BAO CAO KY THUAT CHIEU SANG DAN DUNG VA CONG NGHIEP

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
------------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG DÂN DỤNG
VÀ CÔNG NGHIỆP

GVHD: Ths. Nguyễn Ngọc Âu
SVTH: Hứa Kinh Kha
- MSSV:16542151
SVTH: Phạm Minh Luân
- MSSV:16542155
SVTH: Nguyễn Hữu Quân
- MSSV:16542310
Lớp: Điện – Điện tử 2016

ĐNMH – Kỹ thuật chiếu sáng dân dụng và công nghiệp
GVHD- ThS. Nguyễn Ngọc Âu
Page 1


Kiên Giang – 05/2019
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập và rèn luyện tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật, chúng
em đã được sự dạy bảo tận tình của tập thể Thầy Cô của trường. Những kiến thức và sự thành
đạt mà em đạt được hôm nay chính là nhờ sự dạy bảo của các Thầy Cô.
Chúng em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến quý Thầy Cô, những người đã tận tâm truyền
đạt những tri thức khoa học cơ bản cũng như những kiến thức chuyên nghành cho em. Đặc

biệt em xin cảm ơn quý Thầy Cô khoa Điện - Điện Tử, những người đã bỏ bao tâm huyết để
truyền đạt những tri thức, những kỹ năng, những kinh nghiệm quý báu trong chuyên môn để
chúng em vững tin khi bước vào cuộc sống.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn riêng đến thầy Nguyễn Ngọc Âu giảng viên trường Đại
học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh, đã tận tình hướng dẫn em thực hiện đồ án môn học
Truyền Động Điện. Chúng em xin gửi đến Thầy lời chúc sức khỏe và ngày càng thành công
trên bục giảng.
Cuối cùng, chúng tôi xin cảm ơn tất cả bạn bè thân mến đã động viên, góp ý để mình
hoàn thành tốt đồ án này.

ĐNMH – Kỹ thuật chiếu sáng dân dụng và công nghiệp
GVHD- ThS. Nguyễn Ngọc Âu
Page 2


MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU
LỊCH SỬ CHIẾU SÁNG NHÂN TẠO VÀ VAI TRÒ CỦA NÓ
Từ thời kỳ sơ khai con người đã biết tạo ra ánh sáng từ lửa, tuy nhiên lúc đó con người
dùng lửa với tư cách là nguồn nhiệt chứ không phải là nguồn sáng. Trải qua một thời kỳ dài
của lịch sử, con người mới phát minh ra loại đèn thắp sáng bằng chất khí. Sau khi nhà hoá
học người Áo K.Auer phát minh ra đèn măng sông chế tạo bằng chất chịu được nhiệt độ cực
cao đã cho ánh sáng trắng khi đốt cháy trong ngọn lửa chất khí thì đèn măng sông trở nên phổ
biến khắp các thành phố lớn trên thế giới, đến nỗi tưởng như không thể còn loại đèn nào có
thể thay thế được.
Tuy nhiên cuối thế kỷ 19 người ta bắt đầu nhận thấy ưu điểm khi thắp sáng bằng điện.
Cho đến nay người ta vẫn chưa biết chính xác ai là người đầu tiên chế tạo ra chiếc đèn điện
đầu tiên. Tuy nhiên để đi đến chiếc bóng đèn hoàn thiện như ngày nay chắc chắn phải có sự
cống hiến của nhiều nhà khoa học, trong đó người có công lớn nhất và là người đã đăng ký

bản quyền phát minh đầu tiên về bóng đèn dây tóc vào năm 1878 là Thomas Edison - một nhà
phát minh nổi tiếng của Mỹ. Để ghi nhận công lao và sự nỗ lực của ông trong việc đem ánh
sáng đến cho nhân loại mà ngày nay người ta đã tưởng nhớ ông như là cha đẻ của mọi loại
bóng đèn điện dùng sợi đốt.
Đêm 24/12/1879 Edison mời hàng trăm người thuộc đủ mọi thành phần trong xã hội ở
thành phố New York tới dự bữa tiệc tại nhà ông nhằm quảng cáo sản phẩm đèn điện do ông
chế tạo lần đầu tiên. Tại bữa tiệc này ông cho thắp sáng hàng loạt bóng đèn ở tất cả khu nhà
ở, xưởng máy, phòng thí nghiệm và sân vườn. Kết quả bữa tiệc đã giúp ông nhận được sự tài
trợ của chính quyền cho đề án thắp sáng thành phố. Cuối cùng, đến 5h sáng ngày 04/9/1882
hàng trăm ngọn đèn trên các phố đồng loạt bật sáng làm cả một góc thành phố NewYork tràn
ĐNMH – Kỹ thuật chiếu sáng dân dụng và công nghiệp
GVHD- ThS. Nguyễn Ngọc Âu
Page 3


ngập ánh sáng điện, đánh dấu thời khắc lịch sử ánh sáng điện chinh phục bóng đêm. Đây
cũng được xem là thời điểm ra đời của ngành chiếu sáng đô thị.
Tại Việt Nam trước đây, chiếu sáng đô thị được xây dựng trên cơ sở lưới đèn chiếu sáng
công cộng được xây dựng từ thời Pháp thuộc, chủ yếu dùng bóng đèn sợi tóc. Đến năm 1975,
những ngọn đèn cao áp đầu tiên được lắp đặt tại khu vực quảng trường Ba Đình và lăng Chủ
tịch Hồ Chí Minh. Ngoài chiếu sáng đường phố, các loại chiếu sáng khác của đô thị như
chiếu sáng công viên, vườn hoa, chiếu sáng cảnh quan các công trình kiến trúc văn hoá, lịch
sử, thể thao, chiếu sáng tượng đài... hầu như chưa có gì.
Hội nghị chiếu sáng đô thị lần thứ nhất (4/1992) là một mốc khởi đầu cho sự phát triển
của ngành chiếu sáng đô thị Việt Nam. Thực trạng chiếu sáng đô thị lúc bấy giờ vẫn còn rất
kém, lạc hậu so với các đô thị trong khu vực. Sau Hội nghị chiếu sáng đô thị toàn quốc lần
thứ hai (12/1995) tổ chức tại Đà Nẵng, cùng với sự phát triển vượt bậc của nền kinh tế, lĩnh
vực chiếu sáng đô thị ở nước ta đã thực sự hình thành và phát triển. Hiện nay chúng ta đã có
Hội chiếu sáng đô thị Việt nam.
I. Các đại lượng cơ bản trong tính toán chiếu sáng.

1. Quang thông
- Khái niệm: Thông lượng năng lượng của ánh sáng nhìn thấy là một khái niệm có ý
nghĩa quan trọng về mặt vật lý. Tuy nhiên trong kỹ thuật chiếu sáng
thì khái niệm này ít được quan tâm.
2 1
1,0
- Thật vậy, giả sử có hai tia sáng đơn sắc màu 0,9
đỏ (λ=700nm) và màu vàng (λ=577nm) có cùng
0,8
mức năng lượng tác động đến mắt người thì kết
0,7
0,6
quả nhận được là mắt người cảm nhận tia màu đỏ 0,5
tốt hơn màu vàng. Điều này có thể giải thích là do 0,4
sự khúc xạ qua mắt (vai trò là thấu kính hội tụ)
0,3
khác nhau: các tia sáng có λ bé bị lệch nhiều và
0,2
0,1

hội tụ trước võng mạc, các tia có λ lớn thì lại hội
0,0
tụ sau võng mạc, chỉ có tia λ=555nm (vàng) là hội 400 450 500
550600 650 700 nm
tụ ngay trên võng mạc. Trên cơ sở này người ta
xây dựng đường cong hiệu quả ánh sáng V(λ)
của mắt người (hình 1.8). Đường cong 1 ứng với
thị giác ban ngày và đường cong 2 ứng với thị giác ban đêm. Biểu thức gần đúng của đường
cong V(λ) được cho trong phụ lục ở cuối sách, đồng thời trong phụ lục cũng có bảng giá trị
của hàm V(λ).

