Thiết kế chiếu sáng đường
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.81 MB, 144 trang )
Đồ án môn học
Thiết kế chiếu sáng đường
LỜI MỞ ĐẦU
Đất nước ta trong những năm qua đã có những thay đổi to lớn về kinh tế và xã
hội. Về xã hội không chỉ đáp ứng nhu cầu của nhân dân mà còn cao về chất lượng.
Kinh tế có sự tăng trưởng cao trong nhiều năm, đặc biệt khi nước ta gia nhập tổ chức
thương mại quốc tế, Nhân dân tích cực đầu tư xây dựng….Bên cạnh đó với chính sách
mở cửa đã thu hút được rất nhiều nhà đầu tư nước ngoài đầu tư vào nước ta. Nhiều khu
công nghiệp, nhiều công trình kiến trúc cơ sở hạ tầng, xa lộ đang được xây dựng… Đất
nước ta đang là một công trường khổng lồ.
Cùng với sự phát triển không ngừng của các ngành kinh tế. Ngành kỹ thuật
chiếu sáng cũng không ngừng phát triển, việc chiếu sáng các công trình không chỉ là
cung cấp đủ ánh sáng mà hiện nay cần đòi hỏi nhiều về thẩm mỹ cũng như cao về chất
lượng. Việc chiếu sáng các công trình nay đã trở nên mối quan tâm hàng đầu của các
nhà thiết kế cũng như giới mỹ thuật. Với một công trình được chiếu sáng tốt sẽ mang
lại cho con người nhiều tiện ích, thoái mái trong công việc, học tập cũng như thư giãn.
Và giờ đây chiếu sáng là một bộ phận quan trọng trong sự phát triển chung của xã hội.
Chiếu sáng đường là một bộ phận của kỹ thuật chiếu sáng, ngày nay với hệ
thống giao thông phát triển hiện đại, mật độ giao thông lớn.. Yêu cầu đầu tiên đối với
hệ thống chiếu sáng đó là phải hạn chế tôi đa tai nạn giao thông ban đêm, tạo cho các
lái xe có một tầm nhìn thoải mái ….
Qua một thời gian làm ngoài sự nỗ lực của bản thân còn có sự chỉ bảo, hướng
dẫn tận tình của thầy Phạm Ngọc Dương em đã hoàn thành đồ án. Tuy nhiên do vốn
hiểu biết còn có hạn và chưa có kinh nghiệm nên đồ án của em còn nhiều sai sót và
hạn chế, kính mong các thầy cô giáo chỉ bảo để đồ án của em được hoàn thiện hơn và
cho em những bài học quý báu để phục vụ cho công tác sau này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Quy Nhơn, tháng 04 năm 2012
Sinh viên
Phạm Thành An
GVHD: ThS.Phạm Ngọc Dương
1
SVTH: Phạm Thành An – ĐKT – K31
Đồ án môn học
Thiết kế chiếu sáng đường
Chương I:
GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ CHIẾU SÁNG VÀ PHƯƠNG PHÁP QUẢN LÝ
CHIẾU SÁNG
1.1 Tóm tắt kỹ thuật chiếu sáng
1.1.1 ¸nh s¸ng
a. Sóng điện từ
Sóng điện từ lan truyền trong không gian vừa có tính chất sóng vừa có tính chất
hạt. Cũng giống như mọi sóng khác, sóng điện từ tuân theo các định luật vật lý.
b. Ánh sáng
Ánh sáng là bức xạ điện từ, tuân theo định luật sóng và hạt mà mắt người có thể
cảm nhận được một cách trực tiếp. Nó có vận tốc truyền trong chân không là 3.10 8m/s.
Ủy ban quốc tế về chiếu sáng mă hóa đưa ra các giới hạn cực đại của phổ màu
- Các ánh sáng có bước sóng vào khoảng λ = 555nm được hiển thị tốt nhất trên võng
mạc của mắt người, tại đây có 2 loại tế bào:
+ Tế bào hình nón có khoảng 7 triệu tế bào, nằm giữa võng mạc cho ta phân biệt
màu sắc của ánh sáng.
+ Tế bào hình que có khoảng 120 triệu tế bào, chúng bao phủ phần còn lại của
võng mạc cho ta phân biệt màu sắc của ánh sáng: Đen trắng.
- Bước sóng mà mắt có thể nhận được nằm trong khoảng λ = 380 - 780nm.
GVHD: ThS.Phạm Ngọc Dương
2
SVTH: Phạm Thành An – ĐKT – K31
Đồ án môn học
Thiết kế chiếu sáng đường
Thuỷ tinh thể
Các tế
bào
Võng mạc
Thần kinh
thị giác
Hình 1.1
Đối với người thiết kế chiếu sáng cần quan tâm đến đường cong hiệu quả ánh sáng
V(λ).
Hình 1.2
V(λ) - Thị giác ban ngày.
V’(λ) - Thị giác ban đêm.
1.1.2 Các đại lượng đo ánh sáng
a. Góc khối Ω - đơn vị Steradian (Sr)
Góc khối được định nghĩa là tỷ số giữa diện tích và bình phương của bán kính. Nó
là một góc trong không gian.
Ta giả thiết rằng một nguồn điểm đặt ở tâm O của một hình cầu rỗng bán kính R, và
ký hiệu S là diện tích mặt của phần mặt cầu tạo bởi góc khối Ω .
GVHD: ThS.Phạm Ngọc Dương
3
SVTH: Phạm Thành An – ĐKT – K31
ỏn mụn hc
Thit k chiu sỏng ng
R
0 S
K2S
S
R
KS
Hỡnh1.3
=
S
R2
Trong ú:
S - Din tớch trờn mt chn trờn mt cu: (m2).
R- Bỏn kớnh hỡnh cu: (m).
Giỏ tr cc i ca gúc khi khi khụng gian chn l ton b mt cu.
=
S.R 4..R 2
=
= 4.
R
R2
b. Cờng độ sáng I - Đơn vị đo Candela (cd)
Cờng độ sáng là thông số đặc trng cho khả năng phát quang của nguồn sáng.
Candela là cờng độ sáng theo một phơng đã cho của nguồn phát một bức xạ đơn
sắc có tần số là 540.1012Hz ( = 555nm), và cờng độ năng lợng theo phơng này là
1
683 W/Sr.
d
0
A
d
Hỡnh 1.4
Mt ngun phỏt quang ti 0, phỏt mt lng quang thụng d trong gúc khi d cú:
GVHD: ThS.Phm Ngc Dng
4
SVTH: Phm Thnh An KT K31
Đồ án môn học
Thiết kế chiếu sáng đường
+ Cường độ sáng trung bình của nguồn:
I 0A =
dφ
dΩ
+ Cêng ®é s¸ng t¹i ®iÓm A:
dφ
dΩ → 0 dΩ
I 0A = lim
- Cường độ sáng mạnh sẽ làm cho mắt có cảm giác bị loá, khả năng phân biệt màu
sắc cũng như sự vật bị giảm đi, lúc này thần kinh căng thẳng và thị giác mất chính xác.
c. Quang thông φ - Đơn vị đo Lumen (lm)
Quang thông là một thông số hiển thị phần năng lượng chuyển thành ánh sáng,
được đánh giá bằng cường độ sáng cảm giác với mắt thường của người có thể hấp thụ
được lượng bức xạ:
- Quang thông của một nguồn phát ra trong góc khối Ω:
Ω
φ = ∫ I .d Ω
0
- Quang thông khi cường độ sáng đều (I = const):
φ = I.Ω φ = I .Ω
- Quang thông khi cường độ sáng I không phụ thuộc vào phương:
φ=
4π
∫ I .dφ
0
d. Độ rọi E - Đơn vị lux (lx)
Độ rọi là đại lượng đặc trưng cho mật độ quang thông nhận được trên bề mặt được
chiếu sáng.
hoặc
1Lux =
1lm
m2
Trong đó:
φ - Quang thông bề mặt diện tích nhận được: (lm).
S - Diện tích bề mặt đuợc chiếu sáng: (m2).
GVHD: ThS.Phạm Ngọc Dương
5
SVTH: Phạm Thành An – ĐKT – K31
ỏn mụn hc
Thit k chiu sỏng ng
Khi mt mt phng cú din tớch S =1m 2 nhn c cng sỏng mt lng quang
thụng = 1lm s cú ri E = 1lx.
Hỡnh 1.5
Khỏi nờm v ri ngoi ngun ra cũn liờn quan n v trớ ca mt c chiu
sỏng:
d =
ds. cos
Suy ra: E =
r
2
=
d
I
d I. cos
=
2
d
r
Trong ú:
I : Cng sỏng (cd).
: Gúc to bi phỏp tuyn n ca ds vi phng I.
r : Khong cỏch t ngun sỏng im 0 cho n mt nguyờn t ds (m).
Do ú khi tớnh toỏn thit k chiu sỏng cn yờu cu v ri theo tiờu chun nh
nc.
e. chúi L - n v (cd/m2 )
chúi l thụng s ỏnh giỏ tin nghi ca chiu sỏng, l t s gia cng
sỏng v din tớch biu kin ca ngun sỏng theo mt phng cho trc.
L=
dI
dS. cos
Độ chói nhỏ nhất để mắt nhìn thấy là 10 -5cd/m2, và bắt đầu gây nên khó chịu và loá
mắt ở 5000cd/m2.
GVHD: ThS.Phm Ngc Dng
6
SVTH: Phm Thnh An KT K31
ỏn mụn hc
Thit k chiu sỏng ng
g. Định luật Lamber
Khi nhìn ở các góc khác nhau thì độ chói L bằng nhau. Đây là đặc trng cho độ phản
xạ của vật.
Nếu bề mặt có độ rọi E thì độ chói khi nhìn lên bề mặt đợc tính theo định luật
Lamber: L = .
E
Hỡnh 1.6b
Hỡnh 1.6a
L=
I. cos I
=
S. cos S
Khi độ sáng do khuyếch tán, định luật Lamber đợc tổng quát:
M = L.
Trong đó:
: Hệ số phản xạ của bề mặt ( <1).
E : ri (lx).
M : trng (lm/m2).
L : chúi (cd/m2).
h. Tri giỏc nhỡn thy v tng phn
Tri giỏc nhỡn thy l nhy ca mt vi s tng phn, vi s chờnh lch tng
i ca hai chúi ca cỏc vt cnh nhau m mt cú th phõn bit c.
