ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CỦA CÔNG TY TRÁCH NHIỆM HỮU HẠN SI FLEX

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI

1.1.

Các khái niệm về chiếu sáng
1.1.1. Ánh sáng
Ánh sáng là một bức xạ (sóng) điện từ nằm trong dải sóng quang học mà mắt
người có thể cảm nhận được:

Hình 1.1 Dải quang phổ ánh sáng điện tử
Trên hình 1.1, ánh sáng nhìn thấy được thể hiện là một dải băng từ tần hẹp
nằm giữa ánh sáng của tia cực tím (UV) và năng lượng hồng ngoại (nhiệt). Những
sóng ánh sáng này có khả năng kích thích võng mạc của mắt, giúp tạo nên cảm giác
về thị giác, gọi là khả năng nhìn.Vì vậy để quan sát được cần có mắt hoạt động bình
thường và ánh sáng nhìn thấy được.

1.1.2. Nguồn sáng tự nhiên
Nguồn sáng tự nhiên được phát ra từ những thực thể phát sáng trong tự
nhiên như mặt trời, trăng, sao,… mà chủ yếu là nguồn sáng từ mặt trời.
Ánh sáng tự nhiên có ưu điểm là sẵn có ở bất kì mọi nơi trên Trái Đất, bên
cạnh đó ánh sáng tự nhiên là ánh sáng trắng nên nó là nguồn phản ánh chính xác
màu sắc của các đối tượng kiến trúc tới mắt người quan sát nhất. Từ ưu điểm này
nên trong tự nhiên con người luôn tận dụng tối đa ánh sáng tự nhiên cho mục đích
chiếu sáng.

Sinh viên thực hiện: Dương Thị Huyền
Giáo viên hướng dẫn: Ths.Khương Minh phương

Page 1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tuy chúng ta không điều khiển được nguồn sáng tự nhiên nhưng có thể thay
đổi, điều tiết ánh sáng từ thiên nhiên bằng cách chọn thời điểm, chọn không gian
hay những dụng cụ hỗ trợ để điều chỉnh tính chất và cường độ ánh sáng chiếu tới
nơi cần chiếu sáng.

Hình 1.2: Tận dụng ánh sáng tự nhiên trong chiếu sáng nội thất

1.1.3. Nguồn sáng nhân tạo
Ánh sáng nhân tạo là các loại đèn do con người tạo ra, từ các loại thô sơ nhất
là nguồn sáng của lửa đốt như đuốc, nến, đèn dầu… cho tới các loại đèn hiện đại. Với
nguồn sáng nhân tạo, ta có thể chủ động bố trí, điều chỉnh được. Trong nguồn sáng
nhân tạo ta có thể chia ra làm 2 dạng ánh sáng là ánh sáng trực tiếp và ánh sáng
gián tiếp:
- Ánh sáng trực tiếp (ánh sáng thẳng): là ánh sáng đi thẳng từ nguồn sáng (đèn)
đến môi trường, chủ thể cần chiếu sáng. Ánh sáng trực tiếp có cường độ mạnh, tạo
nên bóng đổ rõ nét. Trong công trình kiến trúc, ánh sáng đi qua cửa kính trong suốt
cũng được coi là ánh sáng trực tiếp.
- Ánh sáng gián tiếp hay còn gọi là ánh sáng phân tán: là ánh sáng được khuếch tán
qua môi trường khác như tấm rèm hoặc ánh sáng phản chiếu- loại ánh sáng được

Sinh viên thực hiện: Dương Thị Huyền
Giáo viên hướng dẫn: Ths.Khương Minh phương

Page 2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
chiếu vào bề mặt rồi phản chiếu đến chủ thể. Ánh sáng gián tiếp thường dịu và

không rõ bóng đổ.

1.2. Các đại lượng đặc trưng của ánh sáng.
1.2.1. Quang thông F (luminous flux)
Quang thông là năng lượng ánh sáng hay còn được gọi là công suất phát sáng,
được phát ra bởi một nguồn sáng hay được thu nhận bởi một mặt được chiếu sáng
trong một đơn vị thời gian.
Kí hiệu quang thông là F (ф), đơn vị là lumen (lm).
F = k.Wλ Vλ.dλ
Trong đó:
k = 683lm/w là hệ số chuyển đổi đơn vị năng lượng sang đơn vị cảm nhận ánh
sáng.
Wλ là năng lượng bức xạ
Vλ là độ nhạy tương đối của mắt người

Hình 1.3: Quang hiệu- Quang thông của bóng đèn

1.2.2. Quang hiệu (luminous efficacy)
Quang hiệu hay còn gọi là hiệu suất phát quang, là quang thông phát ra tính
theo mỗi đơn vị công suất bóng đèn.
Kí hiệu là ƞ, đơn vị là lm/w.
ƞ= =
Sinh viên thực hiện: Dương Thị Huyền
Giáo viên hướng dẫn: Ths.Khương Minh phương

Page 3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Quang hiệu của một nguồn sáng là đại diện cho hiệu suất phát quang của

nguồn sags đó. Quang hiệu của bóng đèn mà càng cao có nghĩa là hiệu suất phát
quang của nó càng cao. Quang hiệu của một nguồn sáng phụ thuộc vào quang
thông của nguồn sáng và công suất của nguồn sáng đó. Do đó, những bóng mà có
cồn suất thấp nhưng cho quang thông cao

1.2.3. Cường độ ánh sáng (luminous intensity)
Là đại lượng biểu thị mật độ phân bó quang thông của một nguồn sáng theo
một hướng nhất định.
I= ≈
Trong đó :
I là cường độ sáng đơn vị là candela (cd)
F là quang thông (lm)
Ω (Omega) là góc khối , giá trị cực đại là 4π
Cường độ sáng của một nguồn sáng đại diện cho mật độ quang thông của
một nguồn sáng theo một hướng chiếu sáng. Cường độ chiếu sáng phụ thuộc vào
quang thông của nguồn sáng và góc khổi được chiếu sáng. Cường độ chiếu sáng
càng cao nghĩa là lượng ánh sáng chiếu sáng cho hướng đó càng cao.