- Như vậy rõ ràng thông lượng năng lượng không thể dùng trong kỹ thuật chiếu sáng
phục vụ con người, do đó người ta phải đưa vào một đại lượng mới trong đó ngoài W(λ) còn
phải kể đến đường cong V(λ), đại lượng này gọi là quang thông và được xác định như sau:
n

-

Nguồn sáng phát quang phổ vạch (đèn chiếu sáng): Φ = 683.∑ P(λi ).V (λi )
i=1

-

Nguồn sáng đơn sắc : Φ = 683.P(λ).V(λ) với λ=const
λ2

ĐNMH – Kỹ thuật chiếu sáng dân dụng và công nghiệp
GVHD- ThS. Nguyễn Ngọc Âu
Page 4


-

Nguồn sáng có quang phổ liên tục Φ = 683 ∫W (λ).V (λ).dλ
λ1

780
-

nm

Ánh sáng ban ngày Φ = 683 ∫ W ( λ).V ( λ ).dλ
380nm

-

Trong các công thức trên :
n là tổng số tia sáng đơn sắc do nguồn phát ra
P(λi) là mức năng lượng của tia đơn sắc thứ i (W).
W(λ) là phân bố phổ năng lượng của các tia sáng liên tục (W/nm)

λi là bước sóng của tia đơn sắc thứ i (nm).
683 lm/W là hằng số vật lý xuất phát từ định nghĩa đơn vị cường độ sáng (Cadela), biểu thị
sự chuyển đổi đơn vị năng lượng sang đơn vị cảm nhận thị giác. Giá trị 683 được đưa
vào để tạo ra giá trị tương đương với định nghĩa cũ của cadela.
λ1 và λ2 là giới hạn bước sóng (cận dưới và trên) của quang phổ liên tục.
- Ý nghĩa: Về bản chất, quang thông cũng chính là năng lượng nhưng ở đây đơn vị tính
không phải bằng Oát mà bằng Lumen. Đây là đại lượng rất quan trọng dùng cho tính toán
chiếu sáng, thể hiện phần năng lượng mà nguồn sáng bức xạ thành ánh sáng ra toàn bộ không
gian xung quanh. Để thấy rõ sự khác nhau giữa Oát và Lumen ta có sự so sánh sau:
- Giả sử có một nguồn sáng công suất 1W biến đổi toàn bộ công suất này thành ánh sáng
nhìn thấy. Nếu ánh sáng nó phát ra là một tia đơn sắc λ=555nm (màu vàng) sẽ cho quang
thông 683 lm nhưng nếu ánh sáng phát ra là quang phổ liên tục với năng lượng phân bố đều
thì quang thông khoảng 179 lm (xem phụ lục 1).
- Ký hiệu: Φ (ký hiệu chữ cái Hy Lạp, đọc là phi)
- Đơn vị: Lm (Lumen). Lumen là quang thông do nguồn sáng phát ra trong một góc khối
bằng 1 Sr.
- Ví dụ giá trị quang thông một số nguồn sáng thông dụng:
+ Xét một nguồn sáng điểm có cường độ sáng I không đổi theo mọi phương thì quang
4π

thông là : Φ = ∫ IdΩ = 4πI
0

+ Thiết bị dùng để đo quang thông gọi là Lumen kế.
17

+ Quang thông do mặt trời gửi xuống trái đất là 145.10 lm.
2. Quang hiệu
- Định nghĩa: Quang hiệu là tỷ số giữa quang thông do nguồn sáng phát ra và công suất

điện mà nguồn sáng tiêu thụ.
- Ý nghĩa: Trong kỹ thuật chiếu sáng người ta không dùng khái niệm hiệu suất theo nghĩa
thông thường (tính theo tỷ lệ %) mà sử dụng khái niệm quang hiệu. Quang hiệu thể hiện đầy
đủ khả năng biến đổi năng lượng mà nguồn sáng tiêu thụ thành quang năng.
- Một số tài liệu gọi khái niệm này là hiệu suất của nguồn sáng. Tuy nhiên, nếu ta sử dụng
khái niệm hiệu suất thì sẽ liên tưởng đến tỉ lệ % (giá trị ≤ 1) giữa các đại lượng cùng đơn vị
đo. Trái ngược hoàn toàn với quan niệm về hiệu suất, quang hiệu lại có giá trị lớn hơn 1 rất

ĐNMH – Kỹ thuật chiếu sáng dân dụng và công nghiệp
GVHD- ThS. Nguyễn Ngọc Âu
Page 5


nhiều và là tỉ số của 2 đơn vị đo khác nhau (lm/W) do đó việc dùng khái niệm hiệu suất là
không hợp lý.
- Ký hiệu: η (Chữ cái Hy Lạp, đọc là êta)
- Đơn vị: lm/W (lumen/Oát)
- Ví dụ: Quang hiệu một số nguồn sáng thông dụng (theo tài liệu Schréder năm 2006)
Nguồn sáng

Công suất (W)

Quang thông (Lm) Quang hiệu (Lm/W)

Bóng đèn dây tóc

100

1500

15

Bóng huỳnh quang

36

2600

80

Bóng compact

20

1200

60

Bóng cao áp thủy ngân

250

13000

52

Bóng cao áp MetalHalide

250

20000

80

Bóng cao áp Sodium
250
27000
108
3. Cường độ sáng
- Khái niệm:
+ Xét trường hợp một nguồn sáng điểm đặt tại O và ta quan sát theo phương Ox. Gọi dΦ
là quang thông phát ra trong góc khối dΩ lân cận phương Ox. Cường độ sáng của nguồn theo

d Φ

phương Ox được định nghĩa là : I = d Ω
+ Cường độ sáng I của nguồn phụ thuộc vào
phương quan sát. Trong trường hợp đặc biệt,
nếu I
x

không thay đổi theo phương (nguồn đẳng hướng), ta
có quang thông phát ra trong toàn không gian là:
dΦ
I dΩ
Φ = 4π I .
- Ý nghĩa : Cường độ sáng là đại lượng quang học O
Hình 1.9
cơ bản, các đại lượng quang học khác đều là đại
lượng dẫn suất xác định qua cường độ sáng.
- Ký hiệu : I (Viết tắt của tiếng Anh là Intensity : cường độ)
- Đơn vị :
+ Cd (cadela). Cadela có nghĩa là “ngọn nến”, đây là một trong 7 đơn vị đo lường cơ bản
(m, kg, s, A, K, mol, cd)
+ Định nghĩa Cd (từ tháng 10-1979): “Cadenla là cường độ sáng theo một phương đã cho
12
của nguồn phát bức xạ đơn sắc có tần số 540.10 Hz (λ=555mm) và cường độ năng lượng
theo phương này là 1/683 W/Sr”
- Ví dụ :
+ Đèn sợi đốt 40W/220V có I= 35 Cd (theo mọi hướng)
+ Ngọn nến có I=0,8 Cd (theo mọi hướng).
+ Theo định nghĩa với nguồn sáng đơn sắc λ=555nm thì 1W=683lm. Nếu nguồn sáng
đơn sắc có λ≠555nm thì 1W=683.V(λ). Ví dụ : nguồn sáng đơn sắc có λ=650nm thì
1W=683.0,2=136,6 lm.
4. Độ rọi
ĐNMH – Kỹ thuật chiếu sáng dân dụng và công nghiệp
GVHD- ThS. Nguyễn Ngọc Âu
Page 6


- Khái niệm: Giả thiết mặt S được rọi sáng bởi một nguồn sáng. Độ rọi tại một điểm nào

d

Φ

đó trên mặt S là tỉ số E = dS , trong đó dΦ là quang thông toàn phần do nguồn gửi đến
diện tích vi phân dS lân cận điểm đã cho.
Nếu mặt S được chiếu sáng đều với tổng quang thông gửi đến S là Φ thì độ rọi tại mọi
điểm trên mặt S là E =

