›
›

Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng - Chương 2: Nguồn sáng (Đèn điện) - Nguyễn Quang Thuấn

ppt 80 trang hapham 1820
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng - Chương 2: Nguồn sáng (Đèn điện) - Nguyễn Quang Thuấn", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptbai_giang_ky_thuat_chieu_sang_chuong_2_nguon_sang_den_dien_n.ppt

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng - Chương 2: Nguồn sáng (Đèn điện) - Nguyễn Quang Thuấn

  1. Chg 2. NGUỒN SÁNG (ĐÈN ĐIỆN) 2.1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI 2.1.1. Phân loại nguồn sáng (theo CT và NLLV) BÓNG ĐÈN SỢI ĐỐT LED PHÓNG ĐIỆN HUỲNH CA THỦY Na METAL- THƯỜNG HALOGEN QUANG NGÂN (SOUDIUM) HALIDE ỐNG CAO ÁP COMPACT THẤP ÁP 6/9/2021 1
  2. 2.1.1. Phân loại nguồn sáng (theo CT và NLLV) èng phãng ®iÖn ®îc rót mét phÇn khÝ, èng phãng ®iÖn ®îc n¹p khÝ, ¸p suÊt thÊp h¬n ¸p suÊt khÝ quyÓn ¸p suÊt cao h¬n ¸p suÊt khÝ quyÓn mét chót Qu¸ tr×nh phãng ®iÖn trong gåm ba bíc: T¹o nªn c¸c ®iÖn tö tù do vµ gia tèc ®iÖn tö b»ng ®iÖn trêng. §éng n¨ng cña c¸c ®iÖn tö tù do biÕn ®æi thµnh n¨ng lîng kÝch thÝch cña c¸c nguyªn tö chÊt khÝ. N¨ng lîng kÝch thÝch cña c¸c nguyªn tö chÊt khÝ ®îc biÕn ®æi thµnh bøc x¹ ¸nh s¸ng nh×n thÊy. 6/9/2021 2
  3. 2.1.1. Phân loại nguồn sáng (bố trí và kích thước) a. Nguồn sáng điểm Khi khoảng cách từ nguồn đến mặt làm việc lớn hơn nhiều so với kích thước nguồn sáng (thường nguồn sáng có kích thước nhỏ hơn 0,2 khoảng cách chiếu sáng đều có thể coi là nguồn sáng điểm). Bóng đèn sợi đốt, compact có thể coi là nguồn sáng điểm. b. Nguồn sáng đường Một nguồn sáng được coi là nguồn sáng đường khi chiều dài của nó đáng kể so với khoảng cách chiếu sáng. Có thể coi đèn ống là nguồn sáng đường. Các băng sáng, bóng đèn được bố trí thành các dải sáng là nguồn sáng đường. c. Nguồn sáng mặt Các đèn được bố trí thành mảng hoặc ô sáng được coi như nguồn sáng mặt. 6/9/2021 3
  4. 2.1.2. Sơ lược lịch sử phát triển và phạm vi sử dụng Sợi đốt Halogen 6/9/2021 4
  5. 2.2 CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CƠ BẢN 2.2.1. Điện áp và Công suất CẦN PHÂN BIỆT • Điện áp trên bóng đèn hay trên bộ đèn • Công suất bóng đèn hay trên bộ đèn 220V/100W 220V/250W 2.2.2. Quang thông F F 2.2.3. Hiệu suất phát quang H = , lm /W (luminous efficiency) P ➢ Đánh giá quá trình biến đổi điện năng thành quang năng; ➢ Hiệu suất phát quang càng cao, chứng tỏ đèn càng TKĐN. 6/9/2021 5
  6. Hiệu suất phát quang của một số loại đèn 6/9/2021 6
