Kỹ thuật chiếu sáng đô thị docx

TR姶云NG A萎I H窺C KI蔭N TRÚC AÀ N允NG

Khoa K悦 thu壱t h衣 t亥ng đô th鵜 và Qu違n lý xây d詠ng

Nguy宇n M衣nh Hà

BÀI GI謂NG

K駅 THU一T CHI蔭U SÁNG AÔ TH卯

Aà Nｎng tháng 02-2009

Bài giＶng Kぶ thuｆt chiｘu sáng đô thお

Nguyいn MＴnh Hà - Tr⇔ぜng AＴi hがc Kiｘn trúc Aà Nｎng 1

L云I C謂M 愛N

Bài gi違ng K悦 thu壱t chi院u sáng đô th鵜 đ逢嬰c biên so衣n làm tài li羽u gi違ng d衣y chính th泳c cho

ngành K悦 thu壱t h衣 t亥ng đô th鵜, Tr逢運ng A衣i h丑c ki院n trúc Aà N印ng. Trong quá trình biên so衣n,

tác gi違 đã nh壱n đ逢嬰c s詠 栄ng h瓜, đ瓜ng viên c┡ng nh逢 ý ki院n đóng góp và s詠 giúp đ叡 c栄a các t鰻

ch泳c, cá nhân sau đây:

- Các th亥y giáo, cô giáo trong Khoa K悦 thu壱t h衣 t亥ng đô th鵜 và Qu違n lý xây d詠ng.

- Phòng Qu違n lý đi羽n, S荏 Công Th逢挨ng thành ph嘘 Aà N印ng.

- Công ty Qu違n lý v壱n hành đi羽n chi院u sáng công c瓜ng Aà N印ng

- Công ty Schréder Vi羽t Nam.

- Gia đình và b衣n bè đ欝ng nghi羽p.

Tác gi違 xin chân thành c違m 挨n s詠 giúp đ叡 quý báu đó.

Do biên so衣n l亥n đ亥u v噂i th運i gian, kinh nghi羽m có h衣n, ch逸c ch逸n t壱p bài gi違ng này còn

có nhi隠u thi院u sót, tác gi違 r医t mong nh壱n đ逢嬰c các ý ki院n đóng góp c栄a các đ欝ng nghi羽p, sinh

viên và b衣n đ丑c quan tâm đ院n l┄nh v詠c chi院u sáng đ吋 ti院n t噂i biên so衣n thành giáo trình hoàn

ch雨nh ph映c v映 công tác gi違ng d衣y, h丑c t壱p c┡ng nh逢 công tác c栄a sinh viên sau khi ra tr逢運ng.

Các ý ki院n dóng góp xin g穎i v隠 đ鵜a ch雨:

V<n phòng Khoa K悦 thu壱t h衣 t亥ng đô th鵜 và Qu違n lý xây d詠ng

T亥ng 4, Tr逢運ng A衣i h丑c Ki院n trúc Aà N印ng

S嘘 566 Núi Thành, qu壱n H違i Châu, thành ph嘘 Aà N印ng.

Email : [email protected]

Tác gi違

Bài giＶng Kぶ thuｆt chiｘu sáng đô thお

Nguyいn MＴnh Hà - Tr⇔ぜng AＴi hがc Kiｘn trúc Aà Nｎng 2

M影C L影C

PH井N M雲 A井U.................................................................................................................................... 5

L卯CH S盈 CHI蔭U SÁNG NHÂN T萎O VÀ VAI TRÒ C曳A NÓ ......................................................... 5

CH姶愛NG 1............................................................................................................................................ 7

KHÁI NI烏M C愛 B謂N VÀ CÁC A萎I L姶営NG AO ÁNH SÁNG ....................................................... 7

1.1. B違n ch医t c栄a ánh sáng ................................................................................................................. 7

1. B違n ch医t sóng - h衣t c栄a ánh sáng: .............................................................................................. 7

2. Ngu欝n sáng t詠 nhiên và quang ph鰻 liên t映c ............................................................................... 7

3. Ngu欝n sáng nhân t衣o và quang ph鰻 v衣ch:.................................................................................. 8

1.2. M瓜t s嘘 hi羽n t逢嬰ng phát sáng và ph衣m vi 泳ng d映ng trong chi院u sáng nhân t衣o:......................... 9

1. Hi羽n tu嬰ng phát sáng do nung nóng:.......................................................................................... 9

2. Hi羽n tu嬰ng phát sáng do phóng đi羽n:......................................................................................... 9

3. Hi羽n t逢嬰ng phát sáng hu┻nh quang.......................................................................................... 11

4. Hi羽n t逢嬰ng phát sáng lân quang............................................................................................... 11

5. Hi羽n t逢嬰ng phát sáng th泳 c医p:.................................................................................................. 12

1.3. Các đ衣i l逢嬰ng c挨 b違n đo ánh sáng............................................................................................. 12

1. Góc kh嘘i (còn g丑i là góc đ員c, góc nhìn) .................................................................................. 12

2. Thông l逢嬰ng n<ng l逢嬰ng c栄a b泳c x衣 ánh sáng nhìn th医y......................................................... 14

3. Quang thông ............................................................................................................................. 15

4. Quang hi羽u ............................................................................................................................... 16

5. C逢運ng đ瓜 sáng.......................................................................................................................... 16

6. A瓜 r丑i........................................................................................................................................ 17

7. A瓜 sáng (còn g丑i là đ瓜 tr逢ng): ................................................................................................. 18

8. A瓜 chói ..................................................................................................................................... 19

9. Nhi羽t đ瓜 màu: ........................................................................................................................... 19

10. A瓜 hoàn màu (còn g丑i là ch雨 s嘘 th吋 hi羽n màu):...................................................................... 20

1.4. Các đ鵜nh lu壱t quang h丑c và 泳ng d映ng trong k悦 thu壱t chi院u sáng :............................................ 21

1. S詠 ph違n x衣:............................................................................................................................... 21

2. S詠 truy隠n x衣 : ........................................................................................................................... 22

3. S詠 khúc x衣:............................................................................................................................... 23

4. S詠 che ch逸n: ............................................................................................................................. 24

5. S詠 h医p th映: ............................................................................................................................... 24

