TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC ĐÀ NẴNG Khoa Kỹ thuật hạ tầng đô thị và Quản lý xây dựng Nguyễn Mạnh Hà BÀI GIẢNG KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG ĐÔ THỊ Đ à N ẵn g thán g 02-2009 Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng đô thị Nguyễn Mạnh Hà - Trường Đại học Kiến trúc Đà Nẵng 1 LỜI CẢM ƠN Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng đô thị được biên soạn làm tài liệu giảng dạy chính thức cho ngành Kỹ thuật hạ tầng đô thị, Trường Đại học kiến trúc Đà Nẵng. Trong quá trình biên soạn, tác giả đã nhận được sự ủng hộ, động viên cũng như ý kiến đóng góp và sự giúp đỡ của các tổ chức, cá nhân sau đây: - Các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Kỹ thuật hạ tầng đô thị và Q uản lý xây dựng. - Phòng Quản lý điện, Sở Công Thương thành phố Đà Nẵng. - Công ty Quản lý vận hành điện chiếu sáng công cộng Đà Nẵng - Công ty Schréder Việt Nam. - Gia đình và bạn bè đồng nghiệp. Tác giả xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu đó. Do biên soạn lần đầu với thời gian, kinh nghiệm có hạn, chắc chắn tập bài giảng này còn có nhiều thiếu sót, tác giả rất mong nhận đư ợc các ý kiến đóng góp của các đồng nghiệp, sinh viên và bạn đọc quan tâm đến lĩnh vực chiếu sáng để tiến tới biên soạn thành giáo trình hoàn chỉnh phục vụ công tác giảng dạy, học tập cũng như công tác của sinh viên sau khi ra trường. Các ý kiến dóng góp xin gửi về địa chỉ: Văn phòng Khoa Kỹ thuật hạ tầng đô thị và Quản lý xây dựng Tầng 4, Trường Đại học Kiến trúc Đà Nẵng Số 566 N úi Thành, quận Hải Châu, thành phố Đà Nẵng. Email : nmhbg@yahoo.com Tác giả Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng đô thị Nguyễn Mạnh Hà - Trường Đại học Kiến trúc Đà Nẵng 2 MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 5 LỊCH SỬ CHIẾU SÁNG NHÂN TẠO VÀ VAI TRÒ CỦA NÓ 5 CHƯƠNG 1 7 KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐO ÁNH SÁNG 7 1.1. Bản chất của ánh sáng 7 1. Bản chất sóng - hạt của ánh sáng: 7 2. Nguồn sáng tự nhiên và quang phổ liên tục 7 3. Nguồn sáng nhân tạo và quang phổ vạch: 8 1.2. Một số hiện tượng phát sáng và phạm vi ứng dụng trong chiếu sáng nhân tạo: 9 1. Hiện tuợng phát sáng do nung nóng: 9 2. Hiện tuợng phát sáng do phóng điện: 9 3. Hiện tượng phát sáng huỳnh quang 11 4. Hiện tượng phát sáng lân quang 11 5. Hiện tượng phát sáng thứ cấp: 12 1.3. Các đại lượng cơ bản đo ánh sáng 12 1. Góc khối (còn gọi là góc đặc, góc nhìn) 12 2. Thông lượng năng lượng của bức xạ ánh sáng nhìn thấy 14 3. Quang thông 15 4. Quang hiệu 16 5. Cường độ sáng 16 6. Độ rọi 17 7. Độ sáng (còn gọi là độ trưng): 18 8. Độ chói 19 9. Nhiệt độ màu: 19 10. Độ hoàn màu (còn gọi là chỉ số thể hiện màu): 20 1.4. Các định luật quang học và ứng dụng trong kỹ thuật chiếu sáng : 21 1. Sự phản xạ: 21 2. Sự truyền xạ : 22 3. Sự khúc xạ: 23 4. Sự che chắn: 24 5. Sự hấp thụ: 24 6. Định luật Lambert về sự khuyếch tán đều : 25 CHƯƠNG 2 27 MẮT NGƯỜI VÀ SỰ CẢM THỤ ÁNH SÁNG 27 2.1 Cấu tạo mắt người 27 1. Hiện tượng t hị giác: 27 2. Hiện tượng điều tiết của mắt: 27 3. Võng mạc: 27 4. Khái niệm “con mắt quốc tế”: 27 2.2 Sự giải mã hình ảnh: 28 2.3 Quá trình thích nghi : 28 2.4 Cảm giác chiều sâu của vật cần nhìn: 28 2.5 Cực cận và cực viễn của mắt : 29 2.6. Trường nhìn (thị trường) của mắt : 29 2.7 Độ tương phản : 29 2.8 Hiện tượng chói lóa: 30 1. Khái niệm: 30 