  7. 2.2.4. Nhiệt độ màu T (Colour Temperature) Để đánh giá chính xác hơn các loại ánh sáng trắng, người ta dùng khái niệm nhiệt độ màu T. Như vậy, để xác định T của nguồn sáng cần phải so sánh ánh sáng của nó với ánh sáng bức xạ của vật đen tuyệt đối được đốt nóng khoảng 2000-100000K. 6/9/2021 7
  8. 2.2.4. Nhiệt độ màu T (Colour Temperature) 6/9/2021 8
  9. 2.2.4. Nhiệt độ màu T (Colour Temperature) 6/9/2021 9
  10. 2.2.4. Nhiệt độ màu T (Colour Temperature) T của một NS không phải nhiệt độ của bản thân nó. Nhiệt độ màu cho ta cảm giác định tính về vùng cực đại trong phổ năng lượng của nguồn sáng. ➢ Ta nói ánh sáng đèn sợi đốt là ánh sáng “ấm” vì có phổ năng lượng cực đại nằm ở vùng bức xạ màu đỏ, ➢ Còn ánh sáng đèn huỳnh quang là ánh sáng “lạnh” vì phổ năng lượng bức xạ của nó giàu màu xanh da trời. ▪ Qua các nghiên cứu, người ta chỉ ra rằng: ➢ Nguồn có T thấp chỉ dùng cho những nơi đòi hỏi độ rọi thấp; ➢ Ngược lại, nơi đòi hỏi độ rọi cao lại phải dùng các nguồn có nhiệt độ màu lớn (ánh sáng lạnh). Vì vậy trong thiết kế chiếu sáng, người ta coi T như tiêu chuẩn đầu tiên để lựa chọn NS phù hợp với không gian có độ rọi yêu cầu đã biết nhằm đạt được môi trường ánh sáng tiện nghi. 6/9/2021 10
  11. Biểu đồ Kruithof BiÓu ®å Kruithof lµ tiªu chuÈn ®Çu tiªn cho sù lùa chän nguån s¸ng. Ta nhËn thÊy muèn cã ®é räi víi ®é tiÖn nghi cao th× nguån s¸ng ph¶i cã nhiÖt ®é mµu thÝch hîp. 6/9/2021 11
  12. 2.2.5. Chỉ số truyền đạt mầu Để đánh giá khả năng phân biệt chính xác màu sắc của vật được chiếu sáng ánh sáng của một nguồn sáng đó, người ta đưa ra khái niệm CRI. 6/9/2021 12
  13. 6/9/2021 13
  14. 1.2.5 Chỉ số truyền đạt mầu 6/9/2021 14
  15. 1.2.5 Chỉ số truyền đạt mầu 6/9/2021 15
  16. 2.3. ĐÈN SỢI ĐỐT 2.3.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc 6/9/2021 16
  17. 2.3.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc 6/9/2021 17
  18. 2.3.2 Đặc điểm của đèn sợi đốt: a. Ưu điểm: ➢ Có chỉ số truyền đạt màu rất cao (CRI ≈ 100%) cho phép sử dụng trong chiếu sáng chất lượng cao. ➢ Nối trực tiếp vào lưới điện, không đòi hỏi thiết bị đi kèm; dễ dàng điều khiển; bật sáng tức thời và giá thành thấp. b. Nhược điểm: ➢ Hiệu quả năng lượng thấp, đạt 10-20lm/W; phát nóng; chịu rung động của đèn kém. ➢ Tuổi thọ thấp, phụ thuộc vào điện áp: trung bình 1000h nhưng khi U tăng 5%Uđm tuổi thọ chỉ còn 500h. 6/9/2021 18
  19. 6/9/2021 19
  20. Ảnh hưởng của điện áp đến các đặc tính của đèn Gäi 0, I0, P0, D0 lµ quang th«ng, dßng ®iÖn, c«ng suÊt, tuæi thä cña ®Ìn ë ®iÖn ¸p ®Þnh møc U0, khi ta ®Æt lªn ®Ìn mét ®iÖn ¸p U th× cã quan hÖ : 3,5 /0 = ( U/U0 ) (2.1) 0,5 I/I0 = (U/U0 ) (2.2) 1,5 P/P0 = ( U/U0 ) (2.3) 13,5 D/D0 = ( U0/U) (2.4) 6/9/2021 20