GVHD: ThS.Phm Ngc Dng
7
SVTH: Phm Thnh An KT K31
ỏn mụn hc
Thit k chiu sỏng ng
Khi quan sát một vật có độ L 0 trên một nền có độ chói L f chỉ có thể phân biệt đợc
nếu độ tơng phản:
C = L0
Lf
Lf
0.01
Trong ú:
L0 : chúi khi nhỡn vt.
Lf : chúi khi nhỡn nn.
C : tng phn.
i. nhỡn rừ v tớnh nng nhỡn
nhỡn rừ l kh nng cm nhn ca mt khi nhỡn ngun sỏng v cỏc b mt c
chiu sỏng.
+Tớnh nng nhỡn c biu din theo:
C/CS :
Cho phộp ỏnh giỏ tớnh nng nhỡn.
C/CS = 1: Tớnh nng nhỡn ch 10% (khú nhỡn).
C/CS =7.5: Tớnh nng nhỡn c 84% (nhỡn tt).
C/CS = 12: Tớnh nng nhỡn l 90% (khú chu).
Trong ú:
C: tng phn.
CS: Ngng tng phn.
Quang thụng chiu lờn b mt vt liu dựng trong k thut chiu sỏng c tỏch
lm ba phn: Phn x ( ),thấu xạ ( )và hấp thụ ( ).
Cỏc h s ny phn ỏnh s liờn quan gia quang thụng ton phn ri trờn b mt
vi quang thụng phn x, thu x v hp th ca b mt ú.
+ + =1
Khi chiếu lên bề mặt vật liệu, ánh sáng tiêu tán đến mức bề mặt đạt đợc độ chói
đồng đều theo mọi phơng thì các tia phản xạ hoặc thấu xạ của ánh sáng này gọi là
khuyếch tán.
+ Trờng hợp phản xạ, khuyếch tán:
M = E. = L.
GVHD: ThS.Phm Ngc Dng
8
SVTH: Phm Thnh An KT K31
Đồ án môn học
L=
Thiết kế chiếu sáng đường
E.ρ
π
+ Thấu xạ và khuyếch tán:
M = E.τ = L.π
L=
E.τ
π
Trong đó:
L : Độ chói (cd/m2)
E : Độ rọi (lx)
M : Độ trưng (lm/m2)
ρ : Độ phản xạ
τ : Độ thấu xạ
k. Sự phản xạ, hấp thụ và thấu xạ
Khi ánh sáng đập vào một vật, ánh sáng có thể phản xạ, bị hấp thụ hoặc truyền qua
(thấu xạ). Đặc trưng cho các hiện tượng trên người ta đưa ra:
*Hệ số phản xạ ( ρ ).
ρ=
φp
φt
*Hệ số hấp thụ ( γ ).
γ=
φγ
φt
*Hệ số thấu xạ (Truyền sáng).
τ=
φτ
φt
Vì tổng các quang thông phản xạ
φρ
, quang thông bị hấp thụ
φγ
,
quang thông truyền
qua φτ bằng quang thông tới bề mặt, nên ta có :
ρ + γ +τ = 1
1.1.3 Màu của các nguồn
GVHD: ThS.Phạm Ngọc Dương
9
SVTH: Phạm Thành An – ĐKT – K31
Đồ án môn học
Thiết kế chiếu sáng đường
a. Nhiệt độ màu
Để đặc trưng rõ hơn khái niệm về ánh sáng trắng thì người ta gán cho nó khái niệm
về “nhiệt độ màu“, tính bằng độ Kelvin. Đó là mô tả màu của một nguồn sáng bằng
cách so sánh với màu của một vật đen nói chung được nung nóng giữa 2000 và
10000K.
7000
NHỆT ĐỘ
MÀU, 0K
b. Chỉ số màu của ánh sáng I.R.C
6000
môi
Chỉ số màu là thông số để đánh giá chất
5000
lượng trung thực của ánh sáng doVùng
nguồn
phát ra.
trừơng sáng
tiện nghi
4000
3000
+ I.R.C = 0 là ánh sáng đơn sắc phản ánh
màu sắc không trung thực.
2000
+ I.R.C = 90 ÷ 100 ánh sáng trung thực.
50
100
200 300 400 500 1000 1500 2000
Đối với chiếu sáng sân vận động có truyền tivi màu thì yêu cầu I.R.C > 85.
Độ rọi, lx
Hình
Khi tính toán thiết kế các nguồn sáng thì cần phải chú ý đến chỉ
số 1.7
màu.
1.2 Các thiết bị chiếu sáng
1.2.1 Đèn sợi đốt
GVHD: ThS.Phạm Ngọc Dương
10
SVTH: Phạm Thành An – ĐKT – K31
Đồ án môn học
Thiết kế chiếu sáng đường
a. Cấu tạo
Đèn sợi đốt gồm 3 bộ phận chính: Sợi đốt, bóng đèn và đuôi đèn. Sợi đốt thường
làm bằng dây vonfram, bóng đèn thường làm bằng thủy tinh có thêm chì, bên trong có
chứa khí trơ hoặc thành phần halogen để tăng hiệu quả ánh sáng.
b. Các đặc điểm
*Ưu điểm:
+ Có nhiều loại. Kích thước, cấp điện áp, và công suất khác nhau.
