Cung cấp điện Quyền Huy Ánh Chương 10

Cường độ ánh sáng I Cường độ sáng là mật độ không gian của quang thông do nguồn sáng bức xạ và được xác định theo biểu thức: d dFlimI 0 d Đơn vị của cường độ sáng là candela cd.. Đường c

CHƯƠNG 10 CHIẾU SÁNG DÂN DỤNG &CÔNG NGHIỆP

10.1 Ánh sáng và màu sắc

Mọi vật thể ở nhiệt độ lớn hơn không độ tuyệt đối (0K) sẽ không ngừng bức xạ năng lượng vào không gian chung quanh nó dưới dạng sóng điện từ

Tuy nhiên, chỉ có một phần bức xạ trong một phạm vi bước sóng rất hẹp từ 380mm đến 780mm mới gây ra trong mắt người cảm giác sáng và được gọi là ánh sáng

Mắt con người giống như một thiết bị thu nhận ánh sáng theo cảm giác màu sắc khác nhau chuyển đổi vô cùng tinh tế từ đỏ sang tím, mà rất khó chỉ định chính xác bước sóng giới hạn giữa chúng

Dưới đây là một số định nghĩa các ánh sáng khác nhau theo phổ của chúng:

 Ánh sáng chỉ gồm có một bước sóng gọi là ánh sáng đơn sắc, tương ứng với các bước sóng khác nhau là các màu khác nhau

 Ánh sáng pha trộn liên tục của tất cả các bước sóng (trong phạm vi 780 -380 mm) với liều lượng khác nhau tương ứng với ánh sáng liên tục Trên hình 3-1a biểu diễn phổ liên tục của đèn nung sáng

 Phổ của một ánh sáng cũng có thể không liên tục, hay gọi là phổ vạch, ví dụ như ánh sáng của một loại đèn phóng điện Hình.10.1b

10.2.2 Độ nhạy cảm theo bước sóng

Độ nhạy cảm ánh sáng của mắt người trong phổ ánh sáng không đều nhau theo các bước sóng khác nhau Trong ánh sáng ban ngày, mắt nhạy cảm lớn nhất với tia vàng lục (bước sóng

Hình 10.1.a Quang phổ liên tục Hình 10.1.b Quang phổ gián đoạn

=555mm) và giảm dần về hai phía tím và đỏ Trong ánh sáng ban đêm hay hoàng hôn độ nhạy cảm lớn nhất của mắt người lại là tia xanh lục (= 510 mm) và cũng giảm dần đến tím và cam

10.2.3 Trường nhìn

Trường nhìn của mắt người xác định được như sau:

 Trường nhìn ngang: khoảng 1800C

 Trường nhìn đứng: khoảng 1300C

Nhưng trường nhìn trung tâm chỉ có khoảng 20 (Hình 10.4)

10.3 Các đơn vị cơ bản

Ở đây: W là hàm phân bố phổ của năng lượng bức xạ; là hàm số độ nhạy cảm tương đối,

k là hệ số chuyển đổi đơn vị, 1 = 380 nm, 2= 780 nm

Hình 10.2 Cấu tạo mắt người

Hình 10.3 Độ nhạy cảm tương đối của mắt người Hình 10.4 Trường nhìn của mắt người

10.3.2 Cường độ ánh sáng I

Cường độ sáng là mật độ không gian của quang thông do nguồn sáng bức xạ và được xác định theo biểu thức:

d

dFlimI

0 d

Đơn vị của cường độ sáng là candela (cd)

Một trong những số liệu quan trọng nhất của một loại đèn là “Đường cong phân bố cường độ sáng” Đường cong này cho biết giá trị của cường độ sáng theo tất cả các hướng không gian, tính từ điểm gốc là tâm quang học của nguồn

Đường cong phân bố cường độ sáng được cho ứng với quang thông chuẩn là 1000 lm Đối với loại đèn có quang thông đ khác 1000 lm thì cường độ sáng theo hướng  được quy đổi theo biểu thức:

1000.I

Hệ số đồng đều độ rọi là tỷ số giữa độ rọi tối thiểu và độ rọi trung bình trên mặt phẳng làm việc