2. Giải thích hiện tượng chói lóa : 30 3. Chỉ số hạn chế chói lóa G (còn gọi là chỉ số tiện nghi) : 31 CHƯƠNG 3 33 CÁC LOẠI NGUỒN S ÁNG NHÂN TẠO THÔNG DỤNG 33 3.1 Bóng đèn nung sáng: 33 Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng đô thị Nguyễn Mạnh Hà - Trường Đại học Kiến trúc Đà Nẵng 3 1. Cấu tạo của bóng đèn nung sáng (hình 3.1): 33 2. Một số loại bóng đèn nung sáng thông dụng: 34 3.2 Bóng đèn huỳnh quang 35 1. Đặc điểm cấu tạo: 35 2. Một số bóng đèn huỳnh quang thông dụng 37 3.3 Bóng đèn phóng điện cuờng độ cao (HID) 38 1. Cấu tạo của bóng đèn phóng điện: 38 2. Một số loại bóng đèn phóng điện HID thông dụng: 39 3.4 Đèn phát sáng quang điện (LED: Lighting Emitting Diode) 42 3.5 Đèn cảm ứng (đèn không điện cực) 43 3.6 Đèn Sulfua : 43 CHƯƠNG 4 45 CẤU TẠO CỦA BỘ ĐÈN CHIẾU SÁNG CÔNG CỘNG 45 4.1. Cấu tạo chung của một bộ đèn chiếu sáng công cộng: 45 4.2. Các bộ phận chính của bộ đèn chiếu sáng công cộng 46 1. Tấm phản quang: 46 2. Thiết bị mồi đèn (tắc te) và chấn lưu: 46 3. Kính bảo vệ : 47 4. Lỗ đui đèn : 48 4.3. Các thông số cơ học chủ yếu của bộ đèn chiếu sáng công cộng: 48 1. Độ kín (IP): 49 2. Cấp bảo vệ cơ học chống nổ (còn gọi là độ chịu va đập của kính đèn): 49 3. Diện tích cản gió 50 4. Chỉ tiêu lão hóa kính bảo vệ: 50 5. Trọng lượng: 50 4.4. Các thông số điện chủ yếu của bộ đèn chiếu sáng công cộng: 50 1. Cấp cách điện : 51 2. Độ dao động điện áp: 51 4.5. Các thông số về quang học của bộ đèn chiếu sáng công cộng: 51 1. Hệ số suy giảm quang thông: 51 2. Hệ số phản quang : 52 3. Đường cong trắc quang : 52 4. Hiệu suất của bộ đèn : 54 5. Cấp bộ đèn : 55 6. Hệ số sử dụng của bộ đèn: 56 7. Góc bảo vệ 57 4.6. Phân loại các bộ đèn chiếu sáng công cộng: 58 CHƯƠNG 5 59 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU S ÁNG CÔNG CỘNG 59 5.1. Sơ lược về lịch sử các phương pháp, trình tự thiết kế: 59 5.2. Các tiêu chuẩn chiếu sáng đường giao thông và yêu cầu cơ bản : 59 5.3. Các nguyên tắc cơ bản: 59 1. Phương và vị trí quan sát của người lái xe: 60 2. Độ chói mặt đường : 60 3. Độ đồng đều của độ chói mặt đường: 61 4. Chỉ số chói lóa G của bộ đèn: 62 5. Hiệu quả dẫn hướng tại các vị trí đặc biệt 63 5.4. Phương pháp tỉ số R trong thiết kế chiếu sáng : 63 1. Các thông số hình học bố trí đèn : 63 2. Các phương án bố trí đèn 65 3. Chọn công suất và loại bộ đèn : 67 5.5. Phương pháp độ chói điểm trong thiết kế chiếu sáng : 68 1. Độ chói của một điểm trên mặt đường : 68 2. Phân loại các lớp phủ mặt đường : 69 Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng đô thị Nguyễn Mạnh Hà - Trường Đại học Kiến trúc Đà Nẵng 4 3. Tính toán độ chói và độ rọi điểm 70 5.6. Thiết kế chiếu sáng tại các điểm đặc biệt trên đường giao thông: 72 1. Chiếu sáng tại điểm giao nhau đồng mức: 72 2. Chiếu sáng nút giao với đường sắt : 74 3. Chiếu sáng đường cong 74 4. Chiếu sáng bùng binh 75 5. Chiếu sáng đường hầm 76 5.7. Thiết kế chiếu sáng với sự trợ giúp của máy tính: 78 5.8. Sử dụng phần mềm thiết kế chiếu sáng công cộng Ulysse 2.2 79 1. Khởi động 79 2. Chọn phương án bố trí đèn 81 3. Chọn đèn và các thông số về đèn 82 4. Xem kết quả và lập báo cáo 84 5.9. Một số nội dung thiết kế khác của hệ thống chiếu sáng đường giao thông 87 1 Thiết kế điện : 87 2 Thiết kế xây dựng : 89 3 Thiết kế kết cấu 89 CHƯƠNG 6 90 QUẢN LÝ, VẬN HÀNH HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CÔNG CỘNG 90 