CHIẾU SÁNG NHÂN TẠO


Ánh sáng tự nhiên có tính năng sinh lý cao, cho nên những
nghiên cứu, sáng chế nguồn sáng nhân tạo đều hướng tới mục
tiêu tạo được hoàn cảnh sáng gần giống ánh sáng tự nhiên.
Quy phạm chiếu sáng nhân tạo thành lập các tiêu chuẩn căn cứ
theo quy luật độ nhìn của thị giác đối với vật quan sát trong
trường nhìn và các hồn cảnh cụ thể.
Những điều kiện và quy phạm chiếu sáng nhân tạo:
Ø Độ chói hợp lý trên mặt làm việc
Ø Tương quan độ chói giữa vật quan sát và bối cảnh trong tầm
nhìn
Ø Khơng gây lố mắt
Ø Phân bố độ rọi đủ và hợp lý trên mặt làm việc, bao gồm cường
độ (số lượng) chất lượng và tính định hướng của ánh sáng.
Màu của ánh sáng
Ø Tạo được phản ứng tâm sinh lý hưng phấn, năng động, một hoàn
cảnh ánh sáng an toàn trong lao động
Ø Tăng sức biểu hiện những tổ chức thẩm mỹ kiến trúc: mặt đứng
kiến trúc, nôi ngoại thất, quảng trường, đường phố…


I. Tính tốn chiếu sáng nhân tạo:
Tính tốn chiếu sáng nhân tạo thơng thường theo trình tự sau:
Ø Căn cứ tính chất đặc điểm cơng việc, lựa chọn phương thức
chiếu sáng chiếu sáng chung hay chiếu sáng nhân tạo
Ø Chọn loại đèn phù hợp với yêu cầu của công việc
Ø Xác định độ rọi tiêu chuẩn, chất lượng ánh sáng theo quy phạm
Ø Lựa chọn cách bố trí đèn, tính số lượng đèn và cơng suất tiêu
thụ

Ø Tính kiểm tra kết quả thiết kế và điều chỉnh thiết kế cuối
cùng
Ø Những nội dung này gắn liền với tổ chức thẩm mỹ nội thất kiến
trúc


1. Phân loại nguồn sáng
Khi tính tốn chiếu sáng nhân tạo, thường gặp 3 loại nguồn sáng
là: nguồn điểm, nguồn đường và nguồn mặt
Nguồn điểm:
Khoảng cách từ nguồn đến mặt làm việc (mặt rọi sáng) lớn hơn rất
nhiều so với kích thước của nguồn sáng đều có thể coi nguồn sáng
là nguồn điểm. Nói chung với mọi loại nguồn sáng khi kích thước
của nó khơng lớn hơn 0,2 khoảng cách chiếu sáng đều được coi là
nguồn điểm.
Nguồn đường:
Nguồn sáng đặt thành dãy dài, hoặc liên tục hoặc cách quãng,
phương án thường thấy khi sử dụng đèn huỳng quang hoặc panel
sáng, chiều dài của dãy tương đương với khoảng cách từ nguồn đến
mặt làm việc
Nguồn mặt:
Trần phát sáng, cửa sổ phát sáng, tập hợp nhiều panel phát sáng,
kích thước các cạnh của mặt phát sáng xấp xỉ bằng khoảng cách
chiếu sáng.
Đặc trưng khả năng phát sáng của nguồn mặt bằng độ chói phân bố
trên mặt phát sáng và trong khơng gian.


2. Độ rọi E và độ lệch quang thông ∆F trên mặt làm việc
Độ rọi trên mặt làm việc trong phịng ln ln bao gồm 2 thành phần

là độ rọi trực tiếp từ nguồn rọi tới Ett và độ rọi do ánh sáng phản
xạ từ các bề mặt trong phòng gây ra Eρ

E = Ett + E𝛒

Ett trên mặt làm việc là do cường độ phát sáng của nguồn và tương
quan giữa nguồn với điểm tính tốn trên mặt làm việc, điểm tính tốn
càng xa nguồn, độ rọi nhận được càng giảm.
Eρ trên mặt làm việc, về giá trị phụ thuộc vào lượng quang thông của
nguồn rọi tới các bề mặt giới hạn của phòng, hệ số phản xạ của các
bề mặt đó, tỷ lệ các kích thước hình học của phịng. Có thể thừa nhận
Eρ phân bố đều trên mặt làm việc.
Lượng quang thông rọi tới các bề mặt của phòng phụ thuộc vào kiểu
loại và phương pháp bố trí nguồn sáng.
Khi thiết kế, tính tốn giá trị quang thơng Fđ theo bóng đèn, ln
ln có một lượng sai lệch ∆F so với quang thông cần thiết Ft xác
định từ độ rọi tiêu chuẩn:

∆F%=

𝐅đ " 𝐅𝐭
100%
𝐅𝐭

Nếu độ lệch ∆ F trong giới hạn từ -10 đến +20% của Fđ có thể chấp
nhận được, ngồi giới hạn trên phải chọn lại đèn, hoặc thay đổi số
lượng, cách bố trí đèn


3. Phương pháp bố trí đèn

2 căn cứ để chọn phương pháp bố trí đèn:
Ø Theo tính chất và yêu cầu đối với công việc
Ø Tổ chức thẩm mỹ nội thất kiến trúc
2 phương pháp bố trí đèn trong phương thức chiếu sáng chung:
o Bố trí phân tán đều theo lưới ơ cờ hoặc bố trí so le. Phương
pháp này thường áp dụng trong trường hợp cơng việc khơng cần
tính định hướng của ánh sáng.
o Bố trí phân tán từng nhóm đều, trong mỗi nhóm đèn bố trí theo
lưới ơ cờ hoặc bố trí so le. Phương pháp này áp dụng trong
trường hợp có trang thiết bị che tối trên mặt làm việc, cơng
việc cần có tính định hướng của ánh sáng.
Cả 2 phương pháp trên đều phải thoã mãn 2 nội dung:
o Khoảng cách tối ưu giữa các đèn, khoảng cách này cho hiệu quả
kinh tế cao nhât về chi phí trang thiết bị, dây dẫn, hao tốn
điện năng, an toàn trong sử dụng và bảo quản.
o Đảm bảo một hồn cảnh chiếu sáng phù hợp với cơng việc, tạo
được tâm lý hưng phấn trong lao động và nội thất mỹ cảm.


