NHỮNG CƠ SỞ TÍNH TOÁN KIỂM TRA THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG

NHỮNG CƠ SỞ TÍNH TOÁN KIỂM TRA THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU
SÁNG
1.1. Những đại lượng cơ bản về ánh sáng.
1.1.1. ánh sáng.
ánh sáng là một phần bức xạ sóng điện từ có bước sóng λ=3000-7800A
0
mà ta có
thể cảm nhận được nó.nhận thức được nó nhờ cơ quan thị giác.
ánh sáng còn là một tập hợp các bức xạ đơn sắc được hòa trộn lẫn nhau.
ánh sáng mang đặc thù 2 tính chất là sóng và hạt.Sự lan truyền ánh sáng có quy
luật khác nhau.
1.1.2. Đại lượng cơ bản dùng trong kỹ thuật ánh sáng.
1.1.2.1. Quang thông
Với mỗi nguồn sáng, khả năng bức xạ là khác nhau. Để đánh giá khả năng bức xạ
của nguồn sáng, người ta sử dụng đại lượng quang thông. Quang thông thực chất là
cơ sở năng lượng bức xạ của một nguồn nào đó mà mắt người cảm nhận được .
Ký hiệu : Φ
Đơn vị: Lm (Lumen)
1.1.2.2. Cường độ sáng
Để đánh giá quang thông trên một nguồn nhất định của không gian, người ta sử
dụng đại lượng cường độ sáng.Các nguồn sáng ta gặp trong thực tế thường có
cường độ sáng khác nhau theo các hướng nên thường dùng đường cong phân bố
cường độ sáng để xác định cường độ sáng theo một hướng nào đó.
Cường độ sáng là mật độ quang thông theo một hướng nào đó gây ra bao trùm lên
một khối không gian .
Ký hiệu: I
Đơn vị: Cd (Candela)
1.1.2.3. Độ trưng
Mật độ quang thông hay bức xạ ánh sáng phát ra từ một diện tích vô cùng nhỏ bé
của bề mặt phát sáng.
Ký hiệu: M

Đơn vị: Lm/m
2
1.1.2.4. Độ chói
Độ chói là đại lượng vô cùng quan trọng trong Kỹ thuật ánh sáng ,xác định bằng
mật độ cường độ áng sáng (chiếu theo 1 hướng α)
Ký hiệu: L
Đơn vị: Nt(Nhit)
1.1.2.5. Độ rọi
Độ rọi là mật độ quang thông rơi trên bề mặt nhận bức xạ ánh sáng. Nguồn sáng
càng xa thì độ rọi càng thấp.
Ký hiệu: E
Đơn vi: Lx(Lux)
1.1.3. Tiện nghi nhìn
Trong quá trình hoạt động, con người nhận biết được sự vật, hiện tượng xảy ra
xung quanh chủ yếu nhờ vào cơ quan thị giác. Mắt nhận biết được hình dạng, kích
thước, màu sắc của sự vật, hiện tượng khi và chỉ khi giữa vật phân biệt và nền có
sự sai khác nhất định về độ sáng. Sự sai khác này được đánh giá bằng giá trị của độ
tương phản về độ chói K
Độ tương phản (K)

K =

Trong đó”
Lv: Độ chói của vật
Ln: Độ chói của nền đặt vật càn phân biệt
∆L=Lv-Ln: Sự sai khác về độ chói.
ở một giá trị K nào đó mà mắt người bắt đầu phát hiện được vật thì gọi là giá trị
tương phản ngưỡng.
Để nhận rõ được vật thì độ tương phản về độ chói giữa vật và nền thực tế Ktt phải
lớn hơn độ tương phản ngưỡng Kng nhiều lần (Ktt > Kng).Vì vậy, để đặc trưng

cho mức độ nhìn rõ vật,người ta sử dụng khái niệm độ nhìn rõ V:
V=
Kng
Ktt
Độ nhìn rõ lớn nhất Vmax chỉ đạt được trong điều kiện chiếu sáng tốt nhất đảm
bảo cho độ tương phản Kng là nhỏ nhất (thực tế vô cùng khó). Vì vậy,để đánh giá
|Lv - Ln.|
Ln
độ chiếu sáng thực tế so với điều kiện chiếu sáng tốt nhất về mặt sinh lý, người ta
sử dụng khái niệm độ nhìn rõ tương đối Vo.
Vo=
maxV
Vtt
≤ 1
Khi độ nhìn rõ tương đối Vo=1 thì chiếu sáng thực tế tương đương với điều kiện
chiếu sáng tốt nhất. Đây là điều kiện lý tưởng vì đạt được điều kiện này, độ chói
của vật sẽ rất lớn. Khi đó,việc đầu tư nghiên cứu, ứng dụng và chi phí cho kỹ thuật
chiếu sáng cũng rất lớn.
Vì vậy mỗi quốc gia khi thiết lập chi tiêu định lượng, chất lượng ánh sáng đều đưa
ra một giá trị độ rõ tương đối Vo phù hợp với điều kiện thực tế liên quan đến kỹ
thuật của quốc gia đó.
Hiện nay,ở nước ta, tiêu chuẩn chiéu sáng hiện hành được xây dựng trên cơ sở giá
trị độ nhìn rõ tương đối Vo=0,6
Khi trong trường nhìn rõ xuất hiện vật có độ chói quá lớn thì xảy ra hiên tượng mắt
bị chói. Khi đó,mắt sẽ không làm việc bình thường, thậm chí không nhìn rõ vật,
mắt bị mỏi mệt, hoạt động thần kinh căng thẳng .
Hiện tượng chói lóa được chia thành 2 loại:
+Chói lóa làm giảm khả năng nhìn.
+Chói lóa làm mất tiện nghi .
Để đánh giá hiên tượng chói lóa làm mất khả năng nhìn thấy, người ta dùng đại

lượng độ chói lóa mờ β.