6.1. Nội dung quản lý, vận hành : 90 6.2. Cơ cấu tổ chức và trang thiết bị vận hành 91 6.3. Vấn đề tiết kiệm điện : 91 6.4. Thực trạng quản lý vận hành 92 6.5. Tự động hoá công tác quản lý, vận hành hệ thống điện chiếu sáng : 92 CHƯƠNG 7 93 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CÔNG TRÌNH CÔNG CỘNG TRONG ĐÔ THỊ 93 7.1. Chiếu sáng công viên, vườn hoa 93 1. Các nguyên tắc chung 93 2. Chỉ tiêu kỹ thuật về chiếu sáng : 93 7.2. Chiếu sáng công trình thể thao ngoài trời - những nguyên tắc chung : 95 CHƯƠNG 8 98 MỘT SỐ VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU CỦA CHIẾU SÁNG ĐÔ THỊ 98 8.1. Ô nhiễm ánh sáng 98 8.2. Quy hoạch chiếu sáng 99 PHỤ LỤC 101 1. Bảng giá trị và biểu thức hàm V(λ): 101 2. Công suất và quang thông các loại đèn phóng điện thông dụng 101 3. Bảng phân loại các lớp phủ mặt đường : 102 TÀI LIỆU T HAM KHẢO 106 PHẦN BÀI TẬP 107 Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng đô thị Nguyễn Mạnh Hà - Trường Đại học Kiến trúc Đà Nẵng 5 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 sá ng 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 nà o 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 c hiếc 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 5 h sáng ngày 04/9/1882 hàng trăm ngọn đèn trên các phố đồng loạt bật sáng làm cả một góc thành phố NewYork tràn 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 ngà nh 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 C hí 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 t hị 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. Vai trò của chiếu sáng đô thị: Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng đô thị Nguyễn Mạnh Hà - Trường Đại học Kiến trúc Đà Nẵng 6 Tại các nước phát triển, điện năng dùng cho chiếu sáng chiếm từ 8 đến 13% tổng điện năng tiêu thụ. Hệ thống chiếu sáng đô thị bao gồm nhiều thành phần khác nhau, trong đó có thể kể đến chiếu sáng phục vụ giao thông, chiếu sáng các cơ quan chức năng của đô thị Chiếu sáng đường phố tạo ra sự sống động, hấp dẫn và tráng lệ cho các đô thị về đêm, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân đô thị, thúc đẩy sự phát triển thương mại và du lịch. Đặc biệt, hệ thống chiếu sáng trang trí còn tạo ra không khí lễ hội, sự khác biệt về cảnh quan của các đô thị trong các dịp lễ tết và các ngày kỷ niệm lớn hoặc trong thời điểm diễn ra các hoạt động chính trị, văn hóa xã hội cũng như sự kiện quốc tế. Trong điều kiện t hiếu hụt về điện năng của nước ta, đã có những lúc, những nơi chiếu sáng quảng cáo bị coi là phù phiếm, lãng phí và không hiểu quả. Điều này xuất phát từ góc độ tiêu thụ năng lượng mà chưa nhận thức tổng quát vai trò của chiếu sáng đô thị. Do đó cần có sự đánh giá chính xác và khách quan về hiệu quả mà chiếu sáng đem lại không chỉ về mặt kinh tế, mà còn cả trên các bình diện văn hóa - xã hội. Không chỉ nhìn nhận những hiệu quả trực tiếp trước mắt, có thể tính đư ợc bằng tiền mà còn cả hiệu quả gián tiếp và lâu dài mà chiếu sáng đem lại trong việc quảng bá, thúc đầy sự phát triển của thương mại, du lịch và dịch vụ. Chỉ có như vậy, hệ thống chiếu sáng đô thị mới có thể phát triển và duy t rì một cách bền vững, đóng một vai trò ngày một xứng đáng trong các công trình hạ tầng kỹ thuật đô thị. Để làm được việc đó chúng ta phải đẩy mạnh việc nghiên cứu, ứng dụng, phát triển lý thuyết về chiếu sáng đô thị ngày càng hoàn thiện nhằm xây dựng đô thị Việt Nam vừa mang phong cách hiện đại vừa giữ gìn được nét truyền thống. Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng đô thị Nguyễn Mạnh Hà - Trường Đại học Kiến trúc Đà Nẵng 7 CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐO ÁNH SÁNG 1.1. Bản chất của án h sáng 1. Bản chất sóng - hạt của ánh s áng: + Ánh sáng nhìn thấy, tia cực tím, tia X, sóng radio, sóng truyền hình,…tất cả đều là những dạng năng lượng điện từ được truyền trong không gian dưới dạng sóng, cũng giống như các bức xạ điện từ khác được đặc trưng bởi bước sóng λ, tần số ν, hoặc chu kỳ T với ν = 1/T hoặc c = ν.λ. + Có thể chia bước sóng thành các phạm vi sau, ta nhận thấy ánh sáng nhìn thấy chỉ là dải hẹp từ 380nm-780nm: • Từ 3000 m đến 1000 m Sóng dài (LW = long wave) • Từ 1000 m đến 100 m Sóng trung (MW = medium wave) • Từ 100 m đến 10 m Sóng ngắn (SW = Short wave) • Từ 10 m đến 0,5 m Sóng vô tuyến (FM) • Từ 0,5 m đến 1,0 mm Sóng rađa • Từ1000 µm đến 0,78 µm Sóng hồng ngoại • Từ 780 nm đến 380 nm Ánh sáng nhìn thấy • Từ 380 nm đến 10 nm Tia cực tím (tia tử ngoại, UV) • Từ 100 A 0 đến 0,01 A 0 Tia X • Từ 0,01 A 0 đến 0,001 A 0 Tia γ, tia vũ trụ ( 1 µm = 10 -6 m; 1 nm = 10 -9 m; 1 A 0 = 10 -10 m) + Theo thuyết lượng tử, ánh sáng còn mang bản chất hạt (photon), có năng lượng E = hν= hc / λ ; trong đó h là hằng số Plank = 6,626176 × 10 -34 Js Tại sao các vật thể phát ra ánh sáng ? Ta phải dùng thuyết lượng tử để giải thích như sau: + Một photon bị biến mất khi nó va vào và đẩy một điện tử vòng ngoài lên trạng thái kích thích ở các quỹ đạo xa nhân hơn Î sự hấp thu năng lượng ánh sáng của vật chất. + Một photon được sinh ra khi điện tử từ trạng thái kích thích chuyển sang một quỹ đạo khác gần nhân hơn và tải đi một năng lượng m à nguyên tử bị mất dưới dạng tia sáng mà bước sóng tỷ lệ nghịch với năng lượng được truyền đi Î sự phát ra năng lượng ánh sáng của vật chất. + Như vậy căn cứ vào bước sóng ta có thể phân biệt được sóng ánh sáng và các dạng năng lượng khác trên quang phổ điện từ. 2. Nguồn s áng tự nhiên và quang phổ liên tục + Ánh sáng nhìn thấy khác với các dạng bức xạ điện từ khác ở khả năng làm kích hoạt võng mạc của mắt người. + Vùng ánh sáng nhìn thấy có bước sóng dao động từ 380nm-780nm + Thí nghiệm đã chứng minh: dải phổ của ánh sáng mặt trời là dải quang phổ liên tục có bước sóng thay đổi từ 380nm –780nm như hình sau: + Ánh sáng mặt trời được coi là nguồn sáng chuẩn để đánh giá chất lượng của nguồn sáng nhâ n tạo. Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng đô thị Nguyễn Mạnh Hà - Trường Đại học Kiến trúc Đà Nẵng 8 + Ánh sáng mặt trời có rất nhiều công dụng khác ngoài chiếu sáng : sinh ra vitamin D khi tắm nắng buổi sáng, diệt vi khuẩn (do có một lượng rất bé tia cực tím), phát điện, thu nhiệt, sấy khô,… + Hiện nay người ta đang nghiên cứu thiết bị dẫn ánh sáng tự nhiên vào trong các toà nhà nhằm giảm tiền điện cũng như có lợi cho sức khoẻ. 3. Nguồn sá ng nhân tạo và quang phổ vạch: Hình 1.2_Thí nghiệm quang phổ vạch Nguồn sáng nhân tạo (đèn chiếu sáng) Lăn g kính Khe hẹ p Vật đen Lăng kính Ánh sáng mặt trời Tia sáng đơn sắc đầu ra lăng kính Phổ ánh sáng Hình 1.1_ Thí nghiệm quang phổ liên tục Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng đô thị Nguyễn Mạnh Hà - Trường Đại học Kiến trúc Đà Nẵng 9 + Ánh sáng nhân tạo có quang phổ đứt quãng (quang phổ vạch). Hình 1.2 là kết quả thí nghiệm xác định quang phổ của một số nguồn sáng nhân tạo sau khi đi qua lăng kính: + Nói chung ánh sáng nhân tạo không tốt bằng ánh sáng mặt trời (xét dưới góc độ chiếu sáng). Về mặt tâm - sinh lý, trải qua hàng triệu năm tiến hóa, hệ thần kinh của con người đã thích nghi hoàn toàn với ánh sáng ban ngày nên với bất kỳ nguồn sáng nào không phải là ánh sáng mặt trời đều không tốt đối với mắt. Ước mơ của con người luôn luôn hướng đến việc tạo ra các nguồn sáng giống như ban ngày, do đó để đá nh giá chất lượng của các nguồn sáng nhân tạo người ta thường lấy ánh sáng ban ngày làm chuẩn để so sánh. Ánh sáng đèn tuyp ta thường thấy cũng chỉ có màu xanh, tức là có quang phổ vạch mặc dù ban đêm ta cảm thấy nó khá dễ chịu. Với sự tiến bộ của kỹ thuật, hiện nay người ta có thể chế tạo các nguồn sáng có khả năng phát ra các bức xạ có quang phổ liên tục gần với án h sáng trắng như đèn xenon, song giá thành rất đắt nên chủ yếu dùng cho các loại xe hơi đắt tiền. 1.2. Một số hiện tượng phát sáng và phạm vi ứng dụng trong chiếu sáng nhân tạo: 1. Hiện tuợng phát sáng do nung nóng: Bất kỳ vật thể nào có nhiệt độ > 0 0 K đều bức xạ năng lượng dưới dạng sóng điện từ, khi được nung nóng đến nhiệt độ khoảng 1000 0 K sẽ phát ra bức xạ ánh sáng (cũng là loại sóng điện từ). Nhiệt độ càng cao thì cường độ ánh sáng tăng lên và màu sắc bề ngoài cũng trở nên sáng hơn. Các loại đèn điện chiếu sáng thường dùng dòng điện để đốt nóng sợi đốt (dây tóc) bằng kim loại. Hiện tượng phát sáng khi nung nóng bằng dòng điện được nhà khoa học Anh Humphrey DaVy phát hiện năm 1802. Sau đó nhà phát minh người Mỹ Edison mới chế tạo ra đèn sợi đốt đầu tiên. Hiện tượng phát xạ ánh sáng do nung nóng đư ợc giải thích như sau: Khi có điện áp đặt vào hai đầu dây tóc, các điện tử ở các lớp ngoài của nguyên tử được giải phóng khỏi nguyên tử và dịch chuyển trong mạng tinh thể kim loại. Trong quá trình di chuyển, điện tử luôn luôn có va chạm với các nguyên tử, do đó động năng của điện tử đã truyền một phần cho nguyên tử. Kết quả là các nguyên tử bị kích thíc h và một số điện tử lớp trong nhảy ra lớp ngoài (nếu lớp đó chưa đầy). Điện tử này có xu hướng trở về vị trí trống gần hạt nhân hơn (vị trí ổn định) và nếu điều đó xảy ra thì điện tử sẽ mất một lượng năng lượng E (thế năng) đồng thời giải phóng một photon có bước són g λ = c.h/E (có thể là ánh sáng nhìn thấy hoặc không nhìn thấy). Năng lượng bức xạ có thể bao gồm quang năng, nhiệt năng và bức xạ hồng ngoại, Ứng dụng hiện tượng này để chế tạo các loại đèn sợi đốt như đèn sợi đốt chân không (trong dân dụng 50W-75W), đèn sợi đốt halogen (còn gọi là đèn halogen-Vonfram). 2. Hiện tuợng phát sáng do phóng điện: Hiện tượng này do nhà khoa học Anh Edward Townsend phát hiện đầu tiên. Hiện tượng phóng điện trong chất khí là quá trình diễn ra rất phức tạp, phụ thuộc vào áp suất khí, công suất nguồn điện và dạng điện trường. Tuy nhiên có thể mô tả tóm tắt thông qua thí nghiệm sau đây: cho ống phóng điện thủy tinh chứa hơi kim loại hoặc một khí trơ nào đó ở áp suất thấp, bên trong có đặt 2 điện cực và đư ợc nối với nguồn 1 chiều thông qua biến trở điều chỉnh được: + Khi điện áp tăng lên thì dòng điện tăng theo (đoạn AB). Nguyên nhân có dòng điện là [...]... 