TRNG I HC BCH KHOA H NI
Dng c Duy Lp Vt lý k thut ỏnh sỏng
1
Lời cảm ơn
Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Hải Hng và các anh
thuộc Phòng Thí Nghiệm Vật lý và Kỹ thuật ánh sáng, Viện
Vật lý kỹ thuật, Trờng đại học Bách khoa Hà Nội đã tận
tình hớng dẫn, giúp đỡ em có cơ hội tìm hiểu nhiều kiến thức,
thực nghiệm và hoàn thành Đồ án này.
Đồng thời, Em xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô
trong Viện Vật lý kỹ thuật, Trờng đại học Bách Khoa Hà
Nội đã truyền đạt những kiến thức chuyên môn, những kinh
nghiệm quý báu cho em trong suốt những năm học tập và
nghiên cứu.
Xin gửi lời cảm ơn tới những ngời thân trong gia đình
đã luôn tạo điều kiện về thời gian, động viên và giúp đỡ em
trong quá trình học tập và hoàn thành Đồ án.
Hà nội, tháng 05 năm 2008
Sinh viên
Dơng Đức Duy
Dơng Đức DuyDơng Đức Duy
Dơng Đức Duy
ý nghĩa thực tiễn lớn.
Với nội dung đề tài đồ án: “Nghiên cứu, thức nghiệm bộ đèn Natri cao áp
dùng trong chiếu sáng đường”. Tôi đã tiến hành những công việc sau:
- Tìm hiểu các thông số quang học như quang thông, nhiệt độ màu, phổ năng
lượng đặc trưng, hiệu suất phát quang,… của các nguồn sáng thông dụng trong
chiếu sáng đường.
- Nghiên cứu cấu trúc của bộ đèn chiếu sáng đường.
- Khảo sát các đặc trưng quang học, khai thác thông tin từ biểu đồ cường độ
sáng của bộ đèn Natri cao áp. Tất cả các công việc nói trên nhằm mục đích xây
dựng hồ sơ kỹ thuật cho bộ đèn chiếu sáng công cộng dùng với nguồn sáng Natri.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Dương Đức Duy Lớp Vật lý kỹ thuật ánh sáng
3
Đây là tài liệu cho những người làm công tác thiết kế, lắp đặt và vận hành hệ thống
chiếu sáng công cộng.
Đồ án này được viết thành 4 chương:
Chương I: Bộ đèn Natri cao áp
Chương II: Thiết bị đo đạc thực nghiệm.
Chương III: Tính toán chiếu sáng đường với bộ đèn Natri cao áp
Chương IV: Thực nghiệm
Đồ án được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Vật lý và Kỹ thuật ánh sáng,
Viện Vật lý kỹ thuật, Trường Đại học Bách khoa Hà nội. Đây là phòng thí nghiệm
chuyên ngành đầu tiên ở nước ta, có hệ thống thiết bị hoàn chỉnh để nghiên cứu, đo
lường các thông số đặc trưng của bộ đèn như cầu tích phân (Intergrating sphere),
góc kế quang học (Goniophotometer) và nhiều thiết bị chuẩn trắc quang.
1.1. Nguồn sáng
Đa số các lắp đặt trong chiếu sáng đường ngày nay sử dụng một trong 3 loại
đèn phóng điện cường độ cao (HID) đó là: metal halide (MH) hay đèn hơi thuỷ ngân
(MV), đèn Natri áp suất thấp (LPS), đèn Natri áp suất cao (HPS), trong đó đèn Natri áp
suất cao là nguồn sáng được sử dụng phổ biến nhất.
1.1.1 Đèn hơi thủy ngân (Mercury Vapor - MV)
Đèn hơi thủy ngân là loại đèn HID mà trong đó phần lớn ánh sáng được tạo
ra do sự bức xạ của hơi thuỷ ngân hoạt động ở áp suất riêng phần lớn hơn 10
5
Pa.
