Giáo trình kĩ thuật chiếu sáng

€à NHÀ XUÁT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

NGUYỄN QUANG THUẤN - LÊ VĂN DOANH
NINH VĂN NAM - TRỊNH TRONG CHUONG

Giáo trình

KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG

NHÀ XUÁT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT

MUC LUC

—ễ

01962700777... 7
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT,...........2-.5.+.2.S.25.2 2.22.22.z2-5s2 9
i
Phan 1: Kiến thức chung về chiếu sáng
Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN...................... .-----‹:--: i
1.1. ANH SANG VA NGUON SANG 11

1.1.1. Ánh sáng.. 11
12
1.1.2. Nguồn sáng ưa 0
1.2. SU CAM THY ANH SANG CUA MAT NGUOI.
13. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐO LƯỜNG ANH SANG..... ary 16

1.3.1. Quang th6ng.... 16

17
13.2. Cường độ ánh sáng 18
13.3Đ.ộ rọi
13.4. Độ chói ove al
1.4. SU PHAN XA, TRUYEN VA HAP THU ANH SANG CUA 24
VAT LIEU
1.5. DINH LUAT LAMBERT. 26
26
1.6. DO TUONG PHAN...
CAU HOI VA BAI TAP ON TAP CHƯƠNG I........-----:-:-:---::---: 27

30
Chương 2: ĐÈN VÀ THIET BỊ MOI DEN
2.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ĐÈN ĐIỆN
2.1.1. Khái niệm và phân lo;

2.2.2. Dac diém cita dén soi dét 37
2.3. HIỆN TƯỢNG PHÓNG ĐIỆN TRONG CHÁT KHÍ.........-------- 38
40
2.4. DEN PHONG ĐIỆN HUỲNH QUANG 40

2.4.1. Cấu tạo và nguyên lý phát sáng... 41

2.4.2. Một số bóng đèn huỳnh quang thơng dụng. 4

2.4.3. Đặc điểm của đèn huỳnh quang....... 44

2.5. DEN PHONG DIEN CƯỜNG ĐỘ CA: 46

2.5.1. Đèn thủy ngân cao ái 47

2.5.2. Đèn Metal Halide. 48

2.5.3. Đèn sodium cao áp. 49

2.5.4. Đèn sodium thấp áp. 49
2.6. ĐÈN LED.
2.7. THIET B] MOI DEN 51
2.7.1. Chan luu sat t 52
2.7.2. Chan luu dién tir 54
CÂU HOI ON TAP CHƯƠNG 2. 55
56
Chuong 3: BO DEN 56
3.1. KHAI NIEM VA PHAN LOA
3.2. THONG SO KY THUAT CO BAN CUA BO DEN 57
3.2.1. Biểu đồ phân bố cường độ ánh sáng 58
SDD STA suất Độ tđêhkeoecescusoeococsodisosssisiti1i eBcinSinenEsonnE nSii5 60
3.2.3. Cấp bảo vệ an toàn và khả năng chống chịu tác động của môi 61

3.2.4. Góc bảo vệ. 63

3.3. BỘ ĐÈN CHIỀU SÁNG TRONG NHÀ 65

3.3.1. Các loại bộ đèn chiếu sáng trong nhà theo CIE.......................-s¿ 65
3.3.2. Cách xác định hiệu suất, loại và đặc trưng bộ đèn chiếu sáng
trong nhà. i Như: 68

3.4. BO DEN CHIEU SANG NGOAI TRO! 70
3.4.1. Bộ đèn đường
3.4.2. Bộ đèn pha... 70

CÂU HỎI VÀ BAI TAP ÔN TẠP CHƯƠNG 3 71

73:

Phan 2: Thiét ké chiéu sáng 7S

Chương 4. CHIẾU SÁNG TRONG NHÀ...........s5..s.e.. 75

4.1. PHAN LOAI CAC HÌNH THỨC CHIẾU SÁNG TRONG NHÀ 75

4.1.1. Phân loại theo mục đích chiếu sáng 75

4.1.2. Phân loại theo phương pháp chiếu sáng. 17

4.2. CAC YEU CAU KHI THIET KE CHIEU SANG TRONG NHA.. 79

e e 4.3. NỘI DUNG TÍNH TỐN THIẾT KE CHIEU SANG TRONG 79

sáng sơ bị 80

4.3.2. Kiểm tra tiện nghỉ chiếu sáng, 94

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP ÔN TẬP CHƯƠNG 4......... 117