Quan hệ giữa độ rọi, cường độ và khoảng cách

Xét một nguồn điểm O, bức xạ quang thông với cường độ I tới một vi phân diện tích ds ở khoảng cách r so với nguồn thì quan hệ giữa độ rọi, cường độ và khoảng cách là:

Hình 10.5 Cường độ sáng Hình 10.6 Đường cong phân bố cường độ sáng

r

cosI

Công thức (10.6) còn được gọi là định luật bình phương nghịch đảo khoảng cách của độ rọi

10.3.4 Độ chói L

Độ chói L của một bề mặt phát sáng dS theo một hướng khảo sát là tỷ số giữa cường độ sáng

I theo hướng đó Hình.10.7

Đơn vị độ chói là cd/m2

10.3.5 Hệ số phản xạ, xuyên thấu và hấp thụ ánh sáng

Nếu có một lượng quang thông Fi đi tới một bề mặt vật liệu thì sẽ có thể xảy ra các trường

hợp sau:

 Một phần của quang thông tới sẽ phản xạ từ bề mặt đó, ký hiệu F;

 Một phần của quang thông tới sẽ bị vật liệu hấp thụ, ký hiệu F;

 Một phần của quang thông tới sẽ xuyên qua vật liệu, ký hiệu F

Hệ số phản xạ ánh sáng là tỷ số giữa F và Fi :

a Phản xạ định hướng, b Phản xạ khuếch tán hoàn toàn, c Phản xạ hỗn hợp định hướng

d Phản xạ hoàn toàn, e Xuyên thấu hoàn toàn

Hình 10.8 Đặc điểm phản xạ và xuyên thấu của vật liệu

Hình 10.7 Độ chói L



 i

FFHệ số hấp thụ ánh sáng là tỷ số giữa Fvà Fi :





 i

FFHệ số xuyên sáng là tỷ số giữa F và Fi :



i

FF

Các hệ số  ,,  tuỳ thuộc vào vật liệu, tính bề mặt của vật liệu và màu sắc của vật liệu

Giữa chúng có quan hệ như sau:

10.4.1 Một số đặc điểm sinh lý của sự nhìn

1 Khả năng phân biệt của mắt người: Xác định bằng góc mà người quan sát có thể phân

biệt được hai điểm hoặc hai vạch đặt gần nhau

2 Độ tương phản C

Độ tương phản C được xác định bằng biểu thức:

n n

n v

L

LL

LL

Ở đây: Lv, Ln lần lượt là độ chói của vật cần nhìn và của nền trên đó đặt vật

Độ tương phản là yếu tố cần thiết để phân biệt các vật và hình dạng của chúng

10.4.3 Độ rọi yêu cầu

Độ rọi yêu cầu Eyc là độ rọi trung bình trên mặt phẳng làm việc (thường nằm ngang), cần

thiết để tiến hành tốt nhất công việc

10.4.4 Nhiệt độ màu và tiện nghi môi trường sáng

Nhiệt độ màu là đặc trưng màu sắc của nguồn sáng, ký hiệu Tm’ đơn vị là độ Kelvin (0K)

 2500  3000oK: mặt trời lặn, đèn nung sáng, ánh sáng “nóng” (giàu bức xạ đỏ)

 4500  5000oK: ánh sáng ban ngày khi trời sáng, ánh sáng “ ấm”

 6000 8000oK: ánh sáng ngày trời đầy mây, ánh sáng “lạnh” (giàu bức xạ xanh da

trời)

Các nguồn sáng có nhiệt độ màu thấp chỉ dùng thích hợp cho những nơi có yêu cầu độ rọi

thấp

Ngược lại những nơi có yêu cầu độ rọi cao lại đòi hỏi các nguồn sáng có nhiệt độ màu lớn

Biểu đồ Kruithof (Hình 10.9) cho quan hệ giữa nhiệt độ màu và độ rọi yêu cầu để đạt được

môi trường ánh sáng tiện nghi trong nội thất

10.4.5 Chỉ số hoàn màu

Chất lượng cao của ánh sáng thể hiện ở chất lượng nhìn màu, nghĩa là khả năng phân biệt chính xác các màu sắc trong ánh sáng

