Nguyễn Huy Thiện CA-140017 MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ iv v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC BIỂU ĐỒ vii LỜI CAM ĐOAN viii LỜI CẢM ƠN ix LỜI NÓI ĐẦU 1 Lý chọn đề tài .1 Mục đích, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu luận văn 2.1 Mục đích 2.2 Đối tƣợng nghiên cứu 2.3 Phạm vi nghiên cứu .2 Tóm tắt cô đọng luận điểm đóng góp tác giả .2 3.1 Tóm tắt luận điểm .2 3.2 Những đóng góp đề tài Phƣơng pháp nghiên cứu CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ CHIẾU SÁNG VÀ CHIẾU SÁNG ĐƢỜNG 1.1 Tổng quan chiếu sáng: .3 1.1.1 Ánh sáng 1.1.2 Quang thông- , lumen (lm) .4 1.1.3 Cƣờng đô sáng I - candela, cd 1.1.4 Độ rọi - E, lux, Ix : 1.1.5 Độ chói - L, cd/m2: 1.1.6 Nhiệt độ màu tiện nghi môi trƣờng sáng 1.1.7 Chỉ số hoàn màu, CRI (Colour Renderling Index) 1.1.8 Máy đo độ rọi (Lux meter) i Nguyễn Huy Thiện CA-140017 1.2.Tổng quan chiếu sáng đƣờng 1.2.1 Khái niệm chung chiếu sáng đƣờng .9 1.2.2 Các yêu cầu chung đối vối hệ thống chiếu sáng đƣờng phố .9 1.2.3 Các tiêu chuẩn chiếu sáng đƣờng 12 1.2.4 Độ cao treo đèn tối thiểu: 14 CHƢƠNG 15 ĐẶC TÍNH MỘT SỐ LOẠI ĐÈN TRONG CHIẾU SÁNG 15 2.1 Khái niệm: 15 2.1.1 Hiệu suất sáng đèn .15 2.1.2 Tuổi thọ đèn: .15 2.1.3 Sự suy giảm quang thông: 15 2.1.4 Màu sắc 17 2.2 Các loại đèn chiếu sáng: .17 2.2.1 Đèn thủy ngân cao áp: .17 2.2.2 Đèn halogen kim loại (Metal halogen) 17 2.2.3 Đèn Sodium áp suất cao 19 2.2.4 Đèn Sodium áp suất thấp .19 2.2.5 Đèn không điện cực đèn Sulfur .23 2.2.6 LED 24 2.3 Các đèn 25 2.3.1 Hiệu suất sáng đèn .25 2.3.2 Đƣờng cong trắc quang 26 2.3.3 Hiệu suất cấu tạo đèn 27 2.3.4 Lựa chọn đèn 29 2.3.5 Khoảng cách hai đèn liên tiếp 30 2.4 Giới thiệu số loại đèn chiếu sáng đƣờng giao thông 31 CHƢƠNG 42 PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG VÀ CHIẾU SÁNG ĐƢỜNG 42 3.1 Phƣơng pháp thiết kế chiếu sáng 42 ii Nguyễn Huy Thiện CA-140017 3.1.1 Phƣơng pháp tỷ số R .42 3.1.2 Phƣơng pháp độ chói điểm 48 3.2 Tính toán phân bố độ rọi số đèn mặt phẳng C00 – C1800 51 3.2.1 Xây dựng phƣơng pháp tính .51 3.2.2 Kết tính toán thu đƣợc .51 3.3 Thiết kế chiếu sáng phần mềm DIALUX 4.12 61 CHƢƠNG IV 68 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG MINH HỌA CHO MỘT ĐOẠN ĐƢỜNG 68 4.1 Thiết kế chiếu sáng đƣờng Tân Mai phần mềm Dialux 68 4.1.1 Các số liệu đƣờng Tân Mai cần để thiết kế .68 4.1.2 Các giải pháp thiết kế 68 4.1.3 Các bƣớc thiết kế phần mêm Dialux 69 4.2 So sánh phƣơng án 84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84 Kết luận 85 Kiến nghị .85 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC PHỤ LỤC iii Nguyễn Huy Thiện CA-140017 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Giải thích CRI Colour Rendering Index (Chỉ số hoàn màu) CIE LED Commission Internationale de I’E’clairage (Ủy ban chiếu