2.1. Khái niệm cơ bản về chiếu sáng
2.1.1. Lịch sử phát triển của kỹ thuật chiếu sáng
Có thể coi việc phát hiện và chế ngự ngọn lửa là bước khởi đầu cho Kỹ thuật chiếu sáng của nhân loại. Ngọn lửa không chỉ giúp nấu chín thức ăn, sưởi ấm nơi ở, mà còn giúp con người kéo dài hoạt động vật chất và tinh thần khi màn đêm buông xuống.
Nguồn sáng nhân tạo đầu tiên là ngọn nến đã được sử dụng 5000 năm về trước. Theo chiều dài lịch sử, ngành Kỹ thuật chiếu sáng có bước phát triển rực rỡ khởi đầu từ thời đại ánh sáng điện.
Bắt đầu từ thế kỷ XIX, các định luật cơ bản về điện từ được công bố. Năm 1873. nhà khoa học Scotland J>C Maxwell (1831-1889) đã đề xuất lý thuyết trường đện từ thống nhất và tiên đoán sự tồn tại của sóng điện từ. Năm 1888 nhà khoa học Đức Heinrich Hertz (1857-1894) lần đầu tiên đã thí nghiệm thành công thu và phát sóng điện từ. công cụ phân tích phổ được các nhà khoa học Đức Robert Bunsen (1811-1899) và G. Kirchhoff (1824-1887) phát triển và ứng dụng trong việc nghiên cứu ánh sáng, nhờ đó bức màn bí mật của ánh sáng được phát hiện.
Trong thời gian gần đây, với sự ra đời và hoàn thiện của các nguồn sáng hiệu suất cao, các phương pháp tính toán và công cụ phần mềm chiếu sáng mới, kỹ thuật chiếu sáng đã chuyển từ giai đoạn chiếu sáng tiện nghi sang chiếu sáng hiệu quả và tiết kiệm điện năng gọi tắt là chiếu sáng tiện ích.
Theo các số liệu thống kê, năm 2005 điện năng sử dụng cho chiếu sáng trên toàn thế giới là 2650 tỷ kWh, chiếm 19% sản lượng điện. hoạt động chiếu sáng xảy ra đồng thời vào giờ cao điểm buổi tối đã khiến cho đồ thị phụ tải của lưới điện tăng vọt, gây không ít khó khăn cho việc truyền tải và phân phối điện. Chiếu sáng tiện ích là một giải pháp tổng thể nhằm tối ưu hoá toàn bộ kỹ thuật chiếu sáng từ việc sử dụng nguồn sáng có hiệu suất sáng cao, thay thế các đèn sợi đốt có hiệu quả năng lượng thấp bằng đèn compact, sử dụng rộng rãi các đèn huỳnh quang thế hệ mới, sử dụng chấn lưu sắt từ tổn hao thấp và chấn lưu điện tử, sử dụng tối đa và hiệu quả
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………. 31
ánh sáng tự nhiên, điều chỉnh ánh sáng theo mục đích và yêu cầu sử dụng, nhằm giảm điện năng tiêu thụ mà vẫn đảm bảo tiện nghi nhìn. Kết quả của chiếu sáng tiện ích phải đạt tiện nghi nhìn tốt nhất, tiết kiệm năng lượng, hạn chế các loại khí nhà kính, góp phần bảo vệ môi trường.
2.1.2. Bản chất của ánh sáng
Tìm hiểu bản chất của ánh sáng là một trong những mối quan tâm hàng đầu của các nhà khoa học như quan niệm của Newton về thuyết ánh sáng thế kỷ 17, tuy nhiên thuyết hạt ánh sáng của Newton không giải thích được sự phân cực và giao thoa ánh sáng. Cho tới giữa thế kỷ 18 đa số các nhà khoa học thừa nhận thuyết sóng ánh sáng, vì thuyết này đã giải thích được các hiện tượng phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ và phân cực ánh sáng.
Mắt người là bộ cảm biến quang sinh học vô cùng tinh tế và linh hoạt, cảm nhận được ánh sáng trong dải bước sóng từ 380 đến 780µm. sự cảm nhận ánh sáng của mỗi người cũng khác nhau. Ủy ban Chiếu sáng quốc tế CIE đưa ra các giới hạn phổ màu của ánh sáng nhìn thấy, được cho trên hình sau:
Hình 2.1: Giới hạn phổ màu của ánh nhìn thấy Ta nhận thấy:
– Trong miền ánh sáng nhìn thấy, mỗi bước sóng đơn sắc λ được mắt người cảm nhận bằng một màu riêng. Nhiều ánh sáng đơn sắc tổ hợp lại thành ánh sáng phức hợp
– Ánh sáng nhìn thấy chỉ chiếm một dải rất hẹp trong phổ bức xạ điện từ có bước sóng liên tục từ 380 đến 780µm, ứng với các màu tím, chàm, lam, lục, vàng da cam, đỏ của 7 sắc cầu vồng. Đây chỉ là các màu chính của phổ ánh sáng trắng, thực ra trong phổ của ánh sáng trông thấy có vô số màu biến thiên liên tục mà mắt chúng ta không thể phân biệt được.
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………. 32
– Tính chất và màu của ánh sáng phức hợp được quyết định bởi cường độ quang phổ của các thành phần ánh sáng đơn sắc có trong phổ của nó.
2.1.3. Các đại lượng đo sáng
Ta biết ánh sáng là bức xạ điện từ mang năng lượng và được đặc trưng bằng các đại lượng đo năng lượng. Tất cả nguồn sáng đều biến đổi năng lượng mà nó tiêu thụ thành một hoặc nhiều hiệu ứng trong ba hiệu ứng hoá, nhiệt hoặc điện từ. Tia sáng chỉ là phần nhỏ của bức xạ điện từ do vậy chúng chỉ mang theo một phần công suất của nguồn.