Kỹ thuật chiếu sáng Chơng Các khái niệm 1.1 Bức xạ, ánh sáng, màu sắc: 1.1.1 Bức xạ sóng điện từ Mọi vật thể nhiệt độ > 0oK không ngừng xạ lợng dới dạng sóng điện từ Các sóng điện từ cã b−íc sãng λ tõ 10 –10 m ®Õn km Các sóng mang hạt lợng cực nhỏ gọi Photon Hình 1.1 1.1.2 ánh sáng Các sãng ®iƯn tõ cã b−íc sãng λ tõ 780nm ®Õn 380nm mà mắt - não ngời cảm nhận đợc gọi ánh sáng Có thể chia bớc sóng thành phạm vi sau: Từ 3000 m đến 10 m Sóng radio Từ 10 m ®Õn 0,5 m Sãng TV, FM • Tõ 500 mm đến 1,0 mm Sóng rada Từ 1000 àm đến 0,78 àm Sóng hồng ngoại Từ 780 nm đến 380 nm ánh sáng Từ 380 nm đến 10 nm Tia cực tím Từ 100 A0 đến 0,01 A0 Tia X Từ 0,01 A0 đến 0,001 A0 Tia γ, tia vò trơ ( µm = 10-6 m; 1.1.3 Màu sắc nm = 10-9 m; A0 = 10-10 m) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kü thuËt chiÕu sáng Trong dãi từ 780 đến 380nm mắt ngời cảm nhận từ màu đỏ đến tím C.I.E - Commussion Internationnale de l’Eclairage (đy ban qc tÕ vỊ chiếu sáng) mã hóa đa giới hạn cực đại phổ màu : nm 380 439 498 568 592 631 780 Mµu Cùc tÝm TÝm Xanh Vàng Da cam Đỏ max nm (tử ngoại) Xanh da trêi 412 470 515 577 600 673 Hång ngoại ánh sáng đơn sắc có bớc sóng (chỉ màu khiết) Hình 1.2 ánh sáng trắng dãy phổ liên tục có bớc sóng từ (380 780) nm Phổ ánh sáng liên tục không liên tục (phổ vạch), Hình 1.3 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kỹ thuật chiếu sáng 1.2 Mắt ngời cảm thụ ánh sáng, màu sắc 1.2.1 Mắt ngời Hình 1.2 Cấu tạo mắt ngời Giác mạc (2) thủy tinh thĨ (8) cã thĨ ®iỊu tiÕt ®Ĩ tËp trung hình ảnh lên võng mạc (5) 1.2.2 Sự giải mã hình ảnh Mắt ngời có hai loại tế bào : Tế bào hình nón có khoảng triệu tế bào Chúng chiếm chủ yếu vùng võng mạc (fovéa) đợc kích thích mức chiếu sáng cao (thị giác ban ngày hay photopique Chúng đảm bảo tri giác màu Tế bào hình que nhiều tế bào hình (khoảng 120 triệu), chúng bao phủ phần lại võng mạc; có lẫn lộn số tế bào hình nón đợc kích thích mức chiếu sáng thấp (thị giác ban đêm scotopique Chúng truyền tri giác đen trắng Hình 1.4 Cấu tạo mắt ngời Tất nhiên ranh giíi râ rƯt ®èi víi sù vËn ®éng cđa hai loại tế bào Chúng làm việc nhiều hay tùy theo mức chiếu sáng miền thị giác mésopique miền trung gian thị giác ngày thị giác ban đêm Hình 1.5 1.2.3 Các tính mắt - Hình ảnh nhìn rõ nét hội tụ võng mạc - Khả phân biệt mắt hai điểm khác không gian tơng ứng với sai lệch góc vào quãng 17.10-3 độ - Độ nhạy cảm mắt xạ phụ thuộc vào bớc sóng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kỹ thuật chiếu sáng 1.2.4 Sự nhìn màu Theo Lomonoxov (1756) mắt ngời có loại tế bào cảm thụ màu sắc ánh sáng: Loại trội với màu đỏ, loại trội với màu lục loại trội với màu xanh da trời Ngày y học khẳng định lý thuyết trên, khác loại thứ trội với màu lam - Màu vô sắc: màu đen; màu trắng xám (giữa đen trắng) Chúng phổ ánh sáng mặt trời - Màu có sắc: tất màu có phổ ánh sáng 1.2.5 Độ nhạy cảm theo phổ ánh sáng Độ nhạy cảm mắt ngời phụ thuộc vào bớc sóng ánh sáng Ban ngày mắt ngời nhạy cảm với tia sáng vàng lục ( = 555 nm) giảm dần hai phía đỏ tím Ban đêm hay hoàng hôn nhạy cảm với màu xanh lục ( = 510 nm) giảm dần đến tím cam Hiện tợng gọi hiệu ứng Puckin (Czech) 1.2.6 Trờng nhìn Trờng nhìn mắt ngời: - Trờng nhìn ngang: khoảng 1800 - Trờng nhìn đứng: khoảng 1300 - Trung tâm: 20 Hình 1.6 trờng nhìn mắt ngời 1.4 Các đại lợng đơn vị 1.4.1 Gãc khèi - Ω, steradian, sr Gãc khèi, ký hiệu , góc không gian S R = = π steradian R2 R2 Do ®ã steradian góc khối tức khai triển hình nón dới góc ngời quan sát đứng tâm cầu có bán kính 1m nhìn thấy diện tích 1m2 mặt cầu m2 = Hình 1.7 Góc khối Nếu bán kính K mét, mặt chắn K2 1.4.2 Quang thông- , lumen (lm) Năng lợng xạ đợc tính oát (W), lợng xạ nhng bớc sóng khác gây hiệu khác mắt ngời Nh cần phải hiệu chỉnh đơn vị đo độ nhạy cảm phổ mắt ngời (đờng cong ), đơn vị hiệu chỉnh quang thông, ký hiệu , đơn vị Lumen CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kỹ thuËt chiÕu s¸ng λ2 φ = ∫ k W (λ ) d Trong đó: W() lợng xạ; hàm số nhạy cảm tơng đối; k hệ số chuyển đổi đơn vị = 380nm = 780nm Nếu lợng xạ đo oát, quang thông đo lumen k = 683 lm/W vµ: λ2 φ = 683 ∫ W (λ ).