Giáo trình Kỹ thuật chiếu sáng

Kü thuËt chiÕu s¸ng

Ch−¬ng 1.

C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n.

1.1. Bøc x¹, ¸nh s¸ng, mµu s¾c:

1.1.1 Bøc x¹ sãng ®iÖn tõ.

Mäi vËt thÓ ë nhiÖt ®é > 0^oK ®Òu kh«ng ngõng bøc x¹ n¨ng l−îng d−íi

d¹ng sãng ®iÖn tõ.

C¸c sãng ®iÖn tõ cã b−íc sãng λ tõ 10^–10m ®Õn 3 km.

C¸c sãng mang h¹t n¨ng l−îng cùc nhá gäi lµ Photon

H×nh 1.1

1.1.2 ¸nh s¸ng.

C¸c sãng ®iÖn tõ cã b−íc sãng λ tõ 780nm ®Õn 380nm mµ “m¾t - n·o”

con ng−êi cã thÓ c¶m nhËn ®−îc gäi lµ ¸nh s¸ng.

Cã thÓ chia b−íc sãng thµnh c¸c ph¹m vi sau:

• Tõ 3000 m ®Õn 10 m

• Tõ 10 m ®Õn 0,5 m

Sãng radio

Sãng TV, FM

Sãng rada

• Tõ 500 mm ®Õn 1,0 mm

• Tõ 1000 µm ®Õn 0,78 µm

• Tõ 780 nm ®Õn 380 nm

• Tõ 380 nm ®Õn 10 nm

• Tõ 100 A⁰®Õn 0,01 A⁰

• Tõ 0,01 A⁰®Õn 0,001 A⁰

Sãng hång ngo¹i

¸nh s¸ng

Tia cùc tÝm

Tia X

Tia γ, tia vò trô

( 1 µm = 10^-6m;

1 nm = 10^-9m; 1 A⁰= 10^-10m)

1.1.3 Mµu s¾c

1

Kü thuËt chiÕu s¸ng

Trong d·i λ tõ 780 ®Õn 380nm m¾t ng−êi c¶m nhËn tõ mµu ®á ®Õn tÝm.

C.I.E - Commussion Internationnale de l’Eclairage (ñy ban quèc tÕ vÒ

chiÕu s¸ng) m· hãa ®−a ra c¸c giíi h¹n cùc ®¹i cña c¸c phæ mµu :

380

Cùc tÝm

439

498

568

592

631

780

λ nm

Mµu

TÝm

Xanh da Xanh l¸

Vµng

Da cam

§á

Hång

ngo¹i

trêi

c©y

(tö

ngo¹i)

λ_maxnm

412

470

515

577

600

673

• ¸nh s¸ng ®¬n s¾c chØ cã mét b−íc sãng (chØ 1 mµu thuÇn khiÕt).

H×nh 1.2

• ¸nh s¸ng tr¾ng lµ 1 d·y phæ liªn tôc cã b−íc sãng tõ (380 – 780) nm

• Phæ cña ¸nh s¸ng cã thÓ liªn tôc hoÆc kh«ng liªn tôc (phæ v¹ch),

H×nh 1.3

2

Kü thuËt chiÕu s¸ng

1.2 M¾t ng−êi vµ sù c¶m thô ¸nh s¸ng, mµu s¾c

1.2.1 M¾t ng−êi.

H×nh 1.2 CÊu t¹o cña m¾t ng−êi

Gi¸c m¹c (2) vµ nhÊt lµ thñy tinh

thÓ (8) cã thÓ ®iÒu tiÕt ®Ó tËp trung

h×nh ¶nh lªn vâng m¹c (5).

1.2.2. Sù gi¶i m· h×nh ¶nh.

M¾t ng−êi cã hai lo¹i tÕ bµo :

TÕ bµo h×nh nãn cã kho¶ng 7 triÖu

tÕ bµo. Chóng chiÕm chñ yÕu ë

vïng gi÷a cña vâng m¹c (fovÐa) vµ

®−îc kÝch thÝch b»ng c¸c møc

chiÕu s¸ng cao (thÞ gi¸c ban ngµy

hay “photopique”. Chóng ®¶m b¶o

tri gi¸c mµu.

H×nh 1.4 CÊu t¹o m¾t ng−êi

TÕ bµo h×nh que nhiÒu h¬n tÕ bµo

h×nh nã (kho¶ng 120 triÖu),

chóng bao phñ phÇn cßn l¹i

cña vâng m¹c; cã lÉn lén mét

sè Ýt tÕ bµo h×nh nãn vµ ®−îc

kÝch thÝch b»ng møc chiÕu

s¸ng thÊp (thÞ gi¸c ban ®ªm

hoÆc “scotopique”. Chóng chØ

truyÒn c¸c tri gi¸c ®en tr¾ng.