sáng giới) Light Emitting Diode (Diode phát quang) LER Luminaire Efficacy Rating (Hiệu suất đèn) iv Nguyễn Huy Thiện CA-140017 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình1.2 Quan hệ độ rọi khoảng cách .6 Hình 1.3 Định nghĩa độ chói .7 Hình 1.4 Biểu đổ Kruithof Hình 1.5 Máy đo độ rọi .8 Hình 1.6 Tầm quan sát đối tƣợng đƣờng ngƣời lái xe 10 Hình 1.7 Mặt đƣờng với độ đồng khác .11 Hình 2.1 Đèn phổ đèn thuỷ ngân cao áp 21 Hình 2.2 Đèn Metal halide phổ màu 21 Hình 2.3 Đèn Sodium áp suất cao phổ màu 22 Hình 2.4 Đèn Sodium áp suất thấp phổ màu 22 Hình 2.5 Đèn không điện cực Đèn Metal halide không đui 23 Hình 2.6 Đèn Sunfur phổ màu 23 Hình 2.7 Đèn LED 24 Hình 2.8 Cấu tạo đèn chiếu sáng đƣờng 26 Hình 2.9 Đƣờng cong trắc quang đèn 27 Hình 2.10 Tính hiệu suất đèn .28 Hình 3.1 Thông số bố trí đèn 42 Hình 3.2 Bố trí đèn phía .43 Hình 3.3 Bố trí đèn hai bên đối diện 43 Hình 3.4 Bố trí đèn hai bên so le .44 Hình 3.5 Bố trí đèn dải phân cách .44 Hình 3.6 Xác định hệ số sử dụng theo tỷ số l/h độ vƣơn đèn 48 Hình 3.7 Xác định độ chói mặt đƣờng .49 Hình 3.8 Lƣới kiểm tra độ chói 50 Hình 3.9 Xác định toạ độ chiếu sáng 51 Hình 3.10 Đƣờng cong trắc quang ảnh đèn 51 Hình 3.11 Phân bố độ rọi cột đèn 52 Hình 3.12 Phân bố độ rọi hai cột đèn 53 Hình 3.13 Đƣờng cong trắc quang ảnh đèn 53 Hình 3.14 Phân bố độ rọi đèn 54 Hình 3.15 Phân bố độ rọi hai cột 55 Hình 3.16 Đƣờng cong trắc quang ảnh đèn 55 Hình 3.17 Phân bố độ rọi đèn 57 Hình 3.18 Phân bố độ rọi hai cột 57 Hình 3.19 Đƣờng cong trắc quang ảnh đèn 58 Hình 3.20 Phân bố độ rọi đèn 58 Hình 3.21 Phân bố độ rọi hai cột 59 v Nguyễn Huy Thiện CA-140017 Hình 3.22 Đƣờng cong trắc quang ảnh đèn 59 Hình 3.23 Phân bố độ rọi đèn 60 Hình 3.24 Phân bố độ rọi hai cột 60 Hình 3.25 Giao diện phần mềm Dialux 4.12 62 Hình 3.26 Giao diện chèn thêm đƣờng thành phần .62 Hình 3.27 Giao diện hiệu chỉnh thông số thành phần .63 Hình 3.28 Giao diện hiệu chỉnh bề mặt thành phần 63 Hình 3.29 Giao diện hiệu chỉnh yếu tố đƣờng .64 Hình 3.30 Giao diện chọn đèn 65 Hình 3.31 Giao diện phân bố đèn 65 Hình 3.32 Giao diện Pole Arrangement 66 Hình 3.33 Giao diện Boom 66 Hình 4.1 Tuyến đƣờng Tân Mai 68 Hình 4.2 Bố trí đèn hai bên đối diện 69 Hình 4.3 Bố trí đèn hai bên đối diện thêm dãy đèn phân 69 vi Nguyễn Huy Thiện CA-140017 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Giới hạn phổ màu ánh sáng nhìn thấy Bảng 1.2 Độ rọi số bề mặt thƣờng gặp Bảng1.3 Tiêu chuẩn CIE 115; 1995 chiếu sáng đƣờng 12 Bảng 1.4 Độ chói độ rọi trung bình đƣờng TCVN1404:2005 .12 Bảng 1.5 Độ cao treo đèn tối thiểu 14 Bảng 2.1 Thông sô kỹ thuật sô loại đèn thông dụng 16 Bảng 2.2 Đặc tính số đèn halogen kim loại 18 Bảng 2.3 So sánh đặc trƣng đèn HID 20 Bảng 2.4 Các cấp đèn 28 Bảng 2.5 Hiệu suất đèn 29 Bảng 3.1 Tổng hợp bố trí đèn 45 Bảng 3.2 Quan hệ chiều