ν λ dλ , lm λ1 Ng−êi ta không dùng đơn vị oát mà dùng đơn vị gọi lumen (lm) đợc trình bày chơng 1.4.3 Cờng độ sáng I - candela, cd Đó đại lợng đa vào hệ đơn vị S.I hợp lý hóa (M.K.S.A), từ khái niệm quang thông d d d Canđela cờng độ sáng theo phơng cho nguồn phát xạ đơn sắc có tần só 540.1012 Hz ( 555nm) cờng độ lợng theo phơng 1/683 oát steraddian Tức : I OA = lim Hình 1.8 Xác định cờng độ sáng Để thấy rõ ý nghĩa đại lợng thực tế, sau số đại lợng cờng độ sáng nguồn sáng thông dụng : Ngọn nến : 0,8 cd (theo hớng) Đèn sợi đốt 40W/220V : 35 cd (theo hớng) Đèn sợi đốt 300W/220V : 400 cd (theo hớng) Có phản xạ : 1500 cd (ở chùm tia) Đèn iôt kim loại 2KW : 14800 cd (theo mäi h−íng) : 250000 cd (ë gi÷a chïm tia) Có phản xạ Trờng hợp đặc biệt xạ I không phụ thuộc vào phơng thì: = 4π ∫ I.dΦ = 4π I CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kỹ thuật chiếu sáng 1.4.4 Độ rọi - E, lux, lx: mật độ phân bố quang thông bề mặt chiếu sáng E lx = lm Sm lux = lm/m2 Ngoài trời, buổi tra trời nắng: 100.000lx Phòng làm việc: 400 đến 600 lx Trời có mây: 2000 đến 10.000 lx Nhà ở: 150 đến 300 lx Trăng tròn: 0,25 lx Đờng phố có đèn chiếu sáng: 20 đến 50lx d dS cos α = r I tõ ®ã suy : d = Hình 1.9 Quan hệ độ rọi khoảng cách d I cos = r2 dS 1.4.5 Độ chói - L, cd/m2: E = mật độ phân bố I bề mặt theo phơng cho tr−íc dI (cd ) L (cd / m ) = dS cos α(m ) NhËn xÐt: 1) Độ chói bề mặt xạ phụ thuộc vào hớng quan sát bề mặt Hình 1.10 Định nghĩa độ chói 2) Độ chói không phụ thuộc khoảng cách từ mặt đến điểm quan sát Một vài trị số độ chói thờng gặp: 1.4.6 Độ trng - M, lm/m2: mật độ phân bố bề mặt mặt khác phát M= S Với bề mặt đợc chiếu sáng độ chói độ trng phụ thuộc vào hệ số phạn xạ độ rọi không phụ thuộc vào hệ số CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kü tht chiÕu s¸ng 1.5 TiƯn nghi nhìn 1.5.1 Một số đặc điểm sinh lý nhìn a) Khả phân biệt mắt ngời: đợc xác định góc (đo phút) mà mắt ngời phân biệt đợc hai điểm vạch gần nhau, thờng phút Để đọc sách cần góc phút b) Độ tơng phản: CIE định nghĩa độ tơng phản C nh sau: C = L0 − L f Lf víi L0 vµ Lf lµ độ chói vật cần nhìn đặt vật Mắt ngời phân biệt đợc mức chiếu sáng vừa đủ : C = L0 − Lf ≥ 0,01 Lf 1.5.2 Sù chãi lóa CIE phân biệt loại chói lóa: a) Chói lóa nhiễu: chói làm giảm khả nhìn làm tăng ngỡng độ chói tơng phản Hình 1.11 Chói tiện nghi (a), cách xác định góc bảo vệ đèn (b) b) Chói lóa tiện nghi: xảy có vật có độ chói cao nằm trờng nhìn mắt Nói chung ngời ta chấp nhận độ chói nhỏ để mắt nhìn thấy 10-5 cd/m2 bắt đầu gây nên loá mắt 5000 cd/m2 1.5.3 Độ rọi yêu cầu Eyc, lx Độ rọi yêu cầu thờng đợc xác định thực nghiệm theo công thức thực nghiệm Weston E yc = 1,94.10 ; lx ρ σ 1,5 đó: hệ số phản xạ khuếch tán nền; góc phân biệt chi tiết đặc trng (phút) 1.5.4 Độ rọi trụ Độ rọi trụ độ rọi mặt đứng trung bình hình trụ nhỏ (hình vẽ) Tỷ số độ rọi trụ Et độ rọi ngang En số Nã lµ mét chØ sè øng dơng nhiỊu chiÕu sáng sân khấu Hình 1.12 Định nghĩa độ rọi trụ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kỹ thuật chiếu sáng 1.5.5 Nhiệt độ màu tiện nghi môi trờng sáng Nhiệt độ màu nguồn sáng nhiệt độ thân mà ánh sáng đợc so sánh với màu vật đen tuyệt đối đợc nung nãng tõ 2000 ®Õn 10000 oK 2500 - 