  21. 2.3.3. Phạm vi sử dụng: 6/9/2021 21
  22. 2.3.3. Phạm vi sử dụng: 6/9/2021 22
  23. ✓Từ năm 1960, ngoài khí trơ người ta còn bổ sung Halogen (Iốt, Brom) khi đó vonfram bốc hơi lắng đọng trên sợi đốt mà không bị ngưng đọng trên thành bóng đèn cho phép đạt nhiệt độ 31000K, hiệu quả ánh sáng từ 20-27lm/W tuổi thọ trung bình 2000h. 6/9/2021 23
  24. 6/9/2021 24
  25. 2.4. ĐÈN HUỲNH QUANG Flourescent Lamp Cấu tạo: Ống thủy tinh Điện cực Phủ phốt pho Khí trơ Thủy ngân Nguyên lý làm việc: Sau khi được khởi động, các sóng điện từ tần số cao phóng qua lại giữa hai điện cực của bóng đèn, đồng thời sóng này đập vào lớp bột HQ ở vách trong bóng đèn làm phát ra các tia bức xạ thức cấp ở các bước sóng mà mắt người cảm nhận được. 6/9/2021 25
  26. Thiết bị mồi đèn: Để gây phóng điện ban đầu và duy trì ổn định ánh sáng, phải dùng thiết bị mồi đèn. Thiết bị mồi đèn hay dùng là tắc-te và chấn lưu. 6/9/2021 26
  27. * Tắc-te Tắc-te khí: lµ mét bãng ®Ìn cã khÝ rÊt nhá cã c¸c ®iÖn cùc gÇn nhau, trong ®ã mét ®iÖn cùc lµ b¶n lìng kim m¾c song song víi ®Ìn èng nh s¬ ®å trªn h×nh vÏ. Khi ®ãng m¹ch h×nh thµnh m¹ch ®iÖn kÝn t¹o nªn tõ nguån qua chÊn lu, mét ®iªn cùc, t¾c te vµ qua mét ®iÖn cùc kh¸c vÒ nguån. Khi ®ã ®iÖn ¸p nguån ®Æt lªn hai cùc cña t¾c te cã khÝ lµm cho t¾c te phãng ®iÖn. KÕt qu¶ lµ b¶n lìng kim nãng lªn vµ bÞ d·n në chËp m¹ch lµm cho t¾c te kh«ng phãng ®iÖn n÷a, nhiÖt ®é gi¶m ®i. Sau mét kho¶ng thêi gian ng¾n b¶n lìng kim hë m¹ch kÐo theo m¹ch ®iÖn qua chÊn lu hë m¹ch. N¨ng lîng tõ trêng tÝch lòy trong chÊn lu t¹o nªn qu¸ ®iÖn ¸p qu¸ ®é khi hë m¹ch g©y phãng ®iÖn ban ®Çu trong ®Ìn 6/9/2021 27
  28. T¾c-te nhiÖt: gåm mét bãng ®Ìn ch©n kh«ng nhá chøa mét c«ng t¾c lìng kim khÐp m¹ch khi nguéi vµ mét ®iÖn trë ®èt nãng. Khi cã ®iÖn ®iÖn trë nµy vµ c¸c ®iÖn cùc m¾c nèi tiÕp bÞ ph¸t nãng theo hiÖu øng Joule lµm hë m¹ch b¶n lìng kim g©y qu¸ ®iÖn ¸p khi hë m¹ch chÊn lu g©y phãng ®iÖn ban ®Çu trong ®Ìn. Trong c¶ hai trêng hîp nªn sö dông mét ®iÖn dung nhá cì 6nF lµm t¨ng thêi gian qu¸ ®iÖn ¸p do ®ã måi ®Ìn dÔ dµng h¬n. 6/9/2021 28
  29. Đèn HQ với chấn lưu điện từ 6/9/2021 29
  30. Đèn HQ với chấn lưu điện tử 6/9/2021 30
  31. CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CHÍNH 6/9/2021 31
  32. 6/9/2021 32
  33. 6/9/2021 33
  34. 6/9/2021 34
  35. ƯU ĐIỂM CỦA ĐÈN HQ 6/9/2021 35
  36. NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐÈN HQ 6/9/2021 36
  37. 6/9/2021 37
  38. CÁC LĨNH VỰC ỨNG DỤNG CỦA ĐÈN HQ 6/9/2021 38
