Nghiên cứu đặc tính và ứng dụng một số loại đèn sử dụng trong chiếu sáng đường giao thông

Nguyễn Huy Thiện CA-140017

MỤC LỤC
MỤC LỤC

i

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

iv
v

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

vii

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

vii

LỜI CAM ĐOAN

viii

LỜI CẢM ƠN

ix

LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài .....................................................................................................1

2. Mục đích, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu của luận văn .........................................1
2.1 Mục đích................................................................................................................1
2.2 Đối tƣợng nghiên cứu...........................................................................................2
2.3 Phạm vi nghiên cứu ...............................................................................................2
3. Tóm tắt cô đọng các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả .....................2
3.1 Tóm tắt các luận điểm cơ bản ...............................................................................2
3.2 Những đóng góp mới của đề tài ............................................................................2
4. Phƣơng pháp nghiên cứu .........................................................................................2
CHƢƠNG 1 ................................................................................................................3
TỔNG QUAN VỀ CHIẾU SÁNG VÀ CHIẾU SÁNG ĐƢỜNG ..............................3
1.1. Tổng quan về chiếu sáng: .....................................................................................3
1.1.1. Ánh sáng............................................................................................................3
1.1.2. Quang thông- , lumen (lm) .............................................................................4
1.1.3. Cƣờng đô sáng I - candela, cd ...........................................................................5
1.1.4. Độ rọi - E, lux, Ix : ...........................................................................................5
1.1.5. Độ chói - L, cd/m2: ...........................................................................................6
1.1.6. Nhiệt độ màu và tiện nghi môi trƣờng sáng ......................................................7
1.1.7 . Chỉ số hoàn màu, CRI (Colour Renderling Index) ..........................................8
1.1.8. Máy đo độ rọi (Lux meter) ................................................................................8

i


Nguyễn Huy Thiện CA-140017

1.2.Tổng quan chiếu sáng đƣờng. ...............................................................................9
1.2.1. Khái niệm chung về chiếu sáng đƣờng .............................................................9
1.2.2. Các yêu cầu chung đối vối hệ thống chiếu sáng đƣờng phố .............................9
1.2.3. Các tiêu chuẩn chiếu sáng đƣờng ....................................................................12
1.2.4. Độ cao treo đèn tối thiểu: ................................................................................14

CHƢƠNG 2 ..............................................................................................................15
ĐẶC TÍNH MỘT SỐ LOẠI ĐÈN TRONG CHIẾU SÁNG ....................................15
2.1. Khái niệm: ..........................................................................................................15
2.1.1 Hiệu suất sáng của đèn .....................................................................................15
2.1.2. Tuổi thọ của đèn: .............................................................................................15
2.1.3. Sự suy giảm quang thông: ..............................................................................15
2.1.4 Màu sắc ............................................................................................................17
2.2. Các loại đèn chiếu sáng: .....................................................................................17
2.2.1 Đèn thủy ngân cao áp: .....................................................................................17
2.2.2. Đèn halogen kim loại (Metal halogen) ..........................................................17
2.2.3. Đèn Sodium áp suất cao .................................................................................19
2.2.4. Đèn Sodium áp suất thấp.................................................................................19
2.2.5. Đèn không điện cực đèn Sulfur .....................................................................23
2.2.6. LED .................................................................................................................24
2.3. Các bộ đèn ..........................................................................................................25
2.3.1. Hiệu suất sáng của bộ đèn ...............................................................................25
2.3.2. Đƣờng cong trắc quang ...................................................................................26
2.3.3. Hiệu suất và cấu tạo của bộ đèn ......................................................................27
2.3.4. Lựa chọn bộ đèn ..............................................................................................29
2.3.5. Khoảng cách giữa hai đèn liên tiếp ................................................................30
2.4. Giới thiệu một số loại đèn chiếu sáng đƣờng giao thông..................................31
CHƢƠNG 3 ..............................................................................................................42
PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG VÀ CHIẾU SÁNG ĐƢỜNG ...........42
3.1. Phƣơng pháp thiết kế chiếu sáng........................................................................42

ii


Nguyễn Huy Thiện CA-140017

3.1.1 Phƣơng pháp tỷ số R .......................................................................................42
3.1.2. Phƣơng pháp độ chói điểm..............................................................................48
3.2. Tính toán phân bố độ rọi của một số bộ đèn trong mặt phẳng C00 – C1800......51
3.2.1 Xây dựng phƣơng pháp tính .............................................................................51
3.2.2 Kết quả tính toán thu đƣợc ...............................................................................51
3.3. Thiết kế chiếu sáng bằng phần mềm DIALUX 4.12..........................................61
CHƢƠNG IV ............................................................................................................68
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG MINH HỌA CHO MỘT ĐOẠN ĐƢỜNG. ..................68
4.1. Thiết kế chiếu sáng đƣờng Tân Mai bằng phần mềm Dialux ............................68
4.1.1. Các số liệu đƣờng Tân Mai cần để thiết kế .....................................................68
4.1.2. Các giải pháp thiết kế ......................................................................................68
4.1.3. Các bƣớc thiết kế trên phần mêm Dialux. .......................................................69
4.2. So sánh các phƣơng án. ......................................................................................84
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................84
1. Kết luận .................................................................................................................85
2. Kiến nghị ...............................................................................................................85
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC 1
PHỤ LỤC 2

iii


Nguyễn Huy Thiện CA-140017

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

STT Từ viết tắt

Giải thích

1
2

CRI

Colour Rendering Index (Chỉ số hoàn màu)