6. A鵜nh lu壱t Lambert v隠 s詠 khuy院ch tán đ隠u :.............................................................................. 25

CH姶愛NG 2.......................................................................................................................................... 27

M溢T NG姶云I VÀ S衛 C謂M TH影 ÁNH SÁNG................................................................................. 27

2.1 C医u t衣o m逸t ng逢運i ...................................................................................................................... 27

1. Hi羽n t逢嬰ng th鵜 giác:.................................................................................................................. 27

2. Hi羽n t逢嬰ng đi隠u ti院t c栄a m逸t: ................................................................................................... 27

3. Võng m衣c: ................................................................................................................................ 27

4. Khái ni羽m “con m逸t qu嘘c t院”:.................................................................................................. 27

2.2 S詠 gi違i mã hình 違nh:................................................................................................................... 28

2.3 Quá trình thích nghi : ................................................................................................................. 28

2.4 C違m giác chi隠u sâu c栄a v壱t c亥n nhìn: ........................................................................................ 28

2.5 C詠c c壱n và c詠c vi宇n c栄a m逸t :.................................................................................................... 29

2.6. Tr逢運ng nhìn (th鵜 tr逢運ng) c栄a m逸t : ........................................................................................... 29

2.7 A瓜 t逢挨ng ph違n :.......................................................................................................................... 29

2.8 Hi羽n t逢嬰ng chói lóa:................................................................................................................... 30

1. Khái ni羽m: ................................................................................................................................ 30

2. Gi違i thích hi羽n t逢嬰ng chói lóa :................................................................................................ 30

3. Ch雨 s嘘 h衣n ch院 chói lóa G (còn g丑i là ch雨 s嘘 ti羽n nghi) : ......................................................... 31

CH姶愛NG 3.......................................................................................................................................... 33

CÁC LO萎I NGU唄N SÁNG NHÂN T萎O THÔNG D影NG .............................................................. 33

3.1 Bóng đèn nung sáng:.................................................................................................................. 33

Bài giＶng Kぶ thuｆt chiｘu sáng đô thお

Nguyいn MＴnh Hà - Tr⇔ぜng AＴi hがc Kiｘn trúc Aà Nｎng 3

1. C医u t衣o c栄a bóng đèn nung sáng (hình 3.1):............................................................................ 33

2. M瓜t s嘘 lo衣i bóng đèn nung sáng thông d映ng: .......................................................................... 34

3.2 Bóng đèn hu┻nh quang............................................................................................................... 35

1. A員c đi吋m c医u t衣o:..................................................................................................................... 35

2. M瓜t s嘘 bóng đèn hu┻nh quang thông d映ng.............................................................................. 37

3.3 Bóng đèn phóng đi羽n cu運ng đ瓜 cao (HID) ................................................................................ 38

1. C医u t衣o c栄a bóng đèn phóng đi羽n: ........................................................................................... 38

2. M瓜t s嘘 lo衣i bóng đèn phóng đi羽n HID thông d映ng:................................................................. 39

3.4 Aèn phát sáng quang đi羽n (LED: Lighting Emitting Diode) ..................................................... 42

3.5 Aèn c違m 泳ng (đèn không đi羽n c詠c) ........................................................................................... 43

3.6 Aèn Sulfua :................................................................................................................................ 43

CH姶愛NG 4.......................................................................................................................................... 45

C遺U T萎O C曳A B浦 AÈN CHI蔭U SÁNG CÔNG C浦NG ................................................................. 45

4.1. C医u t衣o chung c栄a m瓜t b瓜 đèn chi院u sáng công c瓜ng:.............................................................. 45

4.2. Các b瓜 ph壱n chính c栄a b瓜 đèn chi院u sáng công c瓜ng ............................................................... 46

1. T医m ph違n quang:...................................................................................................................... 46

2. Thi院t b鵜 m欝i đèn (t逸c te) và ch医n l逢u: ...................................................................................... 46

3. Kính b違o v羽 : ............................................................................................................................ 47

4. L厩 đui đèn : .............................................................................................................................. 48

4.3. Các thông s嘘 c挨 h丑c ch栄 y院u c栄a b瓜 đèn chi院u sáng công c瓜ng:.............................................. 48

1. A瓜 kín (IP):............................................................................................................................... 49

2. C医p b違o v羽 c挨 h丑c ch嘘ng n鰻 (còn g丑i là đ瓜 ch鵜u va đ壱p c栄a kính đèn): ................................. 49

3. Di羽n tích c違n gió ...................................................................................................................... 50

4. Ch雨 tiêu lão hóa kính b違o v羽:.................................................................................................... 50

5. Tr丑ng l逢嬰ng:............................................................................................................................. 50

4.4. Các thông s嘘 đi羽n ch栄 y院u c栄a b瓜 đèn chi院u sáng công c瓜ng:.................................................. 50

1. C医p cách đi羽n : ......................................................................................................................... 51

2. A瓜 dao đ瓜ng đi羽n áp: ............................................................................................................... 51

4.5. Các thông s嘘 v隠 quang h丑c c栄a b瓜 đèn chi院u sáng công c瓜ng:................................................. 51

1. H羽 s嘘 suy gi違m quang thông: ................................................................................................... 51

2. H羽 s嘘 ph違n quang :................................................................................................................... 52

3. A逢運ng cong tr逸c quang : .......................................................................................................... 52

4. Hi羽u su医t c栄a b瓜 đèn : .............................................................................................................. 54

5. C医p b瓜 đèn :.............................................................................................................................. 55

6. H羽 s嘘 s穎 d映ng c栄a b瓜 đèn: ....................................................................................................... 56

7. Góc b違o v羽................................................................................................................................ 57

4.6. Phân lo衣i các b瓜 đèn chi院u sáng công c瓜ng: ............................................................................. 58

CH姶愛NG 5.......................................................................................................................................... 59

THI蔭T K蔭 H烏 TH渦NG CHI蔭U SÁNG CÔNG C浦NG..................................................................... 59

5.1. S挨 l逢嬰c v隠 l鵜ch s穎 các ph逢挨ng pháp, trình t詠 thi院t k院:.............................................................. 59

5.2. Các tiêu chu育n chi院u sáng đ逢運ng giao thông và yêu c亥u c挨 b違n :............................................ 59

5.3. Các nguyên t逸c c挨 b違n: ............................................................................................................. 59

