Khảo sát hệ thống chiếu sáng trường học ở cấp THPT và đề xuất giải pháp khắc phục

GVHD: TS. Lê Hồng Sơn

Khóa luận tốt nghiệp

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA VẬT LÝ
----------------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÝ
Đề tài:
KHẢO SÁT HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG TRƯỜNG HỌC Ở CẤP THPT
VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC
Người hướng dẫn:
TS. Lê Hồng Sơn
Người thực hiện:
Nguyễn Thị Hằng

Đà Nẵng, tháng 5/2013

SVTH: Nguyễn Thị Hằng

trang: 1


GVHD: TS. Lê Hồng Sơn

Khóa luận tốt nghiệp

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa
vật lý, Trường Đại học sư phạm Đà Nẵng là những người đã
trang bị cho em những kiến thức nền tảng và những kinh nghiệm
quý báu trong học tập.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Lê Hồng Sơn –
người đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo và hướng dẫn em thực hiện
báo cáo này, cũng như giúp em định hướng trong việc xác định
đề tài thực tập tốt nghiệp.
Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới ban lãnh đạo, các
thầy cô trong các trường cấp III được khảo sát đã tận tình chỉ
bảo và hết lịng giúp đỡ em trong suốt quá trình khảo sát tại
trường.
Em xin chân thành cảm
ơn!
Sinh viên

Nguyễn Thị Hằng

SVTH: Nguyễn Thị Hằng

trang: 2


GVHD: TS. Lê Hồng Sơn

Khóa luận tốt nghiệp

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan :
1.

Những nội dung trong báo cáo này là do em thực hiện dưới sự
hướng dẫn trực tiếp của Thầy Lê Hồng Sơn

2.

Mọi tham khảo dùng trong báo cáo này đều được trích dẫn rõ ràng
tên tác giả, tên cơng trình, thời gian, địa điểm cơng bố.

3.

Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá,
em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.

Sinh viên,

Nguyễn Thị Hằng

SVTH: Nguyễn Thị Hằng

trang: 3


GVHD: TS. Lê Hồng Sơn

Khóa luận tốt nghiệp

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

.......................................................................................
.......................................................................................
.......................................................................................
.......................................................................................
.......................................................................................
.......................................................................................
.......................................................................................
.......................................................................................
.......................................................................................
.......................................................................................
.......................................................................................
.......................................................................................
.......................................................................................
.......................................................................................
.......................................................................................
............................................ Đà Nẵng, ngày ..... tháng 05 năm 2013
Cán bộ hướng dẫn

SVTH: Nguyễn Thị Hằng

trang: 4


GVHD: TS. Lê Hồng Sơn

Khóa luận tốt nghiệp

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN

.......................................................................................
.......................................................................................
.......................................................................................
.......................................................................................
.......................................................................................
.......................................................................................
.......................................................................................
.......................................................................................
.......................................................................................
.......................................................................................
.......................................................................................
.......................................................................................
.......................................................................................
.......................................................................................
.......................................................................................

SVTH: Nguyễn Thị Hằng

trang: 5


GVHD: TS. Lê Hồng Sơn

Khóa luận tốt nghiệp

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 10
CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT CHIẾU SÁNG ................................................ 13
1.1

1.2

Lý thuyết quang học về chiếu sáng ........................................................ 13
1.1.1

Quang thông ................................................................................... 13

1.1.2

Cường độ sáng ................................................................................ 13

1.1.3

Độ rọi .............................................................................................. 14

1.1.4

Độ chói L (cd/m2) ........................................................................... 16

1.1.5

Nhiệt độ màu .................................................................................. 16

1.1.6

Chỉ số thể hiện màu ........................................................................ 17

1.1.7

Hiệu suất phát quang ...................................................................... 18

1.1.8

Chiếu sáng sự cố ............................................................................. 18

Các loại đèn chiếu sáng ........................................................................... 18
1.2.1

Nguồn sáng điện ............................................................................. 18

1.2.2

Những cách tạo ra ánh sáng nhân tạo ............................................. 18

1.2.3

Sự phát triển của đèn điện .............................................................. 18

1.2.4

Phân loại các đèn điện .................................................................... 19

1.2.5

Giải pháp chiếu sáng hiệu quả ........................................................ 35

CHƯƠNG II: HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHUẨN Ở VIỆT NAM ....... 40
2.1

Tiêu chuẩn chiếu sáng trường học ......................................................... 40

2.1.1

Yêu cầu về chiếu sáng tự nhiên ...................................................... 40

2.1.2

Yêu cầu về chiếu sáng nhân tạo và các thiết bị điện chủ yếu ......... 41

2.2

Các mức chuẩn khuyến cáo cho chiếu sáng trường học ...................... 43

2.3

Những khuyến cáo cho phòng học đạt chuẩn ....................................... 44