3000 oK mặt trời lặn, đèn sợi nung ánh sáng nóng (giàu xạ đỏ) 4500 5000 oK ánh sáng ban ngày trời sáng 6000 1000 oK ánh sáng trời đầy mây ánh sáng lạnh (bức xạ xanh da trời) Nguồn sáng có nhiệt độ màu thấp thích hợp cho chiếu sáng có yêu cầu độ rọi thấp Chiếu sáng yêu cầu độ rọi cao cần nguồn sáng có nhiệt độ màu lớn (ánh sáng lạnh) Trong thiết kế chiếu sáng nhiệt độ màu tiêu chuẩn để chọn nguồn sáng 7000 6000 5000 4000 3000 2000 Hình 1.13 Biểu đồ Kruithof 1.5.6 Chỉ số hoàn màu, IRC Chất lợng ánh sáng thể chất lợng nhìn màu, nghĩa khả phân biệt màu sắc ánh sáng Để đánh giá biến đổi màu sắc ánh sáng gây ra, ngời ta dùng số hoàn màu (tiếng Pháp ký hiƯu IRC, tiÕng Anh ký hiƯu Ra) ChØ sè hoµn màu thay đổi từ (đối với ánh sáng đơn sắc) đến 100 (với ánh sáng trắng) Chỉ số hoàn màu cao đợc coi chất lợng ánh sáng tốt Trong kỹ thuật chiếu sáng chất lợng ánh sáng đợc phân làm cấp độ: IRC = 60 - Chất lợng kém, đáp ứng công nghiệp không cần phân biệt màu sắc IRC 85 - Chất lợng trung bình, cho công việc không cần phân biệt xác màu sắc - Chất lợng cao, lĩnh vực đặc biệt sống công nghiệp IRC 95 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kü thuËt chiÕu s¸ng 1.5.7 M¸y đo rọi (Lux meter) Về nguyên tắc lux kế dụng cụ đo tất đại lợng ánh sáng Dụng cụ gồm tế bào sêlen quang điện (pin quang điện) biến đổi lợng nhận đợc thành dòng điện cần đợc nối với miliampe kế Để độ nhạy dụng cụ tơng ứng với độ nhạy mắt, dụng cụ cần có lọc, đờng cong đáp ứng tần số đợc xác định theo hàm V() (thị giác ban ngày) Thang đo dụng cụ chia theo lux Đo cờng độ sáng : Nếu tế bào đợc chiếu sáng trực tiếp nguồn đặt khoảng cách r tỏa tia có cờng độ sáng I theo phơng pháp tuyến với tế bào, biểu thức I = E.r2 cho giá trị cờng độ sáng Độ rọi E đọc trực tiếp máy đo Sử dụng phơng pháp rõ ràng bao hàm điều nguồn thứ cấp khác chiếu sáng tế bào nh vật hay thành phản xạ làm, ngời ta sơn mặt đen ( = 0,05) chỗ tiến hành đo cờng độ sáng Đo độ chói : Tế bào quang điện hình tròn diện tích s độ rọi e đặt hình trụ kín chiều dài d lỗ có bán kính r (hình vẽ) Dụng cụ đợc hớng vuông góc vào tờng có độ rọi E giả thiết đều, khoảng cách D Cần phải chọn tỷ số d/r nh ®Ĩ thang ®o cđa miliampe kÕ 300 lx chØ ®é chói tờng với thang đo 3000 cd/m2 Hình 1.14 Trả lời : Từ tế bào quang điện, góc khối d chắn tờng diện tích S : ⎛D + d⎞ S = πr ⎜ ⎟ ⎝ d 2 Diện tích phát phía tế bào quang thông d góc d s d = I.d = LS.d d = ; Độ (D + d )2 dΦ ⎛r⎞ räi cđa tÕ bµo lµ : e = = Lπ ⎜ ⎟ s ⎝d⎠ Để thang đo dụng cụ trở thành 3000 cd/m cÇn cã : d = r 10 π = 5,6r NhËn xÐt : Trong tr−êng hỵp sù khch tán tờng thẳng, biết độ rọi tờng E Ta xác định đợc độ chói L nhờ định luật Lambert hệ số phản xạ tờng Hình 1.15 Máy đo độ rọi: (1) Pin quang điện; (2) đồng hồ đo; (3) lọc ánh sáng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kỹ thuật chiếu sáng Chơng CáC DụNG Cụ CHIếU SáNG 2.1 Đại cơng Có loại bóng đèn thờng đợc sử dụng chủ yếu chiếu sáng: Bóng đèn sợi nung; đèn phóng điện đèn huỳnh quang Tiêu chuẩn đánh giá loại bóng đèn: - Hiệu suất chiếu sáng, (lm/W), đạt đợc 200 lm/W - Nhiệt độ màu Tm (0K), đánh giá ®é tiÖn nghi; Tõ 2000 0K – 7000 0K - Chỉ số hoàn màu IRC, chất lợng ánh sáng; Từ (đơn sắc) đến 100 (a/s trắng) - Tuổi thọ, thờng 1000 (sợi nung) 10000 (phóng điện) 2.2 Đèn sợi nung 2.2.1 Cấu tạo Đơn giản, gồm dây kim loại (thờng tungstène) đặt bóng thủy tinh chứa đầy khí trơ (azôt, argon, krypton) nhằm giảm bốc dây kim loại, áp suất bóng thủy tinh thấp, phía dới có đuôi để gắn vào đui đèn Để giảm độ chói ngời ta quét lớp bột trơ vào bề mặt bóng thủy tinh 2.2.2 Các đặc tính đèn - HiƯu st thÊp Thêi Edinson, d©y tãc cacbon hiƯu suất 2,6 lm/W Ngày dây tóc