Φ

S

- Ký hiệu : E

O
I

dΦ

n

dΩ
dS

α
dScosα
M

S
dS

Hình 1.10_Định nghĩa độ rọi

Hình 1.11

- Đơn vị: Lux hay Lx (đọc là luych)
- Lux là đơn vị đo độ chiếu sáng của một b ề mặt. Độ chiếu sáng duy trì trung bình là các
mức lux trung bình đo được tại các điểm khác nhau của một khu vực xác định. Một lux bằng
một lumen trên mỗi mét vuông.
- Ý nghĩa: Thể hiện lượng quang thông chiếu đến 1 đơn vị diện tích của một bề mặt được
chiếu sáng, nói cách khác nó chính là mật độ phân bố quang thông trên bề mặt chiếu sáng.
- Định luật tỷ lệ nghịch bình phương :
Xét một nguồn sáng đ iểm O, bức xạ tới mặt nguyên tố hình tròn dS có tâm M cách O một
khoảng r. Cường độ sáng của nguồn theo phương OM là I (hình 1.11). Do dS khá nhỏ nên
xem là mặt phẳng, do đó ta gọi
thức độ rọi:
E = dΦ = I.dΩ = I.dS. cosα
r 2 .dS
dS dS

ĐNMH – Kỹ thuật chiếu sáng dân dụng và công nghiệp
GVHD- ThS. Nguyễn Ngọc Âu
Page 7


→

→

, OM). Ta có công

n là pháp tuyến của dS và α là góc giữa ( n
⇒

I
E = r2 .cosα

Công thức này cho thấy độ rọi trên bề mặt nào đó phụ thuộc vào khoảng cách r và độ
nghiêng của mặt so với phương quan sát và nó được sử dụng chủ yếu trong các tính toán
chiếu sáng. Đây chính là công thức của định luật tỷ lệ nghịch bình phương.
- Một số giá trị độ rọi thường gặp:
* Trưa nắng không mây 100.000 lux
* Đêm trăng tròn không mây 0,25 lux
* Ban đêm với hệ thống chiếu sáng công cộng 10-30 lux
* Nhà ở bình thường ban đêm: 159-300lux
* Phòng làm việc: 400-600lux.
5. Độ sáng:
- Khái niệm: Cho một mặt phát sáng S có kích thước giới
dΦ
hạn (có thể là bề mặt của nguồn sáng hoặc bề mặt vật
phản xạ ánh sáng,…). Độ sáng tại một điểm nào đó

d Φ

trên mặt S là tỉ số R = dS , trong đó dΦ là quang
thông do phần tử dS (lân cận điểm đã cho) phát ra theo
mọi hướng.

dS
S
Hình 1.12_Định nghĩa độ sáng

Mặt phát sáng đều là mặt có độ trưng như nhau ở mọi điểm của mặt
- Đặc điểm và ý nghĩa:
+ Độ trưng đặc trưng cho sự phát sáng theo mọi phương của vật phát sáng (bao gồm
nguồn sáng và ánh sáng phản xạ của vật được chiếu sáng).
+ Xét về công thức tính và thứ nguyên thì độ trưng giống độ rọi nhưng ở độ rọi xét bề
mặt vật được chiếu sáng bởi nguồn sáng khác còn độ trưng xét bề mặt của vật mà bản thân nó
2
phát sáng. Đơn vị của độ rọi là Lux cũng khác đơn vị độ trưng là Lm/m .
+ Nguồn sáng ở đây cần hiểu theo nghĩa rộng hơn là "mặt phát sáng" bao gồm nguồn phát
ra ánh sáng và nguồn ánh sáng phản xạ của vật được chiếu sáng.
+ Độ rọi E trên bề mặt được chiếu sáng không phụ thuộc vào hệ số phản xạ bề mặt nhưng
độ trưng của bề mặt được chiếu sáng thì phụ thuộc vào hệ số phản xạ bề mặt.
- Ký hiệu: R
2
2
- Đơn vị: Lm/m là độ trưng của một nguồn sáng hình cầu có diện tích mặt ngoài 1m
phát ra quang thông 1 Lumen phân bố đều theo mọi phương.
6. Độ chói

- Khái niệm:
+ Hai bóng đèn sợi đốt hình tròn công suất 40W
thì có cùng quang thông. Một bóng thủy tinh trong,
ĐNMH – Kỹ thuật chiếu sáng dân dụng và công nghiệp
GVHD- ThS. Nguyễn Ngọc Âu
Page 8

O


một bóng thủy tinh mờ thì bóng thủy tinh trong sẽ gây
chói mắt hơn. Điều này được giải thích là: với bóng
dScosα
thuỷ tinh mờ, tia sáng bức xạ từ nguồn khi đập vào bề
mặt thuỷ tinh mờ (vỏ bóng đèn), nó bị tán xạ theo
n
nhiều hướng và cường độ sáng theo một hướng nhất
định giảm đi so với cường độ của tia tới do đó ít chói
hơn --> độ chói phụ thuộc vào cường độ sáng.
dI
α
Mặt khác với đèn pha xe máy nếu nhìn trực diện
ta thấy chói mắt nhưng nếu nhìn nghiêng một góc nào
dS M
đó thì sẽ bớt chói mắt hơn --> độ chói phụ thuộc vào
phương quan sát, được đặc trưng bằng diện tích biểu
kiến của mặt phát sáng theo phương quan sát.
Hình 1.13_Định nghĩa độ chói
Từ những nhận xét trên ta thấy cần thiết phải đưa
ra khái niệm độ chói phụ thuộc vào cường độ sáng của nguồn và diện tích biểu kiến của mặt
phát sáng.
+ Mắt người đặt tại điểm O quan sát bề mặt phát sáng dS theo phương OM. Bề mặt dS
nghiêng một góc α so với phương OM. Gọi dI là cường độ sáng phát ra bởi dS theo
phương
dI

OM thì ta có định nghĩa độ chói là L = dS. cosα .

- Ý nghĩa:
+ Thể hiện mật độ phân bố cường độ sáng phát ra từ một đơn vị diện tích của bề mặt đó
theo một hướng xác định đến một người quan sát.
+ Độ chói phụ thuộc vào tính chất phản quang của bề mặt và hướng quan sát (không phụ
thuộc vào khoảng cách từ mặt đó đến điểm quan sát).
+ Nhìn chung mọi vật thể được chiếu sáng ít nhiều đều phản xạ ánh sáng (đóng vai trò
như nguồn sáng thứ cấp) nên cũng có thể gây ra chói mắt người. Ví dụ ban đêm ánh
sáng hắt lên từ mặt đường nhựa được chiếu sáng cũng có thể làm chói mắt người lái
xe.
+ Độ chói đóng vai trò rất quan trọng khi thiết kế chiếu sáng, là cơ sở khái niệm về tri
giác và tiện nghi nhìn.
+ Độ chói trung bình của mặt đường là tiêu chuẩn đầu tiên để đánh giá chất lượng của
chiếu sáng đường phố.
- Ký hiệu: L
2
2
- Đơn vị: Cd/m . 1 Cd/m là độ chói của một mặt phẳng phát sáng đều có diện tích 1m2
và có cường độ sáng 1 Cd theo phương vuông góc với nguồn đó.
- Ví dụ về độ chói một số bề mặt:
2
+ Bề mặt đèn huỳnh quang: 5.000-15.000cd/m
+ Bề mặt đường nhựa chiếu sáng với độ rọi 30lux có độ chói khoảng 2cd/m2
6
2
+ Mặt trời mới mọc : khoảng 5.10 Cd/m
9
2
+ Mặt trời giữa trưa : khoảng 1,5 – 2.10 Cd/m
sự ảnh hưởng ánh sáng (do nguồn phát ra) đến màu sắc của vật, người ta dùng chỉ số độ hoàn
màu hay còn gọi là chỉ số thể hiện màu củ a nguồn sáng, ký hiệu CRI (Color Rendering

Index). Nguyên nhân sự thể hiện màu của vật bị biển đổi là do sự phát xạ phổ ánh sáng khác
nhau giữa nguồn sáng và vật được chiếu sáng.