CHƯƠNG III: KHẢO SÁT THỰC TRẠNG HỆ THỐNG CHIẾU
SÁNG Ở MỘT SỐ TRƯỜNG HỌC............................................................ 48
3.1

Mục tiêu khảo sát ..................................................................................... 48

SVTH: Nguyễn Thị Hằng

trang: 6


GVHD: TS. Lê Hồng Sơn

3.2

Khóa luận tốt nghiệp

Kết quả khảo sát thực nghiệm hệ thống chiếu sáng tại các trường

THPT ................................................................................................................... 48
3.2.1

Kết quả khảo sát hệ thống chiếu sáng ở trường THPT Thanh Khê 50

3.2.2

Kết quả khảo sát hệ thống chiếu sáng ở trường THPT Nguyễn

Thượng Hiền .................................................................................................. 63
3.2.3

Kết quả khảo sát hệ thớng chiếu sáng ở trường THPT Hồng Hoa

Thám

76

CHƯƠNG IV: GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC ................................................ 90
4.1

Bảng so sánh ............................................................................................. 90

4.2

Đánh giá hệ thống chiếu sáng của các trường THPT đã khảo sát với

hệ thống chiếu sáng chuẩn quốc gia ................................................................. 91
4.3

Kết luận và kiến nghị ............................................................................... 92
4.3.1

Kết luận ........................................................................................... 92

4.3.2

Một số kiến nghị ............................................................................. 92

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN ........................................................................... 94
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 96

SVTH: Nguyễn Thị Hằng

trang: 7


GVHD: TS. Lê Hồng Sơn

Khóa luận tốt nghiệp

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1-1: Quang thông một số nguồn sáng .......................................................... 13
Bảng 1-2: Cường độ một số ánh sáng thường gặp ................................................ 14
Bảng 1-3: Nhiệt độ màu của một số nguồn sáng ................................................... 17

Bảng 1-4: Thông số đèn sợi đốt thông thường ...................................................... 21
Bảng 1-5: Thông số đèn sợi đốt Halogen .............................................................. 23
Bảng 1-6: Thông số đèn ống huỳnh quang T8 ...................................................... 25
Bảng 1-7: Thông số đèn compact huỳnh quang .................................................... 27
Bảng 1-8: Thông số đèn thủy ngân cao áp ............................................................ 29
Bảng 1-9: Thông số đèn Natri cao áp .................................................................... 30
Bảng 1-10: Thông số đèn Natri thấp áp................................................................. 31
Bảng 1-11: Thông số đèn Halogen kim loại (Metal halide) .................................. 32
Bảng 1-12: Thông số đèn ánh sáng hỗn hợp ......................................................... 33
Bảng 1-13: Thông số các hình thức chiếu sáng ..................................................... 38
Bảng 2-1: Tiêu chuẩn về độ rọi ............................................................................. 41
Bảng 2-2: Tiêu chuẩn TCVN:8794:2011 .............................................................. 42
Bảng 2-3: Tiêu chuẩn quốc gia .............................................................................. 44
Bảng 2-4: Thông số thể hiện một nguồn sáng tốt.................................................. 46
Bảng 2-5: Thông số kỹ thuật ................................................................................. 47

SVTH: Nguyễn Thị Hằng

trang: 8


GVHD: TS. Lê Hồng Sơn

Khóa luận tốt nghiệp

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1-1: Cường độ ánh sáng................................................................................ 14
Hình 1-2: Độ rọi trung bình ................................................................................... 15
Hình 1-3: Độ rọi điểm ........................................................................................... 15
Hình 1-4: Biểu đồ phân loại đèn............................................................................ 19

Hình 1-5: Cấu tạo đèn sợi đốt thông thường ......................................................... 20
Hình 1-6:Đèn sợi đốt Halogen............................................................................... 21
Hình 1-7: Cấu tạo đèn ống huỳnh quang ............................................................... 23
Hình 1-8: Sơ đồ mạch của đèn ống huỳnh quang ................................................. 24
Hình 1-9: Đèn compact huỳnh quang .................................................................... 26
Hình 1-10: Đèn thủy ngân cao áp .......................................................................... 28
Hình 1-11: Đèn Natri cao áp ................................................................................. 29
Hình 1-12:Đèn Natri thấp áp ................................................................................. 31
Hình 1-13:Đèn Halogen kim loại .......................................................................... 32
Hình 1-14:Đèn led ................................................................................................. 34
Hình 1-15: Biểu đồ Kruithof ................................................................................. 36
Hình 1-16: Quang thông ........................................................................................ 39
Hình 2-1: Đèn ống huỳnh quang T8 ...................................................................... 46
Hình 3-1: Sơ đồ trường THPT Thanh Khê ............................................................ 50
Hình 3-2: Sơ đồ vị trí 1 .......................................................................................... 52
Hình 3-3: Sơ đồ vị trí 2 .......................................................................................... 52
Hình 3-4: Sơ đồ trường THPT Nguyễn Thượng Hiền .......................................... 63
Hình 3-5: Sơ đồ vị trí 1 .......................................................................................... 65
Hình 3-6: Sơ đồ vị trí 2 .......................................................................................... 65
Hình 3-7: Sơ đồ trường THPT Hoàng Hoa Thám ................................................. 76
Hình 3-8: Sơ đồ vị trí 1 .......................................................................................... 78
Hình 3-9: Sơ đồ vị trí 2 .......................................................................................... 78