1. Ph逢挨ng và v鵜 trí quan sát c栄a ng逢運i lái xe:.............................................................................. 60

2. A瓜 chói m員t đ逢運ng :................................................................................................................. 60

3. A瓜 đ欝ng đ隠u c栄a đ瓜 chói m員t đ逢運ng: ...................................................................................... 61

4. Ch雨 s嘘 chói lóa G c栄a b瓜 đèn: .................................................................................................. 62

5. Hi羽u qu違 d磯n h逢噂ng t衣i các v鵜 trí đ員c bi羽t................................................................................ 63

5.4. Ph逢挨ng pháp t雨 s嘘 R trong thi院t k院 chi院u sáng :........................................................................ 63

1. Các thông s嘘 hình h丑c b嘘 trí đèn :............................................................................................ 63

2. Các ph逢挨ng án b嘘 trí đèn ......................................................................................................... 65

3. Ch丑n công su医t và lo衣i b瓜 đèn : ............................................................................................... 67

5.5. Ph逢挨ng pháp đ瓜 chói đi吋m trong thi院t k院 chi院u sáng : ............................................................. 68

1. A瓜 chói c栄a m瓜t đi吋m trên m員t đ逢運ng :................................................................................... 68

2. Phân lo衣i các l噂p ph栄 m員t đ逢運ng :........................................................................................... 69

Bài giＶng Kぶ thuｆt chiｘu sáng đô thお

Nguyいn MＴnh Hà - Tr⇔ぜng AＴi hがc Kiｘn trúc Aà Nｎng 4

3. Tính toán đ瓜 chói và đ瓜 r丑i đi吋m ............................................................................................. 70

5.6. Thi院t k院 chi院u sáng t衣i các đi吋m đ員c bi羽t trên đ逢運ng giao thông: ............................................ 72

1. Chi院u sáng t衣i đi吋m giao nhau đ欝ng m泳c: ............................................................................... 72

2. Chi院u sáng nút giao v噂i đ逢運ng s逸t :......................................................................................... 74

3. Chi院u sáng đ逢運ng cong............................................................................................................ 74

4. Chi院u sáng bùng binh............................................................................................................... 75

5. Chi院u sáng đ逢運ng h亥m............................................................................................................. 76

5.7. Thi院t k院 chi院u sáng v噂i s詠 tr嬰 giúp c栄a máy tính: .................................................................... 78

5.8. S穎 d映ng ph亥n m隠m thi院t k院 chi院u sáng công c瓜ng Ulysse 2.2 ................................................. 79

1. Kh荏i đ瓜ng................................................................................................................................. 79

2. Ch丑n ph逢挨ng án b嘘 trí đèn....................................................................................................... 81

3. Ch丑n đèn và các thông s嘘 v隠 đèn ............................................................................................. 82

4. Xem k院t qu違 và l壱p báo cáo ..................................................................................................... 84

5.9. M瓜t s嘘 n瓜i dung thi院t k院 khác c栄a h羽 th嘘ng chi院u sáng đ逢運ng giao thông .............................. 87

1 Thi院t k院 đi羽n :............................................................................................................................ 87

2 Thi院t k院 xây d詠ng :.................................................................................................................... 89

3 Thi院t k院 k院t c医u ......................................................................................................................... 89

CH姶愛NG 6.......................................................................................................................................... 90

QU謂N LÝ, V一N HÀNH H烏 TH渦NG CHI蔭U SÁNG CÔNG C浦NG.............................................. 90

6.1. N瓜i dung qu違n lý, v壱n hành : .................................................................................................... 90

6.2. C挨 c医u t鰻 ch泳c và trang thi院t b鵜 v壱n hành................................................................................. 91

6.3. V医n đ隠 ti院t ki羽m đi羽n : .............................................................................................................. 91

6.4. Th詠c tr衣ng qu違n lý v壱n hành..................................................................................................... 92

6.5. T詠 đ瓜ng hoá công tác qu違n lý, v壱n hành h羽 th嘘ng đi羽n chi院u sáng :........................................ 92

CH姶愛NG 7.......................................................................................................................................... 93

THI蔭T K蔭 CHI蔭U SÁNG CÔNG TRÌNH CÔNG C浦NG TRONG AÔ TH卯 ................................... 93

7.1. Chi院u sáng công viên, v逢運n hoa ............................................................................................... 93

1. Các nguyên t逸c chung .............................................................................................................. 93

2. Ch雨 tiêu k悦 thu壱t v隠 chi院u sáng : .............................................................................................. 93

7.2. Chi院u sáng công trình th吋 thao ngoài tr運i - nh英ng nguyên t逸c chung : .................................... 95

CH姶愛NG 8.......................................................................................................................................... 98

M浦T S渦 V遺N A陰 C井N NGHIÊN C永U C曳A CHI蔭U SÁNG AÔ TH卯 .......................................... 98

8.1. Ô nhi宇m ánh sáng...................................................................................................................... 98

8.2. Quy ho衣ch chi院u sáng ............................................................................................................... 99

PH影 L影C........................................................................................................................................... 101

1. B違ng giá tr鵜 và bi吋u th泳c hàm V(λ):........................................................................................... 101

2. Công su医t và quang thông các lo衣i đèn phóng đi羽n thông d映ng................................................ 101

3. B違ng phân lo衣i các l噂p ph栄 m員t đ逢運ng :.................................................................................... 102

TÀI LI烏U THAM KH謂O.................................................................................................................. 106

PH井N BÀI T一P................................................................................................................................. 107

Bài giＶng Kぶ thuｆt chiｘu sáng đô thお

Nguyいn MＴnh Hà - Tr⇔ぜng AＴi hがc Kiｘn trúc Aà Nｎng 5

PH井N M雲 A井U

L卯CH S盈 CHI蔭U SÁNG NHÂN T萎O VÀ VAI TRÒ C曳A NÓ

T瑛 th運i k┻ s挨 khai con ng逢運i đã bi院t t衣o ra ánh sáng t瑛 l穎a, tuy nhiên lúc đó con ng逢運i

dùng l穎a v噂i t逢 cách là ngu欝n nhi羽t ch泳 không ph違i là ngu欝n sáng. Tr違i qua m瓜t th運i k┻ dài

c栄a l鵜ch s穎, con ng逢運i m噂i phát minh ra lo衣i đèn th逸p sáng b茨ng ch医t khí. Sau khi nhà hoá

h丑c ng逢運i Áo K.Auer phát minh ra đèn m<ng sông ch院 t衣o b茨ng ch医t ch鵜u đ逢嬰c nhi羽t đ瓜 c詠c

cao đã cho ánh sáng tr逸ng khi đ嘘t cháy trong ng丑n l穎a ch医t khí thì đèn m<ng sông tr荏 nên ph鰻

bi院n kh逸p các thành ph嘘 l噂n trên th院 gi噂i, đ院n n厩i t逢荏ng nh逢 không th吋 còn lo衣i đèn nào có

th吋 thay th院 đ逢嬰c.