cao khoảng cách đèn .46 Bảng 3.3 Xác định tỷ số R 47 Bảng 3.4 Xác định hệ số sử dụng đèn 48 Bảng 3.5 Thể độ rọi theo toạ độ theo phƣơng ngang cột đèn .52 Bảng 3.6 Thể độ rọi theo toạ độ theo phƣơng ngang cột đèn .54 Bảng 3.7 Thể độ rọi theo toạ độ theo phƣơng ngang cột đèn .56 Bảng 3.8 Thể độ rọi theo toạ độ theo phƣơng ngang cột đèn .58 Bảng 3.9 Thể độ rọi theo toạ độ theo phƣơng ngang cột đèn .59 Bảng 3.10 Tổng hợp tính toán độ đồng đèn 61 Bảng 4.1 Tổng hợp kết hai đèn 83 DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 2.1 Hiệu suất phát sáng (lm/W) …………………………………………25 Biểu đồ 2.2 So sáng chất lƣợng ánh sáng……………………… ……………… 25 vii Nguyễn Huy Thiện CA-140017 LỜI CAM ĐOAN Tên là: Nguyễn Huy Thiện Sinh ngày: 10/02/1976 Học viên lớp cao học khóa 2014A - Ngành Kỹ thuật điện – Trƣờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Tôi xin cam đoan luận văn ―Nghiên cứu đặc tính ứng dụng số loại đèn sử dụng chiếu sáng đƣờng giao thông” TS Phạm Hùng Phi hƣớng dẫn công trình nghiên cứu riêng cá nhân Các số liệu, kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực cá nhân chƣa đƣợc công bố tài liệu Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Tác giả Nguyễn Huy Thiện viii Nguyễn Huy Thiện CA-140017 LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội giúp đỡ hoàn thành chƣơng trình cao học thực luận văn này, đặc biệt thầy cô trực tiếp giảng dạy hƣớng dẫn đề tài Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến thầy TS Phạm Hùng Phi dành nhiều thời gian, tâm huyết hƣớng dẫn nghiên cứu giúp đỡ hoàn thành luận văn Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô Bộ môn Thiết Bị ĐiệnĐiện tử, anh chị em bạn đồng nghiệp tận tình giúp đỡ suốt trình học tập làm luận văn Xin cảm ơn Viện Đào tạo Sau Đại học, Viện Điện Trƣờng Đại Học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện cho suốt thời gian làm việc, học tập nghiên cứu Mặc dù có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn tất nhiệt tình lực mình.Tuy nhiên hạn hẹp thời gian khả nên viết tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đƣợc đóng góp quý báu quý thầy cô bạn Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng .năm 2016 Nguyễn Huy Thiện Khóa: CH 2014A ix Nguyễn Huy Thiện CA-140017 LỜI NÓI ĐẦU Lý chọn đề tài Đất nƣớc ta năm qua có thay đổi to lớn kinh tế xã hội Về xã hội không đáp ứng nhu cầu nhân dân mà c n cao chất lƣợng Kinh tế có tăng trƣởng cao nhiều năm, đặc biệt nƣớc ta gia nhập tổ chức thƣơng mại quốc tế, Nhân dân tích cực đầu tƣ xây dựng Bên cạnh với sách mở cửa thu hút đƣợc nhiều nhà đầu tƣ nƣớc đầu tƣ vào nƣớc ta Nhiều khu công nghiệp, nhiều công trình kiến trúc sở hạ tầng, xa lộ đƣợc xây dựng Cùng với phát triển không ngừng ngành kinh tế Ngành kỹ thuật chiếu sáng c ng không ngừng phát triền, việc chiếu sáng công trình