  39. CÁC LĨNH VỰC ỨNG DỤNG CỦA ĐÈN HQ 6/9/2021 39
  40. CÁC LĨNH VỰC ỨNG DỤNG CỦA ĐÈN HQ 6/9/2021 40
  41. CÁC LĨNH VỰC ỨNG DỤNG CỦA ĐÈN HQ 6/9/2021 41
  42. 6/9/2021 42
  43. 6/9/2021 43
  44. 2.5. ĐÈN PHÓNG ĐIỆN KHÁC 6/9/2021 44
  45. BÓNG PHÓNG ĐIỆN Bầu thủy tinh Ống thạch anh Bức xạ UV Dòng HQ Phóng điện trong môi Nguyên tử trường khí hoặc hơi kim loại 6/9/2021 45
  46. HID HPS LPS 6/9/2021 46
  47. 2.5.1. ĐÈN THỦY NGÂN CAO ÁP Phãng ®iÖn trong h¬i thñy ng©n cã ¸p suÊt cao tõ 1 ®Õn 10 at bøc x¹ ¸nh s¸ng gåm bèn v¹ch chÝnh lµ 400, 430, 540, 560 nm vµ cã mµu tr¾ng. 6/9/2021 47
  48. 2.5.1. ĐÈN THỦY NGÂN CAO ÁP §Ìn h¬i thuû ng©n ®îc ph¸t triÓn ®Çu tiªn tõ n¨m 1901 nhng ®Ìn thñy ng©n cao ¸p ®îc sö dông chiÕu s¸ng trong nhµ tõ n¨m 1960, sau ®ã ®îc c¶i tiÕn nhê sö dông thªm phèt pho t¹o nªn mµu tr¾ng deluxe. HiÖu qu¶ ¸nh s¸ng kho¶ng 50 lm/W, chØ sè thÓ hiÖn mµu thÊp. Do ®Æc tÝnh cña ®Ìn thñy ng©n bÞ xuèng cÊp nhanh vµ hiÖu qu¶ n¨ng l- îng thÊp nªn ®Ìn thñy ng©n cao ¸p cã xu h- íng bÞ lo¹i bá. 6/9/2021 48
  49. 2.5.2. ĐÈN HALOGEN KIM LOẠI (METAL HALIDE) Nguyªn lý phãng ®iÖn cña h¬i halogen kim lo¹i ®îc Steinmetz m« t¶ ®Çu tiªn tõ n¨m 1911 vµ ®- îc c«ng ty General Electric øng dông ®Çu tiªn trong c«ng nghiÖp. Nã lµ ®Ìn thñy ng©n CA cho thªm vµo m«i trêng thñy ng©n muèi ièt cña c¸c kim lo¹i nh Indi, Thali, Natri. V× ièt thuéc nhãm halogen nªn nh÷ng ®Ìn cã m«i trêng nµy gäi lµ ®Ìn halogen kim lo¹i (Metal halide). 6/9/2021 49
  50. 2.5.2. ĐÈN HALOGEN KIM LOẠI (METAL HALIDE) C¸c lo¹i ®Ìn nµy cã hiÖu qu¶ s¸ng kho¶ng 70-100 lm/W vµ ®- îc chÕ t¹o víi d¶i c«ng suÊt tõ 32 ®Õn 2000 W nhiÖt ®é mµu 2700-45000K, CRI = 65-80. §Ìn Metal halide thay thÕ TNCA trong chiÕu s¸ng nhµ x- ëng, s©n thÓ thao, qu¶ng trêng, cÇu c¶ng nh»m TK§N. Nhîc ®iÓm cña ®Ìn nµy lµ gi¸ thµnh cao, sau mét thêi gian sö dông mµu bÞ thay ®æi. 6/9/2021 50
  51. 2.5.3. ĐÈN SODIUM CAO ÁP (HPS) §Ìn Sodium ¸p suÊt cao xuÊt hiÖn n¨m 1961 vµ ®îc th¬ng m¹i hãa vµo n¨m 1965, sö dông trong chiÕu s¸ng ngoµi trêi, chiÕu s¸ng c¸c c«ng tr×nh c«ng nghiÖp, v¨n hãa thÓ thao vµ lµ nguån s¸ng lý tëng cho chiÕu s¸ng ®êng giao th«ng. CÊu t¹o ®Ìn gåm bãng thñy tinh alumin h×nh « van, kÝch thíc t¬ng ®èi nhá, cã h¬i Natri víi ¸p suÊt 250 mm Hg, ®ui xo¸y, c«ng suÊt tõ 35 ®Õn 1000W. 6/9/2021 51
  52. 2.5.3. ĐÈN SODIUM CAO ÁP (HPS) ë nhiÖt ®é trªn 10000C vµ ¸p suÊt cao Natri bøc x¹ c¸c phæ s¸ng tr¾ng cã nhiÖt ®é mµu tõ 2000 ®Õn 25000K. HiÖu suÊt s¸ng cã thÓ ®¹t 120 lm/W nhng chØ sè thÓ hiÖn mµu t¬ng ®èi kÐm, CRI = 20. Tuæi thä lý thuyÕt cã thÓ tíi 10.000 giê. 6/9/2021 52