Hình 1.4 : Cường độ sáng của bóng đèn

1.2.4. Độ rọi (illuminance)
Độ rọi tại một điểm trên một mặt phẳng là mật độ phân bố quang thông trên
một đơn vị diện tích tại điểm đó. Kí hiệu độ rọi là E, đơn vị là lux :
Sinh viên thực hiện: Dương Thị Huyền
Giáo viên hướng dẫn: Ths.Khương Minh phương

Page 4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Elx = hoặc 1Lux = 1Lm/m

Hình 1.5 : Độ rọi của nguồn sáng
Độ rọi của một nguồn sáng đại diện cho một lượng quang thông của nguồn
sáng đó tại điểm được chiếu sáng. Độ rọi phụ thuộc vào số lượng bóng đèn, tổng
quang thông của các bóng đèn và diện tích được chiếu sáng. Người ta dựa vào độ
rọi của một nguồn sáng để làm tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng. Tùy thuộc vào tính
chất công việc mà yêu cầu độ rọi cho từng khu vực là khác nhau, thậm chí khác
nhau trong từng vị trí của một diện tích được chiếu sáng. Có những khu vực yêu cầu
độ rọi thấp như chiếu sáng đường phố, bãi đỗ xe hay ở những góc khuất của các văn
phòng. Có những khu vực yêu cầu độ rọi cao như văn phòng, phồng mổ các bệnh
viện, phòng mĩ thuật…

1.2.5. Độ chói (luminance)
Là cảm nhận về độ sáng mà người quan sát có được tại khu vực được chiếu
sáng hoặc nguồn sáng.
Độ chói kí hiệu là L, đơn vị là candela/m2 (cd/m2)
L = (Cd/m)

Sinh viên thực hiện: Dương Thị Huyền
Giáo viên hướng dẫn: Ths.Khương Minh phương

Page 5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Các nguồn sáng mà có độ chói cao sẽ làm cho mắt người cảm giác khó chịu,
các nguồn sáng có độ chói thấp quá sẽ khiến ta phải điều tiết nhiều hơn khi quan sát
và làm việc sẽ gây mỏi mắt. Do đó, độ chói cao quá hay thấp quá đều ảnh hướng tới
thị giác của người quan sát hay làm việc, vì vậy ta phải lựa chọn những nguồn sáng

có độ chói vừa phải với công việc và bố trí hướng đặt nguồn sáng hợp lí.

Hình 1.6: Độ chói của một nguồn sáng

1.2.6. Nhiệt độ màu (colour temperature)
Nhiệt độ màu( đo bằng đơn vị Kenvin) là màu của ánh sáng mà nguồn sáng
phát ra. Nhiệt độ màu được định nghĩa là nhiệt độ tuyệt đối của một vật bức xạ đen
có phổ xạ đen có phổ bức xạ giống phổ bức xạ của nguồn sáng.
Giá trị nhiệt độ màu càng cao, cảm giác lạnh(màu lạnh) càng mạnh, nhiệt độ
màu càng thấp, cảm giác ấm (màu nóng) càng mạnh. Nhiệt độ màu từ 5000K trở
lên thuộc dãy màÁ V u lạnh, ánh sáng sẽ có màu trắng, thậm chí xanh dương. Nhiệt
độ màu từ 2700 – 3000K thuộc dãy màu ấm, ánh sáng sẽ có màu vàng. Màu trắng
trung tính sẽ từ 4000 – 4200K. Ánh sáng màu trắng có chút vàng. Ánh sáng mà mắt
thướng chúng ta nhìn thấy được nằm trong đoạn ánh sáng ấm đến ánh sáng lạnh.

Sinh viên thực hiện: Dương Thị Huyền
Giáo viên hướng dẫn: Ths.Khương Minh phương

Page 6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.7: Thang nhiệt độ màu

1.2.7. Chỉ số hoàn màu (colour Rendering Index)
Độ hiện sắc, thường được kí hiệu là Ra (hoặc CRI) là chỉ số cho biết mức độ
trung thực màu của các vật được chiếu sáng, khi so sánh với nguồn sáng chuẩn
(ánh sáng mặt trời)

Hình 1.10 Mô tả độ hiện sắc của vật thể khi được chiếu sáng
Để biểu thị khách quan tính chất thể hiện màu của một nguồn sáng người ta
đưa ra chỉ số thể hiện màu chung R a. Giá trị cao nhất của R a là 100. Chỉ số này giảm
khi chất lượng thể hiện màu giảm đi. Mỗi loại đèn sẽ có chỉ số R a nhất định, từ đó
cho chúng ta những đánh giá để lựa chọn được loại đèn phù hợp với mục đích chiếu
sáng, tránh hiện tượng lựa chọn sai gây ảnh hưởng đến tiện nghi thị giác cũng như
thẩm mỹ cho tòa nhà
1.3. Giới thiệu chung về các nguồn sáng nhân tạo
Công nghệ chiếu sáng ngày càng thay đổi, các nhà sản xuất liên tực đưa ra
những sản phẩm mới có tính năng cũng như hiệu quả chiếu sáng cao, công nghệ
hiện đại. Những sản phẩm này dần dần thay thế những loại đèn cũ vừa tốn điện,
hiệu suất thấp, tính thẩm mĩ kém và hiệu quả không cao.
1.3.1. Các nguồn sáng cho chiếu sáng trong nhà
1.3.1.1. Đèn sợi đốt
Sinh viên thực hiện: Dương Thị Huyền
Giáo viên hướng dẫn: Ths.Khương Minh phương