CIE

3

LED

Commission Internationale de I’E’clairage
(Ủy ban chiếu sáng thế giới)
Light Emitting Diode (Diode phát quang)

4

LER

Luminaire Efficacy Rating (Hiệu suất bộ đèn)

iv


Nguyễn Huy Thiện CA-140017

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình1.2 Quan hệ độ rọi và khoảng cách .....................................................................6
Hình 1.3 Định nghĩa độ chói .......................................................................................7
Hình 1.4 Biểu đổ Kruithof ..........................................................................................7
Hình 1.5 Máy đo độ rọi ...............................................................................................8
Hình 1.6 Tầm quan sát đối tƣợng trên đƣờng của ngƣời lái xe ................................10
Hình 1.7 Mặt đƣờng với các độ đồng đều khác nhau ...............................................11
Hình 2.1 Đèn và phổ đèn thuỷ ngân cao áp ..............................................................21
Hình 2.2 Đèn Metal halide và phổ màu ....................................................................21
Hình 2.3 Đèn Sodium áp suất cao và phổ màu .........................................................22
Hình 2.4 Đèn Sodium áp suất thấp và phổ màu ........................................................22
Hình 2.5 Đèn không điện cực và Đèn Metal halide không đui .................................23
Hình 2.6 Đèn Sunfur và phổ màu..............................................................................23
Hình 2.7 Đèn LED ....................................................................................................24
Hình 2.8 Cấu tạo của bộ đèn chiếu sáng đƣờng ........................................................26
Hình 2.9 Đƣờng cong trắc quang của bộ đèn ............................................................27
Hình 2.10 Tính hiệu suất bộ đèn ...............................................................................28
Hình 3.1 Thông số bố trí đèn ....................................................................................42
Hình 3.2 Bố trí đèn một phía .....................................................................................43
Hình 3.3 Bố trí đèn hai bên đối diện .........................................................................43
Hình 3.4 Bố trí đèn hai bên so le ...............................................................................44
Hình 3.5 Bố trí đèn trên dải phân cách .....................................................................44
Hình 3.6 Xác định hệ số sử dụng theo tỷ số l/h và độ vƣơn của đèn ........................48
Hình 3.7 Xác định độ chói của mặt đƣờng ...............................................................49
Hình 3.8 Lƣới kiểm tra độ chói .................................................................................50
Hình 3.9 Xác định các toạ độ chiếu sáng ..................................................................51
Hình 3.10 Đƣờng cong trắc quang và ảnh đèn ..........................................................51
Hình 3.11 Phân bố độ rọi của một cột đèn ................................................................52
Hình 3.12 Phân bố độ rọi giữa hai cột đèn ................................................................53
Hình 3.13 Đƣờng cong trắc quang và ảnh đèn ..........................................................53
Hình 3.14 Phân bố độ rọi của một đèn ......................................................................54

Hình 3.15 Phân bố độ rọi giữa hai cột ......................................................................55
Hình 3.16 Đƣờng cong trắc quang và ảnh đèn ..........................................................55
Hình 3.17 Phân bố độ rọi của một đèn ......................................................................57
Hình 3.18 Phân bố độ rọi giữa hai cột ......................................................................57
Hình 3.19 Đƣờng cong trắc quang và ảnh đèn ..........................................................58
Hình 3.20 Phân bố độ rọi của một đèn ......................................................................58
Hình 3.21 Phân bố độ rọi giữa hai cột ......................................................................59
v


Nguyễn Huy Thiện CA-140017

Hình 3.22 Đƣờng cong trắc quang và ảnh đèn ..........................................................59
Hình 3.23 Phân bố độ rọi của một đèn ......................................................................60
Hình 3.24 Phân bố độ rọi giữa hai cột ......................................................................60
Hình 3.25 Giao diện phần mềm Dialux 4.12 ............................................................62
Hình 3.26 Giao diện chèn thêm đƣờng và các thành phần .......................................62
Hình 3.27 Giao diện hiệu chỉnh thông số các thành phần.........................................63
Hình 3.28 Giao diện hiệu chỉnh bề mặt của từng thành phần ...................................63
Hình 3.29 Giao diện hiệu chỉnh các yếu tố của đƣờng .............................................64
Hình 3.30 Giao diện chọn đèn...................................................................................65
Hình 3.31 Giao diện phân bố đèn..............................................................................65
Hình 3.32 Giao diện Pole Arrangement ...................................................................66
Hình 3.33 Giao diện Boom ......................................................................................66
Hình 4.1 Tuyến đƣờng Tân Mai................................................................................68
Hình 4.2 Bố trí đèn hai bên đối diện .........................................................................69
Hình 4.3 Bố trí đèn hai bên đối diện và thêm một dãy đèn ở phân làn.....................69