Để đánh giá khả năng hoàn màu của đèn so với nguồn sáng chuẩn thường sử dụng chỉ số hoàn màu (CRI – Color Rendering Index)

Chỉ số hoàn màu thay đổi từ 0 đối với ánh sáng đơn sắc, đến 100 đối với ánh sáng trắng Chỉ số hoàn màu càng cao thì chất lượng ánh sáng được xem là càng tốt

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

 IRC  66 - chất lượng kém, dùng trong công nghiệp không đòi hỏi phải phân biệt màu sắc

 IRC  85 - chất lượng trung bình, dùng cho các công việc bình thường, khi chất lượng nhìn màu không thật đặc biệt

 IRC  95 - chất lượng cao, dùng cho các công việc đặc biệt của đời sống và công nghiệp

10.5 Nguồn chiếu sáng nhân tạo

10.5.1 Bóng đèn

Hiện nay có rất nhiều loại bóng đèn phù hợp với các ứng dụng khác nhau Tuy nhiên, ba loại bóng đèn được sử dụng rộng rãi nhất đó là: bóng đèn nung sáng, bóng đèn phóng điện và bóng đèn huỳnh quang

Thường sử dụng các tham số sau đây để đánh giá các loại bóng đèn và ánh sáng do chúng phát ra:

 Công suất đơn vị (W)

 Hiệu suất sáng, đo bằng tỷ số giữa quang thông do đèn phát ra và công suất điện tiêu thụ, đơn vị là lumen/oat (lm/W)

 Nhiệt độ màu Tm’ (0K) dùng để đánh giá mức độ tiện nghi môi trường sáng

 Chỉ số hoàn màu CRI, cho biết chất lượng ánh sáng, đánh giá theo sự cảm thụ chính xác các màu sắc

 Tuổi thọ của bóng đèn

Hình 10.9 Biểu đồ Kruithof

1 Bóng đèn nung sáng

Cấu tạo đèn nung sáng thể hiện ở Hình 10.10

Đèn nung sáng có tim là nguồn sáng thông dụng nhất trong chiếu sáng dân dụng Ánh sáng phát ra bởi bóng đèn nung sáng từ tim đèn được đốt nóng bởi dòng điện đi qua nó Tim đèn thường làm bằng tungstene và được đặt trong một bóng thuỷ tinh chứa đầy khí trơ (azôt, argon, krypton) ở áp suất nhỏ Khí trơ có tác dụng giảm bớt áp suất trong và ngoài bóng đèn và giảm sự bốc hơi của tim đèn, phía dưới đèn có đuôi đèn để lắp bóng đèn vào lưới điện

Hạn chế của loại đèn này là tuổi thọ ngắn và hiệu suất sáng thấp Đèn nung sáng được sử dụng cho chiếu sáng dân dụng, trang trí và thương mại Hiệu suất sáng thay đổi tuỳ theo công suất đơn vị và loại tim đèn, nhưng có giá trị trong khoảng từ 15 đến 25lm/W

Tuy nhiên, đèn nung sáng sản sinh ánh sáng ấm, có chỉ số hoàn màu cao và không yêu cầu sử dụng kèm với cuộn chấn lưu Đèn nung sáng còn có thể điều chỉnh độ sáng bằng thiết bị tương đối đơn giản, có nhiều loại hình dạng khác nhau và do kích thước nhỏ nên thường được sử dụng trong chiếu sáng trang trí nội thất

2 Bóng đèn phóng điện HID

Bóng đèn phóng điện có cấu tạo gồm một ống thuỷ tinh bên trong có hai điện cực Anode (A) và Catode (K), và một loại hơi kim loại

Khi đặt một điện thế cao giữa hai điện cực, sẽ tạo thành một dải sáng dọc ống: đó là dòng hồ quang phóng điện, nhưng là một dải đơn sắc thường ở vùng cực tím, chưa phải là ánh sáng

Để tạo ra ánh sáng cần phải có hơi kim loại Tuỳ theo loại hơi kim loại mà có các loại đèn phóng điện khác nhau