SVTH: Nguyễn Thị Hằng

trang: 9


GVHD: TS. Lê Hồng Sơn

Khóa luận tốt nghiệp

MỞ ĐẦU
Trong thời kỳ cơng nghiệp hóa - hiện đại hóa của đất nước thì việc tạo một
mơi trường học tập tớt cho con em dần được mọi người quan tâm. Một trong những
yếu tố đáng quan tâm của phụ huynh hiện nay là hệ thống chiếu sáng.
Theo kết quả điều tra của Bộ y tế [13], tỉ lệ bị các tật khúc xạ ở lứa tuổi học
đường trong cả nước năm 2009 là 18% đối với tiểu học, 26% đối với trung học cơ sở
và 50% đối với trung học phổ thông. Tại Đà Nẵng, theo kết quả của đoàn kiến tập sư
phạm năm 2013, tỉ lệ tật khúc xạ ở trường THPT Nguyễn Trãi chiếm 35%, ở trường
THPT Nguyễn Hiền chiếm 26%, các con số này đang tăng nhanh dần qua các năm
và các cấp học. Một trong những nguyên nhân chính gây nên tật khúc xạ ở lứa tuổi
học đường là hệ thống chiếu sáng chưa đảm bảo đủ ánh sáng. Vì vậy, việc tạo ra mơi
trường có đủ ánh sáng theo tiêu chuẩn làm giảm tỉ lệ tật khúc xạ là vấn đề cần thiết
và cấp bách.
Hiện nay, hệ thống chiếu sáng của các trường học đang ngày được nâng cấp.
Nhưng do điều kiện kinh tế không đồng đều nên việc trang bị hệ thống chiếu sáng ở
các trường cũng khác nhau, các trường ở gần trung tâm thành phớ có hệ thớng chiếu
sáng tớt hơn các trường ở tỉnh lẻ, các trường dân tộc. Tỉ lệ học sinh bị các tật về mắt
giữa các trường cũng khác nhau.
Tuy nhiên, phải chăng tất cả những trường nằm gần trung tâm thành phớ đều
có hệ thớng chiếu sáng đạt ch̉n, học sinh các trường ở gần thành phớ sẽ ít bị các tật
về mắt? Để khẳng định được điều đó thì phải có một cuộc khảo sát diễn ra thật
nghiêm túc và đáng tin cậy. Câu hỏi này cũng đã thu hút tác giả trong một thời gian
dài. Vì vậy, trong điều kiện cho phép, tác giả đã hướng tới nghiên cứu đề tài: “Khảo
sát hệ thống chiếu sáng trường học ở cấp THPT và đề xuất giải pháp khắc
phục”.
Đề tài này hướng tới tầm quan trọng của hệ thống chiếu sáng và một số giải
pháp khắc phục các tật về mắt cho lứa tuổi học đường. Đặc biệt với học sinh trung
học phổ thông, các em phải học tập nhiều ca, nhiều môn, phải ôn thi vất vả, phải tự