ĐNMH – Kỹ thuật chiếu sáng dân dụng và công nghiệp
GVHD- ThS. Nguyễn Ngọc Âu
Page 9


Chỉ số CRI của nguồn sáng thay đổi theo thang chia từ 0 đến 100. Giá trị CRI=0 ứng với
nguồn ánh sáng đơn sắc khi làm biến đổi màu của vật mạnh nhất, CRI=100 ứng v ới ánh sáng
mặt trời khi màu của vật được thể hiện thực chất nhất. Nói chung chỉ số CRI càng cao thì chất
lượng nguồn sáng được chọn càng tốt. Để dễ áp dụng trong kỹ thuật chiếu sáng, người ta chia
CRI thành 4 thang cấp độ sau:
Bảng phạm vi ứng dụng của các nhóm hoàn màu
Nhóm

hoàn màu

Chỉ số hoàn
màu CRI

Chất lượng Chất lượng nhìn màu và phạm vi ứng dụng
nhìn màu

1A

CRI > 90

Cao

1B

80 < CRI < 90

Cao

2

60 < CRI < 80

Trung bình

3

40 < CRI < 60

Thấp

Công việc cần sự hoàn màu chính xác, ví dụ
việc kiểm tra in màu, nhuộm màu, xưởng vẽ
Công việc cần đánh giá màu chính xác hoặc
cần có sự hoàn màu tốt vì lý do thể hiện, ví dụ
chiếu sáng trưng bày
Công việc cần sự phân biệt màu tương đối
Công việc cần phân biệt màu sắc nhưng chỉ
chấp nhận biểu hiện sự sai lệch màu sắc ít

4

20 < CRI < 40

Thấp

Công việc không cần phân biệt màu sắc

Đối với chiếu sáng nhà dân thường ít quan tâm đến CRI, những gia đình có mức sống cao
mớ i chú ý đến tiêu chuẩn này và tất nhiên khi đó môi trường sống sẽ tiện nghi hơn kèm theo
chi phí đầu tư tăng lên.
Đối với chiếu sáng đường phố chỉ có mục đích đảm bảo an toàn giao thông là chính hơn
nữa chi phí đầu tư ban đầu khá lớn nên gần như không quan tâm đến chỉ số CRI. Cuối cùng
cần lưu ý: chúng ta rất dễ bị nhầm lẫn giữa nhiệt độ màu và độ hoàn màu, do đó ở đây cần
nhắc lại: nhiệt độ màu biểu thị màu sắc của nguồn sáng - là nơi ánh sáng phát ra,còn độ hoàn
màu biểu thị độ chính xác màu của nguồn khi chiếu lên vật thể.
II. Các loại đèn, ứng dụng
Trong phần này ta lần lượt nghiên cứu cấu tạo của các loại nguồn sáng nhân tạo thông
dụng - trái tim của bộ đèn chiếu sáng. Ở đây ta chỉ nêu sơ bộ cấu tạo, nguyên lý hoạt động,
các đặc điểm chính dưới góc độ ứng dụng mà không đi sâu giải thích phân tích các hiện
tượng quang học như: phân tích quá trình già hóa, sự biến đổi quang thông theo điện áp, hiện
tượng mờ, hiện tượng đen ở 2 đầu ống phóng điện,… Các vấn đề này cần phải tìm đọc các
tài liệu chuyên sâu hoặc tham khảo tài liệu của các nhà chế tạo.
3.1 Bóng đèn nung sáng:
Khí trơ
Vỏ bóng đèn
Giản đồ năng lượng
Dây tóc
ĐNMH – Kỹ thuật chiếu sáng dân dụng và công nghiệp
GVHD- ThS. Nguyễn Ngọc Âu
Page 10

Ánh sáng

(10%)

Đầu dây điện

Thất thoát nhiệt
và đối lưu (20%)

Giá đỡ
Ống xả

Bức xạ hồng ngoại
(70%)

Đui đèn

Hình 3.1_Cấu tạo và giản đồ năng lượng của bóng đèn sợi đốt
1. Cấu tạo của bóng đèn nung sáng (hình 3.1):

a) Dây tóc (sợi đốt):

Hình 3.2_Các loại dây tóc
+ Chế tạo từ vật liệu chịu nhiệt (thường là vonfram, tungsten,… chịu được nhiệt độ rất
0

cao, có khi đến 3650 K).
+ Khi bị nung nóng, sợi đốt chủ yếu phát xạ các tia trong vùng hồng ngoại (1000 µm đến
0,78 µm ) không nhìn thấy được. Dòng điện chạy qua dây tóc làm nóng nó, quá trình này làm
cho điện trở dây tóc tăng lên và nó lại càng bị đốt nóng cho đến khi nhiệt toả ra cân bằng với

nhiệt tản ra không khí.
+ Nhiệt độ càng cao thì phổ ánh sáng càng chuyển về vùng nhìn thấy và màu sắc ánh

sáng cũng trắng hơn. Tuy nhiên nhiệt độ cao sẽ làm bay hơi kim loại làm dây tóc nên người ta
thường bơm khí trơ (Nitơ, Argon, Kripton) vào bóng đèn để làm chậm quá trình bay hơi
nhưng đồng thời cũng làm tăng tổn thất do các chất khí này dẫn nhiệt.
+ Khi kim loại bay hơi sẽ ngưng đọng trên bề mặt bóng làm nó bị mờ đi.
+ Về cấu tạo, dây tóc có nhiều loại như
b) Vỏ bóng đèn:
+ Chế tạo bằng thủy tinh có pha chì.
+ Áp suất khí trơ bơm vào bóng rất thấp để tránh tản nhiệt ra ngoài môi trường.
+ Để giảm độ chói, mặt trong bóng đèn được phủ lớp bột mờ.
c) Đui đèn:
ĐNMH – Kỹ thuật chiếu sáng dân dụng và công nghiệp
GVHD- ThS. Nguyễn Ngọc Âu
Page 11


Nhiệm vụ đui đèn là nơi tiếp xúc nguồn điện cung cấp cho sợi đốt.
+ Đui gài B15 hoặc B22
+ Đui xoáy E14, E27, E40
d) Đặc điểm:
- Ưu điểm:
+ Nối trực tiếp vào lưới điện mà không cần thiết bị phụ nào.
+ Kích thước nhỏ
+ Sử dụng đơn giản, bật sáng ngay
+ Chỉ số hoàn màu tốt, xấp xỉ bằng 100
+ Giá thành rẻ
+ Tạo màu sắc ấm áp, không nhấp nháy.
- Nhược điểm:

+ Hiệu quả phát sáng rất thấp do năng lượng nhiệt tản ra môi trường lớn.
+ Quang thông, tuổi thọ của đèn phụ thuộc mạnh vào điện áp nguồn.
+ Hiện nay không khuyến khích sử dụng trong dân dụng và công nghiệp nhưng vẫn dùng
trong chiếu sáng sự cố, chiếu sáng an toàn vì nó làm việc được với điện áp thấp.
2. Một số loại bóng đèn nung sáng thông dụng:
a. Bóng đèn nung sáng kiểu chân không hoặc áp suất khí trơ:
Bóng đèn nung sáng hoạt động nh ư một “vật đen”, phát ra các bức xạ có lựa chọn ở vùng
ánh sáng nhìn thấy. Bóng đèn có thể là chân không hoặc nạp khí trơ. Sau một th ời gian sử
dụng, bóng đèn thường bị tối đi là do dây tóc kim loại (vonfam) bị bay hơi ngưng lại trên bề
mặt bóng. Nếu bóng hút chân không thì nhiệt tỏa ra không khí giảm xuống, do đó hiệu suất
nguồn sáng cao hơn. Tuy nhiên ở chế độ chân không, khi bị nung nóng lên nhiệt độ rất cao
kim loại làm dây tóc sẽ bị bay hơi nhanh, do đó loại bóng này chỉ chế tạo công suất ≤ 75W.
Để làm chậm quá trình bay hơi kim loại người ta thường cho thêm khí trơ (nitơ, argon,
kripton) vào trong bóng nên công suất có thể tăng trên 75W nh ưng đổi lại nhiệt tỏ a ra môi
trường sẽ lớn hơn. Đối với những loại đèn thông dụng, hỗn hợp khí Agon-Nitơ với tỷ lệ 9/1
được sử dụng nhiều do giá thành thấp. Kripton hoặc Xenon khá đắt (do công nghệ tinh chế
chúng rất phức tạp) nên chỉ được sử dụng trong những ứng dụng đặc biệt như đèn chu kỳ
hoặc khi có yêu cầu hiệu suất rất cao.
b. Bóng đèn nung sáng dùng khí halogen:
Đèn nung sáng dùng khí halogen là mộ t loại đèn nung sáng có dây tóc bằng vonfam
giống như đèn sợi đố t bình thườ ng, tuy nhiên bóng đèn được bơm đầy bằng khí halogen (Iod
hoặc Brom). Nguyên tử vonfam bay hơi từ dây tóc nóng và di chuyển về phía thành của bóng
đèn. Các nguyên tử vonfam, oxy và halogen kết hợp với nhau tại thành bóng để tạo nên phân
tử vonfam oxyhalogen. Nhiệt độ ở thành bóng giữ cho các phân tử vonfam oxyhalogen ở
dạng hơi. Các phân tử này di chuyển v ề phía dây tóc nóng nơi nhiệt độ cao hơn tách chúng ra
khỏi nhau. Nguyên tử vonfam lại đông lại trên vùng mát hơn của dây tóc nên bóng đèn không
bị mờ.
Nhờ có hơi halogen nên nhiệt độ đốt nóng đèn cho phép cao hơn, do đó ánh sáng phát ra
0
trắng hơn (nhiệt độ màu có thể đạt 2900 K), hiệu suất của đèn cũng cao hơn so với đèn bơm