TÊt nhiªn kh«ng cã ranh giíi râ rÖt

®èi víi sù vËn ®éng cña hai lo¹i tÕ bµo

nµy. Chóng lµm viÖc nhiÒu hay Ýt tïy theo

møc chiÕu s¸ng nhÊt lµ trong miÒn thÞ

gi¸c “mÐsopique” lµ miÒn trung gian gi÷a

thÞ gi¸c ngµy vµ thÞ gi¸c ban ®ªm.

H×nh 1.5

1.2.3. C¸c tÝnh n¨ng cña m¾t.

- H×nh ¶nh nh×n râ nÐt khi nã héi tô

trªn vâng m¹c.

- Kh¶ n¨ng ph©n biÖt cña m¾t gi÷a hai ®iÓm kh¸c nhau trong kh«ng gian t−¬ng øng

víi sai lÖch gãc vµo qu·ng 17.10^-3®é.

- §é nh¹y c¶m cña m¾t ®èi víi c¸c bøc x¹ phô thuéc vµo b−íc sãng cña nã.

3

Kü thuËt chiÕu s¸ng

1.2.4 Sù nh×n mµu

Theo Lomonoxov (1756) m¾t ng−êi cã 3 lo¹i tÕ bµo c¶m thô mµu s¾c ¸nh s¸ng: Lo¹i

tréi víi mµu ®á, lo¹i tréi víi mµu lôc vµ lo¹i tréi víi mµu xanh da trêi. Ngµy nay y häc ®·

kh¼ng ®Þnh lý thuyÕt trªn, chØ kh¸c lo¹i thø 3 tréi víi mµu lam.

- Mµu v« s¾c: mµu ®en; mµu tr¾ng vµ x¸m (gi÷a ®en vµ tr¾ng). Chóng kh«ng cã

trong phæ ¸nh s¸ng mÆt trêi.

- Mµu cã s¾c: lµ tÊt c¶ c¸c mµu cã trong phæ cña ¸nh s¸ng.

1.2.5 §é nh¹y c¶m theo phæ ¸nh s¸ng.

§é nh¹y c¶m cña m¾t ng−êi phô thuéc vµo b−íc

sãng cña ¸nh s¸ng. Ban ngµy m¾t ng−êi nh¹y c¶m nhÊt

víi tia s¸ng vµng lôc (λ = 555 nm) vµ gi¶m dÇn vÒ hai

phÝa ®á vµ tÝm. Ban ®ªm hay hoµng h«n nh¹y c¶m víi

mµu xanh lôc (λ = 510 nm) vµ gi¶m dÇn ®Õn tÝm vµ

cam. HiÖn t−îng nµy gäi lµ hiÖu øng Puckin (Czech).

1.2.6 Tr−êng nh×n.

Tr−êng nh×n cña m¾t ng−êi:

- Tr−êng nh×n ngang: kho¶ng 180⁰

- Tr−êng nh×n ®øng: kho¶ng 130⁰

- Trung t©m: 2⁰

H×nh 1.6 tr−êng nh×n cña m¾t ng−êi

1.4. C¸c ®¹i l−îng c¬ b¶n vµ ®¬n vÞ

1.4.1 Gãc khèi - Ω, steradian, sr

Gãc khèi, ký hiÖu Ω, lµ gãc

trong kh«ng gian.

S

4πR²

Ω =

=

= 4π steradian

R²

Do ®ã steradian lµ gãc khèi

tøc lµ “khai triÓn cña h×nh nãn” d−íi

gãc ®ã mét ng−êi quan s¸t ®øng ë

t©m mét qu¶ cÇu cã b¸n kÝnh 1m

nh×n thÊy diÖn tÝch 1m²trªn mÆt cÇu nµy

m².

H×nh 1.7 Gãc khèi

NÕu b¸n kÝnh lµ K mÐt, mÆt ch¾n sÏ lµ K².

1.4.2 Quang th«ng- φ, lumen (lm)

N¨ng l−îng bøc x¹ ®−îc tÝnh b»ng o¸t (W), cïng mét n¨ng l−îng bøc x¹ nh−ng

b−íc sãng kh¸c nhau sÏ g©y hiÖu qu¶ kh¸c nhau ®èi víi m¾t ng−êi. Nh− vËy cÇn ph¶i hiÖu

chØnh ®¬n vÞ ®o ®é nh¹y c¶m phæ cña m¾t ng−êi (®−êng cong ν_λ), ®¬n vÞ hiÖu chØnh ®Êy lµ

quang th«ng, ký hiÖu lµ φ, ®¬n vÞ Lumen.

