Tính Toán Chiếu Sáng là gì
Thực chất là việc chúng ta đang quy đổi năng lượng quang năng về năng lượng điện mà rồi từ năng lượng điện tính toán dây dẫn, chọn công suất đèn và bố chí vị trí các đèn (chiếu sáng cụ bộ , chiếu sáng toàn bộ hay chiếu sáng hỗn hợp) để đảm bảo yêu cầu chiếu sáng trước khi thi tính toán chiếu sáng các bạn cần tìm hiểu biết thế nào là ánh sáng và trong kỹ thuật người ta dùng các thông số nào để đo đếm và phản ánh tính chất của ánh sáng.từ đoạn bản chất ánh sáng là mình lấy nguồn từ internet nhé .. chỉ góp nhật lại và sắp sếp chúng tôi.
Bản chất ánh sáng
Ánh sáng là 1 loại sóng điện từ, ánh sáng có thể nhìn thấy được có bước sóng từ 380-780nm.
Nhiệt độ màu
Giá trị nhiệt độ màu càng cao, cảm giác lạnh (màu lạnh) càng mạnh, nhiệt độ màu càng thấp, cảm giác ấm (màu nóng) càng mạnh. Nhiệt độ màu từ 5000K trở lên thuộc dãy màu lạnh, ánh sáng sẽ có màu trắng, thậm chí xanh dương. Nhiệt độ màu từ 2700-3000K thuộc dãy màu ấm, ánh sáng sẽ có màu vàng. Màu trắng trung tính sẽ từ 4000-4200K. Ánh sáng màu trắng có chút vàng. Ánh sáng mà mắt thường chúng ta nhìn thấy được nằm trong đoạn ánh sáng ấm đến ánh sáng lạnh.
Ánh sáng ấm
Nhiệt độ màu dưới 3300K, gần giống với nhiệt độ màu của bóng đèn dây tóc, màu đỏ chiếm đa số, cho cảm giác ấm, dễ chịu, thích hợp ứng dụng trong gia đình, căn hộ, khách sạn và những nơi cần ánh sáng có nhiệt độ màu thấp.
Ánh sáng trung tính
Nhiệt độ màu từ 3300K-5300K, ánh sáng trung tính mang lại cảm giác vui vẻ, lạc quan, an tâm, thích hợp ứng dụng trong các shop, showroom, bệnh viện, văn phòng công ty, tiệm ăn uống, nhà hàng, các trạm chờ xe..
Ánh sáng lạnh
Nhiệt độ màu từ 5300K trở lên, gần với ánh sáng tự nhiên, mang lại cảm giác sáng rõ, giúp tập trung tinh thần, ứng dụng trong các công ty, văn phòng, phòng hội nghị, phòng thiết kế, thư viện, các khu vực triển lãm.
Chỉ số hoàn màu (CRI)
Hay còn gọi là độ hoàn màu, hay chỉ số màu (Ra), đại lượng dùng để đánh giá mức độ trung thực về màu sắc của đối tượng được chiếu sáng bằng nguồn sáng ấy. Chỉ số màu (từ 0-100) càng cao, sự tái hiện của nguồn sáng đối với màu sắc càng tự nhiên và trung thực. Các nguồn sáng khác nhau thì có chỉ số màu khác nhau. Chỉ số hoàn màu là yếu tố rất quan trọng trong chiếu sáng thiết kế thời trang, in ấn, hội họa, đồ trang sức, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả sản phẩm qua cảm nhận bằng mắt thường.
Các đại lượng cơ bản của ánh sáng
Quang thông (lm): Là thông lượng hữu ích trong hệ ánh sáng, hay nói cách khác là lượng ánh sáng phát ra từ 1 nguồn sáng, đơn vị đo quang thông là lumen, viết tắt là lm. Muốn đo quang thông cần có thiết bị đặt biệt mà thường chỉ có nhà sản xuất hoặc phòng thí nghiệm mới có thể trang bị.
Quang hiệu (Hiệu suất phát sáng)của 1 nguồn sáng(lm/w): Là tỷ số quang thông phát ra trên công suất của nguồn sáng, cũng có thể hiểu cách khác là với mỗi 1w công suất điện được tiêu hao thì có thể sản sinh được bao nhiêu lm(quang thông), đây là đại lượng có liên quan đến vấn đề tiết kiệm điện năng.
Cường độ ánh sáng (Cd): Là lượng ánh sáng phát ra trong 1 góc khối nhất định, đơn vị đo là candela, viết tắt là Cd, đại lượng này được hiểu là thể hiện lượng ánh sáng từ nguồn sáng phát ra mạnh hay yếu, là 1 thông số đặc trưng của nguồn sáng, liên quan đến khoảng cách từ người quan sát đến nguồn sáng. Cùng 1 bộ đèn, ở các hướng khác nhau thì cường độ ánh sáng phát ra sẽ khác nhau.