+ Chỉ số màu gần bằng 100, màu sắc ấm áp.
+ Quang thông giảm không đáng kể, khi bóng đèn bị lão hóa cũng chỉ giảm khoảng
15%.
+ Nối trực tiếp vào lưới điện, bật sáng ngay.
+ Gọn nhẹ.
+ Giá thành rẻ.
+ Nhiệt độ màu phù hợp với chiếu sáng mức thấp và trung bình.
+ Không phụ thuộc vào điều kiện môi trường.
* Nhược điểm:
+ Hiệu suất phát sáng thấp 10 ÷ 20lm/w.
+ Với đèn halogen từ 20 ÷ 27lm/w.
+ Tuổi thọ trung bình thấp 1000giờ, đèn halogen 2000giờ.
+ Tốn điện và phát nóng.
+ Tính năng của đèn thay đổi lớn theo sự biến thiên điện áp nguồn.
GVHD: ThS.Phạm Ngọc Dương
11
SVTH: Phạm Thành An – ĐKT – K31
Đồ án môn học
Thiết kế chiếu sáng đường
* Ứng dụng:
+ Dùng để chiếu sáng cục bộ, chiếu sáng trang trí.
+ Thuận lợi cho việc chiếu sáng mức thấp và trung bình ở các khu vực dân cư.
+ Dùng làm đèn tín hiệu.
+ Sử dụng trong vấn đề đốt nóng và sưởi ấm.
1.2.2 Đèn phóng điện
a. Cấu tạo
Gồm hai điện cực đặt trong bóng thủy tinh có chứa khí trơ hoặc hơi kim loại. Để
có sự phóng điện phải đặt vào hai điện cực một điện áp U Pd lớn hơn điện áp định mức
của đèn (Udm den), do đó phải dùng chấn lưu (balat) và tắcte để tạo ra quá trình quá độ.
- Có hai loại chấn lưu: Chấn lưu điện cảm và chấn lưu điện từ.
* Chấn lưu điện cảm:
Chấn lưu điện cảm là một cuộn dây quấn trên một lõi thép kỹ thuật điện.
- Ưu điểm:
+ Hạn chế dòng điện khi làm việc.
+ Tạo ra quá điện áp để phóng điện.
+ San bằng dòng điện.
+ Có độ bền cao.
- Nhược điểm:
+ Tiêu thụ điện năng lớn trên chấn lưu.
+ Dòng điện không còn hình sin nữa.
GVHD: ThS.Phạm Ngọc Dương
12
SVTH: Phạm Thành An – ĐKT – K31
Đồ án môn học
Thiết kế chiếu sáng đường
+ Hệ số cosϕ thấp (0,4 ÷ 0,5) do đó ta có thể mắt thêm tụ bù để nâng cao cosϕ.
* Chấn lưu điện từ:
Dùng bộ chỉnh lưu nghịch lưu để biến đổi tần số từ 50HZ lên khoảng 20KHZ.
- Ưu điểm:
+ Loại trừ được hiệu tượng nhấp nháy do tần số thấp.
+ Giảm được tổn hao trên chấn lưu.
+ Hệ số cosϕ cao (cosϕ ≈ 0,96).
+ Kích thước nhỏ.
+ Điều chỉnh quang thông của đèn thuận lợi.
+ Hiệu suất phát quang cao, tăng (10 ÷ 20)%.
b. Các loại đèn phóng điện
* Đèn hơi Natri áp suất thấp:
Đèn có hình ống hoặc dạng chữ U, trong khí Neon cho phép mồi. Sau vài phút
Natri bốc hơi phát sáng có màu da cam (λ = 589 ÷ 589,6), gần với cự nhạy của mắt
(550nm).
- Đặc trưng của đèn:
GVHD: ThS.Phạm Ngọc Dương
13
SVTH: Phạm Thành An – ĐKT – K31
Đồ án môn học
Thiết kế chiếu sáng đường
+ Chỉ số màu bằng 0 do sự tỏa tia hầu như đơn sắc.
+ Tuổi thọ khoảng 8000giờ.
+ Thường dùng chiếu sáng xa lộ, đô thị.
* Đèn hơi Natri áp suất cao:
Đèn có kích thước nhỏ để duy trì nhiệt độ và áp suất. Được làm bằng thủy tinh
Alumin, thạch anh bị ăn mòn bởi Na. Đèn được đặt trong một bóng hình quả trứng hay
hình ống có đuôi xoáy.
Các đặc trưng của đèn:
+ Hiệu quả ánh sáng có thể đạt tới 120lm/w.
+ Chỉ số màu thấp (Ra ≈ 20) tuy nhiên có loại Ra >80.
+ Có nhiệt độ thấp nên dễ chịu ở mức độ rọi thấp.
+ Tuổi thọ đạt tới 10000giờ.
+ Dùng để chiếu sáng đường phố, bến đổ xe và các công trình thể thao.
+ Có màu trắng ấm.
* Đèn Halogen kim loại:
GVHD: ThS.Phạm Ngọc Dương
14
SVTH: Phạm Thành An – ĐKT – K31
Đồ án môn học
Thiết kế chiếu sáng đường
Là đèn gồm hỗn hợp thủy ngân và halogen kim loại ở áp suất cao.