Chương 5: CHIẾU SÁNG NGOÀI TRỜI. 118

5.1. GIỚI THIỆU CHUNG 118

5.2. CHIỀU SÁNG ĐƯỜNG.... 119

5.2.1. Các yêu cầu cơ bản của hệ thống chiếu sáng đường. 119

5.2.2. Phân cấp và tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng đường.. 120

5.2.3. Bộ đèn chiếu sáng đường. 122

5.2.4. Các thơng số hình học và hình thức bố trí đèn. 123

5.2.5. Thiết kế chiếu sáng đường 126

5.3. CHIEU SANG BANG DEN PHA 142

5.3.1. Phương pháp thiết kế chiếu sáng cơng trình bằng đèn i: 142

5.3.2. Chiếu sáng cơng trình thể thao ngồi trời 147
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP ÔN TẬP CHUONG 5........................-.-- 157
Chương 6: GIỚI THIỆU MỘT SÓ PHÀN MÈM THIẾT KÉ 158

CHIẾU SÁNG
6.1. CAC PHAN MÈM TRONG MÔI TRƯỜNG WINDOWS........... 158
6.1.1. Lumen Micro va Simply Lighting. 158

6.1.2, AutoLUX.. 158

6.1.3. LightCal 159

6.1.4, LightCale LitePFO......... c:c:cctcttettettetttttrttttttrrtrertrrerrrre 159:
6.1.5. Luxicon.... 160

6.1.6. DiaLux 160

6.2. PHAN MEM TRONG MOI TRUONG DO

6.2.1. Lites

6.2.2. Superlite.

6.2.3. Aladan..

Phan 3: Hé théng cung cấp điện và điều khiển chiếu sáng
Chương 7: HỆ be CUNG CAP DIEN VA DIEU KHIEN
CHIEU SANG..
7.1. DAC DIEM CUA HE THONG DIEN CHIEU SANG
7.1.1. Mạng điện chiếu sáng trong nhà
7.1.2. Mạng chiếu sáng công cộng
7.2. THIẾT KÉ HỆ THÓNG CÁP ĐIỆN CHIẾU SÁNG
7.3. DIEU KHIEN CHIEU SANG
7.3.1. Các phương pháp điều khiển ánh sáng.
7.3.2. Hệ thống tự động điều khiển chiếu sáng
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP ÔN TẬP CHƯƠNG 7.
BÀI TẬP LỚN

PHỤ LỤC

Phu luc 1. Khai ni em và thuật ngữ hay sử dụng trong chiêu sáng
Phụ lục 2. Thông số kỹ thuật của một số nguồn sáng (đèn điện).
Phụ lục 3. Thông số kỹ thuật cơ bản của bộ đèn chiếu sáng.
Phụ lục 4. Dữ liệu phục vụ thiết kế chiếu sáng trong nhà...
Phu luc 5. Dữ liệu phụ vụ thiết kế chiếu sáng ngoài trời

Phụ lục 6. Dữ liệu phục vụ thiết kế cấp điện chiếu sáng....
TÀI LIỆU THAM KHẢO.

Chiéu sáng có vai trị hết sức quan trọng trong việc đảm bảo điều kiện tiện nghỉ

làm việc và sinh hoạt của con người, nâng cao giá trị thẩm mỹ cho các cơng
trình.

Ngày nay cơng nghệ chiếu sáng nhân tạo hiện đại cho phép ngoài việc đảm bảo
tiện nghỉ còn tiết kiệm năng lượng và bảo vệ mơi trường.