vi

Nguyễn Huy Thiện CA-140017

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Giới hạn phổ màu của ánh sáng nhìn thấy...................................................4
Bảng 1.2 Độ rọi trên một số bề mặt thƣờng gặp .........................................................6
Bảng1.3 Tiêu chuẩn CIE 115; 1995 chiếu sáng đƣờng ............................................12
Bảng 1.4 Độ chói và độ rọi trung bình của đƣờng TCVN1404:2005 .......................12
Bảng 1.5 Độ cao treo đèn tối thiểu ............................................................................14
Bảng 2.1 Thông sô kỹ thuật của một sô loại đèn thông dụng ...................................16
Bảng 2.2 Đặc tính của một số đèn halogen kim loại................................................18
Bảng 2.3 So sánh các đặc trƣng của các đèn HID ....................................................20
Bảng 2.4 Các cấp của bộ đèn ....................................................................................28
Bảng 2.5 Hiệu suất của bộ đèn ..................................................................................29
Bảng 3.1 Tổng hợp bố trí đèn ...................................................................................45
Bảng 3.2 Quan hệ giữa chiều cao và khoảng cách đèn .............................................46
Bảng 3.3 Xác định tỷ số R ........................................................................................47
Bảng 3.4 Xác định hệ số sử dụng của đèn ................................................................48
Bảng 3.5 Thể hiện độ rọi theo toạ độ theo phƣơng ngang của một cột đèn .............52
Bảng 3.6 Thể hiện độ rọi theo toạ độ theo phƣơng ngang của một cột đèn .............54
Bảng 3.7 Thể hiện độ rọi theo toạ độ theo phƣơng ngang của một cột đèn .............56
Bảng 3.8 Thể hiện độ rọi theo toạ độ theo phƣơng ngang của một cột đèn .............58
Bảng 3.9 Thể hiện độ rọi theo toạ độ theo phƣơng ngang của một cột đèn .............59
Bảng 3.10 Tổng hợp tính toán độ đồng đều của bộ đèn ...........................................61
Bảng 4.1 Tổng hợp kết quả hai đèn ..........................................................................83

DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 2.1 Hiệu suất phát sáng (lm/W) …………………………………………25
Biểu đồ 2.2 So sáng chất lƣợng ánh
sáng………………………...………………..25

vii


Nguyễn Huy Thiện CA-140017

LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là: Nguyễn Huy Thiện
Sinh ngày: 10/02/1976
Học viên lớp cao học khóa 2014A - Ngành Kỹ thuật điện – Trƣờng Đại Học Bách
Khoa Hà Nội.
Tôi xin cam đoan luận văn ―Nghiên cứu đặc tính và ứng dụng một số loại
đèn sử dụng trong chiếu sáng đƣờng giao thông” do TS Phạm Hùng Phi hƣớng
dẫn là công trình nghiên cứu của riêng cá nhân tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu
nêu trong luận văn là trung thực của cá nhân tôi và chƣa đƣợc công bố trong bất cứ
tài liệu nào.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung của luận văn này.

Tác giả

Nguyễn Huy Thiện

viii


Nguyễn Huy Thiện CA-140017

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến quý các thầy cô Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà
Nội đã giúp đỡ tôi hoàn thành chƣơng trình cao học và thực hiện luận văn này, đặc

biệt là những thầy cô đã trực tiếp giảng dạy và hƣớng dẫn đề tài.
Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến thầy TS. Phạm Hùng Phi đã dành rất
nhiều thời gian, tâm huyết hƣớng dẫn nghiên cứu và giúp đỡ tôi hoàn thành luận
văn.
Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô trong Bộ môn Thiết Bị ĐiệnĐiện tử, các anh chị em và các bạn đồng nghiệp đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt
quá trình học tập và làm luận văn
Xin cảm ơn Viện Đào tạo Sau Đại học, Viện Điện Trƣờng Đại Học Bách
khoa Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian làm việc, học tập và
nghiên cứu.
Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình
và năng lực của mình.Tuy nhiên do hạn hẹp về thời gian và khả năng nên bài viết
của tôi không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận đƣợc những đóng góp
quý báu của quý thầy cô và các bạn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày......tháng .....năm 2016
Nguyễn Huy Thiện
Khóa: CH 2014A

ix


Nguyễn Huy Thiện CA-140017

LỜI NÓI ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Đất nƣớc 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 c n cao về chất lƣợng.
Kinh tế có sự tăng trƣởng cao trong nhiều năm, đặc biệt khi nƣớc ta gia nhập tổ
chức thƣơng mại quốc tế, Nhân dân tích cực đầu tƣ xây dựng....Bên cạnh đó với
chính sách mở cửa đã thu hút đƣợc rất nhiều nhà đầu tƣ nƣớc ngoài đầu tƣ vào nƣớc

ta. Nhiều khu công nghiệp, nhiều công trình kiến trúc cơ sở hạ tầng, xa lộ đang
đƣợc xây dựng....
Cùng với sự phát triển không ngừng của các ngành kinh tế. Ngành kỹ thuật
chiếu sáng c ng không ngừng phát triền, việc chiếu sáng các công trình không chỉ
là cung cấp đủ ánh sáng mà hiện nay c n đ i hỏi nhiều về thẩm mỹ c ng nhƣ cao về
chất lƣợng. Việc chiếu sáng các công trình này đã trở nên mối quan tâm hàng đầu
của các nhà thiết kế c ng nhƣ giới mỹ thuật. Với một công trình đƣợc chiếu sáng tốt
mang lại cho con ngƣời nhiều tiện ích, thoái mái trong công việc, học tập cung nhƣ
thƣ giãn, giờ đây chiếu sáng là một bộ phận quan trọng trong sữ phát triển chung
của xã hội.
Chiếu sáng đƣờng 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.. Yều cầu đầu tiên đ i
hỏi với hệ thống chiếu sáng đó là phải hạn chế tối đa tai nạn giao thông ban đêm,
tạo cho các lái xe có một tầm nhìn thoải mái ....
Biết đƣợc tầm quan trọng to lớn đó, tôi đã lựa chọn đề tài:
"Nghiên cứu đặc tính và ứng dụng một số loại đèn sử dụng trong chiếu sáng
đƣờng giao thông" để làm luận văn tốt nghiệp cao học.
2. Mục đích, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu của luận văn
2.1 Mục đích
- Nghiên cứu đặc tính, ứng dụng một số loại đèn chiếu sáng đƣờng giao thông
- Thiết kế chiếu sáng đƣờng phố sử dụng một số loại đèn

1


Nguyễn Huy Thiện CA-140017

2.2 Đối tƣợng nghiên cứu
- Một số loại đèn trong chiếu sáng đƣờng giao thông.
- Phƣơng pháp thiết kế chiếu sáng đƣờng giao thông.