4

Kü thuËt chiÕu s¸ng

λ₂

φ = k W

(

λ ν_λ.dλ

)

∫

λ₁

Trong ®ã: W(λ) lµ n¨ng l−îng bøc x¹; ν_λhµm sè nh¹y c¶m t−¬ng ®èi;

k lµ hÖ sè chuyÓn ®æi ®¬n vÞ vµ λ₁= 380nm vµ λ₂= 780nm.

NÕu n¨ng l−îng bøc x¹ ®o b»ng o¸t, quang th«ng ®o b»ng lumen th× k = 683 lm/W

vµ:

λ₂

φ = 683 W

(

λ .ν_λ.dλ , lm

)

∫

λ₁

Ng−êi ta kh«ng dïng ®¬n vÞ o¸t n÷a mµ dïng mét ®¬n vÞ míi gäi lµ lumen (lm) sÏ

®−îc tr×nh bµy ë ch−¬ng tiÕp theo.

1.4.3 C−êng ®é s¸ng I - candela, cd

§ã lµ ®¹i l−îng míi nhÊt ®−a vµo hÖ

®¬n vÞ S.I. hîp lý hãa (M.K.S.A), tõ kh¸i

niÖm vÒ quang th«ng.

dΦ

dΩ

Tøc lµ : I = lim

.

OA

dΩ → 0

Can®ela lµ c−êng ®é s¸ng theo mét

ph−¬ng ®· cho cña nguån ph¸t mét bøc x¹

®¬n s¾c cã tÇn sã 540.10¹²Hz (λ ≈ 555nm)

vµ c−êng ®é n¨ng l−îng theo ph−¬ng nµy

lµ 1/683 o¸t trªn steraddian.

H×nh 1.8 X¸c ®Þnh c−êng ®é s¸ng

§Ó thÊy râ h¬n ý nghÜa cña ®¹i

l−îng nµy trong thùc tÕ, sau ®©y lµ mét sè ®¹i l−îng c−êng ®é s¸ng cña c¸c nguån s¸ng

th«ng dông :

Ngän nÕn

:

0,8 cd

35 cd

(theo mäi h−íng).

(ë gi÷a chïm tia).

(theo mäi h−íng).

(ë gi÷a chïm tia).

§Ìn sîi ®èt 40W/220V

§Ìn sîi ®èt 300W/220V :

400 cd

Cã bé ph¶n x¹

§Ìn i«t kim lo¹i 2KW

Cã bé ph¶n x¹

:

1500 cd

14800 cd

250000 cd

Tr−êng hîp ®Æc biÖt khi bøc x¹ I kh«ng phô thuéc vµo ph−¬ng th×:

4π

Φ = I.dΦ = 4π.I

∫

0

5

Kü thuËt chiÕu s¸ng

1.4.4 §é räi - E, lux, lx: lµ mËt ®é ph©n bè quang th«ng trªn bÒ mÆt chiÕu s¸ng

Φ_lm

E_lx=

hoÆc 1 lux = 1 lm/m²

S

m²

Ngoµi trêi, buæi tr−a trêi n¾ng: 100.000lx

Phßng lµm viÖc: 400 ®Õn 600 lx

Trêi cã m©y:

2000 ®Õn 10.000 lx

Nhµ ë:

150 ®Õn 300 lx

0,25 lx

Tr¨ng trßn:

§−êng phè cã ®Ìn chiÕu s¸ng: 20 ®Õn

50lx

dS cosα

dΦ

I

dΩ =

=

r²

H×nh 1.9 Quan hÖ ®é räi vµ kho¶ng c¸ch

tõ ®ã suy ra :

dΦ

dS

Icosα

E =

=

r²

1.4.5 §é chãi - L, cd/m²:

lµ mËt ®é ph©n bè I trªn bÒ mÆt

theo

mét

ph−¬ng

dI.

dS.cosα

cho

tr−íc

( )

cd

L₍

=

cd / m²

)

(

m²

)

NhËn xÐt:

1) §é chãi cña mét bÒ mÆt bøc x¹

phô thuéc vµo h−íng quan s¸t bÒ mÆt ®ã.

H×nh 1.10 §Þnh nghÜa ®é chãi

2) §é chãi kh«ng phô thuéc

kho¶ng c¸ch tõ mÆt ®ã ®Õn ®iÓm quan

s¸t.

Mét vµi trÞ sè ®é chãi th−êng gÆp:

1.4.6 §é tr−ng - M, lm/m²: lµ mËt ®é ph©n bè φ trªn bÒ mÆt do 1 mÆt kh¸c ph¸t ra

φ

S

M =

Víi bÒ mÆt ®−îc chiÕu s¸ng ®é chãi vµ ®é tr−ng phô thuéc vµo hÖ sè ph¹n x¹ ρ cßn

®é räi kh«ng phô thuéc vµo hÖ sè nµy.