khí trơ hoặc chân không.
ĐNMH – Kỹ thuật chiếu sáng dân dụng và công nghiệp
GVHD- ThS. Nguyễn Ngọc Âu
Page 12


Hình 3.3_ Bóng đèn sợi đốt dùng khí halogen
Đặc điểm: Gọn hơn, tuổi thọ dài hơn, sáng trắng hơn, giá cao hơn, nhiều tia hồng ngoại
hơn, nhiều tia cực tím hơn.
3. Bóng đèn huỳnh quang
3.1 Đặc điểm cấu tạo:
Đèn huỳnh quang cũng là một loại đèn phóng điện, tuy nhiên bản chất và nguyên lý phát
sáng hoàn toàn khác với đèn phóng điện nên dưới góc độ chiếu sáng nó được xem xét với tư
cách là một chủng loại đèn riêng. Đèn huỳnh quang có hiệu suất lớn hơn đèn sợi đốt từ 3 đến
5 lần và có tuổi thọ lớn hơn từ 10 đến 20 lần.
Trước khi phát minh ra bóng đèn huỳnh quang người ta nhận thấy: dòng điện chạy qua
chất khí hoặc kim loại bay hơi có thể gây ra bức xạ điện từ tại những bước sóng nhất định tuỳ
theo thành phần cấu tạo hoá học và áp suất chất khí. Ngoài ra theo định luật Stoke, khi cho
ánh sáng tử ngoại chiếu vào chất phát huỳnh quang thì một phần năng lượng của nó biến đổi
thành nhiệt, phần còn lại biến đổi thành ánh sáng có bước sóng dài hơn nằm trong dải ánh
sáng nhìn thấy được. Ứng dụng hai hiện tượng này người ta chế tạo đèn huỳnh quang.

Khí argon và
hơi thuỷ ngân

Catot tráng
bari cacbonat
Đầu cực
điện

Giọt thuỷ ngân
ngưng đọng

Lớp bột
huỳnh quang

Ống xả khí
khi chế tạo

Hình 3.4_ Cấu tạo bóng đèn huỳnh quang
Phía bên trong thành thủy tinh của bóng đèn người ta tráng một lớp chất bột huỳnh
quang, ngoài ra ngườ i ta còn nhỏ vài giọt thuỷ ngân (khoảng 12mg) và bơm khí trơ (thường
là khí argon) vào trong ống với tỷ lệ thích hợp sao cho hiện tượng ion hoá dễ xảy ra. Khi bật
đèn, thuỷ ngân hoá hơi trước do có điện áp ở hai đầu cực, tiếp sau là hiện tượng ion hoá chất
khí để sinh ra tia tử ngoại. Tia tử ngoại đập vào bột huỳnh quang và phát ra ánh sáng nhìn
thấy.
Do đèn huỳnh quang phát ra tia tử ngoại, nêu lọt ra ngoài sẽ gây nguy hiểm cho sự sống
nên vỏ bóng đèn được chế tạo từ thủy tinh natri cacbonat có tác dụng ngăn cản tia tử ngoại
không cho nó phát xạ ra ngoài.
ĐNMH – Kỹ thuật chiếu sáng dân dụng và công nghiệp
GVHD- ThS. Nguyễn Ngọc Âu
Page 13


21% ánh sáng
nhìn thấy
Giản đồ năng lượng
54,2% nhiệt
năng và đối lưu
24,8% bức xạ

hồng ngoại

Hình 3.5_ Sơ đồ nối điện và giản đồ năng lượng bóng đèn huỳnh quang
Bóng đèn huỳnh quang khi nối với nguồn điện thì bản thân nó không thể tự phát sáng mà
phải có bộ phận khởi động bao gồm chấn lưu (còn gọi là ballast) và tăc-te (bộ ngắt mạch).
Dựa vào biện pháp khởi động người ta chia thành hai loại : đèn huỳnh quang catot nóng và
catot nguội. Loại catốt nóng thì trước khi phát xạ electron nó phải được nung nóng còn loại
catot nguội thì không cần nung nóng nhưng điện áp đặt vào nó phải đủ lớn. Catốt là những
dây tóc Vonfam có mạ bari cacbonat để dễ dàng phát xạ điện tử. Khi nung nóng lớp phát xạ
này không được nóng quá, nếu không tuổi thọ của đèn sẽ giảm xuống.
Chấn lưu là một cu ộn dây điện cảm bằng sắt từ, khi đèn khởi động nó làm nhiệm vụ
cung cấp năng lượng và tạo ra điện áp mồi rất lớn nhưng khi đèn làm việc bình thường thì nó
có vai trò xác lập điểm làm việc của đèn.
Tắc-te thực chất là một công tắc kiểu rơle nhiệt, khi khởi động nó đóng mạch để cho
dòng điện ch ạy qua đốt nóng catot đồng thời tích luỹ năng lượng từ trường cho chấn lưu. Khi
mồi đèn, nó mở ra làm dòng điện bị gián đoạn và năng lượng trong chấn lưu giải phóng dưới
dạng xung điện áp u=Ldi/dt khá lớn làm catot phát xạ electron. Về nguyên lý thì tốc độ mở
của tăc-te càng bé thì điện áp xung tạo ra càng lớn và càng giúp đèn dễ khởi động.
Chấn lưu sắt từ bản thân nó cũng tiêu hao năng lượng làm cho hiệu suất tổng của cả bộ
đèn huỳnh quang giảm xuống. Ngoài ra tắc-te kiểu rơle nhiệt có đặc tính khởi động không tốt
(vì có quán tính nhiệt) nên chất lượng của đèn cũng giảm và nhất là khi điện áp thấp có thể
không mồi đuợc đèn. Chấn lưu sắt từ còn gây ra tiếng ồn do có độ rung lớ n nên không thích
hợp cho môi trường văn phòng làm việc. Để khắc phục những hạn chế này hiện nay người ta
chế tạo ra bộ phận khởi động bằng điện tử (còn gọi là chấn lưu điện tử). Nguyên lý của chấn
lưu điện tử là tạo ra xung đ iện áp có tần số rất cao (khoảng 20 kHz ho ặc lớn hơn) nhờ đó mà
ĐNMH – Kỹ thuật chiếu sáng dân dụng và công nghiệp
GVHD- ThS. Nguyễn Ngọc Âu
Page 14

điện áp mồi được tạo ra rất lớn, thời gian ngắt mạch rất bé nên có thể khởi động ngay cả khi
điện áp lưới điện thấp.
Cũng cần lưu ý thêm là loại bóng đèn huỳ nh quang còn có một số tên gọi khác như đèn
tuyp, đèn neon,.. tuy nhiên tên gọi “đèn neon” là tên gọi sai vì thông thường nó không chứa
khí neon.
3.2 Một số bóng đèn huỳnh quang thông dụng
a) Bóng đèn huỳnh quang thường (T12)