Tuy nhiên cu嘘i th院 k益 19 ng逢運i ta b逸t đ亥u nh壱n th医y 逢u đi吋m khi th逸p sáng b茨ng đi羽n.

Cho đ院n nay ng逢運i ta v磯n ch逢a bi院t chính xác ai là ng逢運i đ亥u tiên ch院 t衣o ra chi院c đèn đi羽n

đ亥u tiên. Tuy nhiên đ吋 đi đ院n chi院c bóng đèn hoàn thi羽n nh逢 ngày nay ch逸c ch逸n ph違i có s詠

c嘘ng hi院n c栄a nhi隠u nhà khoa h丑c, trong đó ng逢運i có công l噂n nh医t và là ng逢運i đã đ<ng ký

b違n quy隠n phát minh đ亥u tiên v隠 bóng đèn dây tóc vào n<m 1878 là Thomas Edison - m瓜t nhà

phát minh n鰻i ti院ng c栄a M悦. A吋 ghi nh壱n công lao và s詠 n厩 l詠c c栄a ông trong vi羽c đem ánh

sáng đ院n cho nhân lo衣i mà ngày nay ng逢運i ta đã t逢荏ng nh噂 ông nh逢 là cha đ飲 c栄a m丑i lo衣i

bóng đèn đi羽n dùng s嬰i đ嘘t.

Aêm 24/12/1879 Edison m運i hàng tr<m ng逢運i thu瓜c đ栄 m丑i thành ph亥n trong xã h瓜i 荏

thành ph嘘 New York t噂i d詠 b英a ti羽c t衣i nhà ông nh茨m qu違ng cáo s違n ph育m đèn đi羽n do ông

ch院 t衣o l亥n đ亥u tiên. T衣i b英a ti羽c này ông cho th逸p sáng hàng lo衣t bóng đèn 荏 t医t c違 khu nhà

荏, x逢荏ng máy, phòng thí nghi羽m và sân v逢運n. K院t qu違 b英a ti羽c đã giúp ông nh壱n đ逢嬰c s詠 tài

tr嬰 c栄a chính quy隠n cho đ隠 án th逸p sáng thành ph嘘. Cu嘘i cùng, đ院n 5 h sáng ngày 04/9/1882

hàng tr<m ng丑n đèn trên các ph嘘 đ欝ng lo衣t b壱t sáng làm c違 m瓜t góc thành ph嘘 NewYork tràn

ng壱p ánh sáng đi羽n, đánh d医u th運i kh逸c l鵜ch s穎 ánh sáng đi羽n chinh ph映c bóng đêm. Aây

c┡ng đ逢嬰c xem là th運i đi吋m ra đ運i c栄a ngành chi院u sáng đô th鵜.

T衣i Vi羽t Nam tr逢噂c đây, chi院u sáng đô th鵜 đ逢嬰c xây d詠ng trên c挨 s荏 l逢噂i đèn chi院u sáng

công c瓜ng đ逢嬰c xây d詠ng t瑛 th運i Pháp thu瓜c, ch栄 y院u dùng bóng đèn s嬰i tóc. A院n n<m 1975,

nh英ng ng丑n đèn cao áp đ亥u tiên đ逢嬰c l逸p đ員t t衣i khu v詠c qu違ng tr逢運ng Ba Aình và l<ng Ch栄

t鵜ch H欝 Chí Minh. Ngoài chi院u sáng đ逢運ng ph嘘, các lo衣i chi院u sáng khác c栄a đô th鵜 nh逢 chi院u

sáng công viên, v逢運n hoa, chi院u sáng c違nh quan các công trình ki院n trúc v<n hoá, l鵜ch s穎, th吋

thao, chi院u sáng t逢嬰ng đài... h亥u nh逢 ch逢a có gì.

H瓜i ngh鵜 chi院u sáng đô th鵜 l亥n th泳 nh医t (4/1992) là m瓜t m嘘c kh荏i đ亥u cho s詠 phát tri吋n

c栄a ngành chi院u sáng đô th鵜 Vi羽t Nam. Th詠c tr衣ng chi院u sáng đô th鵜 lúc b医y gi運 v磯n còn r医t

kém, l衣c h壱u so v噂i các đô th鵜 trong khu v詠c. Sau H瓜i ngh鵜 chi院u sáng đô th鵜 toàn qu嘘c l亥n

th泳 hai (12/1995) t鰻 ch泳c t衣i Aà N印ng, cùng v噂i s詠 phát tri吋n v逢嬰t b壱c c栄a n隠n kinh t院, l┄nh

v詠c chi院u sáng đô th鵜 荏 n逢噂c ta đã th詠c s詠 hình thành và phát tri吋n. Hi羽n nay chúng ta đã có

H瓜i chi院u sáng đô th鵜 Vi羽t nam.

Vai trò c栄a chi院u sáng đô th鵜:

Bài giＶng Kぶ thuｆt chiｘu sáng đô thお

Nguyいn MＴnh Hà - Tr⇔ぜng AＴi hがc Kiｘn trúc Aà Nｎng 6

T衣i các n逢噂c phát tri吋n, đi羽n n<ng dùng cho chi院u sáng chi院m t瑛 8 đ院n 13% t鰻ng đi羽n

n<ng tiêu th映. H羽 th嘘ng chi院u sáng đô th鵜 bao g欝m nhi隠u thành ph亥n khác nhau, trong đó có

th吋 k吋 đ院n chi院u sáng ph映c v映 giao thông, chi院u sáng các c挨 quan ch泳c n<ng c栄a đô th鵜...