Page 7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Ở những thập kỉ trước, khi các loại bóng đèn tiết kiệm điện còn chưa được
phổ biến thì các loại bóng đèn sợi đốt được sử dụng rộng rãi và là loại đèn để thắp
sáng chính trong nhà. Đặc điểm của các bóng đèn sợi đốt:
Cấu tạo
Sợi đốt (dây tóc): Làm bằng hợp kim, có tính chịu nhiệt cao (vonfram), có
dạng lò xo xoắn, có điện trở suất lớn, 2 đầu nối với 2 điện cực ra ngoài đuôi đèn.
Bóng đèn: Làm bằng thủy tinh, có tính chịu nhiệt cao, bóng đèn có một bộ
phận chân không hoặc nạp khí bên trong có chứa khí trơ để tăng tuổi thọ của sợi
đốt. Đối với những loại đèn thường, hỗn hợp agon nitơ với tỷ lệ 9/1. Kripton hoặc

Xenon chỉ được sử dụng trong những ứng dụng đặc biệt như đèn chu kỳ khi bóng
đèn kích thước nhỏ giúp bù đắp lại chi phí cao. Bóng đèn bị tối đi là do vonfram bị
bay hơi ngưng lại trên bề mặt của bóng.
Đui đèn: làm bằng kim loại, được gắn chặt vào bóng đèn có 2 điểm tiếp xúc
với đuôi đèn.

Hình 2.1: Cấu tạo bóng đèn sợi đốt
Đặc điểm đặc trưng:
- Hiệu suất 10-20lm/W
- Nhiệt độ màu 2500-3000K
- Chỉ số hoàn màu CRI 100
- Tuổi thọ 1000 đến 2000 giờ
Từ những đặc điểm đặc trưng trên, ta phân tích để thấy được ưu nhược điểm
của loại bóng này.
Sinh viên thực hiện: Dương Thị Huyền
Giáo viên hướng dẫn: Ths.Khương Minh phương

Page 8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Ưu điểm
-Đèn sợi đốt có ưu điểm là ánh sáng đèn liên tục, chỉ số hoàn màu cao, gần bằng 100
-Sử dụng được với cả dòng điện xoay chiều và một chiều
- Khởi động tức thì, không nhấp nháy
- Không bị tắt khi điện áp giảm nên thường được dùng cho hệ thống chiếu sáng khẩn
cấp và phân tán người.
Nhược điểm
-Công suất lớn (từ 25W – 300W), hiệu suất phát quang rất thấp (chỉ khoảng 5% điện
năng biến thành quang năng còn phần còn lại tỏa nhiệt).

-Tuổi thọ trung bình thấp (chỉ khoảng 1000h).
- Bị ảnh hưởng nhiều khi điện áp thay đổi
Ứng dụng:
Do hiệu suất phát quang và tuổi thọ bóng đèn thấp nên bóng đèn sợi đốt
ngày càng ít được sử dụng, hầu hết bóng đèn sợi đốt được sử dụng ở những nơi yêu
cầu chiếu sáng chất lượng cao do chỉ số hoàn màu của nó rất cao, ở các hộ gia đình,
dùng trong các hệ thống chiếu sáng khẩn cấp và những nơi điện áp không ổn định
(thường xuyên bị sụt áp)
1.3.1.2. Đèn huỳnh quang
Cấu tạo
Đèn huỳnh quang có cấu tạo bao gồm: Ống thủy tinh, chấn lưu, các điện cực,
Stacte (đối với các chấn lưu điện từ)
Ống thủy tinh: có hình trụ tròn gồm các loại có chiều dài là T10 (32mm), T8
(26mm), T5 (16mm). Mặt trong bóng có phủ lớp bột huỳnh quang. Trong ống
không có không khí chỉ có khí trơ (có thể là Argon hoặc neon) để mồi cho đèn phóng
điện ban đầu và một ít hơi thủy ngân có tác dụng tạo thành chất khí dẫn điện để
duy trì sự phóng điện. Lớp bột huỳnh quang hợp chất chủ yếu là phot pho, khi chịu
tác dụng của các tia tử ngoại sẽ phát ra ánh sáng màu hoặc ánh sáng trắng. Màu
của nó phụ thuộc vào chất liệu của bột tráng trong ống (kẽm Silicad cho ánh sáng
Sinh viên thực hiện: Dương Thị Huyền
Giáo viên hướng dẫn: Ths.Khương Minh phương

Page 9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
màu xanh lá cây; cadmi borad cho ánh sáng màu hồng; canxi Volfat cho ánh sáng
màu xanh lơ)
Chấn lưu: Là một cuộn dây gồm dây quấn trên lõi thép có điện cảm lớn, trong
quá trình khởi động chấn lưu tạo ra một suất điện động tự cảm, kết hợp với nguồn

tạo ra điện áp khởi động Ukđ = 400v xuất hiện phóng điện giữa 2 cực của đèn, ở chế
độ xác lập điện áp hầu hết rơi trên chấn lưu, 2 đầu bóng chỉ còn khoảng 40V.Chấn
lưu có tác dụng tạo sự tăng thế ban đầu để đèn làm việc. Khi đèn làm việc bình
thường chấn lưu hạn chế dòng điện qua đèn và ổn định phóng điện. Hiện nay, người
ta thường dùng chấn lưu điện tử để thay thế cho chấn lưu sắt điện từ vì chấn lưu
điện tử có ưu điểm là gọn nhẹ, tiêu thụ ít điện năng, thời gian tác động nhanh và
không hiện tượng gây nhấp nháy.
Hai điện cực: làm bằng dây vonfram có dạng lò xo xoắn, được tráng một lớp
bột bari – oxit để phát ra điện tử. Mỗi đầu điện cực có hai đầu tiếp điện đưa ra ngoài
gọi là chân đèn để nối với nguồn điện.
Stacte: thực chất là một tụ điện gồm hai thanh kim loại mỏng, được đặt song
song với nhau, khi có dòng điện, hai thanh kim loại tích điện nóng lên và hút nhau,
chập vào nhau, mạch đóng điện. Stacte có tác dụng mồi đèn sáng lúc ban đầu.
Ống thủy tinh