Các đèn thuỷ ngân đầu tiên được phát triển vào năm 1901 nhưng các ống hồ
quang compact thì mãi 30 năm sau mới xuất hiện. Vào năm 1960, khi được cải
thiện tuổi thọ, đèn hơi thuỷ ngân được sử dụng rộng rãi trong chiếu sáng đường phố
và bắt đầu được sử dụng trong chiếu sáng nội thất vào năm 1966 khi màu sắc được
cải thiện.
Lớp vỏ thuỷ tinh bên ngoài của đèn thuỷ ngân được làm từ thuỷ tinh boro
silicate, có thể chịu được nhiệt độ hoạt động cao của đèn. Bầu thủy tinh bên ngoài
hấp thụ nhiều các bức xạ tử ngoại phát ra từ hồ quang thuỷ ngân. Một số đèn hơi
thuỷ ngân có chế độ tự ngắt để tắt đèn khi bầu thuỷ tinh bên ngoài bị vỡ, tránh bức
xạ tử ngoại thoát ra ngoài.
Hiệu suất phát sáng cực đại của đèn hơi thủy ngân đạt khoảng 65lm/W, tuổi
thọ của đèn cao nhưng sự duy trì quang thông lại kém. Bóng đèn hơi thủy ngân có
thể sử dụng rộng rãi ở tất cả các loại đèn giao thông, đường phố và lối đi bộ, công
viên và cả trong các công xưởng.
1.1.2 Đèn halogen kim loại (Metal Halide - MH)
Là một loại đèn HID mà phần lớn ánh sáng được tạo ra do sự bức xạ của kim
loại halogen và của các sản phẩm phân ly của nó kết hợp với các hơi kim loại khác
(thuỷ ngân).
Các đèn halogen kim loại được phát triển năm 1965 và được quảng cáo là
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
theo thời gian trong quá trình hoạt động .
Chú ý: Trong công nghiệp, đèn Natri áp suất thấp thường được coi là loại đèn HID
mặc dù về mặt kỹ thuật điều này là không đúng vì đèn này là một nguồn sáng phóng
điện ở áp suất thấp.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Dương Đức Duy Lớp Vật lý kỹ thuật ánh sáng
6
1.1.4 Đèn Natri áp suất cao (Hight Pressure Sodium lamps- HPS)
Đèn Natri áp suất cao (HPS) là loại đèn phóng điện có cường độ cao HID,
được phát triển năm 1961. Ánh sáng trong đèn Natri áp suất cao được tạo ra do sự
bức xạ từ hơi Natri hoạt động ở một áp suất riêng phần khoảng 1,33.10
5
Pa. Loại
đèn này có thể có lớp vỏ thủy tinh trong và vỏ thuỷ tinh mờ. Bầu đèn của đèn Natri
áp suất cao được chế tạo bằng một loại thuỷ tinh borosilicate, nó có thể chịu được
nhiệt độ hoạt động cao của đèn. Sự phóng điện hồ quang được tạo bởi một hỗn
hống Na –Hg trong ống hồ quang làm bằng oxit nhôm đa tinh thể [10]. Cấu tạo của
đèn được mô tả trên hình 1.1.
Hình 1.1 Cấu trúc của đèn Natri cao áp.
Đèn Natri cao áp có kích thước nhỏ hơn so với đèn Natri áp suất thấp và trong
đèn chứa thêm các nguyên tố phụ như Hg. Vì vậy, khi mới bật lên, đèn phát ánh
sáng mờ màu hồng sẫm, sau đó chuyển sang màu da cam pha hồng khi đèn nóng.
Giữa hai trạng thái này, trong một khoảng thời gian ngắn, ánh sáng đèn có màu hơi
trắng pha xanh tím. Đó là do sự phát sáng của hơi Hg trước khi Na ở trong đèn được
bốc hơi hoàn toàn. Vạch D của Na là bức xạ chính của đèn Natri cao áp, vạch này bị
mở rộng khi áp suất trong đèn cao. Màu sắc của các vật thể khi được chiếu sáng
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Dương Đức Duy Lớp Vật lý kỹ thuật ánh sáng
Đèn Natri cao áp có hiệu suất khá cao nên được sử dụng rộng rãi trong chiếu
sáng đường phố, sân chơi thể thao, hiểu biết về sự thay đổi độ nhạy thị kiến về màu
sắc của mắt người khi chuyển từ nhìn ngày sang nhìn trong ánh sáng yếu và nhìn
đêm rất quan trọng trong tính toán thiết kế chiếu sáng đường phố.