Đây là loại bóng đ èn huỳnh quang được dùng phổ biến trong dân dụng và công nghiệp
và đến nay nó vẫn chiếm số lượng lớn. Tuy nhiên trong tương lai người ta sẽ thay thế bằng
các loại đèn tiết kiệm điện hơn.Ký hiệu T12 được xác định theo đường kính ống là 12/8 inch
≈ 38mm
Chiều dài và công suất chế tạo được tiêu chuẩn hóa như sau:
2,4 m - 110W
1,5 m – 65 W
1,2 m – 40 W
0,6 m – 20 W
b) Bóng đèn huỳnh quang tiết kiệm điện T10-T8-T5:
Ba loại đèn này khác nhau về đường kính : từ 10/8 inch với đèn T10 đến 5/8 inch với đèn
T5 (cũng chính là ký hiệu của đèn). Ngày nay người ta đã chế được bóng T2 nhưng chưa
được sử dụng phổ biến lắm. Hiệu suất của các loại đèn này cũng khác nhau. Đèn T5 & T8 cho
hiệu suất cao hơn 5% so với đèn T12 và hai loại này được ưa chuộng lắp đặt nhiều hơn trong
các hệ thống chiếu sáng dân dụng và công nghiệp.
Trên thị trường hiện nay xuất hiện loại T10, T8 chủ yếu và giá thành cũng cao hơn so với
bóng T12.
c) Bóng đèn huỳnh quang compact:
Loại đ èn huỳnh quang compact xuất hiện gần đây đã mở ra một thị trường hoàn toàn mới
của ngu ồn sáng huỳnh quang. Đây thực chất là đ èn huỳ nh quang T3 (3/8 inch). Nhữ ng
chiếc đèn này cho phép thiết kế bộ đèn nhỏ hơn nhiều, có thể cạnh tranh với loại đèn nung
nóng và đèn huỳnh quang thường. Với một số loại bóng đèn compact tốt có thể chuyển được

90% năng lượng thành ánh sáng và chỉ 10% tổn hao nhiệt và phát tia hồng ngoại.
Nhiều người cho rằng ánh sáng từ đèn compact yếu hơn so với huỳnh quang thường, lý
do là đèn compact phát xạ ánh sáng có độ phân tán lớn hơn do có nhiều tầng xoắn.
Về cấu tạo nó có rất nhiều hình dáng khác nhau, thường là hình tròn hoặc vuông và lại
được xoắn thành nhiều tầng. Sản phẩm bán trên thị trường có bộ điều khiển gắn liền (CFG)
hoặc điều khiển tách rời (CFN). Tương lai các lo ại đèn này sẽ được sử dụng rộng rãi và nhà
nước cũng có chính sách trợ giá với đèn này. Nhờ chấn lưu điện tử nên hiện tượng nhấp nháy
không còn.

ĐNMH – Kỹ thuật chiếu sáng dân dụng và công nghiệp
GVHD- ThS. Nguyễn Ngọc Âu
Page 15


Hình 3.6_ Các loại bóng đèn huỳnh quang compact
3.3 Bóng đèn phóng điện cuờng độ cao (HID)
Loại đ èn này làm việ c dựa trên hiện tượng phóng điện hồ quang nên được gọi chung là
đèn phóng điện cường độ cao (hay đèn HID = Hingh Intentsity Discharge).
1. Cấu tạo của bóng đèn phóng điện:
a) Ống phóng điện:
Ông phóng điện là nơi xảy ra hiện tượng hồ quang điện, được chế tạo bằng chất trong
suốt hoặc trong mờ và có dạng hình trụ. Người ta bơm vào ống phóng điện hơi thuỷ ngân,
muối kim loại, hay các loại khí khác để tạo ra hiện tượng phóng điện hồ quang trong chất khí.
Phóng điện h ồ quang bao giờ cũng toả ra nhiệt lượ ng lớn nên ống phóng điện phải được làm
bằng vật liệu chịu nhiệt rất cao. Ống phóng điện và một số chi tiết khác được đặt trong một vỏ
thuỷ tinh gọi là vỏ bóng đèn.
Khi đèn đang làm việc, hiện tượng phóng điện hồ quang đang diễn ra nếu có một số sự cố
(hỏng ch ấn lưu, điện áp thay đổi đột ngột,…) đều có thể gây nổ ống phóng điện và tạo ra các
0

mảnh vỡ nhỏ có nhiệt độ khoảng 1000 C phá huỷ vỏ bóng đèn và gây nguy hiểm cho người đi
đường, huỷ hoại tài sản hay ho ả hoạn. Do đó khi ch ế tạo bộ đèn này người ta phải bao bọc
nó bằng vật liệu chịu được va đập và có không gian đủ lớn để có thể giữ lại toàn bộ các mảnh
vỡ văng ra.
b) Vỏ bóng đèn:
Vỏ bóng đèn thường làm bằng thuỷ tinh hoặc các loại vật liệu khác nhau nhưng chức
năng của vỏ bóng đèn phải bao gồm :
- Ngăn không cho không khí xâm nhập làm oxit hoá các chi tiết kim loại trong bóng đèn.
- Ổn định nhiệt độ làm việc của đèn (để hồ quang không bị đứt đoạn).
- Ngăn không cho tia tử ngoại lọt ra ngoài làm huỷ hoại sự sống, đặc biệt là đèn hơi thuỷ
ngân tạo ra khá nhiều tia tử ngoại.
Vỏ bóng đèn thường có dạng hình ellip, có thể có dạng hình cầu hoặc hình trụ.

c) Chấn lưu :
Giống như đèn huỳnh quang, đèn HID cũng đòi hỏi chấn lưu để mồi và ổn định điểm làm
việc.
d) Đui đèn :
Chủ yếu là kiểu đui xoáy, một số khác có kiểu đui gài.
e) Đặc điểm :
Đèn HID có ánh sáng phát ra khá ổn định, không phụ thuộc nhiệt độ môi trường xung
quanh nên rất thích hợp cho chiếu sáng đường phố, quảng trường, công viên,…
2. Một số loại bóng đèn phóng điện HID thông dụng:
Khi có phóng điện tỏa sáng, tùy vào loại hơi kim lo ại trong ống mà ánh sáng phát ra có
màu sắc khác nhau. Bức xạ ánh sáng phát ra là đơn sắc mang đặc trưng của kim loại (ví dụ
ĐNMH – Kỹ thuật chiếu sáng dân dụng và công nghiệp
GVHD- ThS. Nguyễn Ngọc Âu
Page 16


natri có màu vàng, thuỷ ngân màu vàng - xanh dương,…). Trong thực tế người ta chỉ sử dụng

hai loại hơi kim loại là hơi thủy ngân và hơi natri (sodium là tên gọi khác của nguyên tố natri,
tuy nhiên tên gọi này lại được dùng rất phổ biến trong kỹ thuật chiếu sáng).
a. Đèn hơi thủy ngân áp suất cao (HPM: High Pressure Mercury)
Đèn hơi thủy ngân là kiểu đèn HID được phát minh sớm nhất trong các loại đèn HID.
Đèn thuỷ ngân phát ra ánh sáng phần lớn nhờ sự kích thích nguyên tử thuỷ ngân. Khi ống
phóng điện hồ quang đủ nóng nó sẽ phát đồng thời hai loại tia là tử ngoại và ánh sáng nhìn
thấy ở các vạch vàng – xanh lá cây – xanh dương và một ít vạch đỏ - cam. Nhiệt độ màu
0
khoảng 3000-7000 K, chỉ số hoàn màu rất thấp khoảng 15-25. Người ta thường phủ một lớp
huỳnh quang bên ngoài vỏ bóng đèn, nhờ đó cải thiện được chỉ số hoàn màu lên 40-55.
Quang hiệu của đèn cũng rất thấp, chỉ 30-65 lm/W.
Khe co
giãn
Bột huỳnh quang