Theo mục đích chiếu sáng, người ta chia thành nhiều loại chiếu sáng, mỗi loại
chiếu sáng sẽ có phương pháp chiếu sáng và tiêu chuẩn áp dụng riêng. Vì thế

việc đê cập đên tât cả các loại chiêu sáng là một nhiệm vụ bat khả thi trong
khn khổ giáo trình phục vụ học tập, giảng dạy với thời lượng có hạn.

Nhằm trang bị cho sinh viên ngành công nghệ Kỹ thuật điện những kiến thức

cơ bản, hiện đại đáp ứng các tiêu chuân chiếu sáng hiện hành; giúp sinh viên

tiếp thu bài giảng tốt hơn và có tài liệu tham khảo ứng dụng thực tế khi cần
trong lĩnh vực chiếu sáng nhân tạo; đặc biệt với chiếu sáng cơng nghiệp, chúng
tơi biên soạn giáo trình Kỹ thuật chiếu sáng.

Đây là giáo trình khá hồn chỉnh về kỹ thuật chiếu sáng nhân tạo, phản ảnh

được xu thế phát triển của khoa học - công nghệ hiện đại trên thế giới và phù

hợp với các tiêu chuẩn Việt Nam, đông thời chú trọng đên công nghệ chiêu
sáng hiệu suất cao, tiết kiệm năng lượng.

Nội dung của giáo trình được trình bày trong 7 chương và phân thành ba phần
cơ bản:

Phần 1: Kiến thức chung về chiếu sáng. Phần này tập trung trình bày các
khái niệm cơ bản về ánh sáng - sự cảm thụ ánh sáng của mắt người và
các đại lượng đo lường ánh sáng (chương l); các loại đèn và thiệt bị môi
đèn (chương 2) và bộ đèn chiếu sáng (chương 3).

Phần 2: Thiết kế chiếu sáng. Đối với các nhà máy và khu công nghiệp,

đặc điểm chiếu sáng chủ yếu là để làm việc và sinh hoạt. Vì thế giáo

trình sẽ chủ yếu tập trung giới thiệu phương pháp thiết kế chiếu sáng
chung trong nhà (văn phòng, nhà xưởng, nhà tập luyện thi đấu thé thao)

7

|

"

Và chiếu sáng ch ài trời (đường, sân tập luyện én ththii dadâuu thtéhe thao),
Nội dung phầBn 2chuđnưgợcngot!rình bày( trong` ba chương: Thiết kê chiusu êu sánsagng

trong nhà (chương 4); Thiết kế hiếu sáng ngoài trời (chương Š); và Giới

thiệu một số phần mềm hỗ trợ thiết kế chiếu sáng (chương 6).

Phần 3: Hệ thng cung cắp điện và điều khiển chiếu sáng được trình bày

trong chương 7.

Phụ lục sẽ tổng hợp các dữ liệu tham khảo cần thiết, giúp người sử dụng giáo
trình tra cứu trong tính tốn thiết kế chiếu sáng.

Nhìn chung, tại mỗi chương của giáo trình đều có các ví dụ, câu hỏi ơn t: v

bài tập. Sau bảy chương, có 15 đề tài bài tập lớn tổng hợp giúp sinh viên tiếp

thu bài bài giảng tốt hơn.

Mặc dù đã rất cố gắng sưu tập. chọn lọc, biên soạn nhưng giáo trình này khơng

khỏi có những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiên của các đồng
nghiệp và người sử dụng để giáo trình ngày một hoàn thiện hơn. Các ý kiến
đóng góp xin gửi về Bộ mơn Hệ thống điện, khoa Điện, trường Đại học Công
nghiệp Hà Nội

Xin chân thành cảm ơn!