Hình 10.10 Cấu tạo bóng đèn nung sáng

Hình 10.11 Cấu tạo bóng phóng điện

Thực nghiệm cho thấy, muốn đạt được phóng điện tạo ra ánh sáng cần:

 Tạo điện áp đủ lớn giữa hai điện cực để mồi đèn;

 Giảm điện áp để giữ ánh sáng ổn định và không làm hỏng đèn

Các loại đèn phóng điện thường có công suất cao nên thường được dùng ở những nơi cần ánh

sáng rộng, phù hợp kinh tế

a Bóng đèn hơi natri

Đèn hơi natri được chia làm hai loại: loại áp suất thấp và loại áp suất cao

 Đèn hơi natri áp suất thấp: có ánh sáng vàng – cam Đèn hơi natri áp suất thấp được dùng nhiều trong chiếu sáng các loại đường giao thông: xa lộ, đường cao tốc, đường hầm, các bãi đậu xe lớn …

 Đèn hơi natri áp suất cao: có ánh sáng trắng Đèn hơi natri áp suất cao thường dùng cho chiếu sáng các khu vực cần vận chuyển, các địa điểm công nghiệp, cầu tàu, bến bãi, các trung tâm thương mại, sân thể thao, bên trong các toà nhà hay các xưởng công nghiệp nặng

b Bóng đèn hơi thuỷ ngân cao áp

Hình 10.12 Cấu tạo bóng đèn hơi natri

Hình 10.13 Cấu tạo bóng đèn hơi thủy ngân cao áp

Đèn thuỷ ngân cao áp là loại đèn phóng điện được chế tạo đầu tiên, nhằm đáp ứng yêu cầu cần có loại đèn có hiệu suất cao, kích thước nhỏ và công suất đơn vị lớn Khi mới được chế tạo, nhược điểm chính của loại đèn này là chỉ số hoàn màu thấp Tuy nhiên, cùng với sự xuất hiện của đèn thuỷ ngân cao áp có vách trong của bóng được phủ một lớp phosphor, màu sắc trở nên trắng hơn và được cải thiện rất nhiều

Đèn thuỷ ngân cao áp có hai loại:

 Loại dùng thêm chấn lưu, khi lặp đặt phải có chấn lưu riêng tuỳ theo điện thế và công suất của mỗi loại bóng Loại này bắt sáng rất chậm nhưng rất ổn định

 Loại không cần chấn lưu vì bên trong bóng được mắc nối tiếp ống phóng điện với một tim sợi đốt Wolfram phát sáng khi đốt nóng Loại này bắt sáng nhanh nhưng khi nóng lên, bóng hay bị tắt, nguội bóng mới bật sáng lên lại Bóng nối trực tiếp vào lưới điện Tuổi thọ của đèn thuỷ ngân cao áp trung bình vào khoảng 24000 giờ cho hầu hết các đèn công suất lớn Tuy nhiên, do quang thông đèn giảm nhanh theo thời gian nên trong thực tế thời gian vận hành đèn thường ngắn hơn Hiệu suất sáng vào khoảng từ 40 đến 60lm/W và đèn có công suất đơn vị càng lớn thì hiệu suất sáng càng cao

Cũng như hầu hết các loại đèn phóng điện khác, đèn thuỷ ngân cao áp không thể khởi động tức thời Thời gian khởi động ngắn, tuy nhiên cần vào khoảng 47 phút để đạt công suất sáng cực đại và điều này còn phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh

Đèn hơi thủy ngân cao áp được khuyến khích dùng chiếu sáng cho các toà nhà có yêu cầu dùng nhiều đèn: nhà hát, khách sạn, các phòng công cộng Ngoài ra người ta còn ứng dụng để chiếu sáng bên ngoài các toà nhà, các khu vực dành riêng cho người đi bộ, quảng trường, vườn hoa…

c Bóng đèn Metal Halide

Đèn Metal Halide có cấu tạo tương tự như đèn thuỷ ngân cao áp nhưng có thêm vào một vài phần tử kim loại trong ống phóng điện Các ưu điểm chủ yếu của việc thay đổi này là gia tăng hiệu suất sáng từ 60 đến 100lm/W và cải thiện chỉ số hoàn màu tới mức đạt yêu cầu chiếu sáng

Hình 10.14 Cấu tạo bóng đèn Metal Halide

cho các khu thương mại Việc điều khiển ánh sáng của đèn Metal Halide cũng dễ dàng và chính xác hơn so với đèn thuỷ ngân cao áp do ánh sáng được phát ra từ một ống phóng khí nhỏ, mà không phải toàn vỏ bọc của đèn

Nhược điểm của đèn Metal Halide là tuổi thọ ngắn (từ 12000 đến 20000 giờ) so với đèn thuỷ ngân và đèn sodium cao áp Thời gian khởi động của đèn Metal Halide cũng gần như đèn thuỷ ngân cao áp Sự bật sáng lại, sau khi sự sụt giảm điện áp làm tắt đèn, về căn bản là lâu hơn vào khoảng 10 đến 12 phút, tuỳ thuộc vào thời gian làm nguội đèn

d Bóng đèn hơi Sodium

Đèn hơi sodium có 2 loại

 Bóng đèn hơi Sodium áp suất cao: Vào thập niên 70 sự gia tăng giá năng lượng đã đặt ra tầm quan trọng của việc nâng cao hiệu suất đèn, đèn sodium cao áp (được triển khai vào năm1960) đã có các ứng dụng rất rộng rãi Với hiệu suất sáng vào khoảng từ 80 đến 140lm/W, các đèn này có hiệu suất sáng gấp 7 lần bóng đèn nung sáng có cùng công suất và gấp đôi so với một vài loại đèn thuỷ ngân và đèn huỳnh quang Hiệu suất sáng không chỉ là ưu điểm duy nhất của loại đèn này Đèn Sodium cao áp còn có tuổi thọ cao nhất 24000 giờ, và có các đặc tính duy trì quang thông tốt nhất so với tất cả các loại đèn phóng điện Màu chủ yếu của đèn sodium cao áp là màu vàng Đây là màu lý tưởng cho hầu hết các ứng dụng chiếu sáng công nghiệp và ngoài nhà

 Bóng đèn hơi Sodium áp suất thấp: Đèn sodium hạ áp có hiệu suất sáng ban đầu cao nhất trong tất cả các đèn phóng điện có trên thị trường ngày nay vào khoảng từ 100 đến 180 lm/W Mặc dù vậy, do hầu hết các đèn sodium hạ áp đều có phần sắc vàng trong phổ nhìn thấy nên có chỉ số hoàn màu rất thấp Ngoài ra, việc điều khiển ánh sáng đèn loại này cũng khó khăn hơn các đèn phóng điện khác do kích thước lớn của ống phóng điện Tuổi thọ trung bình của đèn sodium hạ áp vào khoảng 18000 giờ

3 Bóng đèn huỳnh quang

Nguyên tắc phát sáng của đèn huỳnh quang cũng theo nguyên lý của đèn phóng điện

Đèn huỳnh quang sản sinh ánh sáng bằng cách tác động lên lớp phosphor được lựa chọn bọc ở mặt trong của thành ống với năng lượng của tia cực tím, được sản sinh bởi phóng điện hơi thuỷ ngân Màu của ánh sáng phát ra phụ thuộc lượng và chất huỳnh quang và áp suất trong ống Do

Hình 10.15 Cấu tạo bóng đèn Sodium cao áp Hình 10.16 Cấu tạo bóng đèn Sodium hạ áp

các đặc tính của sự phóng điện trong chất khí nên cuộn chấn lưu cần được sử dụng để khởi động và vận hành đèn huỳnh quang

Tuỳ theo chế độ bật sáng đèn huỳnh quang được chia làm 2 loại:

 Loại bật sáng bằng tắcte (Stater) và cấp điện bằng chấn lưu (Ballast) thường

 Loại bật sáng tức thời không cần đốt nóng trước

Các ưu điểm của bóng đèn huỳnh quang bao gồm việc gia tăng hiệu suất sáng và có tuổi thọ dài hơn đèn nung sáng Hiệu suất sáng của đèn huỳnh quang vào khoảng từ 45 đến 90 lm/W Do có độ sáng thấp của bề mặt phát sáng và ít phát nhiệt nên đèn huỳnh quang là loại đèn lý tưởng để chiếu sáng cho khu vực văn phòng, trường học, các nơi mà vấn đề phát nhiệt và tiện nghi nhìn là quan trọng

Các nhược điểm của đèn huỳnh quang là kích thước lớn, khó điều khiển ánh sáng, quang thông và điều kiện vận hành phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh

4 Những loại bóng đèn mới

a Bóng đèn Halogen

Đây là bóng đèn nung sáng chứa hơi halogen, cho phép nâng cao nhiệt độ nung sáng của tim đèn, nhờ đó nâng cao chất lượng ánh sáng mà giảm được sự bốc hơi tim đèn tungstene làm đen dần bóng đèn So với đèn nung sáng bình thường, bóng đèn hallogen có những ưu điểm hơn

Hình 10.17 Cấu tạo bóng đèn huỳnh quang

Hình 10.18 Cấu tạo bóng đèn huỳnh quang

b Bóng đèn compacte

Đây là một dạng mới của bóng đèn huỳnh quang, có cấu tạo và nguyên lý hoạt động giống như đèn huỳnh quang Tuy nhiên, kích thước bóng nhỏ hơn, khả năng sinh nhiệt thấp, công suất tiêu thụ nhỏ hơn

c Bóng đèn cảm ứng điện từ

Đây là loại bóng đèn thế hệ mới nhất, dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, không có tim đèn, với ưu điểm nổi bật về tuổi thọ (lên tới 60000 giờ)

10.5.2 Thông số kỹ thuật và phạm vi ứng dụng của các loại bóng đèn

Thông số kỹ thuật của các loại bóng đèn trình bày ở Bảng 10.1 và phạm vi ứng dụng của các loại bóng đèn trình bày ở Bảng 10.2

10.5.3 Đèn chiếu sáng

Đèn chiếu sáng bao gồm bóng đèn và các phụ tùng đi theo đèn

1 Đường cong phân bố cường độ sáng

Đường cong phân bố cường độ sáng là đường cong biểu diễn cường độ sáng theo mọi hướng trong không gian

Đường cong phân bố cường độ sáng của đèn phát sáng điểm (bóng đèn nung sáng) được biểu diễn trên một mặt phẳng chứa trục xoay của đèn Đối với đèn dùng bóng đèn có dạng ống (bóng đèn huỳnh quang), đường cong này được lập trên hai mặt phẳng vuông góc với đèn, theo phương dọc và theo phương ngang

Bảng 10.4 trình bày đường cong phân bố cường độ sáng của một số loại đèn thông dụng

2 Các kiểu chiếu sáng

Theo phân bố quang thông của đèn trong không gian, thường chia thành năm kiểu chiếu sáng như sau (Bảng 10.3):

a Kiểu chiếu sáng trực tiếp:khi có trên 90% quang thông do đèn bức xạ hướng xuống phía

Kiểu chiếu sáng nửa trực tiếp khi có từ 60 đến 90% quang thông bức xạ hướng xuống phía

dưới Khi đó các tường bên và cả trần cũng được chiếu sáng, bóng tối giảm đi Môi trường sáng

trong trường hợp này sẽ tiện nghi hơn Kiểu chiếu sáng này thích hợp trong các nhà văn phòng,

nhà ở, phòng trà, phòng ăn

b Kiểu chiếu sáng hỗn hợp: khi có từ 40 đến 60% quang thông bức xạ hướng xuống dưới Khi

đó các tường bên, đặc biệt là trần được chiếu sáng nhiều hơn

Các kiểu hỗn hợp thường được áp dụng trong không gian có trần và tường phản xạ mạnh ánh

sáng

c Kiểu chiếu sáng nửa gián tiếp: khi có từ 10 đến 40% quang thông bức xạ hướng xuống phía

dưới

d Kiểu chiếu sáng gián tiếp: khi có trên 90% quang thông bức xạ hướng lên phía trên