Độ rọi E (lx): Là mật độ quang thông rơi lên bề mặt được chiếu sáng, đơn vị: lux, viết tắt là lx, đại lượng biểu thị bề mặt được chiếu sáng mạnh hay yếu.
Độ chói (cd/m2): Là lượng ánh sáng phát ra từ bề mặt nguồn sáng hoặc bề mặt phản xạ theo 1 hướng xác định từ bề mặt nguồn sáng, đơn vị là candela/m2, viết tắt cd/m2. Đại lượng đặc trưng cho sự cảm nhận cường độ ánh sáng của con người. Độ chói là đại lượng rất quan trọng vì nó tác dụng trực tiếp lên mắt người. Ví du: Trong cùng 1 vị trí tại gian phòng, đặt 1 vật thể màu trắng và 1 vật thể màu đen, tuy rằng độ rọi lên chúng bằng nhau nhưng mắt thường sẽ thấy vật thể màu trắng sáng hơn nhiều so với vật thể màu đen, cho thấy rằng chúng ta không thể cảm nhận bằng mắt thường khi dựa vào cường độ ánh sáng rọi vào vật thể, mà phải dựa vào độ chói để đánh giá độ sáng của vật thể. Qua đây chúng ta thấy có 2 loại gây chói: (1) là trực tiếp gây chói, (2) là qua phản xạ gây chói, là 1 trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng chiếu sáng, phương án khắc phục gây chói mắt:
Thiết kế chiếu sáng từ lúc ban đầu
Chọn mua các loại đèn phù hợp với nhu cầu sử dụng.
Một số giải pháp trong thiết kế chiếu sáng nhằm hạn chế gây chói mắt: Chiếu sáng gián tiếp, nguồn sáng cần ẩn đi, nắp che ánh sáng, sử dụng vật liệu khuyếch tán ánh sáng nhẹ.
Góc chiếu sáng: Là góc nằm giữa 2 mặt có cường độ sáng tối thiểu bằng 50% cường độ sáng mạnh nhất ở trung tâm vùng sáng. Góc chiếu sáng được thể hiện qua việc dùng bộ đèn chiếu sáng lên tường, ta sẽ nhận thấy vùng sáng lớn, nhỏ hoặc cường độ mạnh, yếu. Nguồn sáng giống nhau nhưng nếu với các góc chiếu khác nhau thì góc chiếu càng lớn, cường độ sáng trung tâm càng nhỏ, vùng sáng càng lớn. Thông thường mà nói, góc chiếu hẹp:<20 độ, góc chiếu trung bình: 20-40 độ, góc chiếu rộng: >40 độ.
Tiêu hao ánh sáng: Chỉ sự phát sáng từ lúc ban đầu sử dụng cho đến hiện tại đã suy giảm bao nhiêu. Vi du: Đèn tiết kiệm sau khi sử dụng 5000h, ánh sáng phát ra đo được chỉ bằng 50% so với lúc ban đầu, chứng tỏ đèn tiết kiệm có ánh sáng tiêu hao rất lớn.
Tuổi thọ bình quân (tuổi thọ định mức): Là khoảng thời gian từ khi bắt đầu sử dụng đến khi bóng cháy. Còn đối với đèn Led, tuổi thọ của đèn Led là khoảng thời gian từ khi bắt đầu sử dụng đến khi đèn Led chỉ còn 70% độ sáng ban đầu.
Các Cách Tính Toán Chiếu Sáng
1) Phương pháp hệ số sử dụng Ksd
+ Đặc điểm của phương pháp: Dùng cho tính toán chiếu sáng chung, không chú ý đến hệ số phản xạ trần, tường. Thường được tính toán cho phân xưởng có diện tích >10m2.
+ Nội dung tính toán:
- Từ yêu cầu công nghệ ta tính toán và xác định được độ rọi nhỏ nhất, từ đó tính được quang thông của một đèn xác định công suất của 1 đèn.
( Khi tính toán cho phép quang thông lệch từ -10% tới 20%).
- Từ yêu cầu công nghệ, mục đích và không gian sử dụng chiếu sáng, tính chất yêu cầu công việc cần chính xác hay không ta xác định được độ rọi E cần thiết. Xác định các thông số:
o Khoảng cách giữa các đèn L(m)
o Chỉ số phòng
o Tra bảng để tính hệ số sử dụng Ksd
o Hệ số tính toán Z lấy theo kinh nghiệm Z=0.8 ÷1.4
→ Xác định quang thông F của 1 đèn theo công thức
+ Kết luận: Phương pháp hệ số sử dụng để tính toán thiết kế chiếu sáng chỉ thích hợp tính toán cho phân xưởng có diện tích > 10m2, không tính toán tới hệ số phản xạ trần, tường. Do đó chỉ dùng để tính toán chiếu sáng chung.
2)Phương pháp tính từng điểm
+ Đặc điểm của phương pháp:
-Phương pháp này để tính toán cho các phân xưởng có yêu cầu quan trọng.