- Các đặc trưng của đèn:
+ Hiệu quả ánh sáng có thể đạt tới 95lm/w.
+ Nhiệt độ màu có 4000 ÷ 6000K, màu rất trắng.
+ Chỉ số màu 60 ÷ 90, chấp nhận được.
+ Tuổi thọ trung bình là 4000giờ.
+ Đèn dùng để chiếu sáng diện tích lớn như sân vận động, quảng trường vì có chỉ
số màu cao nên có thể truyền hình tivi màu.
+ Nhược điểm của đèn là giảm nhiệt độ màu sau một thời gian sử dụng khoảng
500 ÷ 1000giờ, giá thành cao.
* Đèn huỳnh quang (đèn ống):
Được cấu tạo là một ống thủy tinh, bên trong có hai điện cực đặt ở hai đầu ống,
phía trong ống có chứa khí Acgôn và thủy ngân, phía trong ống có bôi một lớp huỳnh
quang để làm phát ra các tia bức xạ có bước sóng mắt thường nhìn thấy được. Loại đèn
này có côngtăcte và chấn lưu kèm theo.
GVHD: ThS.Phạm Ngọc Dương
15
SVTH: Phạm Thành An – ĐKT – K31
Đồ án môn học
Thiết kế chiếu sáng đường
- Đặc điểm của đèn huỳnh quang:
+ Hiệu quả ánh sáng từ 60 ÷ 95lm/w.
+ Chỉ số màu từ 55 ÷ 92.
+ Nhiệt độ màu giữa 2800 ÷ 6500K.
+ Tuổi thọ khoảng 7000giờ.
+ Độ chói tương đối ít.
+ Nhiệt độ bên ngoài thành ống thấp khoảng 450C.
+ Dùng lâu quang thông của bóng đèn sẽ giảm.
+ Giá thành chỉ đắt hơn so với đèn sợi đốt.
+ Thời gian làm việc phụ thuộc vào số lần bật, tắt đèn.
+ Quang thông và phạm vi phát quang phụ thuộc vào nhiệt độ.
* Đèn compact hùynh quang:
Được thiết kế với kích thước thu nhỏ, được sử dụng để thay thế trực tiếp đèn sợi
đốt vì có hiệu suất phát quang cao, lắp đặt thuận tiện tuổi thọ cao loại đèn này có tắcte,
chấn lưu kèm theo .
Đặt tính kỹ thuật: Hiệu suất phát quang: 50 ÷ 60lm/w.
Tuổi thọ trung bình: 10000giờ.
Độ bền cơ học cao.
Màu ánh sáng trắng ấm có chất lượng cao.
Nhạy cảm với thay đổi nhiệt độ môi trường.
* Đèn thủy ngân cao áp:
GVHD: ThS.Phạm Ngọc Dương
16
SVTH: Phạm Thành An – ĐKT – K31
Đồ án môn học
Thiết kế chiếu sáng đường
Cấu tạo: Gồm ống phóng điện, điện cực chính, và điện cực phụ. Bên trong bóng có
hơi thủy ngân ở áp suất cao.
Đặt tính kỹ thuật: Hiệu suất phát quang: 45 ÷ 60lm/w.
Tuổi thọ trung bình: 2500 ÷ 4000giờ.
Thời gian khởi động: 5 ÷ 7phút.
Nhiệt độ màu:T = 3800 ÷ 4300K.
Chỉ số thể hiện màu CRI: 40 ÷ 60.
→ Hiệu suất phát quang thấp nên ngày càng ít được sử dụng.
* Đèn ánh sáng hỗn hợp:
Đây là đèn kết hợp đèn thủy ngân cao áp với đèn sợi đốt.
Đặt tính kỹ thuật:
Không cần chấn lưu, đấu trực tiếp vào lưới điện như đèn sợi đốt.
Hiệu suất phát quang: 20 ÷ 65lm/w.
Thời gian khởi động: Sáng ngay.
Nhạy cảm với thay đổi điện áp.
Tuổi thọ: 6000giờ. Nhiệt độ màu 3800K.
1.2.3 Các nguồn sáng mới
a. Đèn cảm ứng không điện cực.
GVHD: ThS.Phạm Ngọc Dương
17
SVTH: Phạm Thành An – ĐKT – K31
Đồ án môn học
Thiết kế chiếu sáng đường
Nguyên lý làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng trong đèn
Đặc tính kỹ thuật:
- Hiệu suất phát quang: 60 ÷ 80 lm/w
- Tuổi thọ trung bình cao: 60.000 ÷ 100.000 giờ
- Nhiệt độ màu T: 2.700 ÷ 4.000 K
- Chỉ số màu CRI: 85
Loại đèn này được dùng trong chiếu sáng cửa hàng, thư viện, đường hầm, công
xưởng nơi mà chi phí bảo dưỡng hàng hóa là quan trọng.
b. Đèn LED (điốt phát sáng).
Nguyên lý làm việc dựa vào sự chuyển đổi trực tiếp dòng điện thành bức xạ ánh
sáng trong cấu trúc tinh thể của chất bán dẫn.
Đặc tính kỹ thuật:
- Hiệu suất phát quang: 20 ÷ 25lm/w
- Loại LED cực sáng có hiệu suất phát quang: 115 lm/w
- Tuổi thọ cao: 50.000 ÷ 100.000 giờ
- Màu sắc: Đa dạng, đỏ, vàng, xanh, trắng
Đèn LED được sử dụng làm đèn tín hiệu và chiếu sáng trang trí với chất lượng
thẩm mỹ cao.