Khi áp dụng các kiểu chiếu sáng gián tiếp và nửa gián tiếp sẽ được một không gian chiếu

sáng khuếch tán hoàn toàn hoặc một phần, vì thế môi trường sáng càng đạt được tiện nghi cao

hơn Hai kiểu chiếu sáng này thường sử dụng cho các phòng khán giả, các nhà hàng, nhà ăn …

3 Hiệu suất chiếu sáng của đèn

Hiệu suất chiếu sáng của đèn là tỷ số (theo phần trăm) giữa quang thông thoát ra khỏi đèn và

quang thông do đèn bức xạ ra, ký hiệu 

%100.F

Ở đây: Fb là quang thông bức xạ của bóng đèn; Fd là quang thông thoát ra khỏi đèn

10.6 Kỹ thuật chiếu sáng nội thất

10.6.1 Các bài toán trong kỹ thuật chiếu sáng nội thất

Kỹ thuật chiếu sáng nội thất nhằm đạt được sự phân bố ánh sáng tiện nghi phù hợp với yêu

cầu sử dụng của nội thất

Một phương án bố trí đèn có thể gây chói loá, mất tiện nghi cho người làm việc trong phòng

hay không phụ thuộc vào các yếu tố sau đây:

 Chức năng sử dụng của phòng

 Độ rọi yêu cầu trên mặt phẳng làm việc

 Vị trí của đèn trong trường nhìn của một người quan sát

 Độ chói của đèn dưới các góc quan sát khác nhau

Một phương án thiết kế chiếu sáng nội thất hoàn hảo phải giải quyết tốt 3 bài toán cơ bản sau

đây:

 Bài toán công năng: bài toán này nhằm đảm bảo đủ tiêu chuẩn độ rọi trên mặt phẳng

làm việc cho các công việc cụ thể, phù hợp với chức năng nội thất Đây là bài toán

thiên về kỹ thuật chiếu sáng

 Bài toán nghệ thuật kiến trúc: bài toán này đòi hỏi người thiết kế phải kết hợp khéo

léo ánh sáng với không gian, hình dạng, trang trí điêu khắc và màu sắc nội thất, với

tâm sinh lý con người để tạo nên hiệu quả nghệ thuật hài hoà, tức là nhằm tạo được

một ấn tượng thẩm mỹ của nghệ thuật kiến trúc và các vật trưng bày trong nội thất

 Bài toán kinh tế: bài toán này nhằm xác định các phương án tối ưu thoả mãn cả công

năng, nghệ thuật kiến trúc, vốn đầu tư và chi phí vận hành

Bảng 10.1 Thông số các loại bóng đèn

Bóng đèn nung sáng tiêu chuẩn điện áp 220V

Công suất của

Chiều dài (mm)

Quang thông, lm Quang thông, lm Công suất

Bóng đèn huỳnh quang compact với ballast ở trong

Hình xuyến đế đèn loại E 27 Hình tròn (lăng trụ) đế đèn: E27 Hình chữ U (đế đèn :G13)

