 33B Trang: