Trong thực tế có hai loại nguồn sáng : nguồn sáng tự nhiên và nguồn sáng nhântạo.Nguồn sáng tự nhiên: được phát ra từ những thực thể phát sáng trong vũ trụnhư mặt trời, trăng, sao... mà chủ yếu nguồn sáng tự nhiên là nguồn sáng từ mặttrời. Con người không điều khiển được các nguồn sáng tự nhiên nhưng lại có thểthay đổi, điều chỉnh ánh sáng từ tự nhiên bằng cách chọn không gian, chọn thờiđiểm hay lựa chọn những dụng cụ hỗ trợ để điều chỉnh tính chất và cường độ ánhsáng chiếu tới những nơi cần chiếu sáng.Nguồn sáng nhân tạo do con người tạo ra là các loại đèn, từ những loại đènthô sơ nhất như nguồn sáng ngọn đuốc, đèn dầu, nến,... cho đến các loại đèn hiệnđại. Con người có thể chủ động bố trí, điều chỉnh được với nguồn sáng nhân tạo.Nguồn sáng điểm: khi khoảng cách từ nguồn sáng mặt phẳng làm việc lớnhơn nhiều so với kích thước của nguồn sáng, ta có thể coi nguồn sáng này lànguồn sáng điểm [ là loại nguồn sáng có kích thuớc nhỏ hơn 0,2 lần so vớikhoảng cách chiếu sáng].Nguồn sáng đường: khi chiều dài của nguồn sáng đáng kể so với khoảngcách chiếu sáng thì được gọi là nguồn sáng đường.Phân loại nguồn sángTrong thực tế nguồn sáng được phân loại như hình 1.517 Hình 1.5. Phân loại nguồn sáng1.3. Bộ đèn1.3.1. Khái niệmBộ đèn là tập hợp tất cả các thiết bị quang, điện, cơ khí để thực hiện chứcnăng phân bố ánh sáng, định vị, bảo vệ đèn và thực hiện nối đèn với nguồn điện.Chóa đèn bao gồm các bộ phận dùng thực hiện chức năng phân bố ánhsáng, định vị và bảo vệ đèn, lắp đặt dây nối đèn và chấn lưu với nguồn điện.Chóa đèn là một bộ phận bộ đèn.1.3.2. Cấu tạo một bộ đèn1.3.2.1. Cấu tạo của một bộ đènPhần thân đèn dùng để gá lắp các bộ phận của đèn, bảo vệ bóng đèn. Một thânđèn phải đáp ứng được các yêu cầu:Thuận tiện trong lắp đặt và bảo dưỡng đèn.Chịu được ảnh hưởng của điều kiện thời tiết, độ bền cơ học cao.Có tính thẩm mỹ18 Phần phản quang dùng để phân bố lại ánh sáng của bóng đèn phù hợp với mụcđích sử dụng. Phản quang phải đáp ứng các yêu cầu của phần phản quang:Có hình dạng phù hợp để thực hiện phản quangCó khả năng chống ăn mòn, chịu được ảnh hưởng của điềukiện thời tiết và chịu được nhiệt độ caoPhần kính đèn có chức năng tạo màu, bảo vệ bóng đèn và phản quang gópphần kiểm soát phân bố ánh sáng của đèn. Yêu cầu đối với phần kính đèn:Có biến dạng phù hợp với phát quang của bóng đènHệ số thấu quang phù hợp với bóng đènCó khả năng chống ăn mòn, chịu được ảnh hưởng của điều kiệnthời tiết và chịu được nhiệt độ cao chịu tác động của tia hồngngoại, tia cực tímPhần đui đèn dùng cấp điện vào bóng đèn và giữ cho bóng đèn cố định ở vị trícần thiết, đui đèn phải đáp ứng được các yêu câu sau:Các tiếp điểm có độ bền cơ khí cao, chịu đựng được trongtrường hợp có va trạm ,rungCó khả năng chịu được nhiệt độ caoĐộ cứng caoPhần bộ đèn dùng tạo ra các chế độ điện áp và dòng điện phù hợp với quá trìnhcông tác của bóng đèn. Phần đui đèn phải đáp ứng được các yêu cầu sau :Phải tương thích và đồng đều với đènCó khả năng chịu được nhiệt độ caoTổn hao công suất