SVTH: Nguyễn Thị Hằng

trang: 10


GVHD: TS. Lê Hồng Sơn

Khóa luận tốt nghiệp

lựa chọn hướng đi cho mình cùng với sự kỳ vọng của người thân thì sự căng thẳng, lo
lắng nhiều hơn và các tật về mắt cũng sẽ dễ xãy ra với các em .
Qua q trình tìm hiểu, tham khảo một sớ cơng trình nghiên cứu của các nhà
đi trước thì với đề tài này có rất ít tài liệu tham khảo và ít cơng trình nghiên cứu. Vì
vậy, với khả năng hạn chế, tác giả hy vọng sẽ đóng góp công sức để phần nào đó
giúp đề tài hoàn thiện hơn.
Với đề tài này mục đích chính là:
Qua việc nghiên cứu lí thuyết chiếu sáng và khảo sát thực trạng chiếu sáng ở
một số trường THPT, đề xuất các giải pháp khắc phục nhằm tạo ra một mơ hình hệ
thớng chiếu sáng đạt chuẩn quốc gia và từ đó có thể áp dụng mơ hình này cho các
trường khác.
Đối tượng nghiên cứu của đề tài bao gồm:
Nghiên cứu lý thuyết chiếu sáng, các tiêu chuẩn quốc gia về chiếu sáng, các
quy chuẩn thiết kế trường học và một số tài liệu, văn bản liên quan đến đề tài.
Do điều kiện về thời gian có hạn nên phạm vi nghiên cứu của đề tài chỉ tập
trung nghiên cứu khảo sát hệ thống chiếu sáng ở một số trường trung học phổ thông
và đưa ra các giải pháp khắc phục.
Do nhu cầu khảo sát hệ thống chiếu sáng nên nhiệm vụ đặt ra như sau:
 Nghiên cứu về lý thuyết chiếu sáng trường học và các tiêu chuẩn chiếu sáng
quốc gia.

 Khảo sát, đánh giá, phân tích thực trạng chiếu sáng ở một số trường THPT.
 So sánh các chỉ tiêu chiếu sáng ở một số trường THPT trên với các chỉ tiêu
chiếu sáng chuẩn quốc gia từ đó đưa ra giải pháp khắc phục.
Đề tài đã sử dụng các phương pháp:
 Phương pháp nghiên cứu lí luận: Nghiên cứu phân tích, tổng hợp, hệ thớng
hóa các tài liệu văn bản liên quan đến đề tài.

SVTH: Nguyễn Thị Hằng

trang: 11


GVHD: TS. Lê Hồng Sơn

Khóa luận tốt nghiệp

 Phương pháp điều tra bằng phiếu hỏi, phương pháp quan sát hệ thống chiếu
sáng ở một số trường THPT trên, phương pháp phỏng vấn, phương pháp thớng
kê tốn học, phương pháp đồ thị, phương pháp so sánh, xử lý sớ liệu.
Ngồi phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo thì nội dung đề tài gồm có
bớn chương.
 Chương 1: Lý thuyết chiếu sáng
 Chương 2: Hệ thống chiếu sáng trường học chuẩn quốc gia.
 Chương 3: Khảo sát thực trạng hệ thống chiếu sáng ở một số trường THPT.
 Chương 4: Giải pháp khắc phục.

SVTH: Nguyễn Thị Hằng

trang: 12

GVHD: TS. Lê Hồng Sơn

Khóa luận tốt nghiệp

1. CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT CHIẾU SÁNG
1.1 Lý thuyết quang học về chiếu sáng
1.1.1 Quang thông
Quang thông  là đại lượng đặc trưng cho biết khả năng phát sáng của một
nguồn sáng, có xét đến sự cảm thụ ánh sáng của mắt người hay gọi là công suất
chuyển thành ánh sáng của các bức xạ có bước sóng từ 1  380 nm đến bước sóng
2  780 nm do nguồn sáng phát ra.
2

   W ( )V ( )d
1

Trong đó:
W ( ) là phân bố phổ năng lượng của bức xạ.

V(  ) là độ nhạy ánh sáng tương đối của mắt người.
Đơn vị của quang thông là lumen (lm), tức là quang thông do một nguồn sáng
điểm có cường độ sáng một candela phát đều trong một góc khối (  ) (tức là góc
không gian được sử dụng trong tính toán chiếu sáng) một steradian (sr).
1 lumen =

1
oát ánh sáng
683

Bảng 1-1: Quang thông một số nguồn sáng
Nguồn sáng

Quang thông (lm)

Đèn nung sáng

1390

Đèn huỳnh quang

540

Sodium cao áp

10000

Sodium hạ áp

33000

Thủy ngân cao áp

58000

Metal Halide

190000

1.1.2 Cường độ sáng

Cường độ ánh sáng là quang thông của nguồn sáng đó theo một phương cho
trước. Giả sử nguồn sáng phát ra lượng quang thông d trong góc khối d hướng
tới A. Khi đó, cường độ sáng của nguồn tới điểm A được định nghĩa là:

SVTH: Nguyễn Thị Hằng

trang: 13


GVHD: TS. Lê Hồng Sơn

Khóa luận tốt nghiệp

I OA  lim
d0

d
d

Hình 1-1: Cường đợ ánh sáng

Đơn vị của góc khới là steradian(sr)
Đơn vị của cường độ sáng là candela (cd).
Dưới đây là cường độ sáng của một số nguồn sáng thường gặp:
Bảng 1-2: Cường độ một số ánh sáng thường gặp
Cường độ sáng (cd)