Stacte

Điện cực

Chấn lưu

Hình 2.1: Cấu tạo bóng đèn huỳnh quang
Ưu điểm
- Tuổi thọ cao khoảng trên 10.000h
- Tiết kiệm điện năng
- Nhiệt độ tỏa ra môi trường thấp
Sinh viên thực hiện: Dương Thị Huyền
Giáo viên hướng dẫn: Ths.Khương Minh phương

Page 10

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Khả năng chiếu sáng trong phạm vi rộng
- Hiệu suất cao hơn so với bóng đèn sợi đốt từ 3 đến 5 lần
- Khởi động nhanh.
-Khi điện áp thay đổi trong phạm vi cho phép thì quang thông giảm ít (chỉ khoảng 1%)
Nhược điểm
- Ánh sáng không liên tục
- Chi phí cao hơn so với bóng đèn sợi đốt.
Ứng dụng:Được sử dụng rộng rãi ở khắp mọi nơi như ở trong các hộ gia đình, xí
nghiệp, cơ quan,..
Bảng 2.1: So sánh giữa các loại đèn huỳnh quang
Chỉ số

T5

T8

T10

Đường kính

16mm

26mm

32mm

Hiệu suất phát

sáng
Dải công suất

Khoảng 80 – 90 lm/w

Khoảng 70 - 80 lm/w

Khoảng 50 – 70 lm/w

8W – 28W

18W – 72W

20W – 40W

Hiệu suất

Khoảng 95%

Khoảng 90%

Khoảng 65 -80%

Tuổi thọ

20.000h

8.000 – 10.000h

6.000- 8.000h

1.3.1.3. Đèn compact
Cấu tạo

Sinh viên thực hiện: Dương Thị Huyền
Giáo viên hướng dẫn: Ths.Khương Minh phương

Page 11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
a

b c
Hình 2.3 Cấu tạo bóng đèn compact

2.3a Đèn compact có sẵn chấn lưu2.3b Đèn compact chấn lưu gắn rời
2.3c Cấu tạo đèn compact
Về hình dạng người ta không làm thành ống dài mà làm gọn lại, hình chữ U hoặc
hình xoắn, có đui cài hoặc đui xoáy như ở bóng đèn sợi đốt. Hiện nay thì stacte và
chấn lưu trong bóng đèn compact được thay bằng bộ mồi điện tử, gọn nhẹ để gọn
vào trong đui đèn. Cải tiến cơ bản ở đèn compact là chất liệu ở lớp huỳnh quanh
phủ ở bên trong đui đèn. Không những chất liệu phát sáng cao hơn nhưng lại phủ
thành nhiều lớp tận dụng được nhiều hơn tia tử ngoại. Đèn compact có hai loại là
loại có sẵn chấn lưu (ballast) và chấn lưu gắn rời.
Ưu điểm
- Tiết kiệm điện năng (tiết kiệm hơn 80% điện năng so với bóng đèn sợi đốt)
- Tuổi thọ cao (khoảng 10.000h)
- Quang hiệu cao hơn 4 lần so với bóng đèn sợi đốt
Nhược điểm

- Chỉ thích hợp cho chiếu sáng ở những không gian nhỏ, hẹp như ở cầu thang, nhà vệ
sinh…
- Nếu sử dụng bóng ở những nơi mà điện áp không ổn định thì bóng sẽ không phát
sáng và mau hư hơn so với bóng đèn sợi đốt
Ứng dụng:
Nhờ khả năng tiết kiệm cao nên loại bóng tiết kiệm điện ngày càng được sử
dụng rộng rãi và dần dần thay thế các bóng đèn sợi đốt tiêu tốn nhiều điện năng mà
tuổi thọ thấp. Tuy nhiên do loại bóng này có phạm vi chiếu sáng nhỏ nên thường
được sử dụng phổ biến trong hộ sinh hoạt, những phòng có diện tích nhỏ như nhà
tắm, nhà kho, chân cầu thang và nơi có điện áp ổn định…
Bóng huỳnh quang và bóng đèn sợi đốt đều được sử dụng phổ biến trong các
hộ gia đình, cơ quan và các xí nghiệp. Tuy nhiên, ngày nay các bóng đèn sợi đốt do
Sinh viên thực hiện: Dương Thị Huyền
Giáo viên hướng dẫn: Ths.Khương Minh phương

Page 12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
tuổi thọ thấp và thất thoát nhiệt ra môi trường cao nên dần dần bị thay thế bằng
các bóng đèn huỳnh quang với các ưu điểm vượt trội hơn.
1.3.1.4. Đèn halogen
Ngày nay để tăng tính thẩm mỹ cho kiến trúc hoặc phục vụ những công việc
chiếu sáng đòi hỏi sự chân thực màu sắc (như trong các triển lãm tranh), những
bóng đèn sử dụng hơi halogen đã được tạo ra.

Cấu tạo:
Là một loại đèn được cải tiến từ bóng đèn sợi đốt do vậy nguyên lý hoạt động
của chúng là giống nhau. Đèn halogen có cấu tạo gồm sợi đốt Volfram đặt trong môi
trường khí trơ có bổ sung hợp chất Iodua hay Bromua, vỏ đèn bằng thủy tinh chịu

nhiệt được nạp khí halogen bên trong.
Khi sợi đốt được nung sáng, hơi iodua sẽ tạo thành hợp chất với hơi kim loại
của sợi đốt nóng sáng, hợp chất này khuếch tán xung quanh sợi đốt và bám trở lại
thân sợi đốt, do nhiệt độ cao lại tách ra Volfram và iodua, hoàn nguyên kim loại cho
sợi đốt, quá trình cứ thế lặp lại.

Hình 2.4: Đèn Halogen
Ưu điểm
- Do sử dụng chất halogen nên cường độ và hiệu suất phát sáng của bóng đèn cao có
thể đạt trung bình 60 - 80lm/w.
Sinh viên thực hiện: Dương Thị Huyền
Giáo viên hướng dẫn: Ths.Khương Minh phương

Page 13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Chất lượng màu cao đặc biệt là loại halogen rọi tranh cho chỉ số hoàn màu rất cao
(thường Ra>85) cho ánh sáng trung thực gần giống với ánh sáng mặt trời.
- Không gây chói lóa và giúp bảo vệ mắt.
Nhược điểm
- Nhiệt lượng tỏa ra cao, tiêu tốn điện năng hơn so với các loại bóng huỳnh quang hay
bóng compact.
- Tuổi thọ không cao chỉ khoảng 3000 – 4000h.