Chi院u sáng đ逢運ng ph嘘 t衣o ra s詠 s嘘ng đ瓜ng, h医p d磯n và tráng l羽 cho các đô th鵜 v隠 đêm,

góp ph亥n nâng cao ch医t l逢嬰ng cu瓜c s嘘ng cho ng逢運i dân đô th鵜, thúc đ育y s詠 phát tri吋n th逢挨ng

m衣i và du l鵜ch. A員c bi羽t, h羽 th嘘ng chi院u sáng trang trí còn t衣o ra không khí l宇 h瓜i, s詠 khác

bi羽t v隠 c違nh quan c栄a các đô th鵜 trong các d鵜p l宇 t院t và các ngày k益 ni羽m l噂n ho員c trong th運i

đi吋m di宇n ra các ho衣t đ瓜ng chính tr鵜, v<n hóa xã h瓜i c┡ng nh逢 s詠 ki羽n qu嘘c t院.

Trong đi隠u ki羽n thi院u h映t v隠 đi羽n n<ng c栄a n逢噂c ta, đã có nh英ng lúc, nh英ng n挨i chi院u

sáng qu違ng cáo b鵜 coi là phù phi院m, lãng phí và không hi吋u qu違. Ai隠u này xu医t phát t瑛 góc đ瓜

tiêu th映 n<ng l逢嬰ng mà ch逢a nh壱n th泳c t鰻ng quát vai trò c栄a chi院u sáng đô th鵜. Do đó c亥n có

s詠 đánh giá chính xác và khách quan v隠 hi羽u qu違 mà chi院u sáng đem l衣i không ch雨 v隠 m員t

kinh t院, mà còn c違 trên các bình di羽n v<n hóa - xã h瓜i. Không ch雨 nhìn nh壱n nh英ng hi羽u qu違

tr詠c ti院p tr逢噂c m逸t, có th吋 tính đ逢嬰c b茨ng ti隠n mà còn c違 hi羽u qu違 gián ti院p và lâu dài mà

chi院u sáng đem l衣i trong vi羽c qu違ng bá, thúc đ亥y s詠 phát tri吋n c栄a th逢挨ng m衣i, du l鵜ch và d鵜ch

v映. Ch雨 có nh逢 v壱y, h羽 th嘘ng chi院u sáng đô th鵜 m噂i có th吋 phát tri吋n và duy trì m瓜t cách b隠n

v英ng, đóng m瓜t vai trò ngày m瓜t x泳ng đáng trong các công trình h衣 t亥ng k悦 thu壱t đô th鵜.

A吋 làm đ逢嬰c vi羽c đó chúng ta ph違i đ育y m衣nh vi羽c nghiên c泳u, 泳ng d映ng, phát tri吋n lý

thuy院t v隠 chi院u sáng đô th鵜 ngày càng hoàn thi羽n nh茨m xây d詠ng đô th鵜 Vi羽t Nam v瑛a mang

phong cách hi羽n đ衣i v瑛a gi英 gìn đ逢嬰c nét truy隠n th嘘ng.

Bài giＶng Kぶ thuｆt chiｘu sáng đô thお

Nguyいn MＴnh Hà - Tr⇔ぜng AＴi hがc Kiｘn trúc Aà Nｎng 7

CH姶愛NG 1

KHÁI NI烏M C愛 B謂N VÀ CÁC A萎I L姶営NG AO ÁNH SÁNG

1.1. B違n ch医t c栄a ánh sáng

1. B違n ch医t sóng - h衣t c栄a ánh sáng:

+ Ánh sáng nhìn th医y, tia c詠c tím, tia X, sóng radio, sóng truy隠n hình,…t医t c違 đ隠u là

nh英ng d衣ng n<ng l逢嬰ng đi羽n t瑛 đ逢嬰c truy隠n trong không gian d逢噂i d衣ng sóng, c┡ng gi嘘ng

nh逢 các b泳c x衣 đi羽n t瑛 khác đ逢嬰c đ員c tr逢ng b荏i b逢噂c sóng そ, t亥n s嘘 ち, ho員c chu k┻ T v噂i ち =

1/T ho員c c = ち.そ.

+ Có th吋 chia b逢噂c sóng thành các ph衣m vi sau, ta nh壱n th医y ánh sáng nhìn th医y ch雨 là d違i

h姻p t瑛 380nm-780nm:

• T瑛 3000 m đ院n 1000 m Sóng dài (LW = long wave)

• T瑛 1000 m đ院n 100 m Sóng trung (MW = medium wave)

• T瑛 100 m đ院n 10 m Sóng ng逸n (SW = Short wave)

• T瑛 10 m đ院n 0,5 m Sóng vô tuy院n (FM)

• T瑛 0,5 m đ院n 1,0 mm Sóng rađa

• T瑛1000 µm đ院n 0,78 µm Sóng h欝ng ngo衣i

• T瑛 780 nm đ院n 380 nm Ánh sáng nhìn thＸy

• T瑛 380 nm đ院n 10 nm Tia c詠c tím (tia t穎 ngo衣i, UV)

• T瑛 100 A0

đ院n 0,01 A0

Tia X

• T瑛 0,01 A0

đ院n 0,001 A0

Tia け, tia v┡ tr映

( 1 µm = 10-6 m; 1 nm = 10-9 m; 1 A0

= 10-10 m)

+ Theo thuy院t l逢嬰ng t穎, ánh sáng còn mang b違n ch医t h衣t (photon), có n<ng l逢嬰ng E = hち=

hc / そ ; trong đó h là h茨ng s嘘 Plank = 6,626176 × 10-34Js

T衣i sao các v壱t th吋 phát ra ánh sáng ? Ta ph違i dùng thuy院t l逢嬰ng t穎 đ吋 gi違i thích nh逢 sau:

+ M瓜t photon b鵜 bi院n m医t khi nó va vào và đ育y m瓜t đi羽n t穎 vòng ngoài lên tr衣ng thái kích

thích 荏 các qu悦 đ衣o xa nhân h挨n î s詠 h医p thu n<ng l逢嬰ng ánh sáng c栄a v壱t ch医t.

