Tinh toan chieu sang

CHƯƠNG 8 : TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG
8-1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHIẾU SÁNG
1. Đặc điểm:
2. Các yêu cầu cơ bản:

2. Các yêu cầu cơ bản

3. Các hình thức chiếu sáng
a. Hệ thống chiếu sáng làm việc
* Hệ thống chiếu sáng chung:
Là hệ thống chiếu sáng cho bề mặt làm việc của phân xưởng có độ rọi
đồng đều tạo điều kiện thuận lợi cho các hoạt động trong phân xưởng
+ Phân bố đều:
+ Phân bố chọn lọc:
- Ưu điểm, nhược điểm:
Ưu điểm:
Tạo nên độ rọi đều có ảnh hưởng rất tốt tới mắt, có thể dùng đèn
chiếu sáng công suất lớn để nâng cao hiệu suất chiếu sáng.
Nhược điểm:
Lãng phí điện năng vì không phải chỗ nào cũng yêu cầu độ rọi như
nhau.

* Hệ thống chiếu sáng chung:
* Chiếu sáng cục bộ.
- Ưu điểm:
+ Tạo ra độ rọi cao ở những nơi cần thiết
+ Có thể điều chỉnh được hướng chiếu sáng.
+ Có thể dùng các đèn chiếu sáng điện áp thấp để nâng cao hiệu xuất.
+ Khi không làm việc có thể tắt đèn do đó tiết kiệm điện năng.

b. Hệ thống chiếu sáng sự cố.
Là hệ thống chiếu sáng tạo ra ánh sáng cần thiết, khi xẩy ra sự cố mạng
chiếu sáng chính. Hệ thống chiếu sáng sự cố phải bảo đảm có đủ ánh
sáng để công nhân sơ tán khỏi nơi nguy hiểm hoặc tiến hành thao tác sử
lý sự cố.

* Đặc điểm của hệ thống chiếu sáng sự cố:
- Nhà sản xuất có trên 50 công nhân phải có hệ thống chiếu sáng sự cố.
- Nguồn cung cấp cho chiếu sáng sự cố phải lấy từ nguồn dự phòng
hoặc tổ ác qui.
- Hệ thống chiếu sáng sự cố có thể làm việc đồng thời với hệ thống chiếu
sáng làm việc hoặc phải có thiết bị tự động đóng tức thời hệ thống chiếu
sáng sự cố vào hoạt động khi hệ thống chiếu sáng làm việc bị sự cố.
- Chiếu sáng sự cố có thể có hai bộ phận, một bộ phận làm việc đồng thời
với chiếu sáng làm việc, một bộ phận được tự động đóng hoặc đóng bằng
tay khi hệ thống chiếu sáng làm việc bị sự cố.

c. Hệ thống chiếu sáng ngoài trời.
Chiếu sáng ngoài trời chịu ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu như
sương mù, mưa, bụi khói... Nên các nguồn sáng phải được lựa chọn
đặc biệt.

8-2 CÁC ĐẠI LƯỢNG VÀ ĐƠN VỊ CƠ BẢN
TRONG THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG
1. Quang thông (F)
Kλ
Tím

Lơ
Chàm

Xanh
Lam

Vàng
Lục

Đỏ
Vàng

Da cam

Đỏ

1
0,8
0,6
0,4
0,2
λ (nm)

0

380

580

510

555

575

585

620

Hình 8-1: Đường cong độ nhảy cảm quang K λ = f(λ)

760

1. Quang thông (F)
Quang thông chính là công suất của ánh sáng khi xét đến đặc điểm
cảm thụ ánh sáng của mắt người.
Đơn vị quang thông là Lumen, ký hiệu là Lm. Cũng có khi đơn vị
quang thông là W.
Quan hệ giữa Lm và W như sau:

1( Lm) =

1
(W )
683

Nếu ánh sáng bao gồm nhiều tia sáng với các bước sóng từ (λ1÷λ2) thì
quang thông sẽ được tính như sau:
λ2

F = ∫ Fλ k λ .dλ.k
λ1

Trong đó: k là hệ số qui đổi đơn vị bằng thực nghiệm. k = 683 Lm/W.