Ứng dụng:
Do đèn halogen có chỉ số hoàn màu cao, cho màu sắc trung thực, không gây
chói lóa nên thường được sử dụng trong các phòng triển lãm, nhà thi đấu, khách
sạn, cửa hàng, phòng đọc sách hay thư viện…
1.3.1.5. Đèn Led

Đèn LED trong công nghệ chiếu sáng hiện đại hiện là chủ đề đang được quan
tâm trong bối cảnh thiếu hụt năng lượng đang diễn ra, đặc tính tiết kiệm năng
lượng của nó.
Cấu tạo

Hình 2.5: Cấu tạo đèn led

Sinh viên thực hiện: Dương Thị Huyền
Giáo viên hướng dẫn: Ths.Khương Minh phương

Page 14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đèn led là các điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại. Cũng
giống như điốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán
dẫn loại n.Khối bán dẫn loại p chứa nhiều lỗ trống tự do mang mang điện tích
dương nên khi ghép với khối bán dẫn n (chứa các điện tử tự do) thì các lỗ trống này
có xu hướng chuyển động khuếch tán sang khối n. Cùng lúc khối p lại nhận thêm các
điện tử (điện tích âm) từ khối n chuyển sang. Kết quả là khối p tích điện âm (thiếu
hụt lỗ trống và dư thừa điện tử) trong khi khối n tích điện dương (thiếu hụt điện tử
và dư thừa lỗ trống). Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống
thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo
thành các nguyên tử
trung hòa. Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh
sáng (hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần đó).
Ưu điểm
- Sử dụng được cả trong chiếu sáng trong nhà và chiếu sáng ngoài trời.
- Ánh sáng rộng do sử dụng công nghệ bán dẫn, độ bền cao chịu được nắng mưa và va
đập nhẹ.

- Tiết kiệm điện năng.
- Tuổi thọ cao (đèn led trắng có tuổi thọ lên tới 50.000h)
- Có thể sử dụng để lắp đặt ở những nơi khó thay lắp chẳng hạn như bên ngoài toà nhà,
bể bơi…
- Màu sắc và hình dạng phong phú, đa dạng (ánh sáng do đèn led phát ra phụ thuộc
vào chất liệu làm ra nó như đèn led màu đỏ được làm từ các thành phần hóa học như
nhôm, gali, a-xen. Đèn led màu trắng được tạo ra bằng cách bao phủ một lớp
photphorơ màu vàng bên ngoài đèn led xanh da trời).
- Nhiệt năng sinh ra rất thấp (gần như không đáng kể nên giúp tiết kiệm điện năng).
- Hoạt động tốt trong điều kiện nhiệt độ thấp
- Không nhấp nháy, hiển thị màu sắc tốt, có hiệu quả trong việc làm giảm mệt mỏi khi
nhìn và bảo vệ mắt.
Sinh viên thực hiện: Dương Thị Huyền
Giáo viên hướng dẫn: Ths.Khương Minh phương

Page 15


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Bảo vệ màu xanh môi trường: Không tia cực tím, không bức xạ tia hồng ngoại, phát
nhiệt của ánh sánh thấp, không chứa thuỷ ngân và những chất có hại…, không gây ô
nhiễm môi trường.
Nhược điểm
- Giá thành cao.
- Đèn led không sử dụng nguồn điện xoay chiều 220V thông thường mà chỉ sử dụng
dòng điện một chiều với hiệu điện thế nhỏ nên thường phải có bộ lọc và bộ điều khiển
đi kèm.

Ứng dụng:
Đèn led được ứng dụng rộng rãi trong cả chiếu sáng ngoài trời cũng như chiếu sáng

trong nhà. Nó có thể được sử dụng trong các bảng quảng cáo, hệ thống đèn giao
thông, biển chỉ dẫn, hay sử dụng trong chiếu sáng nội thất, phòng khách, thay thế
các bóng đèn huỳnh quang…
1.3.2. Các nguồn sáng chiếu sáng ngoài trời
Các nguồn sáng dùng trong chiếu sáng ngoài trời như chiếu sáng đường phố,
chiếu sáng ở những nơi công cộng như công viên, khuôn viên của các nhà máy, xí
nghiệp, trường học, bệnh viện, bãi đỗ xe…
Một số nguồn sáng ngoài trời: Đèn cao áp thủy ngân; đèn sodium cao áp; đèn
sodium thấp áp; đèn metal halogen.
1.3.2.1. Đèn cao áp thủy ngân
Cấu tạo:
bao gồm: Bóng thủy tinh, ống phóng điện, đuôi đèn:
- Bóng thủy tinh: trong bóng có chứa nitrogen và có phủ phot – pho có tác dụng bảo
vệ ống phóng điện, giảm nhiệt thoát ra

Sinh viên thực hiện: Dương Thị Huyền
Giáo viên hướng dẫn: Ths.Khương Minh phương

Page 16


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Ống phóng điện: Được làm bằng thạch anh, mặt trong phủ lớp bột lưu huỳnh
quang để tăng hệ số truyền đạt màu, bên trong có hơi thủy ngân và chứa thêm hơi
Neon.