GVHD: ThS.Phạm Ngọc Dương
18
SVTH: Phạm Thành An – ĐKT – K31
Đồ án môn học
Thiết kế chiếu sáng đường
c. Đèn Sulfur.
Đây là đèn không điện cực, ánh sáng phát ra do bức xạ của các nguyên tử sulfur
trong môi trường khí argon, khi bị kích thích bằng vi sóng
Đặc tính kỹ thuật:
- Hiệu suất phát quang: 100lm/w
- Thời gian khởi động rất ngắn
- Nhiệt độ màu T: 6.000K
- Chỉ số màu CRI: 80
Được dùng để chiếu sáng nội thất, ngoài trời, các công trình văn hóa thể thao.
d. Đèn Laser.
Phát ra ánh sáng đơn sắc dựa trên hiện tượng khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ
kích thích.
Đèn Laser được sử dụng trong chiếu sáng trang trí, lễ hội và quảng cáo.
1.2.4 Bộ đèn
Bộ đèn là tập hợp các thiết bị quang - điện cơ nhằm thực hiện một hoặc toàn bộ
chức năng: Cung cấp điện vào bóng đèn, bảo vệ và phân bố ánh sáng.
a. Cấu tạo của bộ đèn
Bao gồm:
* Bộ phận quang học
* Đui đèn
* Thân đèn
* Bộ phận cố định đèn vào giá đỡ
GVHD: ThS.Phạm Ngọc Dương
19
SVTH: Phạm Thành An – ĐKT – K31
Đồ án môn học
Thiết kế chiếu sáng đường
* Bộ phận điều chỉnh
* Các thiết bị phụ kiện khác
* Choá đèn có và không có kính bảo vệ.
b. Thông số của bộ đèn
* Điện áp U(V): Là điện áp làm việc của bộ đèn.
* Công suất P(W): Là tổng công suất của bộ đèn.
c. Đường cong cường độ sáng (đường cong trắc quang)
Là đặc tính quan trọng của bộ đèn, nhờ đặc tính này ta xác định cường độ sáng I
theo một hướng nào đó, từ đó ta xác định được độ rọi, độ chói, và xác định được sự
phân bố ánh sáng của bộ đèn trong không gian.
d. Hiệu suất của bộ đèn
e. Cấp bộ đèn
Là thông số cho biết sự phân bố ánh sáng của bộ đèn đáp ứng các phương pháp
chiéu sáng, được ký hiệu bằng các chữ cái A, B,…, J và T.
f. Sự chói loái - Góc nhìn
g. Cấp bảo vệ bộ đèn
* Cấp bảo vệ điện: Class 0, I, II, III.
* Cấp bảo vệ IP.
h. Phân loại bộ đèn chiếu sáng đường
* Chụp rộng.
* Chụp bán rộng.
* Chụp hẹp.
i. Đường hệ số sử dụng của bộ đèn
Hệ số sử dụng U của bộ đèn là tỷ số quang thông nhận được ở bề mặt hữu ích của
đường trên quang thông của đèn.
1.3 Phương pháp quản lý chiếu sáng
1.3.1 Quản lý hệ thống chiếu sáng công cộng
Trong các đô thi hiện đại ngày nay, hệ thống đèn đường là một phần không thể tách rời
trong cấu trúc cơ sở hạ tầng, và có qui mô ngày càng mở rộng, cùng với sự phát triển của đô
GVHD: ThS.Phạm Ngọc Dương
20
SVTH: Phạm Thành An – ĐKT – K31
Đồ án môn học
Thiết kế chiếu sáng đường
thị. Trong một thành phố lớn, số phương tiện chiếu sáng được sử dụng có thể lên tới con số
hàng trăm nghìn, và được phân bố rộng khắp trên các tuyến đường, công viên...
Do đó việc đưa vào thực tiễn các tiến bộ về khoa học kỹ thuật trong nhiều lĩnh vực,
nhất là trong lĩnh vực điện-điện tử, giúp giải quyết các vấn đề về chiếu sáng đô thị được xem
là một nhu cầu bức thiết hiện nay.
Hệ thống điều khiển chiếu sáng cho đèn đường thực hiện 2 chức năng cơ
bản:
Điều chỉnh ánh sáng đèn một cách phù hợp cho toàn khu vực đô thị bằng nhiều phương
pháp khác nhau: bật/tắt đèn, điều chỉnh độ sáng. Để thực hiện được chức năng điều chỉnh độ
sáng cần nhiều thiết bị, từ đơn giản (như relay thời gian) đến phức tạp (các bộ điều áp cho
phép điều chỉnh độ sáng đèn ở nhiều mức độ khác nhau). Việc sử dụng kết hợp các thiết bị
trên cho phép ta xây dựng được hệ thống chiếu sáng tiết kiệm năng lượng và đạt được hiệu
suất cao.