mm

Chiều cao

mm

Công suất

W

Quang thông lm

Chiều cao

mm

Đường kính mm

Công suất

W

Quang thông Lm

Chiều cao

mm

Đường Kính

6.500 10.000 17.000 25.500 48.000 130.000

5.000 11.250 20.000 25.000 90.000 170.000 300.000

p45 p45 p45 p45 p45 p60 p60

Kiểu bố trí: bất kỳ, đế đèn: E40

Công suất đèn, W 18 35 55 90 135 180

Quang thông, Lm 1.800 4.800 8.000 13.500 22.500 33.000

Chiều dài, mm 216 310 425 528 775 1.120

Kiểu bố trí h 150 h110 h110 p20 p20 p20

Bảng 10.2 Phạm vi ứng dụng của các loại bóng đèn

Phạm vi ứng dụng

Loại đèn Metal

Halide

Thuỷ ngân cao áp

Sodium hạ áp

Sodium cao áp

Natri cao áp

Natri hạ áp Chiếu sáng trong nhà

Dệt, giấy, công nghiệp len và da thuộc 

Công nghiệp điện, cơ khí chính xác 

Công nghiệp xe hơi, cơ khí chế tạo máy  

Văn phòng lớn, phòng thính giả 

Phòng triển lãm, phòng trưng bày 

Chiếu sáng ngoài trời, đường phố

Khu công nghiệp

Công trình

10.6.2 Các thuật chiếu sáng nội thất

a Phân bố độ chói hợp lý

Đặc điểm của chiếu sáng tự nhiên trước hết là đặc điểm của sự phân bố độ chói trong trường nhìn của người: thường độ chói giảm dần từ phần bầu trời (cao nhất), chân trời (trung bình) và mặt đất (thấp nhất) Đem phân bố độ chói này vào nội thất sẽ tạo được cảm giác tự nhiên, quen thuộc, yên tĩnh rất cần thiết cho các phòng làm việc, lớp học, nhà tập luyện và thi đấu thể thao, bệnh viện.v.v

Đối với những không gian có yêu cầu độ rọi cao (từ 700 đến 1200lx) có thể tạo ra một trần sáng Khi đó, sẽ gây được cảm giác chan hoà ánh sáng, không khí trang trọng và nghi lễ Khi áp dụng trong chiếu sáng công nghiệp có thể loại bỏ được cảm giác nặng nề của kết cấu mái Aùp dụng giải pháp này cho các công trình ngầm (như mêtro, đường ngầm…) cũng đạt hiệu quả tương tự

Nhưng khi áp dụng phương thức chiếu sáng này trong các sảnh nhà công cộng, phòng khán giả sẽ làm mất đi khả năng cảm nhận những nét điêu khắc gợi cảm của tạo hoá trên khuôn mặt

con người Để khắc phục tình trạng này, có thể bố trí thêm các nguồn điểm có độ chói cao sắp xếp theo một nhịp điệu xác định

Bảng 10.3 Các kiểu chiếu sáng

Kiểu chiếu sáng %chiếu lên trên % chiếu xuống dưới Đường phân bố

b Chiếu sáng theo hướng phù hợp

Một đặc điểm có ý nghĩa quan trọng của ánh sáng tự nhiên là tính định hướng của nó: ánh sáng luôn tới từ phía trên Bởi vậy, nếu nội thất được chiếu sáng từ trên xuống sẽ tạo được cảm giác tự nhiên Theo các chuyên gia ánh sáng, nên chiếu ánh sáng từ trên xuống, tạo thành góc nghiêng từ 450 đến 600 so với mặt phẳng ngang

Nhờ tính có hướng, ánh sáng sẽ tạo ra các nhịp điệu sáng tối trên mọi vật Độ chói đồng đều trên vỏ (hoặc vòm) làm mất đi sức biểu hiện gợi cảm của chúng và độ sâu của không gian Muốn tạo được sự liên tưởng chúng với bầu trời, cần thiết kế sao cho độ chói của nó tăng dần từ

chân tới đỉnh

c Tạo độ tương phản cần thiết

Độ tương phản ánh sáng không chỉ là một yếu tố cần thiết để phân biệt chi tiết mà còn thuộc phạm trù thẩm mỹ Trong nội thất, nên sử dụng ánh sáng sao cho tạo tỷ lệ sáng tối tương tự như tỷ lệ quen thuộc trong tự nhiên của địa phương mình

Giải pháp “hiệu quả sân khấu” thích hợp cho các phòng thi đấu thể thao: độ rọi cao nhất ở sàn đấu, nhỏ nhất ở khán đài Sự phân bố không đều độ chói cũng được áp dụng cho các phòng triển lãm, nhà bảo tàng, nhà hát,… Khi đó, phải bảo đảm độ rọi tốt nhất ở khu vực trưng bày, ở sân khấu, còn ở vùng người xem độ rọi phải nhỏ để đạt được sự thích ứng của thị giác Khi muốn nhấn mạnh chất liệu, chi tiết trang trí, nên dùng ánh sáng trượt trên bề mặt vật liệu đó