Người biên soạn

DANH MUC CAC TU VIET TAT

Lt Nghĩa của từ viết tắt

“it Tiéng Anh Tiếng Việt

FL Fluorescent Lamp Đèn huỳnh quang ống,
hoặc Fluorescent Tube

CFL Compact Fluorescent Lamp Đèn huỳnh quang compact

HID High Intensity Discharge Lamp Đèn phóng điện cường độ cao

HPM _ | High Pressure Mercury Đèn thủy ngân cao áp

MH Metal-Halide Đèn halogen kim loại

HPS High Pressure Sodium Dén sodium (natri) cao áp

LPS | Low Pressure Sodium Đèn sodium (natri) áp suất thấp

LED | Light Emitting Diode Điết phát quang

CIE Commission Internationale de Uy ban Chiéu sang quéc té
I'Eclaire

T Colour Temperature Nhiệt độ màu

CRI Colour Rendering Index Chi sé truyén dat mau

CL Ballast Chan lưu

9

PHAN I: KIEN THUC CHUNG VE CHIEU SANG

Chương 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Chương này SẼ tổng hợp giới thiệu các khái niệm và thuật ngữ cơ bản liên quan

trong chiếu sáng nói chung và chiếu sáng cơng nghiệp nói riêng.

1.1. ANH SANG VA NGUON SANG

1.1.1. Ánh sáng

Như ta biết, mọi vật thể ở nhiệt độ trên 0 °K sẽ bức xạ năng lượng vào khơng

gian xung quanh nó dưới dang sóng điện từ với các bước sóng khác nhau và
được phân loại như bảng 1.1.

Bảng 1.1. Phân loại sóng ánh sáng theo bước sóng

Bước sóng 2 Tên gọi }Song radion

(1000 + 3000) m Sóng dài (LW)
(100 +1000) m Song trung (MW)

(10 +100) m a
Song ngan (SW)

(0,5 +10) m Song TV (FM)

(1 +500) mm Rada

(0,78 +1000) pm Tia hồng ngoại (IR)

Ánh sáng nhìn thấy
(380 +780) nm

(10 z380) nm Ta cực tím (UV) hay tỉa tử ngoại

(0,01 +100)A° Tia X (Tia Ronghen)

Dưới 0,01A° Tia y (tỉa vũ trụ)

Ghi chit: I nm = 10”m và 1A° = 10'ˆm.

Mắt người chỉ có thể cảm p được các sóng điện từ có bước sóng
được gọi là ánh sáng nhìn thấy và hay
nằm trong dảiÍš = 380 nm đến 780

gọi đơn giản là ảnh sáng.

a 380 435 480 575 580 650 780 nm

Cực tím | Tím |Lam| Lục 2 2
s Da cam | Đỏ: | Hồng ngoại

>

Ảnh sáng nhìn thay

Hình 1.1. Giới hạn phổ ánh sáng của ánh sáng nhìn thầy

Ứng với mỗi bước sóng ánh sáng trong ánh sáng nhìn thấy (A = 380 + 780 nm)
có một màu sắc ánh sáng khác nhau từ màu tím đến màu đỏ (hình 1.1). Tập hợp

các màu sắc trong dải bước sóng ánh sáng gọi là phô ánh sáng.

1.1.2. Nguồn sáng

Những vật mà tự nó phát ra ánh sáng thì gọi là nguồn sáng.

TST T nở cac atircm< -ot2gc<~TreeMerceesegveiee “e2 em C6 thé phân loại nguồn sáng như sau:

> Theo hình thức phát sáng, chia ra: nguồn sáng tự nhiên và nguồn sáng nhân

tạo.

Nguồn sáng tự nhiên bao gồm: Mặt Trời, Mặt Trăng, các vì sao,.... Trong
tạo ra, chúng
đó, Mặt Trời được con người quan tâm nhất.

Nguồn sáng nhân tạo gồm các loại đèn điện được con người
biên đôi điện năng thành ánh sáng.

Theo kíich thướcở nguồn sáng và khooiảng cách chiếu sáng, chia ra: nguồn
sáng điêm, nguôn sáng đường và nguồn sáng mặt.

Khi khoảng cách từ nguồn đến mặt làm việc lớn hơn nhiều so với kích

thước nguồn sáng (thường nguồn Sáng có kích thước nhỏ hơn 0,2 khoảng
cách chiêu sáng đều thì coi là nguồn sáng điêm). Đèn sợi đốt, compact, va

các đèn phóng điện cường độ cao có thẻ coi là hnguén sắng điểm/

Một nguồn sáng được coi là Rguỗn sáng đường khi chiều đài của nó đáng

kể so với khoảng cách chiếu sáng. Có thể coi đèn huỳnh quang ống; các

băng sáng; bóng đèn được bồ trí thành các dải sáng là nguồn sáng đường.