Hiệu suất sáng (lm/W)
Năm
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Dương Đức Duy Lớp Vật lý kỹ thuật ánh sáng
9Bảng 1.1: So sánh các đặc trưng của các đèn HID
(Các giá trị này sẽ thay đổi theo công suất của đèn và lớp phủ phốt pho)
Loại đèn
Hơi thuỷ
ngân (MV)
Halogen kim
loại (MH)
Natri cao
áp (HPS)
Natri thấp
áp (LPS)
Công suất danh định
70
-
125
60
-
140
100
-
180
Chỉ số hoàn màu CRI
15
-
20
60
-
96
22
-
65
0
Nhiệt độ màu
(K)
5600
-
7000
3000
-
6000
2100
-
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Dương Đức Duy Lớp Vật lý kỹ thuật ánh sáng
10
Bảng 1.2: Ưu và nhược điểm của các đèn HID
Loại đèn Ưu điểm Nhược điểm
Hơi thuỷ ngân
-Tuổi thọ dài
-Kiểm soát ánh sáng tốt
-Kích thước nhỏ
-Thời gian tái khởi động dài
-Sự suy giảm quang thông lớn
-Hiệu suất sáng thấp
Halogen kim
loại
-Chỉ số hoàn màu cao
-Hiệu suất sáng cao
-Kiểm soát ánh sáng tốt
-Kích thước nhỏ
-Thời gian tái khởi động dài
-Sự suy giảm quang thông lớn
-Hiệu suất sáng thấp
Natri cao áp
-Tuổi thọ dài
-Hiệu suất sáng cao
-Kiểm soát ánh sáng tốt
-Kích thước nhỏ
hợp, một dải hẹp xung cao áp được cấp cho đèn, bắt đầu có sự phóng điện
giữa các điện cực. Ngay lập tức sự kích thích tạo các Ion tồn tại, một dòng
điện sinh ra bởi ballast sẽ duy trì sự phóng điện trong đèn. Nếu cần thiết,
xung khởi động sẽ lập lại theo một chu trình cho đến tận khi sự phóng điện
được thiết lập, lúc đó xung phát sẽ tự động dừng lại.
2. Lúc bắt đầu, tia hồ quang tác động lên các phân tử khí Xenon và phát ra ánh
sáng lục – trắng yếu.
3. Sau đó lượng nhiệt từ việc tác động hồ quang khí Xenon sẽ làm bốc hơi
nhanh chóng Natri và thủy ngân trong ống hồ quang.
4. Như một sự bốc hơi kim loại, đèn phát ra ánh sáng vàng - trắng ấm, cả ánh
sáng phát ra và điện áp sẽ tăng tới giá trị hoạt động ổn định.
Với phần lớn các đèn HPS, 4 bước trên sẽ xảy ra từ 4 đến 6 phút.
1.3 Bộ phận phản xạ và khúc xạ
Bộ phản xạ được dùng để thay đổi phương của ánh sáng phát ra, định hướng
ánh sáng theo hướng mong muốn. Trong khi đó, bộ khúc xạ điều chỉnh hướng ánh
sáng phát ra từ đèn và từ bộ phản xạ nhờ cấu trúc dạng lăng kính của nó. Đồng thời,
bộ khúc xạ còn dùng để bảo vệ đèn khỏi các yếu tố bất lợi từ bên ngoài.
