BÀI GIẢNG CHIẾU SÁNG KỸ THUẬT ĐIỆN (PHẦN 1 VÀ 2)

1
1
CHÖÔNG 1: CHIEÁU SAÙNG ÑIEÄN
CHÖÔNG 1: CHIEÁU SAÙNG ÑIEÄN
GV.
GV.
LÊ NGỌC THIÊN
LÊ NGỌC THIÊN
KHOA KỸ THUẬT ĐÔ THỊ; BM. NĂNG LƯỢNG – THÔNG TIN
KHOA KỸ THUẬT ĐÔ THỊ; BM. NĂNG LƯỢNG – THÔNG TIN
2
2
Nội dung
Nội dung

Phần 1: Các khái niệm cơ bản về chiếu
Phần 1: Các khái niệm cơ bản về chiếu
sáng và thiết kế chiếu sáng
sáng và thiết kế chiếu sáng

Phần 2: Lý thuyết chiếu sáng nhân tạo
Phần 2: Lý thuyết chiếu sáng nhân tạo
trong nhà
trong nhà

Phần 3: Tính toán bố trí hệ thống chiếu
Phần 3: Tính toán bố trí hệ thống chiếu
sáng trong nhà
sáng trong nhà
3
3

Phần 1: Các khái niệm cơ bản về
Phần 1: Các khái niệm cơ bản về
chiếu sáng và thiết kế chiếu sáng
chiếu sáng và thiết kế chiếu sáng
4
4
ÁNH SÁNG LÀ GÌ?
ÁNH SÁNG LÀ GÌ?
5
5
CÁC CÔNG DỤNG CỦA ÁNH SÁNG
CÁC CÔNG DỤNG CỦA ÁNH SÁNG

Tác dụng chiếu sáng (
Tác dụng chiếu sáng (
visual functions
visual functions
)
)

Tác dụng sinh học (
Tác dụng sinh học (
biological effects
biological effects
)
)

Tác dụng cảm xúc (
Tác dụng cảm xúc (
emotional perception

emotional perception
)
)
6
6
Các tham số cơ bản sử dụng trong chiếu sáng
Các tham số cơ bản sử dụng trong chiếu sáng
7
7
1. Quang thông (F) - Luminous lux
1. Quang thông (F) - Luminous lux


Quang thông là một đơn vò đo lượng ánh sáng phát ra từ một nguồn
Quang thông là một đơn vò đo lượng ánh sáng phát ra từ một nguồn
sáng.
sáng.


Đơn vò đo quang thông: lumen (lm) là quang thông do một nguồn
Đơn vò đo quang thông: lumen (lm) là quang thông do một nguồn
sáng điểm có cường độ sáng một candela phát đều trong một góc khối
sáng điểm có cường độ sáng một candela phát đều trong một góc khối
(
(
Ω
Ω
) một steradian (sr)
) một steradian (sr)
8

8
1. Quang thông (F) - Luminous lux
1. Quang thông (F) - Luminous lux
Các thông số cơ bản của nguồn sáng thông dụng được trình bày bảng
Các thông số cơ bản của nguồn sáng thông dụng được trình bày bảng
2.1
2.1
Tổng thông lượng là đại lượng đo công suất của một nguồn sáng
Tổng thông lượng là đại lượng đo công suất của một nguồn sáng
Bảng 2.1
Nguồn sáng Công suất (W) Quang thông (lm) Hiệu suất (lm/W)
Đèn nung sáng 100 1390 13,9
Đèn huỳnh quang 40 540 93
Sodium cao áp 100 10000 100
Sodium hạ áp 180 33000 183
Thủy ngân cao áp 1000 58000 58
Metal Halide 2000 190000 95

9
9
2. Cường độ sáng (I) -
2. Cường độ sáng (I) -
Luminous intensity
Luminous intensity


Biểu diễn lượng ánh sáng
Biểu diễn lượng ánh sáng
phát ra theo một hướng nhất
phát ra theo một hướng nhất