+ M瓜t photon đ逢嬰c sinh ra khi đi羽n t穎 t瑛 tr衣ng thái kích thích chuy吋n sang m瓜t qu悦 đ衣o

khác g亥n nhân h挨n và t違i đi m瓜t n<ng l逢嬰ng mà nguyên t穎 b鵜 m医t d逢噂i d衣ng tia sáng mà b逢噂c

sóng t益 l羽 ngh鵜ch v噂i n<ng l逢嬰ng đ逢嬰c truy隠n đi î s詠 phát ra n<ng l逢嬰ng ánh sáng c栄a v壱t

ch医t.

+ Nh逢 v壱y c<n c泳 vào b逢噂c sóng ta có th吋 phân bi羽t đ逢嬰c sóng ánh sáng và các d衣ng

n<ng l逢嬰ng khác trên quang ph鰻 đi羽n t瑛.

2. Ngu欝n sáng t詠 nhiên và quang ph鰻 liên t映c

+ Ánh sáng nhìn th医y khác v噂i các d衣ng b泳c x衣 đi羽n t瑛 khác 荏 kh違 n<ng làm kích ho衣t

võng m衣c c栄a m逸t ng逢運i.

+ Vùng ánh sáng nhìn th医y có b逢噂c sóng dao đ瓜ng t瑛 380nm-780nm

+ Thí nghi羽m đã ch泳ng minh: d違i ph鰻 c栄a ánh sáng m員t tr運i là d違i quang ph鰻 liên t映c có

b逢噂c sóng thay đ鰻i t瑛 380nm –780nm nh逢 hình sau:

+ Ánh sáng m員t tr運i đ逢嬰c coi là ngu欝n sáng chu育n đ吋 đánh giá ch医t l逢嬰ng c栄a ngu欝n sáng

nhân t衣o.

Bài giＶng Kぶ thuｆt chiｘu sáng đô thお

Nguyいn MＴnh Hà - Tr⇔ぜng AＴi hがc Kiｘn trúc Aà Nｎng 8

+ Ánh sáng m員t tr運i có r医t nhi隠u công d映ng khác ngoài chi院u sáng : sinh ra vitamin D khi

t逸m n逸ng bu鰻i sáng, di羽t vi khu育n (do có m瓜t l逢嬰ng r医t bé tia c詠c tím), phát đi羽n, thu nhi羽t,

s医y khô,…

+ Hi羽n nay ng逢運i ta đang nghiên c泳u thi院t b鵜 d磯n ánh sáng t詠 nhiên vào trong các toà nhà

nh茨m gi違m ti隠n đi羽n c┡ng nh逢 có l嬰i cho s泳c kho飲.

3. Ngu欝n sáng nhân t衣o và quang ph鰻 v衣ch:

Hình 1.2_Thí

nghi羽m quang

ph鰻 v衣ch

Ngu欝n sáng

nhân t衣o

(đèn chi院u

sáng)

L<ng kính Khe h姻p

V壱t đen

L<ng kính

Ánh

sáng

m員t tr運i

Tia sáng đ挨n

s逸c đ亥u ra

l<ng kính

Ph鰻 ánh sáng

Hình 1.1_ Thí nghi羽m quang ph鰻 liên t映c

Bài giＶng Kぶ thuｆt chiｘu sáng đô thお

Nguyいn MＴnh Hà - Tr⇔ぜng AＴi hがc Kiｘn trúc Aà Nｎng 9

+ Ánh sáng nhân t衣o có quang ph鰻 đ泳t quãng (quang ph鰻 v衣ch). Hình 1.2 là k院t qu違 thí

nghi羽m xác đ鵜nh quang ph鰻 c栄a m瓜t s嘘 ngu欝n sáng nhân t衣o sau khi đi qua l<ng kính:

+ Nói chung ánh sáng nhân t衣o không t嘘t b茨ng ánh sáng m員t tr運i (xét d逢噂i góc đ瓜 chi院u

sáng). V隠 m員t tâm - sinh lý, tr違i qua hàng tri羽u n<m ti院n hóa, h羽 th亥n kinh c栄a con ng逢運i đã

thích nghi hoàn toàn v噂i ánh sáng ban ngày nên v噂i b医t k┻ ngu欝n sáng nào không ph違i là ánh

sáng m員t tr運i đ隠u không t嘘t đ嘘i v噂i m逸t. 姶噂c m挨 c栄a con ng逢運i luôn luôn h逢噂ng đ院n vi羽c t衣o

ra các ngu欝n sáng gi嘘ng nh逢 ban ngày, do đó đ吋 đánh giá ch医t l逢嬰ng c栄a các ngu欝n sáng

nhân t衣o ng逢運i ta th逢運ng l医y ánh sáng ban ngày làm chu育n đ吋 so sánh.

Ánh sáng đèn tuyp ta th逢運ng th医y c┡ng ch雨 có màu xanh, t泳c là có quang ph鰻 v衣ch m員c

dù ban đêm ta c違m th医y nó khá d宇 ch鵜u. V噂i s詠 ti院n b瓜 c栄a k悦 thu壱t, hi羽n nay ng逢運i ta có th吋

ch院 t衣o các ngu欝n sáng có kh違 n<ng phát ra các b泳c x衣 có quang ph鰻 liên t映c g亥n v噂i ánh

sáng tr逸ng nh逢 đèn xenon, song giá thành r医t đ逸t nên ch栄 y院u dùng cho các lo衣i xe h挨i đ逸t

ti隠n.

1.2. M瓜t s嘘 hi羽n t逢嬰ng phát sáng và ph衣m vi 泳ng d映ng trong chi院u sáng nhân t衣o:

1. Hi羽n tu嬰ng phát sáng do nung nóng:

B医t k┻ v壱t th吋 nào có nhi羽t đ瓜 > 00K đ隠u b泳c x衣 n<ng l逢嬰ng d逢噂i d衣ng sóng đi羽n t瑛, khi

đ逢嬰c nung nóng đ院n nhi羽t đ瓜 kho違ng 10000K s胤 phát ra b泳c x衣 ánh sáng (c┡ng là lo衣i sóng

đi羽n t瑛). Nhi羽t đ瓜 càng cao thì c逢運ng đ瓜 ánh sáng t<ng lên và màu s逸c b隠 ngoài c┡ng tr荏 nên

sáng h挨n. Các lo衣i đèn đi羽n chi院u sáng th逢運ng dùng dòng đi羽n đ吋 đ嘘t nóng s嬰i đ嘘t (dây tóc)

b茨ng kim lo衣i. Hi羽n t逢嬰ng phát sáng khi nung nóng b茨ng dòng đi羽n đ逢嬰c nhà khoa h丑c Anh

Humphrey DaVy phát hi羽n n<m 1802. Sau đó nhà phát minh ng逢運i M悦 Edison m噂i ch院 t衣o ra

đèn s嬰i đ嘘t đ亥u tiên.