2.3 Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu một số loại đèn trong lĩnh vực chiếu sáng đƣờng giao thông
3. Tóm tắt cô đọng các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả
3.1 Tóm tắt các luận điểm cơ bản
Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục hình vẽ, danh mục bảng số liệu, danh mục
chữ viết tắt, mục lục, phụ lục, luận văn gồm bốn chƣơng với các nội dung nghiên
cứu nhƣ sau:
Nội dung:
Chƣơng I: Tổng quan về chiếu sáng và chiếu sáng đƣờng.
Chƣơng II: Đặc tính các loại đèn sử dụng trong chiếu sáng đƣờng giao thông.
Chƣơng III: Phƣơng pháp thiết kế chiếu sáng và chiếu sáng đƣờng.
Chƣơng IV:Thiết kế chiếu sáng minh họa cho một đoạn đƣờng.
3.2 Những đóng góp mới của đề tài
- Tổng hợp một số loại đèn chiếu sáng đƣờng giao thông.
- Thiết kế chiếu sáng, ứng dụng phƣơng pháp thiết kế chiếu sáng đƣờng
giao thông.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Để nghiên cứu đề tài, tác giả dựa vào:
Cơ sở lý thuyết: Luận văn sử dụng các lý thuyết đặc tính và ứng dụng một số loại
đèn chiếu sáng đƣờng giao thông.
Cơ sở thực tiễn: Tìm hiểu đặc tính ứng dụng một số loại đèn. Đƣa ra đƣợc những
ứng dụng thiết thực của một số loại đèn trong chiếu sáng đƣờng giao thông

2


Nguyễn Huy Thiện CA-140017

CHƢƠNG I
T NG QUAN VỀ CHIẾU SÁNG VÀ CHIẾU SÁNG ĐƢỜNG

1.1. Tổng quan về chiếu sáng.
Chiếu sáng là một kỹ thuật đa ngành, trƣớc hết đó là mối quan tâm của các kỹ sƣ
điện, các nhà nghiên cứu quang và quang phổ học, các cán bộ kỹ thuật của công ty
công trình công cộng và các nhà quản lý đô thị. Chiếu sáng c ng là mối quan tâm
của các nhà kiến trúc, xây dựng và giới mỹ thuật. Nghiên cứu về chiếu sáng c ng là
một công việc của các bác sỹ nhãn khoa, các nhà tâm lý học, giáo dục thể chất học
đƣờng...
Trong thời gian gần đây, với sự ra đời và hoàn thiện của các nguồn sáng hiệu
suất cao, các phƣơng pháp tính toán và công cụ phần mềm chiếu sáng mới, kỹ thuật
chiếu sáng đã chuyển từ giai đoạn chiếu sáng tiện nghi sáng chiếu sáng hiệu quả và
tiết kiệm điện năng gọi tắt là chiếu sáng tiện ích.
Theo số liệu thống kê, năm 2005 điện năng sử dụng cho chiếu sáng trên toàn thế
giới là 2650 tỷ kWh, chiếm 19% sản lƣợng điện. Hoạt động chiếu sáng xảy ra đồng
thời vào giờ cao điểm buổi tối đã khiến cho đồ thị phụ tải của lƣới điện tăng vọt,
gây không ít khó khăn cho việc truyền tải và phân phối điện. Chiếu sáng tiện ích là
một giải pháp tổng thể nhằm tối ƣu hóa toàn bộ kỹ thuật chiếu sáng từ việc sử dụng
nguồn sáng có hiệu suất cao, thay thế các loại đèn sợi đốt có hiệu quả năng lƣợng
thấp bằng đèn compact. Sử dụng rộng rãi các loại đèn huỳnh quang thế hệ mới, sử
dụng chấn lƣu sắt từ tổn hao thấp và chấn lƣu điện tử, sử dụng tối đa và hiệu quả
ánh sáng tự nhiên, điều chỉnh ánh sáng theo mục đích và yêu cầu sử dụng, nhằm
giảm điện năng tiêu thụ mà vẫn đảm bảo tiện nghi nhìn. Kết quả chiếu sáng tiện ích
phải đạt tiện nghi nhìn tốt nhất, tiết kiệm năng lƣợng, hạn chế các loại khí nhà kính,
góp phần bảo vệ môi trƣờng.
1.1.1. Ánh sáng.
Các sóng điện từ có bƣớc sóng X từ 380nm đến 780 nm mà ―mắt - não’ con ngƣời
có thể cảm nhận đƣợc gọi là ánh sáng.
Có thể chia bƣớc sóng thành các phạm vi sau:

3

Nguyễn Huy Thiện CA-140017

Từ 3000 m đến 10 m Từ 10 m đến 0,5 m Từ 500 mm đến 1,0 mm Từ 1000 µm đến
0,78 µm Từ 0,78µm đến 0,38 µm Từ 0,38µm đến 0,01µm Từ 100 A0 đến 0,01 A0 .
-Trong dãi X từ 380 đến 780nm mắt ngƣời cảm nhận từ màu đỏ đến tím.
C.I.E - Commussion Internationnale de 1’Eclairage (Ủy ban quốc tế về chiếu sáng)
mã hóa đƣa ra các giới hạn cực đại của các phổ màu :
Bảng 1.1 Giới hạn phổ màu của ánh sáng nhìn thấy
[Trang 17 sách Kỹ thuật chiếu sáng]

Ánh sáng đơn sắc chỉ có một bƣớc sóng (chỉ 1 màu thuần khiết).
- Ánh sáng trắng là 1 dãy phổ liên tục có bƣớc sóng từ (380 — 780) nm
- Phổ của ánh sáng có thể liên tục hoặc không liên tục (phổ vạch)
1.1.2. Quang thông- , lumen (lm)
Năng lƣợng bức xạ đƣợc tính bằng oát (W), cùng một năng lƣợng bức xạ nhƣng
bƣớc sóng khác nhau sẽ gây hiệu quả khác nhau đối với mắt ngƣời. Nhƣ vậy cần
phải hiệu chỉnh đơn vị đo độ nhạy cảm phổ của mắt ngƣời (đƣờng cong VX ), đơn vị
hiệu chỉnh đấy là quang thông, ký hiệu là , đơn vị Lumen.
2

   kW v .d 

(1.1)

1

Trong đó: W(  ) là năng lƣợng bức xạ; V  hàm số nhạy cảm tƣơng đối;
k: là hệ số chuyển đổi đơn vị và  1 = 380nm và  2 = 760nm.
Nếu năng lƣợng bức xạ đo bằng oát, quang thông đo bằng lumen thì k = 683 lm/W

2

  683  W v .d   lm 

(1.2)

1

Ngƣời ta không dùng đơn vị oát nữa mà dùng môt đơn vị mới gọi là lumen (lm)
sẽ đƣợc trình bày ở chƣơng tiếp theo.

4


Nguyễn Huy Thiện CA-140017

1.1.3. Cƣờng đô sáng I - candela, cd
Đó là đại lƣợng mới nhất đƣa vào hệ đơn vị SI. hợp lý hóa (M.K.S.A), từ khái
niệm về quang thông.
Tức là:

I OA  lim
d 0

d
d

(1.3)

Candela: là cƣờng độ sáng theo môt phƣơng đã cho của nguồn phát một bức xạ đơn

sắc có tần só 540.1012 Hz (bƣớc sóng 555nm) và cƣờng độ năng lƣợng theo phƣơng
này là 1/683W trong góc khối một steradian.
Trƣờng hợp đặc biệt khi bức xạ I không phụ thuộc vào phƣơng thì:

Hình1.1 Xác định cƣờng độ sáng



4

 .d   4 .

(1.4)

0

1.1.4. Độ rọi E, lux(lx)
Là mật độ phân bố quang thông trên bề mặt chiếu sáng hoặc 1 lux = 1lm/m2



lx




S

m

d 

(1.5)

lm
2

dScos d 

D2


5


Nguyễn Huy Thiện CA-140017

từ đó suy ra[Trang 27 sách Kỹ thuật chiếu sáng]



d  cos

dS
D2

(1.6)

Hình1.2 Quan hệ độ rọi và khoảng cách
Biểu thức này đúng với các nguyên tố bề mặt, chứng tỏ độ rọi thay đổi với

độ nghiêng tƣơng đối của bề mặt theo tỷ lệ cosin và tỷ lệ nghịch với bình phƣơng
khoảng cách D.
Bảng 1.2 Độ rọi trên một số bề mặt thƣờng gặp
Địa điểm đƣợc chiếu sáng

Độ rọi (lux)

Ngoài trời giữa trƣa nắng

100.000

Ngoài trời giữa trƣa đầy mây

10.000

Trăng tr n

0,25

Ph ng làm việc

300-500

Lớp học

300-400

Đƣờng phố về ban đêm

20-50

1.1.5. Độ chói - L, cd/m2:
là mật độ phân bố I trên bề mặt theo một phƣơng cho trƣớc

L cd / m  
2

dI .  cd 
dS .cos  m2 

(1.7)

6


Nguyễn Huy Thiện CA-140017

Nhân xét:
- Độ chói của một bề mặt bức xạ phụ thuộc vào hƣớng quan sát bề mặt đó.
- Độ chói không phụ thuộc khoảng cách từ mặt đó đến điểm quan sát.

Hình 1.3 Định nghĩa độ chói
1.1.6. Nhiệt độ màu và tiện nghi môi trƣờng sáng
Nhiệt độ màu của nguồn sáng không phải là nhiệt độ của bản thân nó
mà là ánh sáng của nó đƣợc so sánh với màu của vật đen tuyệt đối đƣợc nung nóng
từ 2000 đến 10000 oK, 2500 - 3000 oK mặt trời lặn, đèn sợi nung là ánh sáng
―nóng‖ (giàu bức xạ đỏ) 4500 — 5000 oK ánh sáng ban ngày khi trời sáng 6000 —
1000 oK ánh sáng trời đầy mây là ánh sáng ―lạnh‖ (bức xạ xanh da trời). Nguồn
sáng có nhiệt độ màu thấp thích hợp cho chiếu sáng có yêu cầu độ rọi thấp. Chiếu
sáng yêu cầu độ rọi cao cần nguồn sáng có nhiệt độ màu lớn (ánh sáng lạnh). Trong

thiết kế'chiếu sáng nhiệt độ màu là tiêu chuẩn đầu tiên để chọn nguồn sáng.