Hình 2.6 Cấu tạo bóng đèn thủy ngân cao áp
Ưu điểm
- Tuổi thọ cao (khoảng 20.000h)
- Giá thành rẻ

- Công suất lớn
- Có thể hiệu chỉnh được màu ánh sáng phát ra
Nhược điểm
- Quang hiệu thấp và quang thông nhanh bị giảm đi sau một thời gian sử dụng
- Chỉ số truyền đạt màu kém, cho ánh sáng xanh nhợt nhạt
- Khó điều chỉnh được độ sáng, bóng đèn dùng lâu màu sẽ chuyển thành màu xanh
lam.
-Chỉ bật sáng được trở lại khi bóng nguội hoàn toàn
Ứng dụng
Trước đây, bóng đèn thủy ngân cao áp được sử dụng rộng rãi cho chiếu sáng
công cộng, quang cảnh và đường phố. Tuy nhiên ngày nay, với sự ra đời của các loại
bóng sodium tiết kiệm điện thì các bóng đèn thủy ngân cao áp dần dần bị thay thế
và vẫn chỉ còn được sử dụng ở một vài nơi do có tuổi thọ cao và giá thành rẻ.
1.3.2.2. Đèn sodium (natr)i cao áp
Sinh viên thực hiện: Dương Thị Huyền
Giáo viên hướng dẫn: Ths.Khương Minh phương

Page 17


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đèn natri cao áp được tạo ra bằng cách bơm khí natri vào bên trong bóng, do
vậy khi bóng hoạt động không tạo ra khí độc hại ra môi trường, nên thường được
sử dụng rộng rãi để thay thế cho đèn cao áp thủy ngân.
Cấu tạo
Đèn sodium cao áp có cấu tạo gồm 2 phần chính: Bóng thủy tinh và ống phóng
điện

Hình 2.7: Cấu tạo đèn sodium cao áp
- Bóng thủy tinh: Bóng được làm bằng thủy tinh alumin có dạng trụ hoặc hình bầu

dục bên trong có tráng một lớp phủ có tác dụng giảm chói, không có chất huỳnh
quang.
- Ống phóng điện: Ống phóng là trung tâm của đèn sodium cao áp, bên trong có
chứa 1 – 6mg sodium và 200mg thủy ngân. Bên trong ống phóng điện được nạp đầy
khí xenon.
Ưu điểm
- Tuổi thọ cao (có thể lên tới trên 30.000h)
- Quang hiệu cao và thân thiện với môi trường
Nhược điểm
- Chỉ số thể hiện màu thấp
- Thời gian khởi động lâu (mất khoảng vài phút)
Ứng dụng:

Sinh viên thực hiện: Dương Thị Huyền
Giáo viên hướng dẫn: Ths.Khương Minh phương

Page 18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Dùng cho chiếu sáng đường phố, khu vực công cộng, bãi đỗ xe, công trình văn
hóa, thể thao,…
1.3.2.3. Đèn sodium thấp áp
Cũng được sử dụng để chiếu sáng công cộng nhưng đèn sodium thấp áp chủ
yếu được sử dụng chiếu sáng trên đường cao tốc vì màu ánh sáng của đèn này
không phù hợp với để chiếu sáng đường phố, nơi có nhiều phương tiện giao thông
cùng hoạt động.
Cấu tạo

Hình 2.8: Cấu tạo bóng đèn sodium thấp áp

Đèn sodium thấp áp có cấu tạo là một ống thủy tinh có chứa natri (khi nguội
có dạng hạt) với áp suất thấp (khoảng 4.10-3 mm) trong môi trường có chứa khí
xenon. Khi đèn được bật, đầu tiên nó phát ra ánh sáng mờ màu đỏ để làm nóng kim
loại natri và trong phòng và phút nó biến thành màu vàng sáng phổ biến như khi
kim loại natri bốc hơi. Các đèn này tạo ra một ánh sáng gần như đơn sắc ở bước
sóng 589,3 nm nên màu sắc của các đối tượng được chiếu sáng rất khó để phân biệt.
Đây chính là nguyên nhân loại đèn này được sử dụng để chiếu sáng trên đường cao
tốc do khu vực này không đòi hỏi nhìn rõ màu sắc các vật thể như các khu vực công
cộng khác.
Ưu điểm
- Tuổi thọ cao (khoảng 16.000h)
- Hiệu suất phát quang cao lên đến 190lm/w gần như cao nhất trong các nguồn sáng
điện.
Nhược điểm
Sinh viên thực hiện: Dương Thị Huyền
Giáo viên hướng dẫn: Ths.Khương Minh phương

Page 19


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Chỉ số truyền đạt màu kém, vì là nguồn sáng đơn sác nên tất cả các màu của các vật
thể được chiếu sáng trở nên đen, trắng hoặc sáng.
- Thời gian khởi động lâu
Ứng dụng
Đèn sodium thấp áp được sử dụng trong chiếu sáng đường phố, chiếu sáng
công cộng và chiếu sáng ở những nơi mà không yêu cầu chất lượng màu cao như
hầm, kênh đào…
1.3.2.4. Đèn metal halogen
Nhằm khắc phục những nhược điểm của đèn cao áp thủy ngân và đèn

sodium cao áp như hiệu suất phát quang thấp, khả năng hoàn màu kém thì đèn
metal halogen đã được tạo ra.
Cấu tạo
Vỏ bóng đèn được làm bằng thủy tinh thạch anh và được tráng hai lớp, bên
trong bóng có chứa kim loại Metal Halide (ở dạng muối). Để nâng cao hiệu suất
phát quang người ta nạp vào trong đèn một số các kim loại chẳng hạn như Sc – Na
(scandium – natri), Tl-In-Na (thalium – indium – natri). Với mỗi hỗn hợp kim loại
khác nhau thì phổ ánh sáng của đèn cũng khác nhau.
Đèn metal halogen có cả đèn dạng ống, đèn dạng bóng bầu elip và bóng có
phản quang.
Ống phóng điện được làm bằng ceramic chịu được nhiệt độ cao và giúp tăng
thêm quang hiệu, cải thiện hệ số hoàn màu.

Sinh viên thực hiện: Dương Thị Huyền
Giáo viên hướng dẫn: Ths.Khương Minh phương

Page 20


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2.9: Đèn metal halogen
Ưu điểm
- Hiệu suất cao (có thể lên tới 115lm/w)
- Chỉ số hoàn màu cao (đạt tới 95) cho ánh sáng rực rỡ, màu sắc trung thực
- Tuổi thọ cao đạt từ 15.000 – 20.000h.
- Đèn nhỏ gọn nhưng có công suất cao, dễ định hướng ánh sáng khi sử dụng chiếu
sáng như đèn pha hay trong thể thao.
Nhược điểm
- Hiệu suất phát quang phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ của đèn.