Hi羽n t逢嬰ng phát x衣 ánh sáng do nung nóng đ逢嬰c gi違i thích nh逢 sau: Khi có đi羽n áp đ員t

vào hai đ亥u dây tóc, các đi羽n t穎 荏 các l噂p ngoài c栄a nguyên t穎 đ逢嬰c gi違i phóng kh臼i nguyên

t穎 và d鵜ch chuy吋n trong m衣ng tinh th吋 kim lo衣i. Trong quá trình di chuy吋n, đi羽n t穎 luôn luôn

có va ch衣m v噂i các nguyên t穎, do đó đ瓜ng n<ng c栄a đi羽n t穎 đã truy隠n m瓜t ph亥n cho nguyên

t穎. K院t qu違 là các nguyên t穎 b鵜 kích thích và m瓜t s嘘 đi羽n t穎 l噂p trong nh違y ra l噂p ngoài (n院u

l噂p đó ch逢a đ亥y). Ai羽n t穎 này có xu h逢噂ng tr荏 v隠 v鵜 trí tr嘘ng g亥n h衣t nhân h挨n (v鵜 trí 鰻n đ鵜nh)

và n院u đi隠u đó x違y ra thì đi羽n t穎 s胤 m医t m瓜t l逢嬰ng n<ng l逢嬰ng E (th院 n<ng) đ欝ng th運i gi違i

phóng m瓜t photon có b逢噂c sóng λ = c.h/E (có th吋 là ánh sáng nhìn th医y ho員c không nhìn

th医y).

N<ng l逢嬰ng b泳c x衣 có th吋 bao g欝m quang n<ng, nhi羽t n<ng và b泳c x衣 h欝ng ngo衣i,...

永ng d映ng hi羽n t逢嬰ng này đ吋 ch院 t衣o các lo衣i đèn s嬰i đ嘘t nh逢 đèn s嬰i đ嘘t chân không

(trong dân d映ng 50W-75W), đèn s嬰i đ嘘t halogen (còn g丑i là đèn halogen-Vonfram).

2. Hi羽n tu嬰ng phát sáng do phóng đi羽n:

Hi羽n t逢嬰ng này do nhà khoa h丑c Anh Edward Townsend phát hi羽n đ亥u tiên.

Hi羽n t逢嬰ng phóng đi羽n trong ch医t khí là quá trình di宇n ra r医t ph泳c t衣p, ph映 thu瓜c vào áp

su医t khí, công su医t ngu欝n đi羽n và d衣ng đi羽n tr逢運ng. Tuy nhiên có th吋 mô t違 tóm t逸t thông qua

thí nghi羽m sau đây: cho 嘘ng phóng đi羽n th栄y tinh ch泳a h挨i kim lo衣i ho員c m瓜t khí tr挨 nào đó

荏 áp su医t th医p, bên trong có đ員t 2 đi羽n c詠c và đ逢嬰c n嘘i v噂i ngu欝n 1 chi隠u thông qua bi院n tr荏

đi隠u ch雨nh đ逢嬰c:

+ Khi đi羽n áp t<ng lên thì dòng đi羽n t<ng theo (đo衣n AB). Nguyên nhân có dòng đi羽n là

Bài giＶng Kぶ thuｆt chiｘu sáng đô thお

Nguyいn MＴnh Hà - Tr⇔ぜng AＴi hがc Kiｘn trúc Aà Nｎng 10

do các ion t詠 do t欝n t衣i trong ch医t khí.

+ A院n đi吋m B (đi吋m x違y ra phóng đi羽n) thì dòng đi羽n t<ng r医t nhanh còn đi羽n áp gi違m

xu嘘ng đ院n đi吋m M (đi吋m duy trì phóng đi羽n). Nguyên nhân dòng đi羽n t<ng là do hi羽n t逢嬰ng

ion hóa ch医t khí làm cho s嘘 đi羽n t穎 t<ng lên nhanh.

+ A院n đi吋m D (b茨ng cách gi違m R) s胤 x違y ra hi羽n t逢嬰ng phóng đi羽n h欝 quang. Nguyên

nhân là do đi羽n c詠c b鵜 đ嘘t nóng quá m泳c làm phát x衣 đi羽n t穎 b茨ng hi羽u 泳ng nhi羽t-ion.

C亥n l逢u ý là n院u áp su医t cao s胤 x違y ra hi羽n t逢嬰ng phóng đi羽n tia l穎a ch泳 không ph違i

phóng đi羽n t臼a sáng vì 荏 áp su医t cao, hi羽n t逢嬰ng phóng đi羽n không t詠 duy trì đ逢嬰c.

Khi 泳ng d映ng hi羽n t逢嬰ng này vào đèn đi羽n chi院u sáng, ng逢運i ta ch雨 cho đèn làm vi羽c

trong kho違ng B-D v噂i đi吋m làm vi羽c M đ逢嬰c xác l壱p nh運 đi羽n tr荏 R g丑i là “ch医n l逢u”. Ai羽n

áp t衣i đi吋m B đ逢嬰c g丑i là đi羽n áp phóng đi羽n hay đi羽n áp m欝i. Khi phóng đi羽n, các nguyên t穎

khí b鵜 kích thích lên m泳c n<ng l逢嬰ng cao h挨n, sau đó tr荏 v隠 tr衣ng thái ban đ亥u thì phát ra

phôton gây nên hi羽n t逢嬰ng phát sáng h逢噂ng t瑛 c詠c âm sang c詠c d逢挨ng. Ánh sáng phát ra

th逢運ng đ挨n s逸c và mang màu đ員c tr逢ng c栄a khí trong 嘘ng th栄y tinh. Ngoài ánh sáng nhìn

th医y, tùy vào ch医t khí mà còn có các tia h欝ng ngo衣i hay t穎 ngo衣i. N院u có phát tia t穎 ngo衣i thì

嘘ng phóng đi羽n ph違i làm b茨ng th栄y tinh có đ員c tính c違n tia t穎 ngo衣i (th栄y tinh natri cacbonat),

tránh h栄y di羽t sinh v壱t s嘘ng, tia h欝ng ngo衣i không nguy hi吋m vì nó ch雨 có tác d映ng nhi羽t.