Trong kỹ thuật chiếu sáng nhân tạo, thường dùng “chỉ số khoảng
cách ∆n” giữa các đèn để đánh giá hiệu quả kinh tế và chất
lượng ánh sáng trong phòng:

∆n=

#
$#

L: khoảng cách giữa các đèn
Hp: chiều cao treo đèn tính từ mặt làm việc

Chỉ số khoảng cách ∆ n ứng với công suất tiêu thụ nhỏ nhất của
đèn luôn luôn lớn hơn khoảng cách giữa các đèn đảm bảo một hoàn
cảnh ánh sáng tối ưu.
Theo đó thường chọn ∆n < 1,25


Trình tự tính tốn đối với phương thức chiếu sáng chung
Tóm tắt gồm 5 bước:
Ø Căn cứ vào tính chất và yêu cầu của công việc, căn cứ vào đặc
điểm mơi trường trong phịng, chọn loại đèn phù hợp,
Ø Xác định chỉ số khoảng cách ∆n =L/Hp tối ưu
Ø Xác định chiều cao treo đèn Hp có lợi nhất (căn cứ theo chiều cao
phòng, chiều cao mặt làm việc hp, chiều cao cổ trần hc, chỉ số
treo đèn J:
Hp = H – (hc + hp) và J = hc/(Hp + hc)
Ø Tính sơ bộ khoảng cách giữa các đèn, căn cứ vào giá trị của ∆ n
kết hợp với J
L = ∆n .Hp
Ø Tính số lượng đèn cần thiết đủ phân bố hợp lý trên chiều dài và
chiều rộng phòng
Trên phương chiều dài A của phòng, số lượng đèn cần thiết: na =
A/L
Trên phương chiều rộng B của phòng, số lượng đèn cần thiết nb =
B/L
Ở đây cần lưu ý khoảng cách từ đèn cuối cùng đến tường q
Số lượng đèn cần thiết: N = na.nb
Tất cả những nội dung trên phải đồng thời thoã mãn 2 yêu cầu về số
lượng và chất lượng ánh sáng (bao gồm giá trị độ rọi tiêu chuẩn Emin,
độ lệch quang thông ∆F và những yêu cầu về chất lượng ánh sáng)



Nhiệt độ màu: K… Bóng đèn D65 nhiệt độ màu 6500K hãng Philips được
dùng để mô phỏng ánh sáng ban ngày (Day Light) đạt chuẩn quốc tế với
nhiệt độ màu 6500K và chỉ số hoàn màu CRI cao giúp người dùng dẽ dàng
đánh giá màu sắc giữa các mẫu một cách chuẩn xác hơn.
Hiểu một cách đơn giản thì một vật khi nóng thì nó sẽ phát sáng. Quang
phổ liên tục mà nó phát ra phụ thuộc vào nhiệt độ của vật đen tuyệt
đối. Vì vậy nên khi quan sát quang phổ của một vật nóng chúng ta có
thể ước lượng được nhiệt độ của nó. Đơn vị của nhiệt độ màu là Kelvin.
Khi chúng ta đun nóng một thanh kim loại màu đen thì nó sẽ thay đổi
màu sắc theo nhiệt độ. Nó bắt đầu đổi màu từ màu đen sang màu đỏ
(khoảng 1300K), sau đó màu vàng (khoảng 3600K), rồi đến màu trắng
(khoảng 5600K) và cuối cùng chuyển sang màu xanh (khoảng 10000K).
Cùng một nhiệt độ màu thì ánh sáng phát ra sẽ giống nhau. Nhiệt độ màu
của bóng đèn soi màu vải Philips cũng dựa trên nguyên tắc này để mô
phỏng các nguồn sáng theo tiêu chuẩn so màu mà không nung vật đen
tuyệt đối.


Những vật có nhiệt
độ cao thường phát
ra
bức
xạ
mạnh
nhất ở màu xanh
(trong nhiếp ảnh
gọi là màu lạnh)
ngược
lại

những
vật có nhiệt độ
thấp hơn lại phát
ra bức xạ thiên về
vàng
hoặc
cam
(trong nhiếp ảnh
gọi là màu nóng).
Trong thực tế, nhiệt độ màu có ảnh hưởng đến kết quả quan sát của
người xem. Nên trong tiêu chuẩn so màu trực quan, nhiếp ảnh và các
nhà sản xuất bóng đèn đặc biệt quan tâm đến nhiệt độ màu.
Đơn vị của nhiệt độ màu là Kelvin (K)
– Nhiệt độ màu của bóng đèn soi màu vải Philips đi từ thấp tới cao
được biểu hiện bởi màu tương đương đi từ đỏ tới xanh (độ K cao
dần), gồm có 3 cấp độ sau:
Ánh sáng ấm (trắng ấm): Nhiệt độ màu < 3300K.
Ánh sáng trung tính (trắng trung tính): Nhiệt độ màu trong khoảng
3300K – 5300K
Ánh sáng lạnh (trắng lạnh): Nhiệt độ màu đạt > 5300K.