đònh
đònh


Được sử dụng để vẽ nên
Được sử dụng để vẽ nên
đường cong phân bố cường
đường cong phân bố cường
độ sáng của các bộ đèn
độ sáng của các bộ đèn
Bảng 2.2
Nguồn sáng Cường độ sáng (cd)
Ngọn nến 0,8cd (theo mọi hướng không gian)
Đèn nung sáng 40W/220V 35cd (theo mọi hướng)
Đèn nung sáng 300W/220V 400cd (theo mọi hướng)
Đèn nung sáng 300W/220V (có chao đèn) 1500cd (hướng trung tâm)

10
10
3. Độ rọi (E) – Illuminance
3. Độ rọi (E) – Illuminance
Độ rọi là mật độ quang thông trên bề mặt được chiếu
Độ rọi là mật độ quang thông trên bề mặt được chiếu
sáng.Như vậy, nếu một bề mặt diện tích S nhận được một
sáng.Như vậy, nếu một bề mặt diện tích S nhận được một
quang thông F
quang thông F


thì độ rọi E được xác đònh theo công thức

thì độ rọi E được xác đònh theo công thức
E = F/
E = F/
S
S




Đơn vò độ rọi là lux (lx), 1lux = 1 lm/m2
Đơn vò độ rọi là lux (lx), 1lux = 1 lm/m2


Kết quả tính toán trên, chúng ta được độ rọi trung bình của
Kết quả tính toán trên, chúng ta được độ rọi trung bình của
bề mặt S.
bề mặt S.


Tỷ số giữa độ rọi ở điểm chiếu sáng yếu nhất và độ rọi
Tỷ số giữa độ rọi ở điểm chiếu sáng yếu nhất và độ rọi
trung bình của một bề mặt được gọi là hệ số đồng đều độ
trung bình của một bề mặt được gọi là hệ số đồng đều độ
rọi.
rọi.
11
11
Minh họa hệ số đồng đều độ rọi – TH 1
Minh họa hệ số đồng đều độ rọi – TH 1
E

E
tb
tb
=452 lux; E
=452 lux; E
min
min
= 250 lux
= 250 lux
E
E
min
min
/E
/E
tb
tb
= 0,55
= 0,55
12
12
Minh họa hệ số đồng đều độ rọi – TH 2
Minh họa hệ số đồng đều độ rọi – TH 2
E
E
tb
tb
=403 lux; E
=403 lux; E
min

min
= 285 lux
= 285 lux
E
E
min
min
/E
/E
tb
tb
= 0,71
= 0,71
13
13
Mô phỏng chiếu sáng – TH 2
Mô phỏng chiếu sáng – TH 2
E
E
tb
tb
=403 lux; E
=403 lux; E
min
min
= 285 lux
= 285 lux
E
E
min

min
/E
/E
tb
tb
= 0,71
= 0,71
14
14
3. Ñoä roïi (E) – Illuminance
3. Ñoä roïi (E) – Illuminance
Minh hoïa ñoä roïi
Minh hoïa ñoä roïi
Máy đo độ rọi
Máy đo độ rọi
15
15
4. Độ chói (L) – Luminance
4. Độ chói (L) – Luminance


Độ chói L của một bề mặt phát sáng dS theo một hướng khảo sát là
Độ chói L của một bề mặt phát sáng dS theo một hướng khảo sát là
tỷ số giữa cường độ sáng I
tỷ số giữa cường độ sáng I
α
α
theo hướng đó và diện tích mặt bao nhìn
theo hướng đó và diện tích mặt bao nhìn
thấy dS từ hướng đó.

thấy dS từ hướng đó.
Độ chói đặc trưng cho
Độ chói đặc trưng cho
mức độ sáng tối của các
mức độ sáng tối của các
bề mặt được chiếu sáng
bề mặt được chiếu sáng
16
16
CÁC TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG TRONG THIẾT KẾ
CÁC TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG TRONG THIẾT KẾ
CHIẾU SÁNG
CHIẾU SÁNG
Hạn chế
chói
Phân bố sáng đồng
đều
Mức độ ánh sáng
phù hợp
Hạn chế phản
xạ
Độ hoàn màu
thích hợp
Màu chính xác
Mô hình tốt
Thay đổi kịch bản
chiếu sáng
Người dùng điều
khiển
Hiệu quả năng lượng