1. Quang thông (F):
2. Cường độ sáng (I):
r
0

S

Hình 8-2: Nguồn sáng

Là mật độ không gian của quang thông, hay là dạo hàm của quag thông
theo góc không gian.

dF
I=
dω

Đơn vị cường độ sáng là Candela, ký hiệu là Cd.
1Lm
=
1Cd
1Sr
* Chú ý: Góc không gian dω có đơn vị là Steradian, ký hiệu Sr.
S 4.Π..r 2
ω= 2 =
= 4.Π (Sr)
2
r
r
S là diện tích ta nhìn từ tâm 0 với góc không gian là dω, khoảng cách là r

3. Độ rọi (E):
Độ rọi là mật độ quang thông mà mặt chiếu sáng nhận được từ nguồn
sáng.

E = dF
dS

ds là diện tích của mặt chiếu sáng.
Đơn vị độ rọi là Lx. (Lx là quang thông 1 Lm mà 1 m2 mặt chiếu sáng
nhận được).
Nếu quang thông phân bố đều thì: E = F

S

(Lx)

3. Độ rọi (E):
4. Độ chói (L):
Một bề mặt được chiếu sáng sẽ phản xạ lại một phần quang thông theo
mọi hướng.
Iα

Lα =

cos α.ds

Đơn vị của độ chói: Cd/m2.
Trong đó:
ds
- Iα là cường độ sáng theo hướng α.
α
- ds là diện tích mặt bao nhìn từ hướng
α.
Hình 8-3: Sơ đồ biểu diễn góc nhìn của
độ chói

3. Độ rọi (E):
4. Độ chói (L):
5. Độ trưng B
Độ trưng là quang thông bức xạ trên một đơn vị diện tích của nguồn.

dF
B=
dS
Đơn vị của B là Lux, ký hiệu là Lx.

1Lm
Lx =
1m 2
ds là diện tích của nguồn sáng.

8-3 NỘI DUNG THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG
I. Một số thiết bị chiếu sáng
1. Bóng đèn dây tóc(sợi đốt).
a) Cấu tạo:

Dây tóc vonfram để thẳng

Bóng đèn tròn đuôi cài Bóng đèn tròn đuôi soán

Hình 8-4: Đèn nung sáng (đèn dây tóc)

1. Bóng đèn dây tóc(sợi đốt).
a. Cấu tạo:
b. Nguyên lý:
c. Các thông số của bóng đèn sợi đốt:
d. Ưu nhược điểm:
- Tạo ra ánh sáng gần giống với quang phổ của ánh sáng tự nhiên, độ
sáng tương đối bằng phẳng ít nhấp nháy theo tần số của nguồn.
- Hiệu suất phát quang thấp vì 40% năng lượng điện chuyển thành nhiệt
năng, dễ cháy, hỏng khi điện áp làm việc tăng quá 5% so với điện áp
định mức.
- Khi điện áp tăng, tuổi thọ của bóng đèn giảm rất nhanh, quang thông
của bóng đèn suy giảm trong quá trình sử dụng.

2. Đèn huỳnh quang.
a. Cấu tạo.
3

C2

A

B
C1
2
U~

Hình 8-5. Sơ đồ nguyên lý đèn huỳnh quang

a. Cấu tạo.