Nguồn sáng
Ngọn nến

0,8cd (theo mọi hướng của không gian)

Đèn nung sáng 40W/220V

35cd (theo mọi hướng)

Đèn nung sáng 300W/220V

400cd (theo mọi hướng)

Đèn nung sáng 300W/220V (có chao đèn)

1500cd (hướng trung tâm)

1.1.3 Độ rọi
Độ rọi là đại lượng đặc trưng cho mức được chiếu sáng cao hay thấp của bề
mặt. Độ rọi được ký hiệu là E. Đơn vị của độ rọi là lux (lx).
Độ rọi có hai loại : Độ rọi trung bình và độ rọi điểm.
Độ rọi trung bình
Độ rọi trung bình E là mật độ quang thơng trên bề mặt được chiếu sáng, được
tính là :
E


S

Trong đó :

 là quang thông bề mặt được nhận. S là diện tích bề mặt.

SVTH: Nguyễn Thị Hằng

trang: 14


GVHD: TS. Lê Hồng Sơn

Khóa luận tốt nghiệp

Hình 1-2: Độ rọi trung bình

Đơn vị của độ rọi là lux(lx)
Độ rọi điểm
Độ rọi điểm là độ rọi tại một điểm trên bề mặt được chiếu sáng.
Ta xét nguồn sáng điểm O phát ra cường độ sáng I tới điểm A.
Độ rọi tại điểm A được tính là :
EA 

I cos I cos3 

r2
h2



Với  là góc hợp bởi pháp tuyến n của dS với phương cường độ sáng I.

Hình 1-3: Độ rọi điểm

SVTH: Nguyễn Thị Hằng

trang: 15


GVHD: TS. Lê Hờng Sơn

Khóa ḷn tớt nghiệp

1.1.4 Độ chói L (cd/m2)
Độ chói là đại lượng đặc trưng cho mức độ sáng của vật bức xạ sáng. Khi nhìn
nguồn (hoặc bề mặt phát sáng), mắt người trực tiếp thu nhận cường độ sáng, gây cảm
giác chói sáng. Cảm giác ấy được đánh giá bằng độ chói L.
Độ chói L của một bề mặt phát sáng dS theo một hướng khảo sát là tỷ số giữa
cường độ sáng I  theo hướng đó và diện tích bao nhìn từ hướng đó.
L

I
S cos

Trong đó :
I là cường độ sáng của mặt S hướng tới mắt người quan sát.

 là góc giữa pháp tuyến n của mặt S và hướng nhìn.

Scos  được gọi là bề mặt biểu kiến khi nhìn mặt phát sáng S.
Đơn vị của độ chói là candela trên mét vuông (cd/m2).

1.1.5 Nhiệt độ màu
Để diễn ta chính xác màu của ánh sáng ta dùng “ nhiệt độ màu” ký hiệu là T,
đơn vị đo là độ Kelvin (K). Người ta so sánh màu của ánh sáng của nguồn quan sát

với ánh sáng của vật đen tuyệt đối ở cùng nhiệt độ T (Kelvin) phát ra và đưa ra định
nghĩa:
Nhiệt độ màu T (Kelvin) của ánh sáng (của nguồn sáng bất kỳ) là nhiệt độ
(Kelvin) của vật đen tuyệt đối, khi đốt nóng ở nhiệt độ đó, vật đèn phát ra ánh sáng
có cùng màu với ánh sáng của nguồn quan sát.

SVTH: Nguyễn Thị Hằng

trang: 16


GVHD: TS. Lê Hồng Sơn

Khóa luận tốt nghiệp

Bảng 1-3: Nhiệt độ màu của một số nguồn sáng
Nguồn sáng

Nhiệt độ màu T(K)

Ngọn nến

1800

Đèn sợi đốt thông thường

2500

Đèn sợi đốt Halogen

2950

Đèn huỳnh quang ánh sáng trắng ấm

3000

Đèn huỳnh quang ánh sáng trắng trung

3500 – 5500

tính
Đèn huỳnh quang ánh sáng trắng lạnh
Ánh sáng ban ngày trời mây

>6000
6000 đến 8000

Khi nói đến nhiệt độ màu của ánh sáng đèn huỳnh quang 4000K không có nghĩa
nhiệt độ thực của bóng đèn là 4000K (nhiệt độ thực của bóng đèn vào cở 450C).
1.1.6 Chỉ số thể hiện màu
Cùng một màu nhưng khi quan sát dưới ánh sáng của các nguồn khác nhau sẽ
có cảm nhận màu không giống nhau.
Chỉ số thể hiện màu CRI đánh giá độ sai lệch về màu khi quan sát dưới ánh
sáng (của nguồn sáng nào đó) so với quan sát dưới ánh sáng của nguồn sáng chuẩn
(của vật đen tuyệt đối, ánh sáng trắng ban ngày) cùng nhiệt độ màu.
Người ta quy ước chỉ số CRI có trị số trong khoảng 0 – 100.
Ánh sáng đơn sắc có chỉ số CRI = 0. Ánh sáng đèn sợi đốt có chỉ số CRI gần
bằng 100.
Khi quan sát dưới ánh sáng có:
CRI = 0 màu hoàn toàn bị biến đổi.