6

Kü thuËt chiÕu s¸ng

1.5 TiÖn nghi nh×n

1.5.1 Mét sè ®Æc ®iÓm sinh lý cña sù nh×n

a) Kh¶ n¨ng ph©n biÖt cña m¾t ng−êi: ®−îc x¸c ®Þnh b»ng gãc (®o b»ng phót) mµ

m¾t ng−êi cã thÓ ph©n biÖt ®−îc hai ®iÓm hoÆc 2 v¹ch gÇn nhau, th−êng lµ 1 phót. §Ó ®äc

s¸ch cÇn gãc 3 – 5 phót.

b) §é t−¬ng ph¶n:

CIE ®Þnh nghÜa ®é t−¬ng ph¶n C nh− sau:

L₀− L_f

C =

víi L₀vµ L_flµ ®é chãi cña vËt cÇn nh×n vµ nÒn trªn ®ã ®Æt vËt

L_f

M¾t ng−êi chØ cã thÓ ph©n biÖt ®−îc ë møc chiÕu s¸ng võa ®ñ nÕu :

L₀− L_f

C =

≥ 0,01.

L_f

1.5.2 Sù chãi lãa

CIE ph©n biÖt 2 lo¹i chãi lãa:

H×nh 1.11 Chãi mÊt

tiÖn nghi (a), c¸ch

x¸c ®Þnh gãc b¶o vÖ

cña ®Ìn (b)

a) Chãi lãa nhiÔu: lµ sù chãi lµm gi¶m

kh¶ n¨ng nh×n do nã lµm t¨ng ng−ìng ®é chãi

t−¬ng ph¶n.

b) Chãi lãa mÊt tiÖn nghi: x¶y ra khi cã

mét vËt cã ®é chãi cao n»m trong tr−êng nh×n

cña m¾t.

Nãi chung ng−êi ta chÊp nhËn ®é chãi

nhá nhÊt ®Ó m¾t nh×n thÊy lµ 10^-5cd/m²vµ b¾t

®Çu g©y nªn lo¸ m¾t ë 5000 cd/m².

1.5.3 §é räi yªu cÇu E_yc, lx

§é räi yªu cÇu th−êng ®−îc x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm hoÆc theo c«ng thøc thùc

nghiÖm cña Weston

1,94.10³

ρ.σ ^1,5

E_yc

=

; lx

trong ®ã: ρ hÖ sè ph¶n x¹ khuÕch t¸n cña nÒn;

σ gãc ph©n biÖt c¸c chi tiÕt ®Æc tr−ng (phót)

1.5.4 §é räi trô

§é räi trô lµ ®é räi cña mét mÆt ®øng trung

b×nh cña mét h×nh trô nhá (h×nh vÏ). Tû sè gi÷a ®é

räi trô E_tvµ ®é räi ngang E_nlµ chØ sè næi. Nã lµ

mét chØ sè øng dông nhiÒu trong chiÕu s¸ng s©n

khÊu.

H×nh 1.12 §Þnh nghÜa ®é räi trô

7

Kü thuËt chiÕu s¸ng

1.5.5 NhiÖt ®é mµu vµ tiÖn nghi m«i tr−êng s¸ng

NhiÖt ®é mµu cña nguån s¸ng kh«ng ph¶i lµ nhiÖt ®é cña b¶n th©n nã mµ lµ ¸nh

s¸ng cña nã ®−îc so s¸nh víi mµu cña vËt ®en tuyÖt ®èi ®−îc nung nãng tõ 2000 ®Õn

10000 ^oK

2500 - 3000 ^oK

mÆt trêi lÆn, ®Ìn sîi nung lµ ¸nh s¸ng “nãng” (giµu bøc x¹ ®á)

4500 – 5000 ^oK ¸nh s¸ng ban ngµy khi trêi s¸ng

6000 – 1000 ^oK ¸nh s¸ng trêi ®Çy m©y lµ ¸nh s¸ng “l¹nh” (bøc x¹ xanh da trêi)

Nguån s¸ng cã nhiÖt ®é mµu thÊp thÝch hîp cho chiÕu s¸ng cã yªu cÇu ®é räi thÊp

ChiÕu s¸ng yªu cÇu ®é räi cao cÇn nguån s¸ng cã nhiÖt ®é mµu lín (¸nh s¸ng l¹nh)

Trong thiÕt kÕ chiÕu s¸ng nhiÖt ®é mµu lµ tiªu chuÈn ®Çu tiªn ®Ó chän nguån s¸ng.

7000

6000

5000

4000

3000

2000

H×nh 1.13 BiÓu ®å Kruithof

1.5.6 ChØ sè hoµn mµu, IRC

ChÊt l−îng cña ¸nh s¸ng thÓ hiÖn ë chÊt l−îng nh×n mµu, nghÜa lµ kh¶ n¨ng ph©n

biÖt mµu s¾c trong ¸nh s¸ng ®ã.