Hình 1.4 Biểu đổ Kruithof

7


Nguyễn Huy Thiện CA-140017

1.1.7 Chỉ số hoàn màu, CRI (Colour Rendering Index)
Chất lƣợng của ánh sáng thể hiện ở chất lƣợng nhìn màu, nghĩa là khả năng phân
biệt màu sắc trong ánh sáng đó.
Để đánh giá sự biến đổi màu sắc do ánh sáng gây ra, ngƣời ta dùng chỉ số hoàn
màu (tiếng Pháp ký hiệu CRI, tiếng Anh ký hiệu Ra)
Chỉ số hoàn màu thay đổi từ 0 (đối với ánh sáng đơn sắc) đến 100 (với ánh sáng
trắng). Chỉ số hoàn màu càng cao đƣợc coi chất lƣợng ánh sáng càng tốt.
Trong kỹ thuật chiếu sáng chất lƣợng ánh sáng đƣợc phân làm 3 cấp độ:
CRI = 60- Chất lƣợng kém, đáp ứng công nghiệp không cần phân biệt màu sắc.
CRI > 85- Chất lƣợng trung bình, cho các công việc không cần phân biệt chính
xác màu sắc
CRI > 95- Chất lƣợng cao, các lĩnh vực đặc biệt của cuộc sống và công nghiệp
1.1.8. Máy đo độ rọi (Lux meter)
Về nguyên tắc lux kế là dụng cụ đo tất cả các đại lƣợng ánh sáng. Dụng cụ gồm
một tế bào sêlen quang điện (pin quang điện) biến đổi năng lƣợng nhận đƣợc thành
d ng điện và cần đƣợc nối với một miliampe kế. Để độ nhạy của dụng cụ tƣơng ứng
với độ nhạy của mắt, dụng cụ cần có bộ lọc, đƣờng cong đáp ứng tần số của nó
đƣợc xác định theo hàm V(  ) (thị giác ban ngày). Thang đo của dụng cụ chia theo
lux.

Hình 1.5 Máy đo độ rọi

8


Nguyễn Huy Thiện CA-140017

1.2. Tổng quan chiếu sáng đƣờng.
1.2.1. Khái niệm chung về chiếu sáng đƣờng
Năm 1965 ủy ban chiếu sáng quốc tế CIE đƣa ra phƣơng pháp tỷ số R, là
phƣơng pháp tính toán sơ bộ dựa theo hệ số sử dụng ánh sáng của bộ đèn, đáp ứng
cho các tính toán thông dụng, trong đó khái niệm độ chói trung bình của mặt đƣờng
đƣợc chú trọng, tri giác nhìn đƣợc quan tâm.
Từ 1975 CIE công bố phƣơng pháp độ chói điểm, trong đó việc tính toán chiếu
sáng đƣợc tiến hành từng bƣớc theo các lƣới điểm và là phƣơng pháp tính toán
chính xác dùng cho các phòng thiết kế. Nhiều phần mềm thiết kế chiếu sáng đã
đƣợc xây dựng đảm bảo việc thiết kế chiếu sáng đƣợc chính xác và nhanh chóng.
1. Thành phần ánh sáng phản xạ nói chung không đƣợc chú ý trong thiết kế chiếu
sáng ngoại thất, ngoại trừ khả năng phản chiếu của mặt đất hoặc phản chiếu của các
công trình bên cạnh.
2. Chiếu sáng ngoại thất thƣờng rất đa dạng tuỳ theo công năng của công trình.
3. Độ chói bề mặt đóng vai tr quan trọng trong chiếu sáng ngoại thất
4. Tầm nhìn của ngƣời quan sát thƣờng theo mọi hƣớng do đó vấn đề hạn chế chói
loá phải đặc biệt quan tâm.
5. Trong chiếu sáng ngoại thất, nói chung các đối tƣợng nhìn thƣờng chuyển động,
ví dụ xe cộ trên đƣờng, quả bóng trên sân.
6. Đối với các hoạt động bên ngoài, độ rọi trung bình nói chung là thấp, vì các công
trình cần chiếu sáng công cộng thƣờng có không gian rộng.
7. Vấn đề an toàn, đặc biệt là an toàn điện trong chiếu sáng ngoại thất cần đặc biệt
quan tâm.
1.2.2. Các yêu cầu chung đối vối hệ thống chiếu sáng đƣờng phố

* Chất lƣợng chiếu sáng đáp ứng yêu cầu theo tiêu chuẩn quy định.
Đảm bảo chức năng định vị dẫn hƣớng cho các phƣơng tiện tham gia giao thông.
Có tính thẩm mỹ, hài hoà với cảnh quan môi trƣờng xung quanh.

9


Nguyễn Huy Thiện CA-140017

Có hiệu quả kinh tế cao, mức tiêu thụ điện năng thấp, sử dụng nguồn sáng có
hiệu suất năng lƣợng cao, tuổi thọ của thiết bị chiếu sáng cao, duy trì tính năng kỹ
thuật trong quá trình sử dụng.
Thuận tiện trong vận hành và duy trì bảo dƣỡng.
Độ chói trung bình của mặt đƣờng do lái xe quan sát khi nhìn mặt đƣờng ở tầm
xa khoảng một trăm mét khi thời tiết khô. Mức độ chói trang bình này phụ thuộc
vào loại đƣờng (mật độ giao thông, tốc độ cho phép, vùng đô thị hay nông thôn...).
Tầm quan sát của lái xe ở khoảng cách xa 170m ứng với góc nhìn 0,5° và 60 m ứng
với góc 1,5°.