Các nguồn sáng (bóng đèn) thường phát sáng theo kiểu đối xứng. Khi nguồn
sáng được coi là nguồn điểm thì nó có tâm đối xứng, cường độ sáng sẽ phân bố đều
theo mọi phương, mặt đẳng quang của chúng là các mặt cầu hình 1.6a. Nếu nguồn
sáng là đèn ống thì nó có trục đối xứng, mặt đẳng quang của chúng là các ellipsoit
tròn xoay hình 1.6b.
a b
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Dương Đức Duy Lớp Vật lý kỹ thuật ánh sáng
12
Hình 1.6 Các kiểu phân bố đối xứng của đèn trần.
Nói chung, các kiểu phân bố đối xứng như trên ít được sử dụng trong thực
tiễn vì đèn chưa được bảo vệ và trường sáng chưa phù hợp. Muốn có trường sáng
- Màu sắc của ánh sáng.
- Sự phân bố quang thông của bộ đèn.
- Thời gian khởi phát lại của đèn.
- Nhiệt độ môi trường để đèn hoạt động.
- Hình dạng vật lý của đèn và bộ đèn.
- Độ bền của đèn và bộ đèn.
- Giá thành.
1.5.1 Đặc trưng màu sắc
1.5.1.1. Nhiệt độ màu
Nhiệt độ màu của một nguồn sáng không phải là nhiệt độ của bản thân nó mà
là nhiệt độ của vật đen tuyệt đối khi được đốt nóng đến nhiệt độ này thì ánh sáng do
vật đen tuyệt đối phát ra có phổ hoàn toàn giống với phổ của nguồn khảo sát.
Như vậy, để xác định nhiệt độ màu của một nguồn sáng cần phải so sánh phổ
ánh sáng của nó với phổ ánh sáng bức xạ của đen tuyệt đối được đốt nóng từ
khoảng 2000 đến 10000K.
CIE quy định các nguồn ánh sáng trắng tiêu chuẩn như sau:
- Ánh sáng chuẩn A: là ánh sáng do bóng đèn dây tóc tungsten bức xạ, có
nhiệt độ màu T
m
= 2854 K.
- Ánh sáng chuẩn B: là ánh sáng Mặt Trời giữa trưa, có T
m
= 4879K.
- Ánh sáng chuẩn C: là ánh sáng bầu trời trung bình, có T
m
= 6740K
Thực nghiệm cho thấy, các nguồn sáng có nhiệt độ màu thấp chỉ dùng thích
hợp cho những nơi có yêu cầu độ rọi thấp. Ngược lại, những nơi có yêu cầu độ rọi
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Dương Đức Duy Lớp Vật lý kỹ thuật ánh sáng
thấy mọi vật xung quanh tốt như thế nào.
1.5.2. Hiếu suất sáng
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Dương Đức Duy Lớp Vật lý kỹ thuật ánh sáng
15
Khi phân tích các loại bóng đèn về hiệu quả năng lượng cần phân biệt hai
khái niệm năng lượng điện và thông lượng ánh sáng.
Năng lượng điện = (công suất điện)×(thời gian sử dụng).
đơn vị của năng lưọng điện ( Wh hoặc kWh). Năng lượng điện cho biết lượng điện
năng tiêu thụ của đèn.
Thông lượng ánh sáng = (quang thông )×(thời gian chiếu sáng)
đơn vị của thông lượng ánh sáng (lm.h). Thông lượng ánh sáng cho biết năng lượng
ánh sáng phát ra khi tiêu thụ năng lượng điện nói trên
Đèn có hiệu suất phát sáng cao là đèn cho thông lượng ánh sáng lớn mà tiêu
thụ năng lượng điện ít. Hiệu suất phát sáng của đèn dùng để đánh giá hiệu quả năng
lượng chiếu sáng của đèn :
Quang thông do đèn do đèn phát ra
Hiệu suất sáng =
Công suất điện tiêu thụ
Hiệu suất sáng đo bằng tỉ số giữa quang thông do đèn phát ra và công suất
tiêu thụ điện, đơn vị là lumen /Watt (lm/W). Hiệu suất sáng càng cao thì càng có
lợi. Ngày nay đã đạt được hiệu suất 200lm/W đối với đèn phóng điện. Tuy nhiên,
hiệu suất của đèn thay đổi theo năng lượng điện tiêu thụ.