tungstène hiệu suất 10 20 lm/W - Nhiệt độ màu 2500 3000 oK - ChØ sè IRC 100 - Ti thä kh¶ng 1000 * Mặc dù hiệu ánh sáng thấp, đèn sợi đốt có số màu gần 100, cho phép chiếu sáng cục chiếu sáng trang trí Vì nhiệt độ màu thấp, bóng đèn sợi đốt thuận tiện cho việc chiếu sáng mức thấp mức trung bình khu vực dân c (biểu đồ Kruithof - hình 3.2) Các u điểm chđ u lµ : - Nèi trùc tiÕp vµo l−íi điện; Kích thớc nhỏ; Bật sáng ngay; Giá rẻ; Tạo màu sắc ấm áp Các nhợc điểm tốn điện phát nóng * Ngoài nhợc điểm khác việc sử dụng đèn sợi đốt tính đèn thay đổi đáng kể theo biến thiên điện áp nguồn Quan hệ quang thông, dòng điện, công suất tuổi thọ theo điện áp sư dơng φ φ0 ⎛U = ⎜⎜ ⎝U0 3, ⎞ I ⎟⎟ ; I0 ⎠ ⎛U = ⎜⎜ ⎝U0 0,5 ⎞ P ⎟⎟ ; P0 ⎠ ⎛U = ⎜⎜ ⎝U0 1, ⎞ D ⎟⎟ ; D0 ⎠ ⎛U ⎞ = ⎜ 0⎟ ⎝U ⎠ 13, 10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kü tht chiÕu s¸ng Tû sè n/h phơ thc kiểu đèn Bảng tỷ số: Loại đèn A B C D EFGH IJ K→S T ⎛n⎞ ⎜ ⎟ ⎝ h ⎠ max 0,5 0,8 1,2 1,5 1,7 1,5 n h Điều kiện khoảng cách đèn biên đến tờng: n n m m (hay ≤q≤ ≤ p≤ ) 3 Dùa vµo điều kiện ta xác định đợc số lợng đèn tối thiểu cần thiết Xác định tổng quang thông đèn phòng Quang thông tổng cộng tất đèn phòng phải đảm bảo độ rọi yêu cầu mặt phẳng làm việc đợc xác định t Trong đó: = E yc S U S diện tích mặt phẳng làm việc, m2 Eyc độ rọi yêu cầu mặt phẳng làm việc, lx hiệu suất đèn U hệ số lợi dụng quang thông, xác định theo bảng có sẵn hệ số dự trữ Ghi chú: 1) Đôi ngời ta cho thẳng u = .U 2) Trờng hợp chiếu lên trần (loại T), mẫu số đợc tính .U = 1.U1 + 2.U2 U1 ứng với loại đèn từ A đến S U2 ứng với loại đèn T Các dẫn a) Hệ số lợi dụng quang thông U Nó tỷ số quang thông rơi xuống mặt phẳng làm việc toàn quang thông thoát khỏi đèn Nó phụ thuộc vào; Loại đèn từ A đến T Hệ số phản xạ bề mặt phòng: trần (tr), tờng (t), sàn (s) Kích thớc hình häc cđa phßng k = ab h ( a + b) 28 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kỹ thuật chiếu sáng Trong đó: a, b, h xác định theo hình 3.4 3.5 thờng k = 0,6 đến Tỷ số treo đèn thờn xem xét giá trị J = J = 1/3 Hệ số phản xạ trần tờng phụ thuộc vào màu sắc, thờng lấy: Trắng sáng, thạch cao trắng: 0,8 Màu sáng, màu nhạt 0,7 Vàng, lục sáng, xi măng 0,5 Màu rực rỡ, gạch đỏ 0,3 Màu tối, kính 0,1 Hệ số phản xạ sàn, lấy gần từ 0,1 đến 0,3 Sàn màu tối, bê tông xỉn 0,1 Sàn trải platstic 0,3 b) Hệ số dự trữ Nguyên nhân do: Sự già đèn Sự suy giảm phận đèn Do bụi bặm Xác định số lợng đèn Ta ký hiệu đ quang thông đèn t quang thông tổng cần thiết chiếu sáng phòng, số lợng đèn cần thiết là: N= d t Sau tính toán số lợng đèn N tìm đợc lớn số lợng đèn tối thiểu, N số lợng đèn cần lắp đặt Nếu N số lợng đèn tối thiểu dùng số lợng đèn tối thiểu lúc đó: d = t N 3.2.2 Kiểm tra chói lóa tiện nghi Một phơng án bố trí đèn phòng gây chói lóa tiện nghi cho ngời làm việc hay không phụ thuộc vào yếu tố sau: 1) Chức sử dụng phòng, liên quan đến cấp chiếu sáng quy định cho công việc phòng Thờng chia làm cÊp: CÊp A rÊt chÝnh x¸c; cÊp B chÝnh x¸c cao; cấp C xác; cấp D bình thờng; cấp E thô ( cho bảng tra cứu) 29 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kỹ thuật chiếu sáng 2) Độ rọi yêu cấu mặt phẳng làm việc Độ rọi cao cang có nguy gây chói lóa 3) Vị trí đèn trờng nhìn ngời quan sát độ cao 1,2 mét so vơi sàn Nó đợc đánh giá góc đợc xác định tg = L Góc lớn đèn gần H với trờng nhìn ngời dể gây chói lóa 4) Độ chói đèn dới góc quan sát khác (cho sẵn bảng rea cứu 30 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kỹ thuật chiếu sáng Chơng Chiếu sáng công cộng Chiếu sáng công cộng bao gồm: Chiếu sáng đờng phố Chiếu sáng quảng trờng, công viên, bãi nghỉ, bể phun nớc, hồ nớc Chiếu sáng quảng cáo, cửa hàng