Các đèn được bố rí thành mảng hoặc ơ sáng lấy ánh sáng tự nhiên được coi

là nguồn sáng m

Theo phổ ánh sáng phát ra từ một nguồn sáng, C6 thé chia nguồn sáng

thành: nguồn sáng đơn sắc, nguôn sáng phổ liên tue và nguồn sáng phổ

vạch.

2

r e

x Nguồn sáng zhi phát ra ánh sáng, có bước sóng duy nhất (hay một màu

thuần khiết là hguôn sáng don sac!

- Nguồn sáng phát ra ánh sáng pha trộn liên tục tất cả các màu sắc ở dải bước

sóng À. = 380+780 nm gọi là inguon sáng phổ liên tug (hay ngudn phat anh

sảng tr‹ ding).

- Ngudn sáng phát ra ánh sáng có phỏ không liên tục (không đày đủ màu

trong đải bước sóng ánh sáng nhìn thấy) gọi là figuon sáng phố vạch.

Trong các nguồn sáng thì: Mặt Trời và bóng đèn sợi đốt phát ánh sáng có phơ
liên tục, và nhìn chung các loại đèn phóng điện phát ra ánh sáng dạng quang
phô vạch.

Nội dung môn học này sẽ chủ yếu tập trung giới thiệu các nguồn sáng nhân tạo

(đèn điện) và phương pháp thiết kê chiêu sáng chung sử dụng chúng.

1.2. SỰ CẢM THỤ ÁNH SÁNG CỦA MÁT NGƯỜI

Mắt có dạng hình cầu đường kính 2,4 cm, nặng khoảng 7 gam. Sơ đồ cắt ngang.
nhãn câu từ ngồi vào trong được cho trên hình 1.2a.

Giác mạc và nhất là thủy tỉnh thể tạo nên một hệ thống quang học, cho phép

hình ảnh được hiện lên trên võng mạc. Võng mạc bao gồm rất nhiều tế bào thần

kinh thị giác (hình 1.2b); trong đó có hai loại tế bào cảm nhận ánh sáng cơ bản
là:

> TẾ bào hình nón gồm khoảng 7 triệu tế bào, nằm chủ yếu ở vùng giữa
võng mạc và được kích thích bằng mức chiếu sang cao, cịn gọi là thị giác
ngày (photopic vision), dam bao nhan biết màu sắc của ánh sáng.

> Tế bào hình que nhiều hơn tế bào hình nón (khoảng 130 triệu tế bào) và
bao phủ vùng cịn lại của võng mạc, tuy nhiên vẫn có lẫn một số tế bảo hình
nón. Chúng được kích thích bằng mức chiếu sáng thấp, ‹ còn gọi là thị giác
đêm (scotopic vision) và chỉ nhận biết được màu đen trắng. Không có một

ranh giới rõ rệt đối với hai loại tế bảo này. Chúng hoạt động nhiều hay ít

phụ thuộc vào mức chiếu sáng, nhất là trong miễn trung gian giữa thị giác

ngày và thị giác đêm.

Tế bào thần kinh thị giác thực chất là các tế bào quang điện, liên hệ với bộ não

người dưới dạng luồng tín hiệu thần kinh ăn nhịp với ánh sáng kích thích vào
nó, nhạy cảm màu đi từ màu tím đến màu đỏ của ánh sáng nhìn thấy.

1

Biéu mé sac t6 3

Té bao hinh que_j
Tế bào hình nón
Màng giới hạn ngoà_i—

Tế bào ngang
Tế bào lưỡng cực
Tế bào amacrine

Tế bào trung tâm

Lớp sợi thần kinh.

