Chương 11 TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG

Chương 11
TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG
1. Khái niệm chung về chiếu sáng
2. Một số đại lượng dùng trong tính toán chiếu sáng
3. Nội dung thiết kế chiếu sáng
4. Thiết kế chiếu sáng dân dụng
5. Thiết kế chiếu sáng công nghiệp


1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHIẾU SÁNG
* ĐẶC ĐIỂM

•

Bản chất của ánh sáng là các sóng điện từ mà mắt ta nhìn thấy được. Mắt ta có thể nhìn thấy
các sóng ánh sáng có bước sóng từ (380÷760)nm, (1nm = 10-9 m).

•

Sóng điện từ nằm ngoài phạm vi trên là những sóng không nhỡn thấy, bước sóng ngắn hơn là
tia cực tím, tia rơn ghen, tia gamma ... bước sóng dài hơn là tia hồng ngoại, sóng rađiô ...

760

620

585

575

Quang phæ cña ¸nh s¸ng

550

510

480

380nm


Đặc điểm sinh lý của mắt

•
-

Mắt có hai đặc tính:
Đặc tính điều hoà: Mắt có thể nhìn rõ các vật ở khoảng cách khác nhau.
Đặc tính thích ứng: Mắt có thể thích ứng với các độ rọi khác nhau khi nhìn từ vị trí này sang vị
trí khác.

•

Khi nhìn từ vị trí này sang vị trí khác có độ rọi khác nhau, thì mắt cần phải điều tiết để thích
ứng. Nếu độ rọi càng chênh lệch thì mắt phải điều tiết nhiều, gây hiện tượng mỏi mắt. Vì vậy,
trong lao động và làm việc người ta phải thiết kế chiếu sáng càng đều càng tốt.


Đặc tính quang học của vật chất

•

Khi ánh sáng chiếu vào vật thể thì có thể xảy ra ba hiện tượng

- Một phần ánh sáng bị hấp thụ
- Một phần bị phản xạ
- Một phần xuyên qua vật thể.

•

Lượng ánh sáng bị hấp thụ, phản xạ, xuyên qua được đặc trưng bởi các hệ số:

- Hệ số hấp thụ, α.
- Hệ số phản xạ, ρ.
- Hệ số xuyên qua, τ.


Bng 11.1 c tớnh quang hc ca mt s vt cht
H s phn x,

Hệ số hấp thụ,

Hệ số xuyên qua,







0,85

0,15

0,8

0,2

0,75

0,25

Men sứ

0,6

0,4

Sơn vàng

0,4

0,4

Mặt gang thô

0,1

0,9

0,02

0,98

Nhung đen

0,005

0,995

Kính cửa sổ

0,08

0,02

0,9

Kính mài mờ

0,1

0,05

0,85

0,45

0,15

0,4

Chất

Gơng rọi
Sơn keo trắng
Giấy trắng

Len, dạ

Kính màu sữa


CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI NGUỒN SÁNG

•
•
•
•

Đảm bảo độ rọi và độ ổn định
Quang thông phân bố đều trên bề mặt công tác
Không có ánh sáng chói trong vùng nhìn của mắt
Phải tạo ra ánh sáng gần giống ánh sáng ban ngày


- CÁC HÌNH THỨC CHIẾU SÁNG
+ Hệ thống chiếu sáng làm việc
Hệ thống chiếu sáng làm việc là hệ thống phục vụ ánh sáng thường xuyên khi làm việc bình thường của một đơn vị
sản xuất hay phòng làm việc. Có 2 hình thức chiếu sáng:

•
•

Hệ thống chiếu sáng chung
Chiếu sáng cục bộ

+ Hệ thống chiếu sáng sự cố

•
•

Là hệ thống chiếu sáng cung cấp một nguồn chiếu sáng không lớn khi xảy ra sự cố mạng chiếu sáng chính.
Hệ thống chiếu sáng sự cố phải bảo đảm có đủ ánh sáng để công nhân sơ tán khỏi nơi nguy hiểm hoặc tiến hành
thao tác sử lý sự cố.