Hình 1.6 Tầm quan sát đối tƣợng trên đƣờng của ngƣời lái xe
Hệ số đồng đều độ chói chung đƣợc xác định theo công thức:
U0 

Lmin
Ltb

(1.8)

Trong đó: Lmin là độ chói cực tiểu, Ltb là độ chói trung bình của lƣới điểm.
Theo chiều dọc của đƣờng, ta có thể xác định hệ số đồng đều độ chói dọc theo công

thức:
U1  min

Lmin
Lmax

(1.9)

Độ đồng đều nói chung không đƣợc nhỏ hơn 0,4 và độ đồng đều dọc không nhỏ
hơn 0,7. Nếu độ đồng đều nhỏ ngƣời trên xe sẽ nhận thấy phong cảnh thấp thoáng
còn gọi là hiệu ứng bậc thang làm mỏi mắt ngƣời lái xe. Nếu độ đồng đều dọc lớn
hơn 0,7 hiệu ứng bậc thang không còn nữa.
Quan hệ giữa độ rọi và độ chói theo định luật Lambert:

L

E E
  Eq

R

(1.10)

10


Nguyễn Huy Thiện CA-140017

Trong đó: E là độ rọi tại một điểm, q là hệ số độ chói của mặt đƣờng phụ thuộc vào
các góc  ,  ,  .

Hạn chế chói lóa mắt mất tiện nghi và sự mỏi mắt phụ thuộc vào độ chói trung bình
trên đƣờng. Chỉ số chói lóa G đƣợc chia thành các thang từ 1 (không chịu đƣợc) đến
9 (không cảm nhận đƣợc) và không đƣợc nhỏ hơn 4 là mức chấp nhận.

Hình 1.7 Mặt đƣờng với các độ đồng đều khác nhau
Chỉ số đặc thù của bộ đèn SLI (Specific Luminaire Index) đƣợc cho bởi công thức:
SLI =13,84-3,31log

+1,3(log

/

) 0,5 - 0,88log(

/

) + 1,29logF +C

(1.11)
F là diện tích phát sáng của đèn nhìn từ góc quan sát 760 (m2).
C là hệ số màu phụ thuộc vào loại bóng đèn:
Sodium áp suất thấp C = 0,4, loại khác C = 0.
Chỉ số kiểm soát chói lóa G (Glare Index) đƣợc định nghĩa nhƣ sau:
G = SIL +0,97logLtb +4,41logh’ - 1,46logp
Ltb: độ chói trung bình của mặt đƣờng 7,0 > Ltb > 0,3.
h: độ cao treo đèn 20 > h > 5.
p: số đèn có trên 1 km chiều dài đƣờng 100 > p > 20.
h’: độ cao của đèn đến tầm mắt ngƣời lái xe, h’ = h - 15

11

(1.12)


Nguyễn Huy Thiện CA-140017

Các tuyến đƣờng chính quan trọng phải đảm bảo G >7, các tuyến khác phải đảm
bảo G = 5-6.
1.2.3. Các tiêu chuẩn chiếu sáng đƣờng
Độ chói: là tiêu chuẩn đầu tiên và quan trọng nhất
Độ đồng đều của độ chói: Độ đồng đều chung
Bảng1.3 Tiêu chuẩn CIE 115; 1995 chiếu sáng đƣờng [Trang 177 sách Kỹ thuật
chiếu sáng]
Tất cả các Đƣờng không có Đƣờng không có

Cấp

Tất cả các

Tất cả các

cs

đƣờng

đƣờng

đƣờng

hoặc ít giao cắt

cs riêng vỉa hè

Ltt;)min(Cd/nr

U0 min

TI max (%)

UI min

SR min

Giá trị đã suy

Giá trị đầu

giảm
MI

2,0

0,4

10

0,7

0,5

M2

1,5

0,4

10

0,7

0,5

M3

1,0

0,4

10

0,5

0,5

M4

0,75

0,4

15

K/a

K/a

M5

0,5

0,4

15

K/a

K/a

Bảng 1.4 Độ chói và độ rọi trung bình của đƣờng TCVN1404:2005
TT

Mô tả kiểu đƣờng

I

Đƣờng dành cho xe cơ giới

1

Đƣờng cao tốc với các làn đƣờng riêng,

Độ chói

Độ rọi

Độ rọi

tối thiểu

ngang

ngang

(cd/m2)

TB(lx) min(lx)

không có đƣờng cắt ngang, với kiểm soát
đầy đủ, đƣờng ôtô, đƣờng cao tốc. Mật
độ giao thông và độ phức tạp của mặt
đƣờng:

-

Cao

2,0

Trung bình

1,5

12

-


Nguyễn Huy Thiện CA-140017

Thấp
2

1,0

Đƣờng cao tốc, đƣờng đôi kiểm soát giao
thông và phân chia làn khác nhau :

3

Kém

2,0

-

-

Tốt

1,5

-

-

Kém

1,5

-

-

Tốt

1,0

-

-

-

20

7,5

-

10

3

7.5

1.5

5

1

Các tuyến giao thông quan trọng trong
thành phố, các đƣờng toả tr n, các đƣờng
trong quận, huyện
Kiểm soát giao thông và phân chia các
làn đƣờng khác nhau :