Hỗ trợ việc quản lý, vận hành toàn hệ thống chiếu sáng: phát hiện hư hỏng, tăng
cường khả năng điều hành tại trung tâm, giảm nhân sự vận hành hệ thống, …
Điều khiển chiếu sáng ngày nay bước vào một kỷ nguyên mới, dựa trên các tiến
bộ trong lĩnh vực Điện-Điện tử, công nghệ thông tin, cho phép thực hiện các thao tác
vận hành phức tạp cho hệ thống chiếu sáng công cộng. Các phần tiếp theo sẽ bàn về
các phương pháp được sử dụng nhằm xây dựng hệ thống chiếu sáng công cộng hiệu
suất cao.
Các giải pháp giúp điều chỉnh độ sáng của hệ thống:
Nhu cầu thực tế của ánh sáng công cộng không giống nhau tại các thời điểm khác
nhau trong một ngày, và các ngày một năm. Điều này dẫn đến nhu cầu cắt giảm lượng
ánh sáng thừa trong toàn hệ thống theo thời gian. Ngoài ra, sự thiếu hụt năng lượng
đang là một vấn đề nóng bỏng của quốc gia và toàn thế giới, do đó việc cắt giảm lượng
ánh sáng thừa và cắt giảm năng lượng hệ thống chiếu sáng công cộng là vấn đề tất yếu.
Tại Việt Nam, yêu cầu cắt giảm năng lượng dùng cho chiếu sáng công cộng lên đến
50%.Sau đây là một số thiết bị được sử dụng hiện nay nhằm điều chỉnh độ sáng và bật
tắt đèn cho các hệ thống chiếu sáng công cộng.
- Relay thời gian
GVHD: ThS.Phạm Ngọc Dương
21
SVTH: Phạm Thành An – ĐKT – K31
Đồ án môn học
Thiết kế chiếu sáng đường
- Sử dụng các thiết bị điều chỉnh độ sáng
Việc áp dụng những tiến bộ khoa học kỹ thuật vào chiếu sáng cho phép mang lại
những hiệu ứng tích cực, giúp tiết kiệm hơn 40% năng lượng tiêu thụ, và giảm
hơn 50% chi phí vận hành hệ thống, và góp phần giải quyết vấn đề thiếu hụt năng
lượng hiện nay.Tuy nhiên, các thiết bị dùng trong chiếu sáng hiện nay khá đắt
tiền. Nhằm giảm chi phí xây dựng hệ thống, ta có thể tự thiết kế các thiết bị chiếu
sáng, và xây dựng các mô hình hệ thống chiếu sáng công cộng.
a. Giới thiệu về trung tâm điều khiển trong đô thị
Hệ thống chiếu sáng công cộng là một trong những hạng mục công trình hạ tầng
kỹ thuật không thể thiếu của các đô thị. Để đáp ứng được tốc độ phát triển đô thị, trong
những năm gần đây các đô thị đã không ngừng đầu tư cải tạo và xây dựng hệ thống
chiếu sáng công cộng nhằm nâng cao chất lượng ánh sáng. Trên thế giới, hầu hết các
đô thị loại vừa và lớn đều được trang bị, lắp đặt một hoặc nhiều trung tâm điều khiển
cho hệ thống chiếu sáng thành phố nhằm phát huy hiệu quả cao trong công tác vận
hành và kiểm soát lưới đèn. Ở Việt Nam, thành phố Hà Nội là đơn vị lắp đặt trung tâm
điều khiển đầu tiên trong cả nước – từ những năm 1980, tiếp theo là thành phố Hồ Chí
Minh đã xây dựng trung tâm điều khiển chiếu sáng công cộng với quy mô điều khiển
12.000 điểm sáng.
Từ khi ứng dụng trung tâm điều khiển vào việc quản lý hệ thống đèn chiếu sáng
các đơn vị quản lý chiếu sáng công cộng đều thấy được các hiệu quả góp phần nâng
cao công tác quản lý:
-
Điều chỉnh linh hoạt thời gian đóng cắt Hệ thống chiếu sáng tại các khu vực từ
trung tâm theo tình hình thời tiết, giảm tiêu thụ điện năng.
-
Từ trung tâm cho phép đóng cắt và giám sát tới từng tủ chiếu sáng của mỗi khu
vực.
-
Quan sát tức thời các thông số điện áp, dòng điện. Báo hiệu sự cố khi có tình
trạng chạm chập, quá tải và các hiện tượng câu móc điện.
-
Quản lý số liệu vận hành: Tình trạng đóng cắt, mức độ tiêu thụ điện năng.
-
Tổng hợp số liệu, chiết xuất các báo cáo phục vụ công tác quản lý
GVHD: ThS.Phạm Ngọc Dương
22
SVTH: Phạm Thành An – ĐKT – K31
Đồ án môn học
Thiết kế chiếu sáng đường
-
Giảm thời gian đi kiểm tra lưới đèn cho Công nhân quản lý vận hành.