  53. 2.5.4. ĐÈN NATRI ÁP SUẤT THẤP LPS (SODIUM TA) ▪ Được sử dụng từ 1940 ở châu âu và năm 1970 ở Mỹ. ▪ èng ph¸t hå quang (h×nh ch÷ U) lµm tõ thñy tinh chÞu nhiÖt, chøa Natri vµ mét lîng nhá khÝ argon vµ neon. Áp suÊt trong èng kho¶ng 10-3mm Hg, kho¶ng gi÷a èng phãng ®iÖn vµ èng phÝa ngoµi lµ ch©n kh«ng. ¸nh s¸ng ®îc ph¸t ra bëi ®iÖn tö t¸c ®éng lªn c¸c nguyªn tö Natri g©y ra hå quang. Nguyªn tö Natri ë tr¹ng th¸i kÝch thÝch khi chuyÓn vÒ tr¹ng th¸i c¬ b¶n sÏ ph¸t ra ¸nh s¸ng ®¬n s¸c mµu vµng, trong ®ã 95% t¹i b- íc sãng 589nm cßn l¹i 5% ph¸t t¹i bíc sãng 586nm. ▪ Bøc x¹ ®Ìn Sodium ¸p suÊt thÊp ®¬n s¾c mµu da cam, víi bíc sãng nµy ¶nh cña ®èi tîng ®îc tiªu tô ®óng trªn vâng m¹c, v× thÕ ®Ìn Sodium ¸p suÊt thÊp thÝch hîp cho viÖc chiÕu s¸ng hÖ thèng giao th«ng, dÔ dµng quan s¸t c¸c ®èi tîng ®ang chuyÓn ®éng. 6/9/2021 53
  54. 6/9/2021 54
  55. 6/9/2021 55
  56. 6/9/2021 56
  57. 6/9/2021 57
  58. 6/9/2021 58
  59. 6/9/2021 59
  60. 6/9/2021 60
  61. 6/9/2021 61
  62. 6/9/2021 62
  63. 6/9/2021 63
  64. 6/9/2021 64
  65. 6/9/2021 65
  66. 6/9/2021 66
  67. 6/9/2021 67
  68. 2.5. CÁC NGUỒN SÁNG MỚI 2.5.1. Đèn sulfur ▪ Lµ lo¹i ®Ìn kh«ng cã ®iÖn cùc, ¸nh s¸ng ph¸t ra do bøc x¹ cña c¸c nguyªn tö sulphur trong m«i trêng khÝ Argon khi bÞ kÝch thÝch b»ng vi sãng (®- îc ph¸t minh n¨m 1990). ▪ Kh«ng chøa thñy ng©n, bÒn mµu, Ýt bÞ giµ hãa, thêi gian khëi ®éng rÊt ng¾n, bøc x¹ hång ngo¹i Ýt, bøc x¹ cùc tÝm còng rÊt yÕu, hiÖu suÊt cao (kho¶ng 100 lm/W), rÊt s¸ng vµ ph©n bè phæ ®Çy trong vïng nh×n thÊy. §©y lµ ®Ìn lý tëng ®Ó chiÕu s¸ng trong nhµ t¹i nh÷ng n¬i diÖn tÝch réng nh nhµ m¸y, kho hµng, nhµ thi ®Êu vµ c¸c phè bu«n b¸n. Nã còng lµ nguån s¸ng lý tëng cho chiÕu s¸ng ngoµi trêi, cho chiÕu s¸ng kiÕn tróc. §Ìn Sulphur cã thÓ ®iÒu chØnh quang th«ng ®Õn møc 30% cung cÊp ¸nh s¸ng cã nhiÖt ®é mµu ®Õn 6.000 K víi CRI = 80. Do kh«ng cã sîi ®èt nªn lo¹i ®Ìn nµy kh«ng thay ®æi mµu vµ cêng ®é s¸ng theo thêi gian. 6/9/2021 68
  69. 2.5. CÁC NGUỒN SÁNG MỚI 2.5.2. Đèn LED (Light Emitting Diode) PhÇn chñ yÕu cña mét LED lµ tinh thÓ b¸n dÉn InGaN t¹o nªn chuyÓn tiÕp P-N. Khi ®Æt ®iÖn ¸p nhá lªn chuyÓn tiÕp sÏ t¹o nªn c¸c ®iÖn tÝch di ®éng ch¹y qua chuyÓn tiÕp vµ biÕn ®æi n¨ng lîng d thµnh ¸nh s¸ng. N¨ng lîng gi¶i phãng do sù t¸i hîp ®iÖn tö lç trèng gÇn chuyÓn tiÕp sÏ lµm ph¸t sinh c¸c ph«ton. 6/9/2021 69
  70. 2.5.2. Đèn LED 6/9/2021 70
  71. 6/9/2021 71
  72. 6/9/2021 72
  73. 6/9/2021 73
  74. 6/9/2021 74
  75. 6/9/2021 75
  76. 6/9/2021 76
  77. 6/9/2021 77
  78. 6/9/2021 78
  79. 6/9/2021 79
  80. 6/9/2021 80