Màng giới hạn trong

Hình 1.2. Cầu tạo con mắt người (a) và thần kinh thị giác (b)

1- giác mạc, 2 - con ngươi, 3 - lòng đen, 4 - thụ ÿ tỉnh thể, 5 - võng mạc,

6 - điểm vàng (nơi hiện ảnh của vat quan sat), 7 - thải n kinh thị giác, 8 - vật
qu
an sát

Độ nhạy của mắt đối với ánh sáng phụ thuộc vào bước Sóng (màu) của ánh

sáng. Các tế bào hình nón chỉ cảm nhận được các tỉa sáng có bước sóng nằm

trong khoảng (380 + 780) nm, ở bước sóng 380 nm chúng bắt đậu cảm nhận

được và đến bước sóng 780 nm chúng mất nhạy cảm. Đường cong đánh giá độ

nhạy cảm ánh sáng ban ngày của mắt theo bước Sóng của ánh sáng được cho
trên hình 1.3.

14

Độ nhạy Vv
ie Tim Xanhlơ Xanhlácây Vàng Dacam Đỏ

af sự ` 09ĐT fe sự
Tử ngoại

Hồng ngoại
5 Ny 041 "Ning — 0 400 450 500 550 600 650 700 750 800 nm %

Hình 1.3. Độ nhạy tương đối của mắt người đối với ánh sáng ban ngày

Từ đường cong này, cho ta thấy:

> Ứng với ánh sáng có bước sóng (màu sắc) khác nhau, độ nhạy của mắt

người sẽ khác nhau.

> Độ nhạy cực đại ứng với ánh sáng vàng - lục có bước sóng 555 nm.

Ẹ 2 1

nm
A

Hình 1.4. Thị giác ngày (đường 1) và đêm (đường 2) của mắt

Vào ban đêm hoặc lúc hồng hơn, mắt nhìn rõ nhất ánh sáng màu lục có bước
sóng 4 = 510 nm. Trên hình 1.4 là đường cong độ nhạy tương đơi VẠ) với thị
giác ban ngày (đường I) và với thị giác ban đêm (đường 2).
Khi chuyển từ thị giác đêm (tế bào hình que) sang thị giác ngày (tế bào hình
nón) hoặc ngược lại, cảm giác sáng khơng xảy ra tức thời mà phải có một thời

1

{

gian gọi là thời gian thích ứng. Sự thích ứng và đặc điểm độ nhạy cam cua mat
đối với ánh sáng có các bước sóng, k ác nhau ở trên đóng vai trị quan trọng
trong kỹ thuật chiếu sáng. Căn cứ về độ nhạy của mắt người để chế tạo và sử
dụng bóng đèn phát ra ánh sáng có bước sóng nhạy với mắt, giúp người
quan sát cảm n a in cứ sự thích ứng để thiế hiếu sáng đảm

bảo mắt người điều tiết ‘ton ly, tránh gây đột ngột trong cảm nhận ánh sáng.

1.3.CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐO LƯỜNG ÁNH SÁNG

14 „ Quang thông của nguồn sáng

Để đánh giá khả năng phát sáng của một nguồn sáng mạnh hay yếu trong khơng
sian xung quanh nó người ta sử dụng khái niệm quang thông.

Trong phổ ánh sáng nhìn thấy, quang thơng (F) của một nguồn sáng được định
nghĩa theo biêu thức sau:

ayF=K | W,V,đà; lumen (Im) (1-1)

Trong do:

W¿ - năng lượng bức xạ của ánh sáng ứng với bước sóng À„ ốt (W);

Vị - độ nhạy tương đối của mắt đối với ánh sáng có bước sóng 3;

K = 683 Im/W - hệ số chuyển đổi đơn vị điện (W) sang đơn vị quang

(Im);

dy= 380 nm va d2= 780 nm.

Biéu thức (1-1) cho thấy, quang thông là đại lượng đo công suất phát sáng của
một nguồn sáng trong khơng gian có xét đến sự cảm thụ ánh sáng của mắt

người.