Chiếu sáng thẩm mỹ công trình kiến trúc, đặc biệt công trình kỷ niệm, tợng đài Chiếu sáng sân thể thao, sân chơi, sân vận động bể bơi Chiếu sáng sân ga, bến cảng, bãi xe, sân bay, công trờng xây dựng Chiếu sáng bên khu nhà khu công nghiệp Trong giá trình đề cập đến chiếu sáng đờng phố 4.1 Chiếu sáng đờng phố Mục đích nhằm tạo môi trờng sáng tiện nghi, giúp ngời lái xe xử lý nhanh chóng, xác tình xảy đờng đảm bảo an toàn giao thông 4.1.1 Các tiêu chuẩn đánh giá chiếu sáng đờng phố Độ chói mặt đờng Đại lợng quang học tác động trực tiếp đến mắt ngời lái xe độ rọi (lux) mà độ chói mặt đờng (cd/m2) Vì vậy, Độ chói trung bình mặt đờng đợc coi tiêu chuẩn để đánh giá chiếu sáng đờng phố Phạm vi quan sát ngời lái xe phụ thuộc vào vận tốc xe độ cao chổ ngồi xe Thờng đợc lấy dới góc nhìn từ 0,5 đến 1,50 (từ 60 đến 170 mét phía trớc), hình 4.1 Độ chói phụ thuộc yếu tố sau: Đặc điểm mặt đờng Vận tốc chuyển động xe Hình 4.1 Phạm vi quan sát mặt đờng mắt ngời Giải pháp chiếu sáng đờng phố, gồm kiểu chiếu sáng kiểu đèn, độ cao khoảng cách đèn, kiểu bố trí đèn Độ đồng độ chói mặt đờng Độ đồng độ chói đợc xem xét nhiều điểm mặt đờng, theo phơng dọc lẫn phơng ngang Nó đợc xem tiêu chuẩn thứ để đánh giá chiếu sáng đờng phố Thờng mặt đờng mặt phản xạ hỗn hợp nh hình 4.2, nghĩa độ chói quan sát theo hớng không giống Theo phơng dọc, độ chói đợc xem xét nhiều điểm hai cột đèn (khoảng cách mét), theo phơng ngang điểm xe chạy 31 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kỹ thuật chiếu sáng Độ đồng độ chói đợc đánh giá theo: 1) Độ đồng chung U0 U0 = Lmin Ltb 4.1 2) Độ đồng dọc U1 U1 = Lmin Lmax 4.2 Trong đó: Lmin; Lmax; Ltb độ chói cực tiểu; cực đại; trung bình điểm khảo sát Hình 4.2 Hạn chế chói lãa mÊt tiÖn nghi Sù chãi lãa mÊt tiÖn nghi đèn chiếu gây nên nguyên nhân gây tai nạn Nó đợc coi tiêu chuẩn thứ để đánh giá chất lợng giải pháp chiếu sáng đờng phố Để hạn chế chói lóa ngời ta đa đại lợng gọi số chói lóa, ký hiệu chử G, đợc xác ®Þnh G = ISL + 0,97lg(Ltb) + 4,41lgh - 1,46lgP 4.3 Ltb độ chói trung bình đờng phố; h độ cao đèn so với mắt ngời; h = h 1,5 m P số lợng đèn km đờng ISL số riêng đèn, nhà sản xuất cung cấp; ISL = Theo thùc ngiƯm: G = chãi lãa qu¸ møc chịu đựng G = không cảm thấy chói lóa; G = Chói lóa mức chịu đựng đợc Nh muốn hạn chế chói lóa phải giữ G Trong đó: 4.1.2 Phân cấp chiếu sáng đờng phố tiêu chuẩn Hình 4.3 Các thông số bố trí đèn Tiêu chuẩn Việt nam ban hành năm 1968 (TCXD-30-68), chia đờng phố đô thị làm hạng: Hạng A: đờng phố toàn thành; nút giao thông; quảng trờng lớn thành phố; quảng trờng trớc nhà ga xe lửa Hạng B: đờng phố quận, thị xã; quảng trờng nhỏ trớc rạp hát, rạp chiếu phim, xiếc, câu lạc bộ, chợ, sân vận động 32 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kỹ thuật chiếu sáng Hạng C: đờng phố khu nhà Hạng D: đờng hẻm, ngõ hẻm Tiêu chuẩn CIE tơng ứng cho bảng 4.1 sau: Cấp chiếu sáng Độ chói trung bình Ltb, cd/m2 Độ đồng chung Độ đồng dọc L U = Ltb L U = Lmax 0,4 0,7 Sáng 0,4 0,7 Tối đến Đờng thành phố đờng nhỏ Đờng có ngời Sáng Tối D Đờng phố Phố buôn bán Sáng 2 0,7 E Đờng phụ tiĨu khu S¸ng 1 0,5 Tèi 0,5 0,5 A Vĩa hè Loại đờng Đờng quốc lộ Đờng cao tèc - ChØ sè chãi lãa G tèi thiÓu B C §−êng lín §−êng nhá 0,4 0,7 4.1.3 Nguồn chiếu sáng đờng phố Để chiếu sáng đờng phố dùng nhiều loại đèn khác nhau, nhng thờng: Dùng đèn Natri cao áp từ 100, 150, 250 đến 400 W đèn thủy ngân 250 W để chiếu sáng đờng cao tốc, đờng lớn, đờng mạng lới, đờng thành phố đờng nông thôn Đèn Natri cao áp từ 70, 100 W đèn thủy ngân 125 W chiếu sáng đờng phố chính, phố phụ thị trấn, thị xã, bãi để xe, khu nhà Đèn Compacte hnh quang tõ ®Õn 18 W ®Ĩ chiÕu sáng bên