1.5.3. Sự suy giảm quang thông của đèn
Quang thông của đèn phát ra trong các điều kiện hoạt động giảm dần theo
thời gian. Sự già hóa của đèn cũng như sự cáu bẩn của chúng làm thay đổi chất
lượng 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.
1.5.4 Tuổi thọ bóng đèn
Tuổi thọ bóng đèn mang tính thống kê. Đó là con số chỉ số giờ một nhóm
Dương Đức Duy Lớp Vật lý kỹ thuật ánh sáng
17
Hình 2.2. Nguyên lý của quả cầu tích phân.
2.1.2. Nguyên tắc hoạt động
Dựa trên nguyên lý phản xạ nhiều lần trên lớp phủ tán xạ khuếch tán theo
định luật Lambert, quả cầu tích phân được sử dụng để đo quang thông trong toàn
không gian phát ra từ nguồn bức xạ đặt bên ngoài hoặc bên trong quả cầu.
Trong quang kế quả cầu tích phân, hệ đèn cần đo được đặt ở khoảng tâm quả
cầu. Các tấm chắn được bố trí ở bên trong quả cầu tích phân sao cho ánh sáng đèn
và ánh sáng phản xạ lần đầu tiên không chiếu trực tiếp vào đầu thu quang học. Đầu
thu quang học dùng trong các quả cầu tích phân trắc quang phải có đặc trưng phổ
giống như đặc trưng độ nhậy phổ của mắt người, được che bằng một bản tuyền qua
khuếch tán. Thông thường, tấm chắn được đặt ở vị trí 2/3 bán kính tính từ tâm quả
cầu, diện tích càng nhỏ càng tốt nhưng phải đủ lớn để chắn được các bức xạ và phản
xạ trực tiếp lọt vào đầu thu, đặc biệt là trong trường hợp hệ đèn cần đo có kích
thước lớn. Trước hết, cần chuẩn độ tín hiệu đầu thu quang học bằng đèn chuẩn
quang thông. Các đèn này có thể được thay thế lẫn nhau trong quả cầu tích phân.
Ngoài ra, trong quả cầu tích phân còn có một đèn phụ dùng để bổ chính sự sai lệch
gây ra do thay thế đèn (các đèn chuẩn và đèn cần đo có hệ số tự hấp thụ khác nhau).
2.1.3. Vận hành đo quang thông bằng cầu tích phân
Một thiết bị đo trắc quang các hệ đèn trong chiếu sáng công cộng dùng quả
cầu tích phân gồm các thành phần sau đây:
- Quả cầu tích phân;
- Các đèn chuẩn;
- Các nguồn nuôi ổn áp. Để cung cấp điện cho hệ thống hoạt động, người ta
dùng bộ nguồn ổn áp vô cấp.
S
D
I
rất cao, việc chi phí tính cho mỗi lần đo thử nghiệm là rất đắt. Do đó, những phép
đo chỉ mang tính chất tham khảo và thử nghiệm thì không nhất thiết phải sử dụng
các đèn chuẩn mà có thể dùng với đèn chuẩn lấy mẫu của phòng thí nghiệm.
Quá trình đo được thực hiện như sau:
- Gắn đèn lấy mẫu vào giá.
- Điều chỉnh điện áp nuôi 220V (lấy qua bộ ổn áp).
- Chờ 15 đến 20 phút cho đèn ổn định rồi đóng quả cầu lại.
- Ghi kết quả đo dòng quang điện và quang thông hiển thị trên máy tính
2.2 Đo đường cong cường độ sáng bằng góc kế quang học
Góc kế quang học (Goniophotometer) là thiết bị để đo và vẽ các đường cong
cường độ sáng của bộ đèn lắp trong choá, tức là vẽ phân bố không gian của trường sáng.