Ống phóngđiện
Điện cực
khởi động

Điện cực
chính
Vỏ bóng
đèn
Điện cực
chính
Khung đỡ

Giản đồ năng lượng

15%

hồng ngoại

Giá đỡ
Đui đèn

ĐNMH – Kỹ thuật chiếu sáng dân dụng và công nghiệp
GVHD- ThS. Nguyễn Ngọc Âu
Page 17

15% ánh
sáng
nhìn thấy

50% nhiệt
20% và đối lưu
tử ngoại


Hình 3.7_Cấu tạo đèn HID thuỷ ngân và giản đồ năng lượng
Có lẽ vấn đề quan trọng nhất liên quan đến đèn hơi thủy ngân là làm sao thay thế
chúng bằng những loại đèn HID hoặc huỳnh quang có hiệu suất và độ hoàn màu tốt hơn.
Những chiếc đèn thuỷ ngân nói chung có hiệu suất thấp nhất trong họ đèn HID, quang
thông giảm nhanh sau khi đưa vào sử dụng.
Ánh sáng do đèn phát ra trắng lạnh, khi sương mù hay mưa thì hiệu quả chiếu sáng giảm
khá nhiều, ngoài ra hơi thủy ngân rất độc, ánh sáng phát ra có nhiều tia tử ngoại nguy hiểm nên
hiện nay ít được dùng trong các dự án mới, nó chỉ còn ở những nơi đã lắp đặt trước đây.
b. Đèn Metal Halide (còn gọi là đèn Halogen kim loại):
Đèn Metal Halide về cơ bản giống đèn hơi thuỷ ngân nhưng người ta cho thêm vào ống
phóng điện muối iôt của các kim loại như indi, thali, natri. Vì iôt thuộc nhóm halogen nên
đèn này có tên gọi là halogen kim loại (Metal Halide).

Ánh sáng phát ra nhờ sự kích thích của hỗn hợp hơi kim loại gồm thuỷ ngân và muối
0

halogen kim loại. Ánh sáng có nhiệt độ màu khoảng 4000-6000 K và chỉ số hoàn màu từ
60-93. Quang hiệu của đèn từ 75-125lm/W. Ánh sáng phát ra có màu trắng lạnh nên không
cần thiết phải phủ một lớp bột huỳ nh quang lên vỏ bóng đèn. Phổ màu ánh sáng liên tục
hơn và phát nhiều vạch hơn so với đèn thuỷ ngân
Tuy nhiên đèn này có nhược điểm làm giá thành đắt, màu sắc của đèn thay đổi theo
thời gian sử dụng
c. Đèn hơi Natri áp suất cao (HPS: High Pressure Sodium)
Ánh sáng phát ra nhờ sự kích thích hơi natri trong điều kiện áp suất cao. Cấu tạo củ a
nó về cơ bản giống đèn hơi thuỷ ngân. Ống phóng hồ quang thường được chế tạo từ gốm
0
ôxit nhôm có thể chịu được nhiệt độ lên đến 1300 C vì nếu chế tạo bằng thuỷ tinh thì natri
sẽ tác dụng hoá học với thuỷ tinh làm hỏng ống phóng điện. Ngoài hơi natri, trong ống
phóng còn có một ít khí xenon để dễ tạo ra hiện tượng phóng điện (mồi ống) hoặc cho
thêm hơi thuỷ ngân để giảm dòng điện và điện áp phóng điện. Đèn hơi natri cao áp không
có các điện cực khởi động, chấn lưu mà chỉ có tắc-te điện tử cao áp.
Quang hiệu khá cao đạt 120lm/W nhưng chỉ số thể hiện màu rất kém (CRI=20), tuổ i
thọ đạt 10.000 giờ. Khi phóng điện hồ quang trong điều kiện áp suất cao thì natri bức xạ
0
ánh sáng màu vàng - trắng với nhiệt độ màu 2000-2500 K. Khi phân tích phổ màu thì nó
có các vạch vàng - xanh lá cây - cam và một ít vạch đỏ - xanh dương.
Đèn hơi Natri cao áp (HPS) được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng chiếu sáng
ngoài trờ i và chiếu sáng công nghiệp, đặc biệt là chiếu sáng đường phố . Không nên sử
dụng cho nơi cổ kính rêu phong vì làm cho cỏ cây có màu úa vàng. Hiệu suất cao là đặc
điểm ưu việt hơn của loại đèn này so với đèn halogen kim loại vì những chiếu sáng đường
phố không đòi hỏi độ hoàn màu cao.

dẫn điện

Giá đỡ

Ống phóng điện


Vỏ
bón
g
đèn
Điện cực
Thuỷ ngân
và muối iôt
kim loại
Điện cực

Án
h
sáng
30%


Hồng
ngoại
20%

Tử
ngoại
0,5%

Nhiệt và
đối lưu
50%

Hình 3.9_ Cấu tạo và giản đồ
năng lượng của đèn sodium áp
suất cao
d. Đèn hơi Natri áp suất thấp (LPS: Low Pressure Sodium)

Đèn có dạng ống trụ, đôi khi hình chữ U, bên trong có hơi natri với áp suất thấp khoảng
10 mmHg. Ngoài ra để dễ tạo ra phóng điện (mồi ống) người ta còn nạp một ít khí xenon.
Mức điện áp từ 18-180 V. Bình thường hơi natri ở trạng thái ngưng tụ, phải sau vài phút bật
đèn hơi natri mới bốc lên và phát 2 vạch ánh sáng màu vàng - da cam rất nhạy cảm với mắt
người (bước sóng 555nm). Đèn có quang hiệu cao nhất trong các loại đèn phóng điện, có
thể đạt 190lm/W.
Phân tích phổ màu ta thấy ánh sáng gần như đơn sắc, chỉ số thể hiện màu CRI gần bằng
0 do đó LPS thường dùng cho những nơi không cần chất lượng màu tốt (như cầu thang) và
hạn chế sử dụng cho chiếu sáng an ninh hoặc chiếu sáng đường phố.
e. Đèn phóng điện xenon:
-3

Đây là loại đèn phóng điện cao áp nhưng bên trong nạp khí xenon tinh khiết. Khi
phóng điện, các nguyên tử khí xenon bị kích thích lên mức năng lượng cao hơn, sau đó trở
về trạng thái ban đầu sẽ nhả ra photon.
Đèn xenon cho ánh sáng trắng xanh gần giống ban ngày nên rất tốt. Tuy nhiên giá
thành rất đắt không thể dùng vào chiếu sáng công cộng mà chỉ dùng cho xe hơi cao cấp.
Giá thành đắt là do công nghệ tinh chế chất xenon tinh khiết rất đắt vì nếu xenon không
tinh khiết thì khi xảy ra phóng điện sẽ phát nổ.
Ưu điểm : tuổi thọ cao, cường độ sáng cao hơn, tiết kiệm năng lượng do không phải
đốt nóng dây tóc

f. Đèn phát sáng quang điện (LED: Lighting Emitting Diode)
Cấu tạo cơ bản của đèn LED là hai lớp bán dẫn p và n tiếp xúc nhau. Tùy chất liệu của p
và n, LED có thể phát ra ánh sáng có màu khác nhau, từ xanh lá cây, đỏ , đến trắng... Do
tiêu hao nhiệt rất ít, LED hầu như không nung nóng môi trường xung quanh và khác với các
loại bóng đèn khác, ánh sáng LED không gây chói, mỏ i mắt, không phát ra tia cực tím.
Bằng việc ghép nhiều LED nhỏ bằng hạt đỗ với nhau, có thể tạo một môi trường ánh sáng
0
rực rỡ trong một không gian rộng lớ n, thậm chí có thể ở nhiệt độ âm 30 C. Tuy vậy, giá
thành LED hiện vẫn còn cao nên ở Việt Nam nó dùng cho quảng cáo là chủ yếu. Còn ở các
nước khác đã sử dụng cho khu du lịch, vui chơi giải trí, hàng năm tiết kiệm được rất nhiều
tiền điện.
Về nguyên lý: Ánh sáng được tạo ra khi dòng điện chạy qua những chất rắn nhất định như
chất bán dẫn hoặc photpho. Đèn LED là loại đèn mới nhất bổ sung vào danh sách các nguồn
sáng sử dụng năng lượng hiệu quả. Mặc dù đ èn LED phát ra ánh sáng ở dải quang phổ rất
hẹp (gần như đơn sắc), chúng ta vẫn có thể tạo ra "ánh sáng trắng” bằng cách dùng đèn LED
xanh có phủ photpho hay dùng dải LED màu đỏ -xanh da trời-xanh lá cây để hoà ánh sáng.
Đèn LED có tuổi thọ từ 40.000 đến 100.000 giờ tùy thuộc vào màu sắc. Đèn LED đã được
sử dụng trong nhiều ứng dụng chiếu sáng, bao gồm biển báo lối thoát, đèn tín hiệu giao
thông và nhiều ứng dụng trang trí khác. Mặc dù còn mới mẻ, công nghệ đèn LED đang phát
triển nhanh và hứa hẹn trong tương lai. Tại đèn tín hiệu giao thông, một thị trường thế mạnh