Ánh sáng tự nhiên
Ánh sáng là yếu tố
thiết kế nội thất
17
17
Hiệu quả sử dụng và tính năng kỹ thuật các loại đèn
Hiệu quả sử dụng và tính năng kỹ thuật các loại đèn


D a vào các chỉ tiêu kỹ thuật sauự
D a vào các chỉ tiêu kỹ thuật sauự


_ Hiệu suất sáng
_ Hiệu suất sáng


_ Nhiệt độ màu Tm(0K)
_ Nhiệt độ màu Tm(0K)


_ Chỉ số hoàn màu CRI (Color rendering Index)
_ Chỉ số hoàn màu CRI (Color rendering Index)


_ Tuổi thọ bóng đèn
_ Tuổi thọ bóng đèn


Cách chọn nguồn sáng

Cách chọn nguồn sáng
_ Tạo ánh sáng tốt nhất khi làm việc
_ Tạo ánh sáng tốt nhất khi làm việc


_ Tạo môi trường sáng tiện nghi thể hiện qua nhiệt độ màu (Tm) của
_ Tạo môi trường sáng tiện nghi thể hiện qua nhiệt độ màu (Tm) của
nguồn sáng
nguồn sáng


_ Chất lượng chiếu sáng của nguồn sáng thể hiện qua chỉ số hoàn màu
_ Chất lượng chiếu sáng của nguồn sáng thể hiện qua chỉ số hoàn màu
IRC
IRC


_ Hiệu suất sáng (lm/W) của nguồn sáng
_ Hiệu suất sáng (lm/W) của nguồn sáng


_ Đảm bảo tuổi thọ của nguồn sáng
_ Đảm bảo tuổi thọ của nguồn sáng


_ An toàn điện và phòng cháy nổ
_ An toàn điện và phòng cháy nổ
CÁC ĐẶC ĐIỂM KỸ TḤT CỦA ĐÈN CHIẾU SÁNG
CÁC ĐẶC ĐIỂM KỸ TḤT CỦA ĐÈN CHIẾU SÁNG
18

18
1 . Nhiệt độ màu (color temperature)
1 . Nhiệt độ màu (color temperature)


Nhiệt độ màu Tm(
Nhiệt độ màu Tm(
0
0
K) dùng để đánh giá chính xác hơn các loại
K) dùng để đánh giá chính xác hơn các loại
nguồn sáng
nguồn sáng
Ba mốc nhiệt độ màu
Ba mốc nhiệt độ màu
2500 - 3000
2500 - 3000
o
o
K
K
4500 – 5000
4500 – 5000
0
0
K
K
6000 – 8000
6000 – 8000
0

0
K
K
19
19
ỨNG DỤNG CỦA NHIỆT ĐỘ MÀU
ỨNG DỤNG CỦA NHIỆT ĐỘ MÀU


Nhiệt độ màu
Nhiệt độ màu
Tm(
Tm(
0
0
K)
K)
là tiêu chuẩn đầu tiên để lựa chọn nguồn
là tiêu chuẩn đầu tiên để lựa chọn nguồn
sáng trong không gian có độ rọi yêu cầu đã biết nhằm đem lại một
sáng trong không gian có độ rọi yêu cầu đã biết nhằm đem lại một
môi trường ánh sáng tiện nghi
môi trường ánh sáng tiện nghi
Qua nghiên cứu thực nghiệm về tiện nghi môi trường ánh sáng:
Qua nghiên cứu thực nghiệm về tiện nghi môi trường ánh sáng:
-
Các nguồn sáng có nhiệt độ màu thấp chỉ dùng thích hợp cho
Các nguồn sáng có nhiệt độ màu thấp chỉ dùng thích hợp cho
những nơi có yêu cầu độ rọi thấp
những nơi có yêu cầu độ rọi thấp

-
- Ngược lại những nơi có yêu cầu độ rọi cao lại đòi hỏi các nguồn
- Ngược lại những nơi có yêu cầu độ rọi cao lại đòi hỏi các nguồn
sáng có nhiệt độ màu lớn (ánh sáng lạnh)
sáng có nhiệt độ màu lớn (ánh sáng lạnh)
20
20
2. Phân bố phổ ánh sáng của nguồn sáng
2. Phân bố phổ ánh sáng của nguồn sáng