trên phần bộ đèn phải thấp1.3.2.2. Giới thiệu cấu tạo một số loại đèn trong thực tế19 Đèn sợi đốtLoại bóng đèn sợi đốt trong thực tế được thể hiện như hình 1.6HÌnh 1.6. Bóng đèn sợi đốtBóng đèn sợi đốt hay thường được gọi là bóng đèn tròn, một thành phầnquan trọng nhất trong bóng đèn sợi đốt chính là dây tóc, dây tóc được làm bằngnhững vật liệu có giá trị điện trở rất lớn, đây là bộ phận chính sẽ phát ra ánh sángkhi có dòng điện chạy qua, dây tóc này được đặt trong một vỏ thủy tinh trong suốthoặc mờ đã được rút hết không khí và bơm khí trơ được bơm vào bên trong đểtránh cho dây tóc không bị oxi hóa. Kích cỡ bóng đèn sợi đốt phải được thiết kế đủlớn để chịu được nhiệt độ cao phát ra từ dây tóc. Hầu hết các bóng đèn sợi đốt đềuđược lắp vào trong đui đèn.Khi có dòng điện sẽ đi qua phần đui đèn vào đến dây tóc làm dây tóc bịnung nóng lên và được nung đến mức phát ra ánh sáng. Đèn sợi đốt thường ítđược dùng trong thực tế vì công suất của đèn thường lớn [nhỏ nhất cũng cỡ vàichục oát], hiệu suất phát quang của đèn sợi đốt là rất thấp [chỉ khoảng 5% điệnnăng được biến thành quang năng, còn lại 95% điện năng được biến thành nhiệtnăng ]Một bóng đèn sợi đốt được nhà sản xuất đưa ra thường có các thông số sau:Công suất:75 WĐiện áp:240 VTuổi thọ:1000 giờ20 Độ sáng:925 lmHiệu suất phát sáng: 12.3 lm/WĐèn LEDBóng đèn LED trong thực tế được thể hiện như hình 1.7Hình 1.7. Bóng đèn LEDLED [viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là điốt phát quang] làcác điốt có khả năng phát ra ánh sáng . Cũng giống như điốt, đèn LED được cấutạo từ một khối bán dẫn bao gồm khối bán dẫn loại p được ghép với khối bán dẫnloại n.Đèn LED có hoạt động giống với các loại điốt bán dẫn.Khối bán dẫn loại p chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khighép với khối bán dẫn n chứa nhiều điện tử tự do, khi đó các lỗ trống trong khối pcó xu hướng chuyển động khuếch tán sang khối n. Cùng lúc khối p lại nhận thêmcác điện tử [điện tích âm] từ khối n chuyển sang. Kết quả là khối p tích điện âm[thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử] trong khi khối n tích điện dương [thiếu hụtđiện tử và dư thừa lỗ trống].Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khichúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyêntử trung hòa. Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng [haycác bức xạ điện từ có bước sóng gần đó].21 Tùy theo mức năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sángphát ra khác nhau [tức màu sắc của LED sẽ khác nhau]. Mức năng lượng [và màusắc của LED] hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử chấtbán dẫn.Đèn huỳnh quangĐèn ống huỳnh quang hay gọi đơn giản là đèn túyp gồm: điện cực [vonfam],vỏ đèn và lớp bột huỳnh quang. Ngoài ra, người ta còn bơm vào đèn một íthơi thủy ngân và khí trơ [neon, argon...] để làm tăng độ bền của điện cực và tạoánh sáng màu.Hình 1.8. Các dạng đèn ống Huỳnh quangKhi đóng điện, hiện tượng phóng điện giữa hai điện cực làm phát ra tia tửngoại [tia cực tím]. Tia tử ngoại tác dụng vào lớp bột huỳnh quang làm đèn phátsáng. Ngoài ra, để giúp cho hiện tượng phóng điện xảy ra, người ta phải lắp thêmchấn lưu và tắc te.Dùng đèn này giúp ta tiết kiệm nhiều điện. Bình quân, dùng đèn huỳnhquang tiết kiệm hơn đèn sợi đốt 8 đến 10 lần. Hiện nay, ngoài thị trường xuất hiệnđèn huỳnh quang thu nhỏ [còn gọi là compact]. Nó cũng rất giống với đèn huỳnhquang nhưng hiệu suất phát quang cao hơn và tiết kiệm điện năng hữu hiệu hơn.Hiện có nhiều loại bóng đèn ống huỳnh quang [hình 1.8], chẳng hạn nhưbóng T10, T8, T5, T3. T10 là bóng đèn ống huỳnh quang thế hệ cũ, đường kính40mm, tiêu tốn điện năng 40W, chưa kể chấn lưu sắt từ tiêu thụ khoảng 12W và22 tuổi thọ chỉ có 6.000 giờ. Trong khi bóng T8 đường kính 26mm, tiêu thụ điện 36W,hiệu suất phát quang, tức là hiệu suất biến đổi từ điện năng thành quang năng, tăng20% và tuổi thọ của T8 là 16.000 giờ. Bóng T5 tiết kiệm hơn T8 và T3 tiết kiệmhơn T5. Bóng huỳnh quang compact là bóng đèn ống huỳnh quang T3 cuộn loạithành hình chữ U nối tiếp.Nguyên tắc hoạt động của bóng đèn ống huỳnh quang là phóng điện trongkhí kém và huỳnh quang thứ cấp. Khi dây tóc bị đốt nóng, các điện tử bật ra ngoài,chuyển động về cực đối diện cũng là dây tóc nóng sáng được phủ bột điện tử. Nửachu kỳ sau, chúng chuyển động theo chiều ngược lại. Nếu trong ống đặt một giọtthuỷ ngân nhỏ hoặc khí krypton thì điện từ va phải phân tử khí hoặc thuỷ ngân, làmthuỷ ngân hoặc crypton phát sáng, bức xạ phát ra lúc đó là tử ngoại hoặc cực tím cónăng lượng lớn. Hiện tượng này gọi là điện huỳnh quang. Bức xạ cực tím và tửngoại tác dụng lên bột huỳnh quang ở thành ống phía trong, làm bột bức xạ ánhsáng có màu phụ thuộc vào thành phần của bột là những chất gì. Hiện tượng nàygọi là quang huỳnh quang.Bóng đèn ống huỳnh quang có nhiều màu, ngay cả màu trắng thì cũng cónhiều màu trắng khác nhau. Riêng bóng đèn ống huỳnh quang triphotpho 100 cónhiệt độ màu 5.310 độ K, nằm trong phổ nhạy cảm của mắt người ban ngày và độtrả màu tốt nhất nên rất tốt cho học sinh, sinh viên. Tại học đường cần ánh sáng đềunêu cần nguồn sáng dài. Bóng T8 phù hợp trong các trường học, các phân xưởngsản xuất hoặc gia đình nhưng chiếm không gian lớn, điện áp dao động lớn, nhỏ hơn180 V thì không thể sáng đượcĐèn compactĐèn compact cũng hoạt động trên nguyên tắc đèn ống [đèn tuýp], có nghĩa là cũngphải đầy đủ chấn lưu, dây tóc v.v.. Nhưng trong đèn compact thì tất cả nhét gọnvào đuôi đèn. Chính vì vậy mà được gọi là compact. Trong đèn compact thì thườngngười ta dùng chấn lưu điện tử nên nhỏ gọn nên lắp trực tiếp vào đui bóng [hìnhnhư có loại đui rời].23 Đèn compact cũng như đèn ống tiết kiệm điện vì năng lượng để phát sáng làchủ yếu chứ không phát nhiệt như trong bóng đèn giây tóc. Sự phát sáng là do tiacực tím kích thích vào lớp huỳnh quang được sơn bên trong vỏ đèn.1.4 .Thiết kế chiếu sáng1.4.1. Thiết kế chiếu sáng nội thấtKỹ thuật chiếu sáng nội thất nghiên cứu các phương pháp thiết kế hệ thống chiếusáng nhằm tạo nên môi trường chiếu sáng tiện