A嘘i v噂i ngu欝n đi羽n xoay chi隠u hình sin thì chi隠u dòng đi羽n duy trì trong 嘘ng th栄y tinh

liên t映c thay đ鰻i theo t亥n s嘘 ngu欝n đi羽n. C違 dòng đi羽n và đi羽n áp trong 嘘ng phóng đi羽n không

còn là hình sin n英a nên nó đ逢嬰c xem là m瓜t ph亥n t穎 phi tuy院n. M員c dù m逸t ng逢運i không c違m

nh壱n đ逢嬰c nh逢ng ánh sáng do đèn t衣o ra là ánh sáng nh医p nháy liên t映c.

i

E

R

u

Katot

Anot

H挨i

kim

lo衣i

300

200

100

u(V)

A

E

B

C

M

D

E

M’

R=30kΩ

R=300Ω

10 logi

-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1

Hình 1.3_ Thí nghi羽m phóng đi羽n trong ch医t khí

Hình 1.4_ Phóng đi羽n trong ch医t khí

v噂i ngu欝n đi羽n hình sin

M

M

B

B

Bài giＶng Kぶ thuｆt chiｘu sáng đô thお

Nguyいn MＴnh Hà - Tr⇔ぜng AＴi hがc Kiｘn trúc Aà Nｎng 11

N<ng l逢嬰ng b泳c x衣 g欝m quang n<ng, nhi羽t n<ng, b泳c x衣 h欝ng ngo衣i, b泳c x衣 t穎 ngo衣i có

t益 l羽 thay đ鰻i theo áp su医t và lo衣i khí s穎 d映ng.

永ng d映ng hi羽n t逢嬰ng này đ吋 ch院 t衣o các lo衣i đèn h挨i phóng đi羽n Natri áp su医t th医p, Natri

áp su医t cao, đèn halogen kim lo衣i (h挨i th栄y ngân cao áp),…

3. Hi羽n t逢嬰ng phát sáng hu┻nh quang

Hi羽n t逢嬰ng hu┻nh quang đ逢嬰c bi院t đ院n vào gi英a th院 k雨 19 b荏i nhà khoa h丑c ng逢運i Anh

George G. Stoke. Khi cho ánh sáng t穎 ngo衣i (không nhìn th医y) chi院u vào ch医t phát hu┻nh

quang thì m瓜t ph亥n n<ng l逢嬰ng c栄a nó bi院n đ鰻i thành nhi羽t, ph亥n còn l衣i bi院n đ鰻i thành ánh

sáng có b逢噂c sóng dài h挨n n茨m trong d違i quang ph鰻 nhìn th医y đ逢嬰c. (Ainh luｆt Stoke)

Gi違i thích theo thuy院t l逢嬰ng t穎 nh逢 trong hình 1.5: m瓜t photon b泳c x衣 t穎 ngo衣i (hình bên

trái) va ch衣m v噂i m瓜t electron c栄a m瓜t nguyên t穎 ch医t hu┻nh quang, kích thích và đ逢a

electron này lên m泳c n<ng l逢嬰ng cao h挨n. Sau đó, electron này r挨i xu嘘ng m泳c n<ng l逢嬰ng

th医p h挨n và phát ra ánh sáng d逢噂i d衣ng m瓜t photon (hình bên ph違i) trong vùng ánh sáng nhìn

th医y đ逢嬰c.

永ng d映ng hi羽n t逢嬰ng này ng逢運i ta ch院 t衣o ra đèn hu┻nh quang g欝m bóng thu益 tinh không

cho tia t穎 ngo衣i xuyên qua, trong đó ch泳a ch医t thu益 ngân 荏 áp su医t th医p. Khi phóng đi羽n, các

đi羽n t穎 phát x衣 t瑛 đi羽n c詠c kích thích nguyên t穎 thu益 ngân và t衣o ra tia t穎 ngo衣i (b逢噂c sóng

253,7nm), các tia t穎 ngo衣i đ壱p vào thành 嘘ng (có quét b瓜t hu┻nh quang) làm đèn phát sáng.

Nhìn chung hi羽u su医t phát sáng c栄a đèn hu┻nh quang khá cao. Ch医t hu┻nh quang có r医t

nhi隠u lo衣i nh逢ng th逢運ng dùng ch医t halophosphat canxi 3Ca(PO4)2.CaF2 đ吋 quét vào bên trong

thành 嘘ng phóng đi羽n m瓜t l噂p m臼ng.

N<ng l逢嬰ng b泳c x衣 t瑛 hi羽n t逢嬰ng phóng đi羽n ngoài tia t穎 ngo衣i có th吋 còn có tia h欝ng

ngo衣i, nh逢ng theo đ鵜nh lu壱t Stokes ta không th吋 bi院n đ鰻i tia h欝ng ngo衣i v隠 mi隠n ánh sáng

nhìn th医y (b逢噂c sóng ng逸n h挨n).

Các lo衣i đèn hu┻nh quang hi羽n nay g欝m T12-T10-T8-T5, compact,… Ý ngh┄a c栄a các ký

hi羽u này đ逢嬰c đ隠 c壱p 荏 các ch逢挨ng sau.

4. Hi羽n t逢嬰ng phát sáng lân quang

Ai羽n t穎 荏 tr衣ng

thái c挨 b違n

H衣t nhân

Photon phát x衣

(ánh sáng nhìn th医y)

Tia t穎

ngo衣i M泳c n<ng

l逢嬰ng th医p

M泳c n<ng

l逢嬰ng cao

Ai羽n t穎 b鵜

kích thích

Hình 1.5_ Gi違i thích hi羽n t逢嬰ng phát sáng hu┻nh quang