ngoai tòa nhà, sân trong, vùng nhà ở, bãi đỗ xe ngầm Theo phân bố quang học không gian ngời ta chia thành kiểu đèn: Kiểu đợc che hoàn toàn, dùng cho nguồn sáng điểm; Kiểu nửa che, dùng cho loại đèn ống (huỳnh quang, natri áp thấp); Hình 4.4 Phân kiểu đèn theo biểu 33 đồ phân bố cờng độ sáng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kỹ thuật chiếu sáng Kiểu không che, dùng cho công viên, đờng có ngời Bảng 4.2 dới kiểu đèn Kiểu đèn Hớng Imax Cờng độ lớn nhÊt theo h−íng 900 C−êng ®é lín nhÊt theo h−íng 800 Che hoµn toµn - 650 10 cd/1000 lm 30 cd/1000 lm Nöa che - 750 50 cd/1000 lm 100 cd/1000 lm Kh«ng che - 90 100 cd/1000 lm 4.2 Thiết kế sơ chiếu sáng đờng phố 4.2.1 Phơng pháp tỷ số R Do phản chiếu không vuông góc lớp phủ mặt đờng, đầu ta xác định quan hệ độ chói độ rọi ngang đờng Tuy nhiên kinh nghiệm cho thấy thiết bị phân phối ánh sáng đối xứng, tính đồng độ rọi phụ thuộc vào hình dáng bố trí đèn độ chói trung bình liên quan nhiều đến độ rọi trung bình loại thiết bị chiếu sáng lớp phủ mặt đờng 4.2.1.1 Các thông số đặc trng cách bố trí đèn Các thông số đặc trng cho cách bố trí đèn đợc xác định theo hình 4.5 h : ChiỊu cao cđa ®Ìn l : ChiỊu rộng mặt đờng e : Khoảng cách hai đèn liên tiếp s : Khoảng cách hình chiếu đèn đến chân cột đèn a : Khoảng cách hình chiếu đèn đến mép đờng (trong trờng hợp hình vẽ dơng) 4.2.1.2 Các kiểu bố trí đèn Hình 4.5 Các kiểu bố trí đèn: a) Một bên ®−êng; b) Hai bªn so le c) Hai bªn ®èi diƯn; d) Trơc gi÷a 34 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kü tht chiÕu sáng - bên đờng Điều kiện áp dụng kiểu này: Khi đờng phố tơng đối hẹp Khi có cối phía đờng Khi có đoạn đờng bị uốn cong, bố trí phá bán kính lớn cung cong Yêu cầu để đảm bảo động đồng theo phơng ngang là: h l 4.4 - Hai bên so le: Dành cho đờng hai chiều, độ rọi nói chung nhng phải tránh uốn khúc lợi lái xe Yêu cầu để đảm bảo động đồng theo phơng ngang là: h 2/3l 4.5 - Hai bên đối diện: Dành cho đờng rộng Yêu cầu để đảm bảo động đồng theo phơng ngang là: h 0,5 l 4.6 - Kiểu trục Đợc sử dụng đờng đôi có dải đất phân cách gi÷a, sù bè trÝ nh− vËy chØ cho phÐp sư dụng cột có hai đầu nhô Yêu cầu để đảm bảo động đồng theo phơng ngang là: h ≥ l 4.4,a - Khi nguån cung cÊp lµ dây treo, đèn đợc treo theo trục đờng cột đỡ tơng đối xa Cách bố trí đảm bảo tầm nhìn tốt gây loá mắt Nó đợc sử dụng Pháp, thờng đợc sử dụng Bắc âu, lý khía cạnh thẩm mỹ dây treo Cũng cần lu ý việc bảo dỡng đèn bố trí kiểu gây trở ngại cho việc lại cần có xe cầu thang đỗ đờng 4.2.1.3 Khoảng cách cực đại đèn Tính đồng ®Ịu cđa ®é chãi theo chiỊu däc ®−êng qut định lựa chọn khoảng cách hai đèn liên tiếp phụ thuộc vào: Kiểu đèn Kiểu bố trí đèn Độ cao đặt đèn Khoảng cách cực đại đèn emax xác định theo tỷ số (e/h)max theo bảng 4.3 sau Kiểu bố trí đèn Một bên, đối (e/h)max theo kiểu đèn Che hoàn toàn Nửa che 3,5 35 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kü thuËt chiÕu s¸ng So le 2,7 3,2 Từ bảng trên, biết độ cao treo dền ta xác định đợc khoảng cách cực đại e ⎞ ⎤ emax = ⎢⎜ ⎟ max ⎥ h ⎣⎝ h đèn 4.7 4.2.1.4 Xác định quang thông yêu cầu đèn (phơng pháp tỷ số R) CIE định nghĩa tỷ số R tỷ số độ rọi trung bình (Etb, lx) độ chói trung bình (Ltb, cd/m2) mặt đờng, nghĩa R= Etb Ltb 4.8 Các trị số R phụ thuộc vào loại mặt đờng kiểu đèn, xác định thực nghiệm theo bảng 4.4 R= Kiểu đèn Mặt đờng bê tông E tb L tb Lớp phủ mặt đờng Mặt đờng lát Sạch Bẩn Sáng Trung bình Tối Che hoàn toàn 12 14 14 20 25 18 Nöa che 10 10 14 18 13 Khi độ chói trung bình mong muốn cố định, độ rọi cần phải thực cao mặt đờng tối; nhiều trờng hợp nên sử dụng lớp phủ mặt đờng màu sáng Độ rọi trung bình mặt đờng đợc xác định từ công