-Sản xuất phức tạp.
- Giá thành khá cao
Ứng dụng
Đèn metal halogen được sử dụng trong chiếu sáng đường phố, chiếu sáng sân
bãi và nhà xưởng…
1.3.3. Tổng hợp các nguồn sáng
Sau khi tìm hiểu về ưu nhược điểm và ứng dụng của các loại đèn ta tiến hành
tổng hợp các thông số cụ thể của từng loại đèn và lập bảng so sánh để thấy có thể

Sinh viên thực hiện: Dương Thị Huyền
Giáo viên hướng dẫn: Ths.Khương Minh phương

Page 21


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
thấy rõ hơn ưu nhược điểm của từng loại, giúp ta dễ dàng lựa chọn loại đèn phù
hợp với mục đích sử dụng nhất.
Loại đèn

Công suất
(W)

Quang
hiệu
(lm/w)

Ứng dụng

Tuổi thọ

(h)

8 - 18

Chỉ số
truyền
đạt
màu
100

Đèn sợi
đốt

15,25,40,60,75,
100,150,200,300,
500

Nhà ở, chiếu sáng
chung, chiếu sáng
khẩn cấp

1.000

Đèn
huỳnh
quang
Đèn
compact

18,20,36,40,58,6

5

50 - 90

67 - 77

Nhà ở, văn phòng,
cửa hàng…

10.000

5,7,9,11,18,24,36

40 – 70

80 -90

Nhà tắm, nhà kho,
chân cầu thang…

10.000

Đèn
halogen

10, 20, 28, 35, 40,
42, 50,55, 75,90

60 – 80

85 - 90

Phòng triển lãm,
trưng bày, shop …

3.000 4000

Đèn led

1,1.5,3,4.5,5,6,
7,7.5,9,1215.5,20
…100,120

70 -91

5 - 100

Biển báo, đèn giao
thông, chiếu sáng
nội thất…

50.000

Đèn thủy
ngân cao
áp

80,125,250,400,
1.000,2.000

44 – 57

45

Chiếu sáng đường
phố, xưởng sản
xuất, ga-ra…

20.000

Đèn
sodium
cao áp

75,150,250,400,
1.000

67 - 121

25 - 60

Chiếu sáng công
cộng, đường phố,
kho, xưởng

20.000 –
30.000

Đèn
sodium

thấp áp

35,55,135

101 – 175 15 - 20
( có thể lên
190)

Đường giao thông,
hầm, kênh đào

16.000

Đèn
metal
halogen

75,150,250,400,
1.000,2.000

51 - 79

Chiếu sáng đường
phố, sân bãi, nhà
xưởng

15.000 –
20.000

70

Qua bảng tổng hợp trên ta thấy:
Sinh viên thực hiện: Dương Thị Huyền
Giáo viên hướng dẫn: Ths.Khương Minh phương

Page 22


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Đối với các loại nguồn sáng sử dụng trong nhà (đèn sợi đốt, đèn huỳnh quang, đèn
compact, đèn halogen, đèn led)
Loại đèn có dải công suất lớn nhất là đèn led (từ 1 – 120W) và đèn sợi đốt (từ
15 - 500W), dải công suất càng lớn thì giúp ta có nhiều lựa chọn đèn cho mục đích
sử dụng của mình hơn. Chẳng hạn như những phạm vi nhỏ ta có thể sử dụng loại
đèn có công suất thấp, những phạm vi chiếu sáng lớn ta có thể sử dụng loại đèn có
công suất lớn thay vì sử dụng nhiều đèn có công suất nhỏ.
Quang hiệu là hiệu suất phát quang của đèn, do đó quang hiệu của bóng càng
cao thì sẽ càng tốt. Ta thấy ở đây các đèn huỳnh quang, đèn compact, đèn halogen
và đèn led là các loại đèn có quang hiệu cao và gần như tương đương nhau. Đèn sợi
đốt mặc dù có công suất lớn và dải công suất rộng nhưng hiệu suất phát quang lại
rất thấp chỉ từ 8 – 18lm/w – đây cũng là nguyên nhân mà đèn sợi đốt không còn
được sử dụng nhiều.
Chỉ số truyền đạt màu (CRI) là biểu hiện mức độ trung thực màu của các vật
được chiếu sáng (so với ánh sáng mặt trời), do đó chỉ số này càng cao thì chất lượng
chiếu sáng càng cao và thường những bóng có chỉ sổ truyền đạt cao dùng cho chiếu
sáng mĩ thuật, chỉ số CRI của đèn sợi đốt là cao nhất và gần như của ánh sáng mặt
trời.
- Đối với các nguồn sáng ngoài trời (đèn thủy ngân cao áp, đèn sodium cao áp,
đèn sodium thấp áp, đèn metal halogen và đèn led)
Các loại đèn này có công suất lớn có thể tới 2.000W và dải công suất lớn, chỉ

có đèn led sử dụng ở các biển báo và biển quảng cáo nên công suất nhỏ, có bóng chỉ
có công suất khoảng vài oát.
Quang hiệu của đèn sodium thấp áp là cao nhất trong tất cả các loại đèn (có
thể lên tới 190lm/w) và đèn cao áp thủy ngân mặc dù có công suất cao nhưng
quang hiệu lại thấp nhất.
Đây là một trong những nguyên nhân mà đèn cao áp thủy ngân không còn
được sử dụng phổ biến hiện nay vì công suất đèn cao áp thủy ngân cao nên tiêu tốn
nhiều điện năng mà hiệu suất phát quang lại thấp nhất.
Sinh viên thực hiện: Dương Thị Huyền
Giáo viên hướng dẫn: Ths.Khương Minh phương