của LED, tín hiệu đèn đỏ bao gồm 196 đèn LED chỉ tiêu thụ 10W trong khi đèn nóng sáng
sẽ tiêu thụ 150W. Khả năng tiết kiệm năng lượng ước tính khoảng từ 82% đến 93%.
Ngoài ra đèn LED phối hợp với pin mặt trời có thể tạo ra hệ thống chiếu sáng thân thiện
với môi trường, không tiêu thụ điện, tiết kiệm tài nguyên quốc gia, góp phần giảm phát thải
khí nhà kính. Tuy nhiên đây là công nghệ mới, giá thành đầu tư rất cao nên cần có thời gian
để thương mại hoá.

Hình 3.10_ Chiếu sáng bằng

đèn LED sử dụng năng lượng
mặt trời
g. Đèn cảm ứng (đèn không điện cực)

Làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, không có điện cực, không có dây tóc.
Tuổi thọ 60.000 giờ, quang hiệu có thể đạt 90lm/W. Thường dùng trong những ứng dụng
đặc biệt quan trọng như đèn báo không …Bóng cảm ứng được dùng cho những loại đèn treo
ở những nơi rất cao, khó thay, chẳng hạn trên các tháp lớn, hải đăng, cầu treo...
Nguyên lý phát sáng: Từ điện sản sinh ra từ trường, sau đó từ trường sản sinh ra dòng
điện cảm ứng, ứng dụng nguyên lý dao động ngẫu hợp đưa sóng điện cao tần vào trong
bóng đèn chân không, dưới tác dụng của bột huỳnh quang và khí trơ tạo ra hiện tượng phát
sáng.
h. Đèn Sulfua :
Đèn này cũng không có điện cực, ánh sáng phát ra do bức xạ của các nguyên tử sulfua
trong môi trường khí argon bị kích thích bằng vi sóng. Đèn có quang hiệu rất cao, cỡ
100lm/W và bức xạ rất ít tia hồng ngoại cũng như tử ngoại. Nhiệt độ màu có thể lên tới
0
6000 K gần với ánh sáng ban ngày và chỉ số hoàn màu CRI=80. Khi phân tích phổ màu đèn
sulfua người ta thấy nó gần trùng với phổ màu của ánh sáng ban ngày nên đây là loại đèn lý
tưởng để chiếu sáng trong nhà và mang lại cảm giác dễ chịu.
Bảng thông số kỹ thuật của các loại đèn thông dụng
(Theo số liệu do hãng Schréder cung cấp năm 2006)

Loại đèn

Công suất
(W)
Từ

Sợi đốt

Sợi đốt-Halogen
Huỳnh quang
Cao áp thủy ngân
Cao áp Metal
Halide
Cao áp Metal
Halide

Đến

Lm/
W

Tuổi thọ
(giờ)

Chất lượng màu
T°K

1.000
3000°
2.000
3000°
15.000 Thay đổi
12.000
3000°

Hoàn
màu
100

100
85
45

Kích
thước

Giá
thành

Nhỏ
Nhỏ
Dài
Lớn

Đắt
Đắt
Đắt
Đắt

200
15
50 2.000
8
58
50 1.000

10
20
90

55

35

150

85

8.000

4000°

85

Nhỏ

Đắt

250

400

85

12.000

4000°

65

Nhỏ

Đắt


Thấp áp Sodium
Cao áp Sodium
Cảm ứng

18
131
35 1.000
35
180

LED

0,07

1,2

200
120
70

15.000
20.000
60.000
10.000 ÷
15

100.000

1800°
2000°
3-4000°
Nhiều
loại

25-85
80
Nhiều
loại

Dài
Nhỏ
Lớn

Đắt
Đắt
Đắt

Nhỏ

Đắt

Bảng tóm tắt phạm vi sử dụng phổ biến của các loại đèn
Loại đèn
Sợi đốt
Huỳnh quang
Huỳnh quang

compact
Cao áp thủy ngân
HPM
Metal Halide
MH

Ứng dụng đặc trưng
Gia đình, khách sạn, chiếu sáng chung, chiếu sáng khẩn cấp.
Văn phòng, cửa hàng, bệnh viện, gia đình.
Khách sạn, cửa hàng, gia đình, văn phòng.
Chiếu sáng chung trong nhà máy, ga xe, đỗ xe, chiếu sáng bằng đèn
pha.
Trưng bày, chiếu sáng bằng đèn pha, khu triển lảm ở sân vận động,
công viên, vườn hoa, khu vực xây dựng, sân thể thao, phát truyền
hình màu.

Hơi Natri cao áp
Chiếu sáng chung trong nhà máy, kho hàng, đường phố.
HPS
Hơi Natri hạ áp
Lòng đường, đường hầm, kênh, đèn đường, cầu thang có yêu cầu
LPS
không cao về thể hiện màu.
III. Tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng cho công trình
1. Thiết kế sơ bộ: Nhằm xác định các giải pháp về hình học và quang học của địa điểm
chiếu sáng như kiểu chiếu sáng, lựa chọn loại đèn và bộ đèn, cách bố trí đèn, số
lượng đèn cần thiết đảm bảo sự phân bố đồng đều của ánh sáng và độ rọi trên mặt
làm việc và không gian nội thất.
2. Kiểm tra chói lóa mất tiện nghi đối với phương án đã thiết kế.
3. Tính toán chọn hệ thống cung cấp điện và điều khiển hệ thống chiếu sáng.

4. Tính toán kinh tế, chi phí vòng đời để lựa chọn phương án chiếu sáng tối ưu.
IV. Trình tự tính toán chiếu sáng cho công trình
- Bước 1: Căn cứ vào tính chất của đối tượng cần chiếu sáng, chọn suất phụ tải chiếu
sáng p0 (W/m2) thích hợp (P.lục chiếu sáng)
- Bước 2: Căn cứ suất chiếu sáng p0, xác định tổng công suất cần chiếu sáng cho khu
vực có diện tích S (m2): PCS = p0.S
- Bước 3: Chọn loại đèn (đền sợi đốt hoặc đèn huỳnh quang), công suất mỗi bóng đèn
Pd, rồi xác định tổng số bóng đèn n cần dùng chiếu sáng cho khu vực.
- Bước 4: Căn cứ vào diện tích S của khu vực cần chiếu sáng; số bóng đèn và tính chất,
yêu cầu của công việc bố trí đèn hợp lý trong khu vực chiếu sáng.
- Bước 5: Thiết kế mạng điện chiếu sáng: vẽ sơ đồ mặt bằng đấu dây từ bảng điện đến
từng bóng đèn; sơ đồ nguyên lý mạng điện chiếu sáng và tiến hành chọn các phần tử
trên sơ đồ (loại bảng điện, dây dẫn, công tắc, áptômát, cầu chì bảo vệ,…
V. Thiết kế chiếu sáng
- Phòng sinh hoạt : file livingroomlighting.pdf
+ Dài : 14m
+ Cao : 12m
+ Rộng : 10m



-

Phòng ngủ : file bedroomlighting.pdf
+ Dài : 3,8m
+ Cao : 3,4m
+ Rộng : 3m