thức 4.8 Etb = R.Ltc 4.9 Trong đó: Ltc độ chói tiêu chuẩn cho bảng 4.1 Quang thông cần thiết đèn để đảm bảo độ chói yêu cầu xác định nh chiếu sáng nội thất (công thức 3.4), cụ thể là: d = Trong đó: l e Ltc R VU 4.10 l e kích thớc đờng (hình 4.3 4.6) Ltc độ chói trung bình mặt đờng (bảng 4.1) R tỷ số thực nghiệm (bảng 4.4) U hệ số lợi dụng quang thông đèn V hệ số suy giảm quang thông a Hệ số lợi dụng quang thông U 36 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kỹ thuật chiếu sáng Đó tỷ số phần trăm quang thông đèn phát chiếu lên mặt đờng (diện tích l.e) so với quang thông xạ đèn, nghĩa là: U = Quang thông chiếu xuống diện tích (e.l) 100% Quang thông dèn xạ 4.11 Đối với đèn chiếu sáng đờng phố, hệ số sử dụng U phụ thuộc vào góc nhị diện từ đèn nhìn xuống mặt đờng Hình 4.6 thể hai trờng hợp xảy góc Hình 4.6 Hai trờng hợp phân bố quang thông đèn nhìn Trong trờng hợp chia góc nhị diện thành hai phần nhỏ Lờy trục đèn làm trục nhị diện nhỏ: phần phía trớc [h, l2] phần phía sau [h, l1] Tơng ứng với chúng, quang thông xạ đèn chia làm hai phần: Phần phía trớc xạ nhị diện trớc phần phía sau xạ nhị diện sau 37 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kỹ thuật chiếu sáng Trờng hợp đầu quang thông tổng nhị diện trớc sau, hệ số lợi dụng quang thông tổng là: Hình 4.7 Biểu đồ xác định hệ số lợi dụng quang thông U = Ut + Us 4.11a Tr−êng hỵp sau: U = Ut - Us 4.11b Các nhà chế tạo thờng cho hệ số đồ thị Hình 4.7 thể giá trị thờng dùng c Hệ số suy giảm quang thông Là nghịch đảo hệ số bù suy giảm gặp chiếu sáng nhà (3.4), nhng chất tơng tự giống Do già hóa đèn bám bẩn pha đèn, hệ số đợc tính thời gian làm việc năm V1 hệ số suy giảm quang thông đèn già đi, tính theo thời gian đèn hoạt động, bảng 4.5 38 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kỹ thuật chiếu sáng Đèn natri cao áp V1 = 0,95 0,90 0,85 Thêi gian 3000 h 6000 h 9000 h §Ìn èng huúnh quang 0,90 0,85 0,80 Bãng huúnh quang 0,85 0,80 0,75 Đèn natri áp suất thấp 0,85 0,8 V2 hệ số suy giảm quang thông đèn bị bám bụi, bảng 4.6 Môi trờng không khí Đèn chụp Đèn có chụp Bẩn 0,65 0,7 Sạch 0,90 0,95 Lu ý sau lau sạch, đèn trở lại chất lợng ban đầu, điều đợc trờng hợp bóng không đợc bảo vệ Khi ta coi tuổi thọ đèn 20 năm việc dùng chụp bảo vệ tất nhiên Hệ số giµ hãa b»ng : V = V1 V2 = Quang th ô ng Đ èn sau n ă m quang th ô ng ban Đ ầu 4.12 4.2.1.4 Xác định khoảng cách đèn Ta xác định quang thông đèn cần phát sau năm : Đ èn = l e Ltb R V U 4.13 Đầu tiên loại đèn đợc xác định xem xét hiệu ánh sáng, tuổi thọ thể màu, sau loại đèn cho cần phải tìm cách bố trí để ®¶m b¶o cã hƯ sè sư dơng tèt nhÊt, sè lợng cực tiểu đèn cần đặt nh việc sử dụng đèn có thị trờng Còn có nhiều điều lu ý khác hạn chế lựa chän cđa ng−êi thiÕt kÕ nh− c¸c chØ dÉn vỊ sử dụng mặt đất phần ngầm, tần suất lau rưa ®Ìn dù kiÕn, chi phÝ phơc vơ viƯc vËn hành bảo dỡng thiết bị 4.2.2 Phơng pháp độ chói điểm Yêu cầu khả nhìn rõ cho thấy tính đến độ rọi ngang không đủ việc chiếu sáng công cộng Các nghiên cứu thực nghiệm mô hình tiến hành chỗ chọn hình hộp màu xám cạnh (20x20x20) cm3, tạo nên độ tơng phản, độ chói vật quan sát LV với độ chói mặt đờng L® = Ltb K= LV − Ld Ld = 0,2 tiêu chuẩn nhìn rõ 4.2.3.1 Độ chói đờng 39 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kỹ thuật chiếu sáng Lớp phủ mặt đờng không phản xạ ánh sáng theo chiều vuông góc (L = ρE/π = const) ë mét ®iĨm P bÊt kỳ (hình 4.8) hệ số phản xạ phụ thuộc vào thông số góc : - góc tia tới - góc lệch hình chiếu đèn mặt đờng với phơng quan sát - góc quan sát nhìn thấy điểm P Điều mặt đờng không phản xạ ánh sáng theo cách khuếch tán phản xạ mà hệ số phản xạ phụ thuộc ngời quan sát