§Ó ®¸nh gi¸ sù biÕn ®æi mµu s¾c do ¸nh s¸ng g©y ra, ng−êi ta dïng chØ sè hoµn mµu

(tiÕng Ph¸p ký hiÖu IRC, tiÕng Anh ký hiÖu R_a)

ChØ sè hoµn mµu thay ®æi tõ 0 (®èi víi ¸nh s¸ng ®¬n s¾c) ®Õn 100 (víi ¸nh s¸ng

tr¾ng). ChØ sè hoµn mµu cµng cao ®−îc coi chÊt l−îng ¸nh s¸ng cµng tèt.

Trong kü thuËt chiÕu s¸ng chÊt l−îng ¸nh s¸ng ®−îc ph©n lµm 3 cÊp ®é:

IRC = 60

- ChÊt l−îng kÐm, ®¸p øng c«ng nghiÖp kh«ng cÇn ph©n biÖt mµu s¾c.

IRC ≥ 85

- ChÊt l−îng trung b×nh, cho c¸c c«ng viÖc kh«ng cÇn ph©n biÖt chÝnh

x¸c mµu s¾c

IRC ≥ 95

- ChÊt l−îng cao, c¸c lÜnh vùc ®Æc biÖt cña cuéc sèng vµ c«ng nghiÖp

8

Kü thuËt chiÕu s¸ng

1.5.7 M¸y ®o räi (Lux meter)

VÒ nguyªn t¾c lux kÕ lµ dông cô ®o tÊt c¶ c¸c ®¹i l−îng ¸nh s¸ng. Dông cô gåm mét

tÕ bµo sªlen quang ®iÖn (pin quang ®iÖn) biÕn ®æi n¨ng l−îng nhËn ®−îc thµnh dßng ®iÖn

vµ cÇn ®−îc nèi víi mét miliampe kÕ.

§Ó ®é nh¹y cña dông cô t−¬ng øng víi ®é nh¹y cña m¾t, dông cô cÇn cã bé läc,

®−êng cong ®¸p øng tÇn sè cña nã ®−îc x¸c ®Þnh theo hµm V(λ) (thÞ gi¸c ban ngµy).

Thang ®o cña dông cô chia theo lux.

• §o c−êng ®é s¸ng :

NÕu tÕ bµo chØ ®−îc chiÕu s¸ng trùc tiÕp b»ng mét nguån ®Æt ë kho¶ng c¸ch r vµ táa

tia cã c−êng ®é s¸ng I theo ph−¬ng ph¸p tuyÕn víi tÕ bµo, biÓu thøc I = E.r²cho gi¸ trÞ cña

c−êng ®é s¸ng. §é räi E ®äc trùc tiÕp trªn m¸y ®o.

Sö dông ph−¬ng ph¸p nµy râ rµng bao hµm mét ®iÒu lµ kh«ng cã bÊt cø nguån thø

cÊp nµo kh¸c chiÕu s¸ng tÕ bµo nh− c¸c vËt hay c¸c thµnh ph¶n x¹ ®· lµm, v× thÕ ng−êi ta

s¬n mÆt ®en (ρ = 0,05) chç tiÕn hµnh ®o c−êng ®é s¸ng.

• §o ®é chãi :

TÕ bµo quang ®iÖn h×nh trßn diÖn tÝch s vµ ®é

räi e ®Æt trong mét h×nh trô kÝn chiÒu dµi d vµ lç cã

b¸n kÝnh r (h×nh vÏ). Dông cô ®−îc h−íng vu«ng

gãc vµo mét t−êng cã ®é räi E gi¶ thiÕt lµ ®Òu, ë

kho¶ng c¸ch D. CÇn ph¶i chän tû sè d/r nh− thÕ nµo

H×nh 1.14

®Ó thang ®o cña miliampe kÕ 300 lx chØ ®é chãi cña

t−êng víi thang ®o 3000 cd/m².

Tr¶ lêi : Tõ tÕ bµo quang ®iÖn, gãc khèi dω

ch¾n trªn t−êng mét diÖn tÝch S lµ :

2

D + d

⎛

⎜

⎞

⎟

S = πr².

d

⎝

⎠

DiÖn tÝch nµy ph¸t vÒ phÝa tÕ bµo mét

quang th«ng dΦ trong gãc dΩ.

s

dΦ = I.dΩ = LS.dΩ vµ dΩ =

; §é

2

(

D + d

)

2

dΦ

s

r

⎛ ⎞

räi cña tÕ bµo lµ : e =

= Lπ

⎜ ⎟

d

⎝ ⎠

§Ó thang ®o cña dông cô trë thµnh 3000

cd/m²cÇn cã : d = r 10π = 5,6r

NhËn xÐt : Trong tr−êng hîp sù khuÕch t¸n

cña t−êng lµ th¼ng, biÕt ®é räi cña t−êng lµ E. Ta

x¸c ®Þnh ®−îc ngay ®é chãi L nhê ®Þnh luËt

Lambert vµ hÖ sè ph¶n x¹ cña t−êng ρ.