β =
K. E
θ
2

Trong đó:
E: Độ rọi của nguồn gây lóa
θ: Góc cách ly giữa nguồn gây lóa và hướng nhìn từ mắt đến vật.
K: Hệ số
Khi đó, hệ số tương phản về độ chói giữa vật và nền là K:
K’=|Lv-Ln|/ Ln+ β (K’< K)
Khả năng nhìn càng giảm khi β càng lớn .
Để đánh giá hiện tượng chói lóa mất tiện nghi,người ta sử dụng chỉ số chói lóa mất
tiện nghi M:
M =k.Lv
n
ω
m
P
n
.Ln
b
Theo kết quả nghiên cứu về kỹ thuật ánh sáng cho thấy:
M< 8 : Tiện nghi
M=8-35 : Bắt đầu thấy khó chịu
M=35-50 : Bắt đầu thấy lóa.
M=150-600: Bắt đầu mất tiện nghi
M>600 : không thể chịu đuợc

Để tạo ra một môi trường áng sáng hợp lý,nhiệm vụ của kỹ thuật áng sáng là:
+Đảm bảo độ nhìn rõ được tốt nhất (ảnh hưởng với mức độ áng sáng phù hợp và
giớihạn chói lóa).
+Tính thuận tiện quan sát (ảnh hưởng với sự phân bố ánh sáng hài hòa cũng như
phản ánh màu sắc đúng của ánh sáng).
+Tính hấp dẫn quan sát chịu ảnh hưởng bởi màu sắc của ánh sáng, hướng chiếu
và sự hình thành bóng khuất của vật thể quan sát.
1.2. Nguồn sáng.
Nguồn sáng là cơ sở tạo ra ánh sáng để con người nhận thức được vật.
1.2.1. Nguồn sáng tự nhiên
Nguồn sáng tự nhiên bao gồm áng sáng trực tiếp của mặt trời,ánh sáng khuếch tán
của bầu trời,ánh sáng phản xạ từ mặt đất,công trình đối diện.
Tổ hợp các yếu tố đặc trưng cho tình hình áng sáng địa phương gọi là khí hậu ánh
sáng địa phương.
Mỗi địa phương có khí hậu ánh sáng khác nhau ,biến đổi theo không gian và thời
gian .
Việc hiểu biết và nắm bắt tình hình áng sáng địa phương cho phép ta hiểu được
nguồn ánh sáng trời cho phục vụ lợi ích con người.
Mặt trời là nguồn gốc đầu tiên của ánh sáng tự nhiên. Năng lượng của mặt trời rất
lớn và đặc trưng bởi:
Hằng số bức xạ mặt trời So=1,94 cal/cm
2
.phút
Hằng số ánh sáng Eo=125,4 KLux
Độ chói của mặt trời Lo=1,86.10
9
Cd/m
2
Riêng vùng bức xạ quang học bao gồm:
+vùng tử ngoại ngắn có bước sóng 1000÷2800 A

o
+vùng tử ngoại trung có bước sóng 2800÷3150 A
o
+vùng tử ngoại gần có bước sóng 3150÷3800 A
o
+vùng không khí có bước sóng 3800÷7800 A
o
+ vùng hồng ngoại ngắn có bước sóng 7800÷15000A
o
+ vùng hồng ngoại trung có bước sóng 15000÷30000A
o
+vùng hồng ngoại dài có bước sóng 30000÷100000A
o
Vào đến vùng ngoại vi của khí quyển, các bức xạ tử ngoại ngắn <2000 A
o
có trách
nhiệm phá vỡ và ion hóa các phần tử không khí do đó bị hấp thụ hoàn toàn ở tầng
ngoại vi này, đồng thời hình thành lớp áo giáp(ozôn). Lớp ozôn tiếp tục hấp thụ
phần tử ngoại trung cho nên khi đi qua tầng ozôn thì ánh sáng mặt trời chỉ bức xạ
với độ dài λ = 2800÷3150 A
o
và tạo nên bức xạ khuếch tán. Phần còn lại xuyên
lên tầng thấp của khí quyển,tiếp tục bị các phân tử không khí , các phân tử đa
nguyên tử : CO
2
, hơi nước….các hạt lơ lửng , bụi , khói , cát,… do con người tạo
nên làm cho phần còn lại của bức xạ hấp thụ rất mạnh đối với bức xạ nhất là bức
xạ ngoại. Khi chui qua xuống mặt đất hầu như chỉ còn bức xạ hồng ngoại có bước
sóng >3000A
o

. Như vậy dưới tác dụng các yếu tố trên, bức xạ mặt trời khi đến mặt
đất sẽ bị giảm rất mạnh về cường độ và thu hẹp….đồng thời phát sinh ra ánh sáng
tán xạ của bầu trời. Đến mặt đất chỉ còn tia nắng và ánh sáng bức xạ của mặt trời
mà thôi.
Đặc trưng cơ bản để đánh giá sự gảm sút của cường độ bức xạ xuyên qua bầu khí
quyển xuống mặt đất trong từng giờ gọi là hệ số trong suốt của khí quyển P. Hệ số
này phụ thuộc vào mật độ các chất mà lẫn ở trong không khí. Mật độ càng lớn thì
hệ số càng cao. Hệ số trong suốt sẽ biến đổi theo không gian và thời gian.
Hệ số trong suốt của khí quyển P biến đổi nhiều từ địa phương này sang địa
phương khác:
+vùng có khí hậu khô và lạnh có độ trong suốt của khí quyển > vùng nóng ẩm.