-
Góp phần nâng cao năng lực và ứng dụng công nghệ mới cho các cán bộ kỹ
thuật của công ty.
b Giám sát hệ thống
Phân hệ camera giám sát
* Đặc điểm
Với mỗi một tuyến đèn sẽ được lắp một camera nhằm mục đích hiển thị trạng thái
bật/tắt của tuyến đèn. Giúp cho người quản lý tại trung tâm điều khiển có thể theo dõi
trực quan hơn
* Thiết bị camera giám sát
Tùy từng nhu cầu sử dụng sẽ lắp đặt loại camera cố định hoặc camera quay quét. Với
hệ thống camera giám sát cố định ngoài trời sử dụng sóng vô tuyến để truyền dẫn tín
hiệu hình ảnh về trung tâm, giá thành hiện nay trên thị trường khoảng 500$/1camera
* Thiết bị truyền dẫn
Với nhiều năm kinh nghiệm triển khai hệ thống vô tuyến băng rộng, chúng tôi đề xuất
phương án sử dụng thiết bị truyền dẫn sử dụng công nghệ WIMAX băng tần không
kiểm soát 5.4GHz hoặc hệ thống Outdoor Wifi 5.8Ghz
Phân hệ hiển thị
* Đặc điểm :
Hệ thống hiển thị nhằm mục đích hiển thị tất cả các hình ảnh, trạng thái của tuyến đèn
giúp cho người quản lý dễ dàng ra quyết định và hiệu quả hơn. Hệ thống hiện thị có thể
qua:
- Hệ thống bảng LED
GVHD: ThS.Phạm Ngọc Dương
23
SVTH: Phạm Thành An – ĐKT – K31
Đồ án môn học
Thiết kế chiếu sáng đường
- Hệ thống màn hình tấm lớn
* Hệ thống bảng LED
Được kết nối trực tiếp với module nhận trạng thái của các tủ điều khiển ( tuyến
đèn ) để có thể hiển thị trạng thái bật/ tắt. Ưu điểm của hệ thống này là đơn giản, trực
quan tuy nhiên lại khó khăn trong vấn đề mở rộng
* Hệ thống màn hình tấm lớn
Hệ thống màn tấm lớn được thiết kế theo dạng màn chiếu hoặc tấm ghép LCD được
kết nối với hệ thống máy tính chủ. Tất cả trạng thái hoạt động của hệ thống chiếu sáng
sẽ được hiển thị theo yêu cầu của người vận hành quản lý
c Giải pháp hệ thống quản lý chiếu sáng công cộng Savelite
* Giới thiệu chung
- Hệ thống quản lý chiếu sáng đô thị Savelite là một hệ thống hoàn chỉnh ứng dụng
trong lĩnh vực chiếu sáng công công. Hệ thống được công ty Công nghệ Unique –
Israel phát triển thành công và triển khai nhiều nơi trên thế giới (Nam Phi, Thụy điển,
Israel, Chile, Ấn độ, Singapore, Cộng hòa Dominican, Thổ Nhĩ Kỳ, Dubai…)
GVHD: ThS.Phạm Ngọc Dương
24
SVTH: Phạm Thành An – ĐKT – K31
Đồ án môn học
Thiết kế chiếu sáng đường
- Sử dụng công nghệ truyền thông tin trên đường dây tải điện PLC (Power Line
Communication), hệ thống Savelite đem đến những thay đổi lớn trong việc quản lí và
sử dụng điện năng trong các hệ thống chiếu sáng giúp cho việc sử dụng năng lượng
chiếu sáng được tối ưu, tiết kiệm năng lượng dư thừa và không hiệu quả.
- Hệ thống Savelite là hệ thống truyền tải thông tin hai chiều, với sự trao đổi liên tục
giữa hệ thống quản lí và các thiết bị cơ bản trong hệ thống. Những thiết bị đầu cuối ghi
nhận toàn bộ thông tin về việc đo đếm các thông số trên đường dây tải điện trực tiếp
đến đèn và hệ thống đèn ( ví dụ như các thông số về điện áp, dòng điện, pha điện sử
dụng…) đồng thời chuyển tải toàn bộ thông tin thu nhận được về trung tâm quản lí để
thể xác định được tình hình hiện tại của hệ thống, độ ổn định của nguồn điện, sự thay
đổi điện áp trên chiều dài của lưới điện từ đó ghi nhận, theo dõi, thống kê để có thể đưa
ra các giải pháp quản lý tối ưu.
* Đặc điểm hệ thống
- Hệ thống Savelite sử dụng công nghệ PLC (Power Line Communication) tận dụng
sẵn đường truyền tải điện năng tới các vị trí chiếu sáng làm đường truyền thông tin, để
truyền toàn bộ thông số liên quan đến hệ thống chiếu sáng về trung tâm quản lí và điều
khiển. Điều này làm giảm được chi phí đầu tư ban đầu cho các công ty chiếu sáng.
- Hệ thống Savelite có tính module cao ( mỗi trạm biến áp cấp điện là một bộ điều
khiển lên tới 250 thiết bị) nên việc lắp mới, nâng cấp, mở rộng hệ thống rất đơn giản,
dễ dàng
- Công nghệ đặc biệt cho phép kéo dài khoảng cách truyền tin không giới hạn do đó
giảm được việc lắp đặt thêm tủ điều khiển trong cùng một trạm biến áp, giảm chi phí
đầu tư ban đầu.
- Hệ thống có khả năng quản lí đóng/mở Tủ điều khiển của tuyến đèn và quản lí đến
từng thiết bị chiếu sáng riêng biệt.
- Điều chỉnh mức tiêu thụ năng lượng của từng đèn với nhiều mức: 100% - 80% - 60%
GVHD: ThS.Phạm Ngọc Dương
25
SVTH: Phạm Thành An – ĐKT – K31