H×nh 1.15 M¸y ®o ®é räi:

(1) Pin quang ®iÖn; (2) ®ång hå ®o;

(3) tÊm läc ¸nh s¸ng

9

Kü thuËt chiÕu s¸ng

Ch−¬ng 2

C¸C DôNG Cô CHIÕU S¸NG

2.1 §¹i c−¬ng

Cã 3 lo¹i bãng ®Ìn th−êng ®−îc sö dông chñ yÕu trong chiÕu s¸ng: Bãng ®Ìn sîi

nung; ®Ìn phãng ®iÖn vµ ®Ìn huúnh quang.

Tiªu chuÈn ®¸nh gi¸ c¸c lo¹i bãng ®Ìn:

- HiÖu suÊt chiÕu s¸ng, (lm/W), ®· ®¹t ®−îc 200 lm/W

- NhiÖt ®é mµu T_m(⁰K), ®¸nh gi¸ ®é tiÖn nghi; Tõ 2000 ⁰K – 7000 ⁰K

- ChØ sè hoµn mµu IRC, chÊt l−îng ¸nh s¸ng; Tõ 0 (®¬n s¾c) ®Õn 100 (a/s tr¾ng)

- Tuæi thä, th−êng 1000 giê (sîi nung) vµ 10000 (phãng ®iÖn)

2.2 §Ìn sîi nung

2.2.1 CÊu t¹o

§¬n gi¶n, gåm 1 d©y kim lo¹i (th−êng lµ tungstÌne) ®Æt trong 1 bãng thñy tinh chøa

®Çy khÝ tr¬ (az«t, argon, krypton) nh»m gi¶m sù bèc h¬i cña d©y kim lo¹i, ¸p suÊt trong

bãng thñy tinh rÊt thÊp, phÝa d−íi cã ®u«i ®Ó g¾n vµo ®ui ®Ìn. §Ó gi¶m ®é chãi ng−êi ta

quÐt 1 líp bét tr¬ vµo bÒ mÆt trong cña bãng thñy tinh.

2.2.2 C¸c ®Æc tÝnh cña ®Ìn.

- HiÖu suÊt thÊp. Thêi Edinson, d©y tãc cacbon hiÖu suÊt 2,6 lm/W. Ngµy nay d©y

tãc tungstÌne hiÖu suÊt 10 –20 lm/W.

- NhiÖt ®é mµu

- ChØ sè IRC

- Tuæi thä

2500 – 3000 ^oK

100

kh¶ng 1000 giê

* MÆc dï hiÖu qu¶ ¸nh s¸ng rÊt thÊp, c¸c ®Ìn sîi ®èt cã chØ sè mµu gÇn 100, cho

phÐp chiÕu s¸ng côc bé hoÆc chiÕu s¸ng trang trÝ.

V× nhiÖt ®é mµu thÊp, c¸c bãng ®Ìn sîi ®èt rÊt thuËn tiÖn cho viÖc chiÕu s¸ng møc

thÊp vµ møc trung b×nh ë c¸c khu vùc d©n c− (biÓu ®å Kruithof - h×nh 3.2).

C¸c −u ®iÓm chñ yÕu lµ :

- Nèi trùc tiÕp vµo l−íi ®iÖn; KÝch th−íc nhá; BËt s¸ng ngay; Gi¸ rÎ; T¹o ra mµu

s¾c Êm ¸p.

C¸c nh−îc ®iÓm lµ tèn ®iÖn vµ ph¸t nãng.

* Ngoµi ra cßn mét nh−îc ®iÓm kh¸c trong viÖc sö dông c¸c ®Ìn sîi ®èt ®ã lµ tÝnh

n¨ng cña ®Ìn thay ®æi ®¸ng kÓ theo biÕn thiªn ®iÖn ¸p nguån.