Ghi chú: Với nguồn sáng đơn sắc ứng bước sóng 4 = 555 nm thi 1W = 683 Im;
con nguon sáng don sắc có bước sóng À # 555 nm thi 1 W = 683, V(A). Vi du:
Nguồn sáng đơn sắc có 4 = 650 nm thi 1 W = 683.0,2 = 136,6lm,

Việc xác định quang thông của một nguồn sáng có thẻ được tính tốn từ cơng
thức (1-1) hoặc bằng cách đo lường. Để xác định quang thông của một nguồn
sáng bằng cách đo lường, người tatiến hành đo và so sánhggiữa nguồn sáng cân
đo với nguồn sáng chuẩn trong một quả cầu lớn với nhiều thiết bị hiện đại gọi
là quả câu tích phân tại phịng thí nghiệm.
“4 of `.

16 , `

1.3.2. Cường độ ánh sáng

Lượng quang thông của nguồn sáng theo một hướng nào đó trong khơng gian
gọi là cường độ ánh sáng...

Xét trường hợp một nguồn sáng điểm đặt tại O và ta quan sát theo phương Ox.

Gọi dF là quang thơng phát ra trong góc khối dO lân cận phương Ox. Cường độ

sáng của ngn theo hướng Ox (hình 1.5) sẽ là:

. dF
IK = ina > candela (cd) (1-2)

Hình 1.5. Cường độ ánh sáng theo hướng Ox

Trong cơng thức (1-2), góc khối Q là góc khơng gian mà qua nó ta nhìn diện

tích S trên mặt câu từ tâm O của câu (hình 1.6).

S =Diện
tích trên
mặt cầu.
Hình 1.6. Biểu diễn khái niệm góc khối

Q Hược định nghĩa là góc khơng gian đo bằng tỷ số giữa diện tích S

trên mặt cầu với bình phương bán kính của mặt cầu

s© Aven Nd be woh chy

OQ= R 2? steradian (sr)

2-CHIEU SANG

Qyax = R? = R =4n, (sr) (1-4)

Vậy nếu một nguồn sáng, phát ra quang thông F trong khơng gian thì cường độ
ánh sáng theo mọi hướng là: quang thông F
40 W; của đèn (1-5)
=~.E. + Lew sáng
hướng? = 440 Im.
Q 4n
độ ánh theo mọi
Ví dụ 1.1: Một bóng đèn sợi đốt 220 V; P =

Hãy tính cường độ ánh sáng của đèn theo mọi

Lời giải:

Áp dụng cơng thức (1-5), tính được cường
hướng:

{R- e 10, sse

Q 4m 4m
Cường độ sáng của một số nguồn sáng thông dụng được cho trong bảng 1.2.

Bang 1.2. Cường độ sáng của một só nguồn sáng

Nguồn sáng Cường độ sáng (candela)

Ngọn nến 0,8 theo mọi hướng

Đèn sợi đốt 40 W/220 V 35 theo mọi hướng

Đèn sợi đốt 300W/220V có bộ phản xạ 1500 ở tâm chùm tia

1.3.3. Độ rọi

Độrọi là đại lượng đặc trưng cho mức độ chiếu sáng cao hay thấp của bề mặt,

a. Độ rọi trung binh

Độ rọi trung bình E là đại lượng biểu thị mật độ phân| bố quang thơng trên một

bề mặt được chiếu sáng (hình 1.7):
E= nh Iux(x) „ E a - (1-6)
vuờ† P2 Tạ }ˆ :£ “tụ
F là lượng quang thông (Im) nhận được trên mộtbeg, ciẩếu sáng S (m?);

~ chiéu sing

Hình 1.7. Định nghĩa độ rọi trung bình

Bảng 1.3 là độ rọi trung bình trên một số bề mặt chiếu sáng thường gặp.

Bang 1.3. Độ rọi trung bình trên một số bề mặt chiếu sáng thường gặp

Bề mặt được chiếu sáng Độ rọi (lux)
Mặt đất ngoài trời giữa trưa nắng 100000

Mặt đất ngoài trời giữa trưa đầy mây 10000

Mặt đất ngồi trời đêm trăng trịn 0,25

Mặt bàn phòng làm việc 300+500

Mặt bàn lớp học 300+400

Mặt đường 15+20

Độ rọi trung bình được quy định trong tiêu chuẩn quốc gia (hoặc quốc tế) sử
dung để thiết kế chiếu sáng (tham khảo TCVN 7114: 2002,phụ lục 4.2).

b. Độ rọi điểm

Độ rọi điểm là độ rọi tại một điểm trên bề mặt được chiếu sáng.