Page 23


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tuy nhiên mặc dù quang hiệu cao nhất nhưng chỉ số CRI của đèn sodium thấp
áp lại thấp nhất nên thường được dùng ở những nơi đòi hỏi chất lượng chiếu sáng
thấp (hầm, kênh đào).
Sau đó ta tiến hành so sánh cụ thể giữa các nguồn sáng được sử dụng trong
chiếu sáng trong nhà và giữa các nguồn sáng sử dụng trong chiếu sáng ngoài trời
để thấy rõ ưu nhược điềm và ứng dụng của từng loại.
1.4. Phương pháp thiết kế hệ thống chiếu sáng
1.4.1. Các yêu cầu của môi trường chiếu sáng
Một môi trường chiếu sáng được thiết kế tốt cho phép con người:
- Nhìn thấy và di chuyển an toàn – đây là yêu cầu đầu tiên và cơ bản cho một môi
trường chiếu sáng, một môi trường chiếu sáng trước tiên là phải giúp con người có thể
nhìn thấy được mọi vật xung quang và có thể di chuyển một cách thuận tiện và an toàn
trong phạm vi được chiếu sáng.
- Thực hiện các công việc bằng mắt một cách hiệu quả, chính xác, an toàn – tùy vào
tính chất của công việc mà yêu cầu môi trường chiếu sáng thích hợp nhưng phải đảm

bảo độ sáng để con người có thể thao tác công việc một cách chính xác và an toàn.
- Không gây mệt mỏi thị giác và mất tiện nghi thị giác – đây là yêu cầu đảm bảo về thị
giác cho người làm việc trong môi trường được chiếu sáng, một môi trường chiếu sáng
đạt yêu cầu phải đảm bảo lượng ánh sáng đầy đủ và đồng đều, không được quá chói
hoặc quá tối sẽ khiến người làm việc trong môi trường đó bị mệt mỏi về thị giác làm
giảm hiệu quả công việc.
Chất lượng chiếu sáng yêu cầu:
- Đủ độ rọi (illuminance) đơn vị đo bằng lux (lx) – đây là yêu cầu về mặt kĩ thuật, tùy
thuộc vào môi trường được chiếu sáng và mục đích sử dụng của nó mà ta có các yêu
cầu về độ rọi khác nhau, có nghĩa là với những công việc khác nhau thì yêu cầu số
lượng các nguồn sáng, chất lượng của nguồn sáng sao cho đảm bảo đủ độ rọi yêu cầu
đối với công việc đó.
- Đủ độ chói, đơn vị đo bằng candela/m 2 (cd/m2) – trong môi trường được chiếu sáng
yêu cầu đảm bảo đủ độ chói, nếu độ chói cao quá sẽ khiến cho con người bị chói mắt,
Sinh viên thực hiện: Dương Thị Huyền
Giáo viên hướng dẫn: Ths.Khương Minh phương

Page 24


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
còn nếu độ chói thấp quá sẽ khiến con người bị nhức, mỏi mắt. Do đó, tùy vào tính
chất công việc mà ta phải đảm bảo đủ độ chói thích hợp.
- Hạn chế chói lóa làm giảm khả năng quan sát và chói lóa mất tiện nghi. Có những đại
lượng chỉ tiêu thực nghiệm khác nhau cho chiếu sáng trong nhà và chiếu sáng ngoài
trời.
- Chỉ số truyền đạt màu và một số yêu cầu khác, tùy theo loại chiếu sáng.
1.4.2. Các tiêu chuẩn chiếu sáng
Có rất nhiều bộ tiêu chuẩn chiếu sáng đã được ban hành và tùy vào đối tượng
chiếu sáng mà ta áp dụng các bộ tiêu chuẩn chiếu sáng khác nhau. Một số các bộ tiêu

chuẩn thiết kế chiếu sáng điển hình tại Việt Nam hiện nay là:
- TCVN-16-1986 (Tiêu chuẩn về chiếu sáng nhân tạo trong công trình dân dụng).
- TCVN -29-1991 (Tiêu chuẩn chiếu sáng tự nhiên trong công trình dân dụng – tiêu
chuẩn thiết kế).
- TCVN-95-1983 (Tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng nhân tạo bên ngoài công trình xây
dựng dân dụng)
- TCVN-5176-1990 (Chiếu sáng nhân tạo-Phương pháp đo độ rọi )
- TCVN -2546-1978 (Bảng điện chiếu sáng dùng cho nhà ở-Yêu cầu kỹ thuật )
- TCVN-3743-1983 (Tiêu chuẩn chiếu sáng nhân tạo các tòa nhà công nghiệp và công
trình công nghiệp)
- TCVN-7114-2002(Nguyên lí ecgônômi thị giác chiếu sáng cho hệ thống làm việc
trong nhà)
Một số bộ tiêu chuẩn chiếu sáng quốc tế: ISO 8995:2002 (CIE S 008/E:2001),
Lighting of indoor work places (chiếu sáng làm việc trong nhà); ISO 9885-2: 2005(E)
(CIE S 015/E), lighting of work plances – part 2:outdoor (chiếu sáng làm việc ngoài
trời).
Các tiêu chuẩn của ủy ban chiếu sáng quốc tế CIE (Commissin International de
L’Eclairage) có văn phòng đặt tại Viên – Áo, là các tiêu chuẩn đặc biệt quan trọng,
được tổ chức tiêu chuẩn thế giới ISO công nhận. Do đó các kỹ sư và kiến trúc sư Việt
Nam thường tham khảo các tiêu chuẩn này để bổ sung cho tiêu chuẩn Việt Nam khi
thiết kế.
Đối với thiết kế chiếu sáng trong nhà ta có thể sử dụng bộ tiêu chuẩn TCVN-161986(tiêu chuẩn về chiếu sáng nhân tạo trong công trình dân dụng). Đây là bộ tiêu
Sinh viên thực hiện: Dương Thị Huyền
Giáo viên hướng dẫn: Ths.Khương Minh phương

Page 25