Phân bố công suất phát trong bức xạ vùng nhìn thấy
Phân bố công suất phát trong bức xạ vùng nhìn thấy
21
21
3. Chỉ số hoàn màu CRI (Color Rendering Index) Ra
3. Chỉ số hoàn màu CRI (Color Rendering Index) Ra


Chỉ số hoàn màu Ra cho biết
Chỉ số hoàn màu Ra cho biết
chất lượng nguồn sáng
chất lượng nguồn sáng
, đánh giá theo
, đánh giá theo
sự cảm thụ chính xác của màu sắc. Chỉ số hoàn màu Ra thay đổi từ 0 (
sự cảm thụ chính xác của màu sắc. Chỉ số hoàn màu Ra thay đổi từ 0 (
đối với ánh sáng đơn sắc ) đến 100 ( đối với ánh sáng trắng). Chỉ số
đối với ánh sáng đơn sắc ) đến 100 ( đối với ánh sáng trắng). Chỉ số
IRC càng cao thì chất lượng ánh sáng càng tốt.

IRC càng cao thì chất lượng ánh sáng càng tốt.


Trong kỹ thuật chiếu sáng thường chia chất lượng chiếu sáng làm ba
Trong kỹ thuật chiếu sáng thường chia chất lượng chiếu sáng làm ba
mức độ sau:
mức độ sau:


Ra = 66
Ra = 66
– Chất lượng kém, dùng trong công nghiệp không đòi hỏi
– Chất lượng kém, dùng trong công nghiệp không đòi hỏi
phân biệt màu sắc.
phân biệt màu sắc.


Ra
Ra
≥
≥
85
85
– Chất lượng trung bình, dùng trong công việc bình thường,
– Chất lượng trung bình, dùng trong công việc bình thường,
khi chất lượng nhìn màu không thật đặc biệt.
khi chất lượng nhìn màu không thật đặc biệt.


Ra

Ra
≥
≥
95
95
– Chất lượng cao, dùng cho các công việc đặc biệt đòi hỏi
– Chất lượng cao, dùng cho các công việc đặc biệt đòi hỏi
cần chất lượng cao và các công việc đòi hỏi cần phân biệt màu sắc.
cần chất lượng cao và các công việc đòi hỏi cần phân biệt màu sắc.
22
22
HIỆU QUẢ CỦA CHỈ SỐ HOÀN MÀU
HIỆU QUẢ CỦA CHỈ SỐ HOÀN MÀU
23
23
CHỈ SỐ HOÀN MÀU CỦA MỘT SỐ LOẠI ĐÈN THÔNG DỤNG
CHỈ SỐ HOÀN MÀU CỦA MỘT SỐ LOẠI ĐÈN THÔNG DỤNG
24
24
Một số ứng dụng của chỉ số hoàn màu
Một số ứng dụng của chỉ số hoàn màu



Ra > 90:
Ra > 90:

Ra = 80-89:
Ra = 80-89:


Ra = 70-79:
Ra = 70-79:

Ra = 60-69:
Ra = 60-69:

Ra = 40-59:
Ra = 40-59:

Ra = 10-40:
Ra = 10-40:
Thiết kế; hội họa; triển lãm
Thiết kế; hội họa; triển lãm
Chiếu sáng văn phòng
Chiếu sáng văn phòng
Chiếu sáng công nghiệp
Chiếu sáng công nghiệp
Chiếu sáng các nhà xưởng lắp đặt
Chiếu sáng các nhà xưởng lắp đặt
Chiếu sáng kho
Chiếu sáng kho
Chiếu sáng bên ngoài
Chiếu sáng bên ngoài
25
25
Mối quan hệ giữa độ rọi và nhiệt độ màu
Mối quan hệ giữa độ rọi và nhiệt độ màu
Đường cong Kruithof
Đường cong Kruithof

Vùng
Vùng
môi
môi
trường
trường
sáng
sáng
tiện nghi
tiện nghi