Quan hÖ quang th«ng, dßng ®iÖn, c«ng suÊt vµ tuæi thä theo ®iÖn ¸p sö dông

3,5

0,5

1,5

13,5

⎛

⎞

⎛

⎞

⎛

⎞

U

φ

φ₀

U

I

U

P

U

D

⎛

⎜

⎞

⎟

0

⎜

⎟

⎜

⎟

⎜

⎟

=

;

=

;

=

;

=

U₀

I₀

U₀

P

U₀

D₀

U

⎝

⎠

0

⎝

⎠

⎝

⎠

⎝

⎠

10

Kü thuËt chiÕu s¸ng

2.3 §Ìn phãng ®iÖn

2.3.1 Nguyªn lý phãng ®iÖn s¸ng

H 2-1 CÊu t¹o vµ ®Æc tÝnh V-A cña ®Ìn phãng ®iÖn

Gåm 1 èng thñy tinh chøa 1 lo¹i h¬i kim lo¹i, t¹o ¸p suÊt thÊp, ®Æt 2 ®iÖn cùc (h×nh

2.1). Khi t¹o phãng ®iÖn hå quang b»ng c¸ch t¹o mét ®iÖn ¸p cao gi÷a 2 ®iÖn cùc. Muèn

Nh− vËy cÇn ph¶i:

- T¹o ®iÖn ¸p ®ñ lín ®Ó khëi ®éng (måi ®Ìn)

- Gi¶m ®iÖn ¸p lóc lµm viÖc ®Ó gi÷ æn ®Þnh

2.3.2 ChÊn l−u

2.3.2.1 ChÊn l−u ®iÖn c¶m

H×nh 2.2 §Æc tÝnh V-A

2.3.2.2 ChÊn l−u ®iÖn tö

11

Kü thuËt chiÕu s¸ng

2.4 C¸c lo¹i ®Ìn phãng ®iÖn

2.4.1 §Ìn h¬i Natri ¸p suÊt thÊp

H 2.3

¸nh s¸ng mµu vµng –cam ( λ₁= 589 nm vµ λ₂= 589,6 nm)

§Æc ®iÓm:

- HiÖu suÊt cao

100 – 200 lm/W

- ¸nh s¸ng ®¬n s¾c vµng – camIRC = 0

- C«ng suÊt nhá

- §é chãi nhá

- Tuæi thä cao

18 – 180 W

kh¶ng 8000 giê

Th−êng dïng chiÕu s¸ng b¶o vÖ , lèi ®i, b·i xe

2.4.2 §Ìn h¬i Natri ¸p suÊt cao

ë nhiÖt ®é trªn 1000⁰C trong h¬i Natri cao ¸p ¸nh s¸ng ph¸t ra lµ mµu tr¾ng.

§Æc ®iÓm:

- HiÖu suÊt cao

- ChØ sè IRC

70 – 130 lm/W

20 – 80

- NhiÖt ®é mµu

- Tuæi thä cao

2000 – 2500 ⁰K

®Õn 10000 giê

12

Kü thuËt chiÕu s¸ng

§Æc ®iÓm:

- HiÖu suÊt s¸ng

- ChØ sè IRC

60 – 95 lm/W

40 – 60

- NhiÖt ®é mµu

- Tuæi thä cao

3000 – 4500 ⁰K

kho¶ng 4000 giê

2.5 §Ìn huúnh quang

2.5.1 CÊu t¹o

1. vá bãng

2. líp huúnh quang

3. h¬i argon trén víi thñy

ng©n

4. ®iÖn cùc

5. t¾c te

6. chÊn l−u

7. ®iÖn cùc phô

H2.4 §Ìn huúnh quang

2.5.2 §Æc ®iÓm

- HiÖu suÊt

40 – 105

lm/W

- ChØ sè IRC 55 – 92

- NhiÖt ®é mµu 2800 – 6500 ⁰K

- Tuæi thä cao kho¶ng 7000 giê

2.6 Nh÷ng lo¹i bãng ®Ìn míi

2.6.1 §Ìn halogen

−u ®iÓm so víi ®Ìn sîi nung b×nh th−êng:

Cïng 1 c«ng suÊt hiÖu suÊt ph¸t s¸ng cao h¬n

¸nh s¸ng tr¾ng h¬n, nhiÖt ®é mµu ®¹t 2900 ⁰K, IRC ®¹t ®Õn 100

Tuæi thä t¨ng 2 lÇn vµ kÝch th−íc nhá h¬n

13

Kü thuËt chiÕu s¸ng

2.6.2 §Ìn compacte

ChÊt l−îng ¸nh s¸ng: nhiÖt ®é mµu tõ 2700 ®Õn 4000 ⁰K, IRC = 85

C«ng suÊt tiªu thô ®iÖn thÊp h¬n ®Ìn sîi nung 4-5 lÇn vµ nhá h¬n ®Ìn huúnh

quang th«ng th−êng. HiÖu suÊt 85 lm/W

Tuæi thä kho¶ng 8000 giê

Sinh nhiÖt thÊp, Ýt h¬n ®Ìn sîi nung 4 lÇn

KÝch th−íc nhá, kiÓu d¸ng ®Ñp

2.6.3 §Ìn c¶m øng ®iÖn tõ

C¸c ®Æc tÝnh kh¸c:

HiÖu suÊt s¸ng

NhiÖt ®é mµu

ChØ sè hoµn mµu

65 - 70 lm/W

0

3000 – 4000 K

IRC ≥ 80

2.7 C¸c øng dông kh¸c cña ®Ìn ®iÖn (ngoµi chiÕu s¸ng)

dông ®a d¹ng trong y tÕ vµ c«ng nghiÖp nh−:

- C¸c ®Ìn ph¸t hçn hîp tia tö ngo¹i UV 250 nm vµ hång ngo¹i IR 2000nm dïng

trong ®iÒu trÞ y tÕ, lµm ho¸ giµ nhanh, polime ho¸, s¶n xuÊt m¹ch in.