2.2.1. Cấu tạo của các góc kế quang học
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Dương Đức Duy Lớp Vật lý kỹ thuật ánh sáng
19
Góc kế quang học nào cũng có các bộ phận chính là gương, giá để mẫu và
đầu thu (detector). Thông thường, góc kế quang học được phân loại theo hoạt động
của gương. Có hai loại: loại thứ nhất có gương quay quanh giá để mẫu theo góc từ
0
o
- 360
o
, loại thứ hai có gương cố định và mẫu sẽ quay quanh vị trí đặt nó (loại này
dùng trong phần thực nghiệm ở chương 3).
Detector trong góc kế quang học là thiết bị đo rất nhạy quang. Bề mặt của nó
được phủ lớp cảm quang là Selen hoặc Silic sao cho đường cong độ nhạy của
detector trùng với đường cong thị kiến của mắt người.
Ký hiệu đèn
Điện áp
(DC)
Cường độ dòng điện
(A)
Cường độ sáng
165A 123,3 0,837 160,4
165B 123,9 0,837 152,1
165C 126,6 0,846 175,5
Hình 2.4 Bộ đèn chuẩn cường độ sáng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Dương Đức Duy Lớp Vật lý kỹ thuật ánh sáng
21
2.2.2. Nguyên tắc hoạt động
Goniophotometer là thiết bị có thể cho phép đo các phân bố không gian của nguồn
bức xạ và hiển thị các tính chất trắc quang của ánh sáng theo các góc xác định.
Goniophotometer cho phép chúng ta đo độ sáng của các nguồn sáng mà tương ứng
với đáp ứng sáng của mắt người, đo độ rọi, đo các toạ độ màu của các nguồn bức xạ
quang học mà có phân bố ánh sáng định hướng, đo quang thông, độ chói, kiểm tra
và lấy mẫu các đầu thu bức xạ.
Thông thường, trong kĩ thuật ánh sáng, goniophotometer được dùng để đo sự
phân bố cường độ sáng và cường độ sáng trung bình của nguồn theo các hướng
khác nhau.
Ánh sáng từ đèn tới gương và đi vào detector. Detector cho dòng điện tỷ lệ
a) Điều chỉnh vị trí bộ đèn
Gá bộ đèn cần kiểm định vào giá đỡ, điều chỉnh độ cao của giá đỡ bằng vít
vô tận sao cho tâm bộ đèn (nguồn sáng), trục máy và detector thẳng hàng và nằm
ngang. Điều chỉnh cho bộ đèn quay xung quanh trục thẳng đứng sao cho trục này đi
qua nguồn sáng (thao tác này có thể thực hiện nhanh chóng bằng cách đánh dấu vị
trí tâm đèn sao cho khi quay bộ đèn điểm này không thay đổi vị trí và giá trị dòng
quang điện không đổi)
b) Đo đường cong cường độ sáng trong mặt phẳng thẳng đứng
- Xoay đèn về vị trí ứng với mặt phẳng thẳng đứng, cố định vị trí này trong
suốt quá trình đo.
- Bật đèn, điều chỉnh giá trị điện áp và dòng điện theo đúng giá trị định mức ghi
trên đèn. Chờ khoảng 15 phút cho đèn sáng ổn định (đèn sáng ổn định khi cường độ
dòng quang điện không thay đổi hoặc thay đổi rất ít quanh giá trị ổn định).
- Xoay gương từ từ, mỗi lần ứng với góc quay 2,5
0
trong khoảng từ 0 ÷ 180
0
và ghi giá trị dòng quang điện tương ứng với mỗi vị trí góc quay vào bảng số liệu
trong biểu mẫu báo cáo
- Tắt đèn, chờ 30 phút cho đèn thực sự nguội
c) Đo đường cong cường độ sáng trong mặt phẳng nằm ngang.
- Xoay đèn về vị trí ứng với mặt phẳng nằm ngang, cố định vị trí này trong
suốt quá trình đo và thực hiện các bước giống như đo trong mặt phẳng thẳng đứng.
Ghi giá trị dòng quang điện tương ứng với mỗi vị trí góc quay vào bảng số liệu
trong biểu mẫu báo cáo
- Tắt đèn, kết thúc quá trình đo.