CRI < 50 màu bị biến đổi nhiều.
50 70 CRI > 85 sự thể hiện màu tốt.

SVTH: Nguyễn Thị Hằng

trang: 17


GVHD: TS. Lê Hồng Sơn

Khóa luận tốt nghiệp

Trong môi trường chiếu sáng thơng thường có thể chọn ng̀n có CRI trong
khoảng 70 – 85. [1, tr 16]

1.1.7 Hiệu suất phát quang
Hiệu suất phát quang là tỷ số giữa quang thông của nguồn phát ra và công suất
mà nguồn sáng tiêu thụ. Đơn vị của hiệu suất phát quang là lumen/Watt (lm/W).
1.1.8 Chiếu sáng sự cố
Chiếu sáng sự cố là chiếu sáng đảm bảo cho người ta có thể thoát ra ngồi một
cách dễ dàng trong trường hợp có sự cớ của mạng điện chiếu sáng làm việc.

1.2 Các loại đèn chiếu sáng
1.2.1 Nguồn sáng điện
Nguồn sáng điện biến đổi điện năng thành quang năng, tạo ra ánh sáng nhân tạo.

1.2.2 Những cách tạo ra ánh sáng nhân tạo
Để tạo ra ánh sáng, người ta sử dụng 3 nguyên lý sau:

-

Đốt sợi kim loại (vonfram) ở nhiệt độ cao.

-

Sử dụng hiện tượng huỳnh quang phát sáng.

-

Phóng điện hồ quang giữa 2 điện cực.

1.2.3 Sự phát triển của đèn điện
Sự phát triển của đèn điện được đánh dấu bằng các mốc thời gian ra đời sau:
Năm 1879: Nhà bác học người Mỹ Thomas Edison đã phát minh ra đèn sợi
đốt, dây tóc làm bằng than cacbon, phát minh này đã mở ra một kỹ nguyên mới về
nguồn sáng nhân tạo. Ngày nay sợi đốt làm bằng vonfram.
Năm 1923: đèn Natri (Sodium) áp suất thấp ra đời.
Năm 1930: đèn cao áp thủy ngân ra đời .
Năm 1938: đèn ống huỳnh quang ra đời.
Năm 1958: đèn sợi đốt Halogen ra đời.
Năm 1960: đèn Halogen kim loại ra đời.
Năm 1962: đèn cao áp Natri ra đời.
Năm 1992: đèn Compact huỳnh quang ra đời.

SVTH: Nguyễn Thị Hằng

trang: 18

GVHD: TS. Lê Hồng Sơn

Khóa luận tốt nghiệp

1.2.4 Phân loại các đèn điện
Dựa vào nguyên lý hoạt động có thể phân loại các đèn điện như sau:

n

n

S i

t thông
ng

i

t

S i t
Halogen

n nh ng
n
p

nh quang

ng

nh
quang

Compact
quang

nh

n

ng

n

n

n

y ngân cao
p

Sodium (Na)

Sodium cao p

Halogen kim
i
(Metalhalide)

Sodium

p p

Hình 1-4: Biểu đồ phân loại đèn

1.2.4.1 Đèn sợi đốt
Cấu tạo đèn sợi đốt thông thường :

SVTH: Nguyễn Thị Hằng

trang: 19

n

n led

n


GVHD: TS. Lê Hồng Sơn

Khóa luận tốt nghiệp

Hình 1-5: Cấu tạo đèn sợi đốt thông thường

Đèn sợi đốt thông thường được cấu tạo bởi ba bộ phận chính là bóng đèn,
đuôi đèn, sợi đốt.
Bóng đèn được làm bằng thủy tinh, phía trong bóng được hút hết không khí và
bơm vào đó khí trơ (Argon, Kripton, Ne..) để làm tăng tuổi thọ cho sợi đốt.
Đuôi đèn được làm bằng đồng hoặc sắt tráng kẽm, được gắn chặt với bóng

thủy tinh. Có hai kiểu đuôi đèn: Đuôi xoắn và đuôi cài.
Sợi đốt làm bằng dây tóc kim loại (Vonfram ). Dây tóc kim loại nóng chảy ở
nhiệt độ cao và thường phát sáng khi có dịng điện chạy qua.
Đèn sợi đớt thơng thường hoạt động theo lý phát quang của một số vật liệu
dẫn điện khi có dòng điện chạy qua.
Khi cho dịng điện chạy qua sợi đớt, dây tóc kim loại bị nung nóng phát ra các
bức xạ, phần lớn các bức xạ này nằm trong miền hồng ngoại. Khi nhiệt độ tăng thì
phổ của các bức xạ dịch chuyển về miền ánh sáng nhìn thấy.
Đặc tính kỹ thuật:
Hiệu suất phát quang thấp: (13  20) lm/W
Tuổi thọ trung bình thấp : 1000 giờ
Chỉ số màu
Nhiệt độ màu T