- C¸c èng huúnh quang UVA (310-410 nm) ®−îc sö dông trong khoa da ®Ó nhiÔm

s¾c tè da vµ UVC 254nm cã t¸c dông tiÖt trïng.

- C¸c ®Ìn halogen kim lo¹i UVB (280-310 nm) hoÆc UVC (100-280 nm) ®−îc sö

dông trong y häc, ®Ó sao chÐp, lµm cøng chÊt dÎo, ph¸t hiÖn tiÒn gi¶.

- C¸c ®Ìn èng mµu ®Ó trang trÝ (nhµ hµng, cöa kÝnh, sßng b¹c...)

kh«ng cã t¸c dông quang hîp v× bÞ l¸ ph¶n x¹.

- C¸c ®Ìn èng cã “¸nh s¸ng ®en” (300-425 nm) kÝch thÝch sù huúnh quang cña c¸c

vËt liÖu huúnh quang. Sù ph¸t x¹ cña nã kh«ng nh×n thÊy vµ v« h¹i ®èi víi m¾t, cã nhiÒu

øng dông chuyªn nghiÖp.

14

Kü thuËt chiÕu s¸ng

Nh×n bãc t¸ch ®Ìn SON-SON/T h¬i natri cao ¸p

1. Gi¸ ®ì gi÷ ®Ìn phãng ®iÖn th¼ng hµng

2. §Çu ®iÖn vµo/ gi¸ xo¾n ®Ó c¶i thiÖn ®Æc tÝnh quang häc

3. Bãng h×nh èng hoÆc elip b»ng thñy tinh bÒn Ýt chÞu ¶nh h−ëng cña khÝ

quyÓn

4. èng phãng ®iÖn b»ng Oxit nh«m trong ®Ó ®¹t hiÖu suÊt tèi ®a

5. Líp phñ bªn trong

6. ThiÕt bÞ gi¶n në ®Ó khö øng suÊt nhiÖt trªn ®Çu mèi hµn vµ èng phãng ®iÖn

7. §iÖn vµo/ gi¸ ®ì

9. §ui

xo¸y

15

Kü thuËt chiÕu s¸ng

16

Kü thuËt chiÕu s¸ng

Nh×n bãc t¸ch. §Ìn halogen kim lo¹i cao ¸p

2. Vâ ngoµi h×nh èng hoÆc elip b»ng thñy tinh bÒn kh«ng chÞu ¶nh h−ëng

cña khÝ quyÓn

3. Líp phñ bªn trong

4. èng phãng ®iÖn th¹ch anh

5. M¨ng s«ng b¶o vÖ gi¸ ®ì

6. §iÖn vµo/ g¸ ®ì

7. §ui xo¸y E40

17

Kü thuËt chiÕu s¸ng

18

Kü thuËt chiÕu s¸ng

Nh×n bãc t¸ch ®Ìn SON-SON/T h¬i natri cao ¸p

1. Gi¸ ®ì gi÷ ®Ìn phãng ®iÖn th¼ng hµng

2. Vá ngoµi b»ng thñy tinh bÒn kh«ng chÞu ¶nh h−ëng cña khÝ quyÓn

3. Líp phñ bªn trong

4. ®iÖn vµo / gi¸ ®ì

5. èng phãng ®iÖn th¹ch anh

6. §iÖn cùc phô

7. §iÖn cùc chÝnh ho¹t tÝnh ®Æc biÖt

8. §iÖn trë måi

9. §ui xo¸y

19

Kü thuËt chiÕu s¸ng

Nh×n bãc t¸ch. §Ìn MLL-N ¸nh s¸ng hçn hîp

1. Vâ ngoµi h×nh «van b»ng thñy tinh bÒn kh«ng chÞu ¶nh h−ëng khÝ

quyÓn

2. Sîi ®èt xo¾n

3. èng phãng ®iÖn th¹ch anh

4. Gi¸ ®ì

5. §iÖn cùc chÝnh

6. Líp phñ bªn trong phèt ph¸t/ vanadatnatri

7. §iÖn vµo

8. §ui xo¸y

20