+ Hệ thống chiếu sáng ngoài trời

•

Ngoài các hệ thống chiếu sáng trên còn có hệ thống chiếu sáng ngoài trời như: Chiếu sáng sân bãi, đường đi,
bến cảng, nơi bốc dỡ hàng hoá vật liệu ...


2.MỘT SỐ ĐẠI LƯỢNG DÙNG TRONG TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG

•

Quang thông, F.
Fx = Fλ . kλ

Trong đó:
- Fλ là công suất của ánh sáng có bước sóng λ.
- kλ là độ nhạy cảm quang của mắt đối với ánh sáng bước sóng λ.
- FX là công suất của ánh sáng có bước sóng λ đã quy chuyển về ánh sáng có bước sóng 555 nm.


Đêng cong ®é nhạy c¶m quang Kλ = f(λ)
Kλ
L¬
Chµm

TÝm

Xanh
Lam

Vµng
§á

Vµng
Lôc

Da cam

Đá

1

0,8

0,6

0,4

0,2

λ (nm)
0

380

580

510

555

575

Đ¹i lîng FX hay viÕt gän lµ F gäi lµ quang
th«ng.

585

620

760


Nếu ánh sáng bao gồm nhiều tia sáng với các bớc sóng từ (1ữ2) thỡ quang

thông sẽ đợc tính nh sau:

F=

2

F k




.d.k

1
Trong đó: k là hệ số qui đổi đơn vị bằng thực nghiệm. k = 683 Lm/W.

ơn vị quang thông là Lumen, ký hiệu là Lm. Cũng có khi đơn vị quang
thông là W. Quan hệ gia Lm và W nh sau:

1
1Lm =
W
683


b. Cêng ®é s¸ng, I.
Ьn vÞ cêng ®é s¸ng lµ Candela, ký hiÖu

dF
I=

dω

lµ Cd.

1Lm
1Cd =
1Sr
S 4.Π..r 2
ω= 2 =
= 4.Π
2
r
r

Sr

r
0

S

Nguồn sáng


c. Đé trng, B

dF
B=
dS
1Lm

Lx =
1m 2

Ьn vÞ cña B lµ Lux, ký hiÖu lµ Lx.

d. Đé räi, E.

dF
E =
dS

Ьn vÞ ®é räi lµ Lx
NÕu quang th«ng ph©n bè ®Òu
thì:

F
E=
S


e. ộ chói, L

I
L =
cos .ds
Trong đó:
I là cờng độ sáng theo hớng .

-

ds là diện tích mặt bao nhỡn từ hớng .

d
s


ơn vị của độ chói:

Cd/m2.
Sơ đồ biểu diễn góc nhỡn của độ chói


3.NỘI DUNG THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG

Bước 1: Lựa chọn loại đèn, công suất, số lượng bóng đèn.
Bước 2: Bố trí đèn trong không gian cần chiếu sáng.
Bước 3: Lựa chọn các thiết bị bảo vệ.
Bước 4: Lựa chọn dây dẫn


Bước 1: Lựa chọn loại đèn, công suất, số lượng bóng đèn

•
•

Chọn đèn điện
Đèn điên bao gồm bóng đèn, chao đèn và các phụ kiện khác. Đèn điện được chon theo ba điều kiên sau:

- Đặc tính môi trường, tuỳ theo môi trường có bụi hay không, có nguy hiểm nổ hay có hoá chất làm hỏng đèn mà
chọn loại đèn hở kín hay phòng nổ.

- Đặc tính phân bố quang thông và đặc tính quang học không gian của môi trường, yêu cầu đối với chiếu sáng.
- Chỉ tiêu kinh tế.

•

Có những tiêu chuẩn riêng qui định sẵn các loại đèn điện dùng cho các môi trường và nơi công tác cụ thể.


Đèn sợi nung

•

Đèn dây tóc dựa trên cơ sở bức xạ
E40/45

B22/27x26

nhiệt. Khi có dòng điện đi qua dây
tóc, dây tóc bị đốt nóng và phát ra ánh
sáng.

•
•

45

27

Đui ®Ìn.

Công suất từ 15 ÷ 2000W.
Hiệu suất phát sáng thấp (7 ÷ 20)
Lm/W.