-Coi đèn là 1 điểm sáng để áp dụng định luật bình phương khoảng cách.
- Theo phương pháp này ta phải phân biệt để tính toán độ rọi cho 3 trường hợp:
* Độ rọi trên mặt phẳng ngang Eng
* Độ rọi trên mặt phẳng đứng Eđ
* Độ rọi trên mặt phẳng nghiêng Engh
- Độ rọi E được tính bằng tỷ lệ giữa quang thông F(lumen) và diện tích chiếu sáng S(m2) hay là tỷ lệ giữa Cường đọ chiếu sáng I (cadena) và bình phương khoảng cách R
**Nếu điểm sáng xét trùng với trục quang ( tức là phương pháp tuyến của chúng trùng với trục quang) thì
Độ rọi : , I: Cường độ sáng của điểm sáng (cadena)
R: Khoảnh cách từ điểm sáng tới điểm ta xét
** Nếu điểm sáng không trùng với trục quang
+ Nội dung tính toán như sau:
Giả sử xét độ rọi tại 1 điểm A nào đó có khoảng cách tới điểm sáng là r, phương trục quang hợp với phương pháp tuyến 1 góc α.
- Tính độ rọi A trên mặt phẳng ngang:
- Tính độ rọi A trên mặt phẳng đứng
-Tính độ rọi tại điểm A trên mặt phẳng nghiêng.
với
** Vậy để tính độ rọi E ta phải biết , thường cho trong sổ tay với các loại đèn khác nhau và điều chỉnh với loại có quang thông là 1000lm.
+ Kết luận: Phương pháp từng điểm dùng để tính toán cho các phân xưởng có yêu cầu quan trọng về quang thông, độ rọi. Không xét tới hệ số phản xạ trần, tường.
3) Phương pháp tính gần đúng
+ Đặc điểm của phương pháp:
Phương pháp này thích hợp để tính toán chiếu sáng cho các phòng nhỏ hoặc chỉ số phòng <0.5, yêu cầu tính toán không cần chính xác lắm.
+ Trường hợp 1: Thích hợp cho tính toán sơ bộ, tức là cần xác định công suất sáng trên một đơn vị diện tích(w/m2) sau đó nhân với diện tích sẽ được công suất tổng.
Từ đó → xác định số đèn, loại đèn, độ treo cao…
(W)
p - công suất trên đơn vị m2(w/m2)
s – diện tích cần chiếu sáng (m2)
Sau khi tính được công suất tổng, chọn sơ bộ số đèn, công suất mỗi đèn. Và có thể sử dụng phương pháp từng điểm để kiểm tra lại.
+ Trường hợp 2: Dựa vào một bảng đã tính toán sẵn với công suất 10W/m2.
- Nếu thiết kế lấy độ rội E phù hợp với độ rọi trong Bảng thì không cần hiệu chỉnh.
- Nếu thiết kế lấy độ rọi E khác E cho trong Bảng thì cần hiệu chỉnh lại theo công thức:
(w/m2)
P – công suất (w/m2) tính theo độ rọi yêu cầu
Emin – Độ rọi tối thiểu cần có
E – Độ rọi trong bảng tính sẵn tiêu chuẩn 10 w/m2
K – hệ số an toàn
5) Phương pháp tính gần đúng với đèn ống
+ Đặc điểm phương pháp: Phương pháp này người ta tính sẵn với 1 phòng được chiếu sáng bởi 2 đèn ống 30w(30x2=60w) có độ rọi định mức Eđm=100lx, đèn 60/220 có quang thông =1230lm.
+ Nội dung tính toán :
Khi tính toán ta chấp nhận các qui định
+ Phòng gọi là rộng khi ≥4;
a- chiều rộng phòng,
H0-là chiều cao phòng
+ Phòng gọi là vừa khi =2;
+ Phòng gọi là nhỏ(hẹp) khi ≤1
+ Hệ số phản xạ của trần màu thẫm : ρtr=0.7;
+ Hệ số phản xạ của trần màu trung bình: ρtr=0.5;
+ Hệ số phản xạ của tường màu thẫm : ρtg=0.5;
+ Hệ số phản xạ của tường màu trung bình: ρtg=0.3;
Hệ số an toàn K:
- Khi phối quang trực xạ k=1.3
-Khi phối quang phản xạ k=1.5
- Khi chủ yếu dùng phối quang trực xạ k=1.4
+ Khi dùng loại đèn ống có trị số đọ rọi khác Eđm =100lx thì công suất tổng các đèn cần thiết kế theo tỷ lệ
1.25 – là hệ số xét tới tổn hao trên cuộn cảm
Pđèn – công suất của đèn dùng trong thiết kế
S – diện tích được chiếu sáng
E – Độ rọi tối thiểu
S¬0 – Diện tích được chiếu sáng bởi đèn ống có Eđm=100lx, công suất mỗi đèn 30w