: CRI = 100
: 2500K

Giá thành hạ.
Khởi động tức thời.

SVTH: Nguyễn Thị Hằng

trang: 20


GVHD: TS. Lê Hồng Sơn

Khóa luận tốt nghiệp

Ưu điểm: phát sáng liên tục, chỉ số thể hiện màu tốt, có thể mắc trực tiếp vào

lưới điện, kích thước nhỏ, dễ bố trí, lắp đặt và dễ sử dụng.
Nhược điểm: hiệu suất phát quang thấp, tuổi thọ thấp, không tiết kiệm điện
năng, chỉ sử dụng nơi có yêu cầu độ rọi thấp. [1, tr 18, 19]
Bảng 1-4: Thông số đèn sợi đốt thông thường

Công suất P (W)

Quang thông  (lm)

15

120

25

220

40

430

60

740

75

970

100

1390

150

2200

200

3000

500

8700

1000

18700

1500

27700

1.2.4.2 Đèn sợi đốt Halogen
Do thông thường vonfram ở đèn sợi đốt dễ bị bay hơi ở nhiệt độ cao, do đó bị
mịn dần nên sợi đớt bị đứt. Ở đèn sợi đốt Halogen, người ta cho các chất họ Halogen
vào bóng đèn làm hạn chế sợi đốt bay hơi, tăng nhiệt độ sợi đốt. Do đó, đèn sợi đốt
Halogen mang đặc tính tốt hơn.
Cấu tạo đèn sợi đốt Halogen như hình bên:

Hình 1-6:Đèn sợi đốt Halogen

SVTH: Nguyễn Thị Hằng

trang: 21


GVHD: TS. Lê Hồng Sơn

Khóa luận tốt nghiệp

Đèn sợi đốt Halogen có cấu tạo giống đèn sợi đốt thông thường (tức gồm 3 bộ
phận chính: sợi đốt (kim loại Vonfram), bóng đèn và đuôi đèn. Tuy nhiên, điểm khác
với đèn sợi đốt thông thường là trong bóng của đèn sợi đớt Halogen, ngồi khí trơ
cịn có một lượng nhỏ các khí thuộc nhóm Halogen (như Brom, Iode..), bóng đèn
được làm bằng thủy tinh thạch anh nên có thể chịu nhiệt và áp suất cao hơn loại bóng
đèn thông thường.
Nguyên tắc hoạt động: Iode kết hợp với Vonfram (hay tungsten) bay hơi ở
dạng khí thành Iodur Vonfram, hỗn hợp này không bám vào vỏ thủy tinh như đèn
thông thường mà chuyển động xung quanh sợi đốt, ở vùng nhiệt độ cao gần thành sợi
đốt thì hợp chất đó sẽ bị tách thành hai chất: Vonfram bay trở lại và bám vào sợi đốt
và các phân tử khí Halogen được giải phóng trở về dạng khí. Quá trình cứ lặp đi lặp
lại.
Đặc tính kỹ thuật:
Hiệu suất phát quang: 19  25 lm/W
Tuổi thọ trung bình : 2000 giờ.
Không có hiện tượng sợi đốt bị bay hơi làm đen bầu đèn.
Giá thành cao hơn đèn sợi đốt thông thường.

Ưu điểm so với đèn sợi đốt thông thường:

Giảm sự bay hơi của sợi đốt, do đó tuổi thọ cao hơn, hạn chế suy giảm quang thông.
Nhiệt độ làm việc của đèn cao hơn do đó làm tăng nhiệt độ màu T = 2800  3200K.
Chỉ số CRI = 100
Giảm kích thước, tăng hiệu suất phát quang.