4

Các đƣờng không quan trọng, đƣờng địa
phƣơng, các đƣờng vào các khu định cƣ,
đƣờng dẫn đến các tuyến giao thông v.v
Kiểm soát giao thông và phân chia các
làn đƣờng khác nhau :
Kém

0,75

Tốt

0,5

II

Đƣờng dành cho ngƣời đi xe đạp, đi bộ

1

Đƣờng trong các trung tâm đi bộ của các
đô thị lớn

2

Đƣờng dành cho ngƣời đi xe đạp, đi bộ
về đêm với lƣu lƣợng ngƣời qua lại :
Cao
Trung bình
Thấp

13


Nguyễn Huy Thiện CA-140017

1.2.4. Độ cao treo đèn tối thiểu:
Bảng 1.5 Độ cao treo đèn tối thiểu
Tính chất của

Tổng quang thông

Độ cao treo đèn

Độ cao treo đèn

đèn

của bóng đèn

sợi đốt tối thiểu

phóng điên tối thiểu

trên 1 cột ( lm)

(m)

(m)

Đèn nấm tán

Từ 6000 trở lên

3,0

3,0

xạ

dƣới 6000

4,0

4,0

Đèn bán rộng

Dƣới 5000

6,5

7,0

Từ 5000 đến 10000

7,0

7,5

Trên 10000 đến 20000

7,5

8,0

Trên 20000 đến 30000

9,0

Trên 30000 đến 40000

10,0

Trên 40000

11,5

Đèn phân bố

Dƣới 5000

7,0

7,5

rộng

Từ 5000 đến 10000

8,0

8,5

Từ 10000 đến 20000

9,0

9,5

Trên 20000 đến 30000

10,5

Trên 30000 đến 40000

11,5

Trên 40000

13,5

14


Nguyễn Huy Thiện CA-140017

CHƢƠNG 2
ĐẶC TÍNH MỘT SỐ LOẠI ĐÈN TRONG CHIẾU SÁNG
ĐƢỜNG GIAO THÔNG

2.1. Khái niệm:
2.1.1 Hiệu suất sáng của đèn
Quá trình biến đổi điện năng thành ánh sáng trong các loại đèn dựa theo các
nguyên lý vậl lý khác nhau. Đèn tiêu thụ một công suất điện tính bằng oát (W) để
tạo nên quang thông tính bằng lumen (lm). Theo quan điểm năng lƣợng đèn có tỷ số
quang thông trên đơn vị công suất (lumen / oát) cao nhất là đèn có hiệu suất sáng tốt
nhất và là sự lựa chọn ƣu tiên của nguồn sáng. Đối với các đèn phải dùng chấn lƣu
thì khi xét hiệu suất sáng cần phải kể đến công suất tiêu thụ của chấn lƣu.
2.1.2. Tuổi thọ của đèn:
Khoảng thời gian (tính bằng giờ) mà số lƣợng đèn trong nhóm còn có thể hoạt
động trƣớc khi 50% đèn bị hỏng.

Các yếu tố sau đây ảnh hƣởng nhiều đến tuổi thọ của đèn:
- Sự biến thiên điện áp và dạng sóng điện áp lƣới.
- Chu kỳ bật tắt đèn.
- Cách bố trí đèn. Một số loại đèn đƣợc thiết kế để làm việc theo vị trí quy định.
Đèn Metal halide thuộc loại cần quan tâm đến vị trí bố trí đèn. Nếu ở vị trí nằm
ngang thì quang thông của đèn Metal halide giảm 10 % còn tuổi thọ giảm 25% so
với vị trí đặt đứng.
- Điều kiện nhiệt độ môi trƣờng
2.1.3. Sự suy giảm quang thông:
Quang thông của đèn phát ra trong các điều kiện hoạt động giảm dần theo thời
gian. Sự già hóa của đèn c ng nhƣ sự cáu bẩn của chúng làm thay đổi chất lƣợng
quang học của các bộ đèn. Vì vậy việc duy tu, làm sạch cho các bộ đèn trong quá
trình hoạt động là rất cần thiết đối với hệ thống chiếu sáng.

15


Nguyễn Huy Thiện CA-140017

Bảng 2.1 Thông sô kỹ thuật của một sô loại đèn thông dụng

ống
compac
NGÂN

METALHALIDE

CA NATRI

CA THỦY

H.Quag

H.Quang

SỢI ĐỐT HALOGEN

Loại bóng
đèn

Hiệu suất Nhiệt độ Chỉ số thể Tuổi thọ
ánh sáng màu T(K) hiện màu TB (h)
(lm/W)
CRI

Công suất
P (W)

Quang
thông F
(lm)

100

1600

16,0

2800

150

2400

16,0

3200

200

3520

17,6

300

5600

18,7

500

9900

19,8

1000

24200

24,2

1500

36300

24,2

2000

48400

24,2

20

1350

67,5

2700

40

3350

83,8

6500

60

5200

86,7

15

900

60,0

2700

20

1200

60,0

4000

23

1500

65,2

80

3700

46,3

3900

125

6200

49,6

4300

250

12700

50,8

400

22000

55,0

70

5600

80,0

2100

150

15000

100,0

2500

250

28000

112,0

400

48000

120,0

1000

125000

125,0

70

5100

72,8

3000

150

11000

73,3

6500

250

17000

68,0

400

30500

76,3

1000

81000

81,0

2000

183000

91,5

16

100

2000

85

10000

85

10000

33-49

2500

25-65

8000

65-90

4000