D©y tãc vonfram
®Ó th¼ng

ĐÌn nung s¸ng


Bóng đèn huỳnh quang

•

Đèn phát sáng dựa trên cơ sở sự phóng
điện trong hơi thuỷ ngân áp suất thấp.

•

5

Hiệu suất phát sáng cao, có thể đạt đến

C
1

2

1

trị số 75 Lm/W.
3

3

C
2

4
U
~

1- èng thuû tinh hình trô;
2- Líp huúnh quang;
3- Sîi ®èt; 4- ChÊn lu
5- T¾c te.


Bãng ®Ìn cã ¸p suÊt cao

1
1
5

1

2

3

2

3
U~

8

3
4

2

4
5

4

5

1’

6
6

7
b
)

8

7

6

ĐÌn h¬i natri cao ¸p
7

a) CÊu t¹o cña ®Ìn thuû ng©n.
b)S¬ ®å m¾c ®Ìn.

ĐÌn halogen kim lo¹i cao ¸p


Bố trí đèn trong không gian cần chiếu sáng

•
•
-

Có hai cách bố trí đèn
Bố trí hình vuông.
Bố trí hình thoi.

Phương án bố trí đèn tốt nhất là làm sao thoả mãn các yêu cầu sau:
Hạn chế hiện tượng loá mắt và phải an toàn.
Tạo ra độ rọi tốt nhất để làm việc.
Tiết kiệm điện năng và thiết bị chiếu sáng.


Bước 2: Bè trÝ ®Ìn trong chiÕu s¸ng chung

a. Bè trÝ theo hình vu«ng

l

b. Bè trÝ theo hình thoi

Lb

L
La

a)

Bước 3: Lựa chọn các thiết bị bảo vệ.
Bước 4: Lựa chọn dây dẫn.

b)


4.THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG DÂN DỤNG

-

Khái niệm
+ Thiết kế chiếu sáng là tính toán, lựa chọn nhằm đạt được môi trường sáng thích hợp với yêu
cầu sử dụng đặt ra.

-

Trình tự thiết kế

+ Chọn độ rọi yêu cầu: (tham khảo bảng sau)

Nội thất chiếu sáng

Độ rọi (lx)

Phòng chờ

150 ÷200
250 ÷ 300
100 ÷ 150

Hành lang, cầu thang

50 ÷ 100

Văn phòng
Phòng thiế kế, vẽ

Nội thất chiếu sáng

Độ rọi (lx)

Nhà xưởng

200 ÷ 250
200 ÷ 250
50 ÷ 100

Nhà bếp

50 ÷ 100

Phòng đọc
Giảng đường


+ Chọn kiểu bóng đèn: theo yêu cầu nhiệt độ, màu sắc.
+ Chọn kiểu chiếu sáng và kiểu đèn: Cần xem ét đến kỹ thuật chiếu sáng và thẩm mỹ.
+ Chọn độ cao treo đèn:

h'
J=
h + h'
0≤J≤
1/3

h

’

h


+ Bố trí đèn và xác định số lượng đèn tối thiểu để đảm bảo độ đồng đều của chiếu sáng.
Độ đồng đều của chiếu sáng phụ thuộc vào tỉ số L/h (L là khoảng cách giữa các đèn) do các
hãng sản xuất cung cấp.

Đèn

A

B

C

D

E÷H

I,J

K÷S

T

(L/h)max

0,5

0,8

1

1,2

1,5

1,7

2,5

≤3

Số lượng đèn tối thiểu được xác định theo khoảng cách cho phép giữa các đèn gọi là N min


Xác định tổng quang thông của các đèn cần chiếu sáng

F∑ =

E yc S .k dt

η .kld

Trong đó
Eyc Độ rọi yêu cầu, lx
S điện tích bề mặt chiếu sáng, m2
η hiệu suất của đèn (0,5 đến 0,7)
Kdt Hệ số dự trữ (1,2 đến 1,3)
Kld hệ số lợi dụng quang thông đèn (tra cứu trong tài liệu )


- Xác định số lượng đèn cần thiết

F∑
N=
Fd

Trong đó

Fd quang thông của đèn

Nếu N thông phù hợp

F∑
Fd =
N min
- Kiểm tra độ rọi tại các điểm chiếu sáng