Bước 4: Xử lý kết quả đo và vẽ các biểu đồ cường độ sáng.
a) Xử lý kết quả đo:
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
i
c
: là cường độ dòng quang điện ứng với đèn chuẩn
Chuyển tập số liệu góc, cường độ sáng [α(
0
), I(cd)] theo quang thông thực
của bộ đèn đo thử nghiệm thành tập số liệu góc, cường độ sáng ứng với đền có
quang thông 1000lm theo quy định của CIE, theo công thức:
d
dlm
lm
cd
I
I
Φ
Φ
=
.
1000
)
1000
(
(2.2)
Trong đó:
-
)
1000
(
lm
3.1. Chiếu sáng đường
Chiếu sáng đường là một trong những ứng dụng chiếu sáng công cộng quan
trọng nhất, không chỉ nhằm cung cấp ánh sáng cho các phương tiện giao thông mà
còn góp phần tạo dựng sự hài hòa cảnh quan trong cấu trúc tổng thể.
Các hệ thống chiếu sáng đường được thiết kế, lắp đặt, vận hành, khai thác, duy
tu, bảo dưỡng bởi các công ty điện lực hoặc do chính quyền thành phố địa phương.
Lượng điện năng tiêu thụ cho chiếu sáng đường phố cũng rất lớn, hàng vài trăm triệu
Kwh hàng năm. Các phương pháp đảm bảo hiệu suất chiếu sáng trong khi vẫn duy trì
được cấu trúc thẩm mỹ và cảnh quan không những mang lại các lợi ích tiết kiệm năng
lượng mà cả những lợi ích kinh tế tiềm năng bằng cách tăng cường các hoạt động
dịch vụ thương mại, du lịch, trong vùng. Trong những năm gần đây, đã có rất nhiều
những tiến bộ, thành tựu khoa học cũng như nghệ thuật trong chiếu sáng đường phố.
Những nguồn sáng mới hiệu quả hơn, các bộ đèn kiểu dáng mới và những hệ thống
điều khiển thiết kế hiện đại cũng như các tiêu chuẩn mới về lĩnh vực chiếu sáng
đường phố đã mở ra rất nhiều vấn đề cần quan tâm và tăng cường nghiên cứu.
Chương 3 này nêu tổng quan về vấn đề thiết kế chiếu sáng cho người và
phương tiện giao thông nhằm đảm bảo an toàn và chiếu sáng đường phố một cách
hiệu quả, không bao hàm các loại chiếu sáng đặc thù như chiếu sáng cảnh quan,
chiếu sáng cho phương tiện thô sơ chiếu sáng công viên, sân thể thao… Các loại
đường quan tâm gồm có đường cao tốc, đường chính, đường gom, đường phụ…
3.1.1. Mục đích của chiếu sáng đường
Theo thống kê của Ủy ban quốc tế về chiếu sáng CIE (Commission
Internationale de I’Eclairage - CIE), trong nhiều quốc gia, giao thông khi trời tối
chiếm tỉ trọng khoảng 25% và tai nạn giao thông xảy ra thường gấp ba lần ban
ngày. Theo thống kê nhiều năm ở nước ta, mỗi ngày trên toàn quốc xảy ra trung
bình 40-50 vụ tai nạn giao thông, làm cho khoảng 30 người bị chết, 40-50 người bị
thương [1]. Thông thường, chúng ta quan tâm nhiều đến thiệt hại lớn nhất của tai
nạn giao thông là con người (tử vong, thương tật). Nhưng ở các nước tiên tiến, thiệt
hại toàn diện về tai nạn giao thông được tính theo phần ngân sách quốc gia chi phí
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
2
3
cos,
h
CI
E
γγ
=
(3.1)
trong đó
(
)
γ
,CI
là cường độ sáng của đèn theo tọa độ
(
)
γ
,C
theo hướng tới điểm P
còn h là độ cao của đèn.
Trường hợp tổng quát, độ rọi tại P do nhiều đèn của hệ thống chiếu sáng tạo
ra là:
Copyright: Tài liệu đại học ©