không cung cấp đủ ánh sáng mà c n đ i hỏi nhiều thẩm mỹ c ng nhƣ cao chất lƣợng Việc chiếu sáng công trình trở nên mối quan tâm hàng đầu nhà thiết kế c ng nhƣ giới mỹ thuật Với công trình đƣợc chiếu sáng tốt mang lại cho ngƣời nhiều tiện ích, thoái mái công việc, học tập cung nhƣ thƣ giãn, chiếu sáng phận quan trọng sữ phát triển chung xã hội Chiếu sáng đƣờng phận kỹ thuật chiếu sáng, ngày với hệ thống giao thông phát triển đại, mật độ giao thông lớn Yều cầu đ i hỏi với hệ thống chiếu sáng phải hạn chế tối đa tai nạn giao thông ban đêm, tạo cho lái xe có tầm nhìn thoải mái Biết đƣợc tầm quan trọng to lớn đó, lựa chọn đề tài: "Nghiên cứu đặc tính ứng dụng số loại đèn sử dụng chiếu sáng đƣờng giao thông" để làm luận văn tốt nghiệp cao học Mục đích, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu luận văn 2.1 Mục đích - Nghiên cứu đặc tính, ứng dụng số loại đèn chiếu sáng đƣờng giao thông - Thiết kế chiếu sáng đƣờng phố sử dụng số loại đèn Nguyễn Huy Thiện CA-140017 72 Nguyễn Huy Thiện CA-140017 73 Nguyễn Huy Thiện CA-140017 Kết đèn Vega 74 Nguyễn Huy Thiện CA-140017 75 Nguyễn Huy Thiện CA-140017 - Phƣơng án 2: Bố trí hai bến đối diện thêm dãy đèn phân Ta có thông số cụ thể nhƣ sau: Mặt đƣờng đôi, đƣờng có xe, rộng m Mặt đƣờng theo Rtabel: R3007, hệ số phản chiếu Q0: 0.070 Dải phân cách rộng m Đèn: chọn đèn công suất 150 W cao áp sodium, cụ thể tên đèn SPP202 GB1xSON-TPP150WSGROR đèn VEGA 1xSONT-150W Đèn lắp độ cao: 12 m Độ ngẩng đèn: 150 Khoảng cách treo đèn: 1,5m Vỉa hè rộng m 76 Nguyễn Huy Thiện CA-140017 Khoảng cách đèn đối diện chọn e = 80 m Thêm đèn phân khoảng cách e = 80 nhƣng đặt đèn so với đèn hai bên đối diện thực chất khoảng cách đèn e = 40 Kết thu đƣợc: 77 Nguyễn Huy Thiện CA-140017 78 Nguyễn Huy Thiện CA-140017 79 Nguyễn Huy Thiện CA-140017 Kết đèn VEGA 80 Nguyễn Huy Thiện CA-140017 81 Nguyễn Huy Thiện CA-140017 82 Nguyễn Huy Thiện CA-140017 Bảng 4.1 Tổng hợp kết hai đèn TT Đặc điểm Hình ảnh Đèn VEGA Công suất: 150W U = 220V Φ = 17500 (lm) µ = 77% Công suất: 150W U = 220V Φ = 17500 (lm) µ = 85% Etb = 12 Emin = 6.03 Emax = 18 U1 = 0.326 Etb = 15 Emin = 6.26 Emax = 23 U1 = 0.277 Etb = 12 Emin = 6.17 Emax = 24 U1 = 0.258 Etb = 15 Emin = 7.81 Emax = 23 U1 = 0.337 Đƣờng cong trắc quang Phƣơng Đèn SPP án Phƣơng án 83 Nguyễn Huy Thiện CA-140017 4.2 So sánh phƣơng án Căn vào kết bảng tổng hợp ta thấy rằng: - Phƣơng án phƣơng án đèn SPP202 GB 1xSON-TPP-150W SGR OR có độ rọi trung bình nhỏ so với đèn VEGA 1xSONT-150W Nhƣng độ đồng đèn SPP202 GB 1xSON-TPP-150W SGR OR lớn đèn VEGA 1xSONT-150W Tuy nhiên phƣơng án độ đồng đèn VEGA 1xSONT-150W lớn đèn SPP202 GB 1xSON-TPP-150W SGR OR - Còn hai phƣơng án ta thu đƣợc kết thông số hai loại đèn đáp ứng yêu cầu kỹ thuật (Lav ≥ 0.75 (cd/m2), U0 ≥ 0.4, UI ≥ 0.6, TI ≤ 15) Nhƣng độ chói trung bình