nghi thẩm mỹ phù hợp với các yêucầu sử dụng và tiết kiệm điện năng của các công trình trong nhàCác bước thiết kế chiếu nội thấtThiết kế sơ bộ nhằm xác định các giải pháp hình học và quang học về địađiểm chiếu sáng như kiểu chiếu sáng, lựa chọn loại đèn ,bộ đèn và cách bố trí đènsố kượng đèn cần thiếtKiểm tra các điều kiện độ rọi độ chói độ đồng đều theo tiêu chuẩn cảm giáctiện nghi nhìncuar phương án chiếu sángCác yêu cầu cơ bản đối với chiếu sáng nội thấtĐảm bảo độ rọi xác định theo từng loại công việc . Không nên có bóng tốivà độ rọi phải đồng đềuTạo được ánh sáng giống như ban ngàyCoi trọng yếu tố tiết kiệm điện năng1.4.2. Thiết kế chiếu sáng bên ngoàiThành phần chiếu sáng bên ngoài không thể thiếu được trong mọi không gian kiếntrúc đô thị . Bao gồm chiếu sáng giao thông chiếu sáng làm việc và chiếu sángtrang trí .Ngoài chức năng bảo đảm an toàn cho phương tiện giao thông và an toànđô thị vào ban đêm còn góp phần làm đẹp cho công trình kiến trúc.24 Yêu cầu của thiết kế chiếu sáng bên ngoàiĐảm bảo chức năng định vị hướng dẫn cho các phương tiện tham gia giaothông .Chất lượng chiếu sáng đáp ứng theo yêu cầu quy địnhCó hiệu quả kinh tế cao, mức tiêu thụ năng lượng thấp tuổi thọ của các thiết bịchiếu sáng cao .Thuận tiện trong vận hành và duy trì bảo dưỡngCHƯƠNG 2: XÂY DƯNG MÔ HÌNH PHẦN CỨNG MÔ PHỎNG CHỨCNĂNG CỦA HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG THÔNG MINH.2.1. Cấu trúc chung của mô hình mô phỏng chức năng của hệ thống chiếusáng thông minh.Cấu trúc chung của hệ thống mô phỏng chức năng của hệ thống chiếu sáng thôngminh được biểu diễn như hình 2.125 Hình 2.1. Cấu trúc chung của hệ thống điều khiển và giám sát của hệ thống chiếusáng thông minh.Trong cấu trúc hình 2.1 vi điều khiển thực hiện chức năng lưu trữ chươngtrình điều khiển và giao tiếp trực tiếp với các modul mở rộng và với máy tính, hoặcgián tiếp qua mạng với các modul mở rộng để giảm các dây đấu nội bộ. Máy tínhtrong hệ thống đóng vai trò thu thập dữ liệu để thực hiện giám sát các trạng tháicủa hệ thống chiếu sáng.Hệ thống chiếu sáng thông minh là hệ thống có khả năng tự động bật đèn khiphát hiện chuyển động, tự động điều chỉnh độ sáng của đèn cho phù hợp với ánhsáng tự nhiên.Một hệ thống chiếu sáng thông minh có thể thực hiện điều khiển các loạiđèn trong nhà theo kịch bản, có thể thực hiện điều khiển, giám sát được hệ thốngvới các loại điện thoại thông mình, máy tính bảng….nhiên không đủ cho việc di chuểnắtukhi b đ qua.2.2. Thiết kế, lựa chọn các thiết bị sử dụng trong mô hình mô phỏng hệ thốngchiếu sáng thông minh.2.2.1. Các thiết bị, linh kiện sử dụng trong mô hình.Khối nguồnNguồn cấp cho mô hình sử dụng nguồn ngoài [sử dụng Adapter có điện áp ra 5Vcắm trực tiếp vào chân DC in trên mạch] có điện áp là 5VDC. Sơ đồ khối nguồncủa mô hình được thể hiện như hình 2.2J4+VC C3215VDC-+D C INC 91000uFC 10104Hình 2.2. Nguồn cấp cho mạch điều khiểnMạch điều khiển sử dụng nguồn nuôi có điện áp 5VDC. Các tụ C9 và C10 làcác tụ lọc nhằm ổn định điện áp một chiều.26