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: Nguyễn Mạnh Hà - Trường Đại học Kiến trúc Đà Nẵng 15 Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng đô thị 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... Lux là đơn vị đo độ chiếu sáng của một bề 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 Nguyễn Mạnh Hà - Trường Đại học Kiến trúc Đà Nẵng 17 Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng đô thị 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... Nẵng 23 Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng đô thị Khúc xạ là hiện tượng thay đổi hướng của các tia sáng liên tiếp qua các tiết diện lăng kính Trong kỹ thuật chiếu sáng, đa số kính bảo vệ các bộ đèn có dạng phẳng, tuy nhiên kính bảo vệ của một số bộ đèn lại được chế tạo dạng răng cưa (ở mặt trong) nhằm mục đích phân tán ánh sáng để giảm độ chói Thông thường góc ở đỉnh của răng cưa được nghiên cứu rất kỹ để... thứ i phát ra từ nguồn sáng (W) λi là bước sóng của tia đơn sắc thứ i thoả mãn 380nm ≤ λi ≤ 780nm Đơn vị đo của thông lượng là (W) Nguyễn Mạnh Hà - Trường Đại học Kiến trúc Đà Nẵng 14 Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng đô thị 3 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... trong ánh sáng đó Để đánh giá Nguyễn Mạnh Hà - Trường Đại học Kiến trúc Đà Nẵng 20 Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng đô thị 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 của 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. .. 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 - Đơn vị: Lm/m2 là độ trưng của một nguồn sáng hình cầu có diện tích mặt ngoài 1m2 phát ra quang thông 1 Lumen phân bố đều theo mọi phương Nguyễn Mạnh Hà - Trường Đại học Kiến trúc Đà Nẵng 18 Bài giảng Kỹ thuật chiếu. .. trung hàng triệu tế bào hình que và hình nón rất nhạy với ánh sáng Khi bị ánh sáng kích thích nó gửi những xung điện theo tế bào thần kinh thị giác lên não để giải mã hình ảnh, giúp chung ta nhìn thấy vật 4 Khái niệm “con mắt quốc tế”: Nguyễn Mạnh Hà - Trường Đại học Kiến trúc Đà Nẵng 27 Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng đô thị Việc thu các ấn tượng thị giác của con mắt luôn biến đổi theo quy luật không tuyến... 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 phát sáng Đơn vị của độ rọi là Lux cũng khác đơn vị độ trưng là Lm/m2 + 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. .. 16 Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng đô thị là quang thông phát ra trong góc khối dΩ lân cận phương Ox Cường độ sáng của nguồn theo phương Ox được định nghĩa là : I = dΦ dΩ + 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: dΩ dΦ I Φ = 4π I - Ý nghĩa : Cường độ sáng. .. nguồn sáng) 5 Sự hấp thụ: Khi ánh sáng chiếu vào bất kỳ vật liệu nào cũng bị hấp thụ một phần năng lượng Mức độ hấp thụ ít hay nhiều phụ thuộc vào một số yếu tố như: loại vật liệu, bước sóng của tia sáng (màu) và góc chiếu của tia sáng vào vật liệu Để đặc trưng cho sự hấp thụ ánh sáng của vật liệu người ta đưa ra khái niệm hệ số hấp thụ Nguyễn Mạnh Hà - Trường Đại học Kiến trúc Đà Nẵng 24 Bài giảng Kỹ thuật . 02-2009 Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng đô thị Nguyễn Mạnh Hà - Trường Đại học Kiến trúc Đà Nẵng 1 LỜI CẢM ƠN Bài giảng Kỹ thuật chiếu sáng đô thị được. KIẾN TRÚC ĐÀ NẴNG Khoa Kỹ thuật hạ tầng đô thị và Quản lý xây dựng Nguyễn Mạnh Hà BÀI GIẢNG KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG ĐÔ THỊ