đèn SPP202 GB 1xSON-TPP-150W SGR OR phƣơng án nhỏ (Lav = 0.76 cd/m2) - Phƣơng án ta thấy kết với đèn VEGA 1xSONT-150W (UI = 0.56) nhỏ tiêu chuẩn (UI ≥ 0.6) không đạt Nhƣ ta thấy hai loại đèn khác hai hãng đèn khác nhƣng công suất tổng quang thông vị trí bố trí đặt đèn khác bố trí thêm đèn ta thu đƣợc kết khác Tuy nhiên, ta thấy phƣơng án có ƣu điểm nhƣợc điểm ( Số lƣợng đèn ít, nhiều giá thành loại đèn ) Vì vậy, ta nhận thấy phƣơng án thiết kế chiếu sáng cho đoạn đƣờng Tân Mai sử dụng đèn SPP202 GB 1xSON-TPP-150W SGR OR hợp lý kinh tế hiệu 84 Nguyễn Huy Thiện CA-140017 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Với luận văn thực đƣợc công việc sau: - Tìm hiểu đƣợc nguyên lý cấu tạo, hoạt động ƣu điểm số đèn chiếu sáng đƣờng hãng HAPULICO hãng Philip…… - Sử dụng phƣơng pháp tính toán xác định độ đồng cho số đèn, thiết kế chiếu sáng cho đoạn đƣờng cụ thể phần mềm DIALUX 4.12 - Ngày nay, nhà cung cấp bóng đèn giới nói chung Việt Nam nói riêng số lƣợng đèn với chủng loại, công suất, kích thƣớc, hình dáng phong phú đa dạng Ngƣời thiết kế thiết kế phải đảm bảo tiêu chí chi phí, tiêu chuẩn chiếu sáng, công suất tiêu thụ điện Do đó, việc tính toán mô 3D phần mềm đóng vai tr quan trọng, giúp ngƣời thiết kế tìm đƣợc phƣơng án thỏa mãn yêu cầu hay tiêu chí mà ngƣời sử dụng đặt Kiến nghị Hiện nay, hầu nhƣ tất ngƣời hoạt động lĩnh vựa chiếu sáng hiểu đƣợc ƣu điểm vƣợt trội số loại đèn chiếu sáng giao thông sử dụng bóng cao áp hay halogen…Lƣợng điện dùng chiếu sáng Việt Nam chiếm 25,3% tăng cao vào năm tới Để khắc phục, giải pháp tích cực sử dụng loại đèn LED kết hợp hệ thống điều khiển thông minh, vừa tiết kiệm điện 60 - 70%, vừa bảo vệ môi trƣờng Tôi xin đề xuất số kiến nghị nhƣ sau: - Bộ KH&CN cần xây dựng tiêu chuẩn, quy chuẩn cho đèn LED để ứng dụng rộng rãi Việt Nam - Nhà nƣớc cần đẩy mạnh đầu tƣ, kêu gọi xã hội hóa ứng dụng công nghệ tiên tiến nhằm sử dụng lƣợng tiết kiệm hiệu - Hạ thấp giá thành, chắn công nghệ LED giải pháp chiếu sáng kỷ 21 85 Nguyễn Huy Thiện CA-140017 Hƣớng phát triển đề tái - Nghiên cứu đặc tính ứng dụng lợi đèn LED cho chiếu sáng đƣờng giao thông - Thiết kế chiếu sáng đƣờng giao thông với loại đèn LED đèn LED dùng lƣợng mặt trời 86 ... sử dụng lý thuyết đặc tính ứng dụng số loại đèn chiếu sáng đƣờng giao thông Cơ sở thực tiễn: Tìm hiểu đặc tính ứng dụng số loại đèn Đƣa đƣợc ứng dụng thiết thực số loại đèn chiếu sáng đƣờng giao. .. đặc tính, ứng dụng số loại đèn chiếu sáng đƣờng giao thông - Thiết kế chiếu sáng đƣờng phố sử dụng số loại đèn Nguyễn Huy Thiện CA-140017 2.2 Đối tƣợng nghiên cứu - Một số loại đèn chiếu sáng. .. đoan luận văn Nghiên cứu đặc tính ứng dụng số loại đèn sử dụng chiếu sáng đƣờng giao thông” TS Phạm Hùng Phi hƣớng dẫn công trình nghiên cứu riêng cá nhân Các số liệu, kết nghiên cứu nêu luận