Đèn sợi đốt Halogen được sử dụng trong chiếu sáng chất lượng cao. [1, tr 19,
20]
Nhược điểm: giá thành cao hơn, nhiều tia hồng ngoại hơn, nhiều tia cực tím
hơn, khó cầm giữ…

SVTH: Nguyễn Thị Hằng

trang: 22


GVHD: TS. Lê Hồng Sơn

Khóa luận tốt nghiệp

Bảng 1-5: Thông số đèn sợi đốt Halogen

Công suấtP (W)

Quang thông  (lm)

100

2100

300

6300

500

10500

1000

22000 – 26000

1500

33000

2000

44000 – 54000

1.2.4.3 Đèn phóng điện
Cấu tạo của đèn ống huỳnh quang :

Hình 1-7: Cấu tạo đèn ống huỳnh quang

Đèn ống huỳnh quang gồm hai bộ phận chính: Ống thủy tinh và điện cực.
Ống thủy tinh được phủ lớp bột huỳnh quang (chủ yếu là photpho), ống huỳnh
quang có nhiều loại có chiều dài khác nhau: 0,3m; 0,6m; 1,2m; 1,5m; 2,4m…Trong
ống thủy tinh không có không khí chỉ có khí trơ và một ít hơi thủy ngân.
Điện cực được làm bằng dây vonfram có dạng lò xo xoắn, được tráng một lớp
Bari – oxit để phát ra điện tử, có hai đầu tiếp điện đưa ra ngoài gọi là chân đèn để nối

với nguồn điện.

SVTH: Nguyễn Thị Hằng

trang: 23


GVHD: TS. Lê Hồng Sơn

Khóa luận tốt nghiệp

Nguyên lý hoạt động:

Hình 1-8: Sơ đồ mạch của đèn ống huỳnh quang

Khi đóng công tắc, điện áp nguồn sẽ vào hai tiếp điểm của starter, làm phát
sinh ra dòng hồ quang phóng qua hai tiếp điểm, sức nóng của dòng hồ quang làm tấm
lưỡng kim loại cong lại, hai tiếp điểm chập lại tạo thành mạch kín. Dòng điện sẽ chạy
qua mạch (nguồn – chấn lưu – tim đèn – starter – tim đèn – nguồn). Dòng điện làm
nóng đỏ hai tim đèn, làm ion hóa chất khí. Khi hai tiếp điểm chập lại, dòng hồ quang
mất đi, tiếp điểm nguội và hở ra làm mạch điện. [3]
Dòng điện qua chấn lưu bị cắt một cách đột ngột sẽ phát sinh một suất điện
động tự cảm lớn đi qua hai điện cực của bóng đèn. Suất điện động này tạo ra sự
phóng điện giữa hai điện cực tạo ra tia tử ngoại. Bên trong ống có một ít thủy ngân,
để khi phóng điện hơi thủy ngân kích thích tạo các tia sơ cấp chủ yếu là tử ngoại. Các
tia tử ngoại này đập vào lớp bột huỳnh quang ở bề mặt ống sinh ra các tia nhìn thấy
có bước sóng   400 700 nm.
Đặc tính kỹ thuật:
Hiệu suất phát quang: 55  95 lm/W
Tuổi thọ trung bình:

8000 10.000 giờ.

Rất nhạy cảm với môi trường, khó khởi động ở nhiệt độ thấp.
Loại đèn T5 đường kính ống 16mm là sản phẩm mới hiệu suất phát quang
tăng 7%.

SVTH: Nguyễn Thị Hằng

trang: 24


GVHD: TS. Lê Hồng Sơn

Khóa luận tốt nghiệp

Có hiệu ứng nhấp nháy gây mỏi mắt.
Khó khởi động khi nhiệt độ môi trường thấp.
Chỉ số thể hiện màu tương đối cao: CRI  85  95
Nhiệt độ màu

T  3000 6500K.

Ưu điểm: diện tích chiếu sáng lớn, ánh sáng phát ra gần giống với ánh sáng tự
nhiên, quang thông giảm ít khi điện áp thay đổi trong phạm vị cho phép.
Nhược điểm: cấu tạo phức tạp, giá thành cao.
Đèn huỳnh quang có hai loại:
-

Loại bật sáng bằng bộ mồi (starter) và cấp điện áp bằng chấn lưu (Ballast)

thường.

-

Loại bật sáng tức thời không cần đốt nóng trước. [2, tr 7]

Đèn

Bảng 1-6: Thông số đèn ống huỳnh quang T8

Công suất

Chiều dài

Quang

P (W)

(m)

18

36

58

0,6

1,2

1,5

SVTH: Nguyễn Thị Hằng

Chỉ số thể

Đường

thơng

hiện màu

kính ống

 (lm)

CRI

(mm)
26mm

T (K)

1400

2700

85

1450

3000

85

1450

4000

85

1350

6000

85

3250

2700

85

3350

3000

85

3450

4000

85

3200

6000

85

5300

2700

85

5400

3000

85

5450

4000

85

5250

6000

85

26mm

26mm

trang: 25