Do độ chói liên hƯ víi ®é räi b»ng hƯ sè chãi q(α, β, γ) cho L = q.E Trong thùc tÕ gãc gần 10 ngời lái nhìn mặt đờng, q phụ thuộc vào Đối với đèn có chiều cao h phát cờng ®é s¸ng I vỊ ®iĨm P : L = q(β, γ ) I I cos3 γ = R (β γ ) 2 h h HÖ sè R (β, γ) = q (β, γ) cos3γ gäi lµ hƯ số độ chói qui đổi có u điểm phối hợp với giá trị q lớn với giá trị cos3 nhỏ ngợc lại Ngời ta tìm đợc R(, ) thực nghiệm lớp phủ mặt đờng khác thay đổi vị trí tơng đối nguồn phát có cờng độ sáng I mẫu quan sát cố định Các giá trị R đợc cho bảng theo tg 4.3.2.2 Phân loại lớp phủ mặt đờng Không có mối quan hệ rõ ràng hai loại chất phủ mặt đờng đặc tính quang học Sự đa dạng hạt, chất kết bám phơng pháp thi công đờng làm thay đổi tính chất phản xạ mặt đờng Sự mài mòn xe cộ qua lại điều kiện khí có tác động đến tính chất phản xạ mặt đờng Để tiêu chuẩn hóa, CIE xác định loại lớp phủ mặt đờng ký hiệu từ R1 đến R4 theo hệ số sau : Hệ số nhìn rõ Q0 : Đó giá trị trung bình hệ số độ chói q Q0 = ∫ q dΩ ∫ dΩ tÝch ph©n khoảng tất bán cầu Q0 đặc trng cho khả phản chiếu trung bình thờng dao động từ 0,05 (tối) đến 0,11 (sáng) Các hệ sè sư dơng S1 vµ S2 : 40 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kü tht chiÕu s¸ng S1 = R(0,2 ) víi R(β, tg) = tg = R(0,0 ) S1 lớn mặt đờng sáng Ta lu ý hệ số phải 0,09 lớp phủ theo định luật Lambert S2 = Q0 dùng để xác định S1 R(0,0 ) Việc phân loại tiến hành với lớp phủ khô làm việc nhiều tháng, chủ yếu dựa S1 Cấp S1 S1 điển hình Q0 điển hình R1 < 0,45 0,25 0,10 R2 0,45 - 0,85 0,58 0,07 R3 0,85 - 1,35 1,11 0,07 R4 > 1,35 1,55 0,08 ứng với lớp phủ sau : R1 bitum có dới 15% vật liệu nhân tạo màu sáng 30% đá sáng Các viên sỏi đa số màu trắng 100% đá màu sáng Bêtông xi măng R2 bitum có từ 10 đến 15% chất màu trắng nhân tạo Bitum có nhiều hạt kích thớc lớn 10mm Nhựa đờng đổ sau thi công, trạng thái R3 bitum nguội có hạt dới 10mm nhng có kết cấu R4 đổ nhựa ®−êng sau nhiỊu th¸ng sư dơng C¸c ®é räi qui đổi R(, tg) đợc cho cuối chơng theo tỷ số khoảng 104 Ví dụ 655 đọc R = 0,0655 4.3.2.3 Tính toán độ chói Đoạn đờng chọn hình chữ nhật hai cột đèn liên tiếp cột đầu cách ngời quan sát 60m Đoạn đờng nằm bên phải bên trái phần t chiều rộng đờng quan sát loạt điểm theo mắt lới điểm đờng theo trục ngang 41 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kỹ thuật chiếu sáng 3,6 điểm theo trục dọc tuỳ theo cột đèn cách dới 18, 36 54m Đừng quên tính đến đèn phía trớc phía sau vùng tính toán có ảnh hởng đến (hình 15.2) Các liệu cần thiết cho việc tính toán : - Các đặc điểm hình học bố trí đèn - Các đặc tính quang học lớp phủ mặt đờng R(, tg) loại từ R1 đến R - Các đặc tính quang học đèn : số phản xạ nhà chế tạo cho dới dạng bảng I(C, ) công suất đèn - Mạng lới điểm tính toán Một chơng trình máy tính nh Roadstar tính toán độ rọi điểm độ chói ngời quan sát bên phải bên trái tính giá trị trung bình nh độ đồng chung độ chói U0 = Lmin/Ltrung bình (tất điểm xết đến) độ đồng dọc U1 = Lmin/Lmaxi theo đờng lấy giá trị nhỏ 42 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... https://fb.com/tailieudientucntt Kỹ thuật chiếu sáng Chơng Chiếu sáng công cộng Chiếu sáng công cộng bao gồm: Chiếu sáng đờng phố Chiếu sáng quảng trờng, công viên, bãi nghỉ, bể phun nớc, hồ nớc Chiếu sáng quảng... https://fb.com/tailieudientucntt Kỹ thuật chiếu sáng Hình 3.2 24 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Kỹ thuật chiếu sáng 3.1.3 Các loại đèn Trên sở kiểu chiếu sáng CIE phân chi tiết thành... đèn Hiệu suất sáng (lm/W) đèn Chọn kiểu chiếu sáng kiểu đèn Kiểu chiếu sáng trực tiếp hẹp thờng dùng nhà có độ cao lớn Đây kiểu chiếu sáng có hiệu cao nhng trần tờng bị tối Chiếu sáng trực tiếp