Xét nguồn sáng phát cường độ ánh sáng I tới điểm P bất kỳ trên bề mặt được
'chiếu sáng dS (hình 1.8) xác “ng eo gone thức,
dưa —
Icosz Íeosl2ở Paty M 65,
Ep=— y= uổi slg 72 ụ (1-7)
r h aera

Trong đó: œ - góc hợp bởi pháp tuyến n của dS với phương cường độ ánh sáng I;

1

r - khoảng cách từ nguồn sáng tới điểm P:

Góc khối dO chắn trên hình cầu bán kính r, một điện tich bang dS.cosa

h- khoảng cách từ nguồn sáng đến mặt phẳng chứa diem P.

Nguồn

sáng

Bề mặt được
chiếu sáng.

Hình 1.8. Cách xác định độ rọi điểm
Nhân xét:

>_ Biểu thức (1-7) cho ta thấy độ rọi tỷ lệ thuận với cường độ ánh I và tỷ lệ

nghịch với bình phương khoảng cách từ nguồn tới bề mặt được chiếu sáng.
Vì thế trong thiết kế chiếu sáng cần xác định khoảng cách chiếu sáng hợp

lý}

> Độ rọi trung bình trên bề mặt chiếu sáng được xác định theo biểu thức

(1-6). ngồi ra cũng có thê được xác định băng trung bình đại số của độ rọi

tại các điểm trên bề mặt chiếu sáng.

»> Nhiều nghiên cứu cho thấy, sự chênh lệch quá lớn về độ rọi giữa các khu

vực buộc mắt người phải điều tiệt liên tục khi thay đổi hướng nhìn từ khu

vực này sang khu vực khác dẫn đến mỏi mắt, giảm khả năng nhìn và hiệu

suất làm việc. Nếu hiện tượng này lặp đi lặp lại nhiều lần có thẻ dẫn đến

giảm thị lực. Vì thé, trong chiếu sáng chung ngoài việc quy định về độ rọi
trung bình, người ta con quy định độ đồng đều độ rọi trên mặt phẳng được

chiếu sáng. Độ đồng đều độ rọi trên mặt phẳng làm việc được đánh giá

thông qua tỷsố giữa độ roi nhỏ nhất Em với độ rọi trung bình E„ (hoặc với

độ rọi lớn nhất Emay), trong đó:

áp dụng cho chiếu Sáng: văn phịng, dân dụng và ngồi trời,

Ty sé đẺản 5 5 4p dung cho chiếu sáng các nhà xưởng công nghiệp. phang
về độ đồng đều độ rọi tối thiểu trên mat
Bang —™ và ‘max
sy tượng, chiếu sáng.
chiéu thiệu quy định
1.4 giới
với một số đối
sáng đối

Bang 1.4. Quy định về độ đồng đều độ rọi trên mặt phẳng chiều sáng

b Độ đồng đều độ rọi tối thiểu
trên mặt phẳng chiếu sáng
TT Đối tượng chiếu sáng E E

1 Công nghiệp loại A+C 0,3 0,65

2 | Céng nghiép loai D+E 0,2 0,4

3 Văn phòng và dân dụng . 0,5

4 Chiéu sáng sân vận động ngoài bị 06
trời thi đấu chính thức .

> Thực tế, ngoài việc xác định độ rọi theo công thức (1-6) hoặc (1-7), đối với
hệ thống chiếu sáng đã được lắp đặt, người ta sử dụng thiết bị đo độ rọi gọi

là lux-kế.

1.3.4. Độ chói

Khi ta nhìn vào một nguồn sáng hoặc bề mặt sáng ta có cảm giác bị chói mắt.

Cảm giác này được đánh giá bằng độ chói L.

=hợP ⁄

Hình 1.9. Độ chói khi nhìn bề mặt phát sáng
21