Bột phát quang
sợi đốt

a. Cấu tạo.

a. Cấu tạo.
b) Nguyên lý làm việc.
3

C2

A

B
C1
2
U~

Hình 8-5. Sơ đồ nguyên lý đèn huỳnh quang

c. Ưu nhược, điểm.
- Hiệu suất phát quang lớn, khoảng (40÷105) Lm
W
- Phát sáng không kèm theo nhiệt độ.
- Có thể cải thiện được màu sắc của ánh sáng nên chế tạo được nhiều loại
đèn màu khác nhau để trang trí.
- Tuổi thọ của bóng đèn cao khoảng (2000÷7000) h.
- Cosϕ thấp, sơ đồ đấu dây và chế tạo phức tạp, giá thành cao.
- Quang thông dao động theo tần số gây cảm giác khó chịu, mỏi mắt.
- Khi điện áp giảm nhỏ thì khó khởi động, nếu điện áp giảm quá 30%
thì không khởi động được.
- Khi đóng điện không sáng ngay trong lần mồi đèn đầu tiên, khi điện áp
dao động thì lúc tắt lúc sáng.
- Khi nhiệt độ thấp hơn 500 C đèn rất khó khởi động.

3. đèn thuỷ ngân, cao áp.
a. Cấu tạo.

1- Bãng ngoµi: trong cã n¹p khÝ
a. Cấu tạo.
1 2
tr¬ (nit¬, ag«n), thµnh bãng cã
3
quÐt bét huúnh quang.
4 5
2- Bãng th¹ch anh: n»m bªn trong
6
bãng thuû tinh, trong bãng còng
®îc n¹p khÝ tr¬ (nit¬, ag«n), vµ
cßn cã mét lîng nhá thuû ng©n.
3- Cùc chÝnh 1.
78
9 10
4- Cùc chÝnh 2.
5- Cùc phô.
6- §iÖn trë (15 ÷ 100)kΩ.
7- ChÊn lu.
S¬ ®å cÊu t¹o bãng ®Ìn thuû
8- CÇu ch×.
ng©n cao ¸p chÊn lu ngoµi.
9- Tô bï cosϕ.
10- C«ng t¾c.

a. Cấu tạo.
1- Bãng ngoµi: trong cã n¹p khÝ tr¬
1
2
3
(nit¬, ag«n), thµnh bãng cã quÐt bét
4
huúnh quang.
2- Bãng th¹ch anh: n»m bªn trong
5
bãng thuû tinh, trong bãng còng ®îc
6
n¹p khÝ tr¬ (nit¬, ag«n), vµ cßn cã
7
mét lîng nhá thuû ng©n.
3- Cùc chÝnh 1.
4- D©y tãc tù chÊn lu.
5- Cùc chÝnh 2.
6- Cùc phô.
S¬ ®å cÊu t¹o bãng ®Ìn
7- §iÖn trë (15 ÷ 100)kΩ.
thuû ng©n cao ¸p tù chÊn
lu.

a. Cấu tạo.
b. Nguyên lý làm việc.
c. Ưu nhược, điểm.
- Có hiệu suất phát quang lớn (40÷50) Lm

W

- Tuổi thọ cao (vì không có dây tóc) khoảng 40000C.
- Ánh sáng của đèn có độ xuyên thấu qua sương mù và bụi khói cao
- Ánh sáng không thích hợp với những công việc cần độ chính xác cao,
dễ gây ảo giác như văn phòng, gia công chi tiết quay...
- Thời gian khởi động lớn khoảng (3÷7) phút.
- Thời gian khởi động lại rất lâu (10÷15) phút.
- Khi điện áp giảm quá mức khoảng 20% thì không khởi động được.

4. §Ìn Compact

5. Đèn Halogen.
a. Cấu tạo.
1

2

3

Sơ đồ cấu tạo của đèn Halogen
- Ống thuỷ tinh thạch anh 1 có nhiệt độ nóng chảy cao khoảng
40000C, được hút chân không và nạp vào đó khí halogen để sử dụng
tính chất hoàn nguyên kim loại của halogen.
- Khí halogen 2 là các muối iốt.
- Sợi đốt 3 có cấu tạo tương tự như sợi đốt của đèn nung sáng.

5. Đèn Halogen.
a. Cấu tạo.
b. Ưu nhược điểm:
- Có hiệu suất phát quang lớn.
- Có ánh sáng khá gần với ánh sáng tự nhiên.
- Có thể chế tạo với công suất lớn để tiết kiệm điện năng.

II. Chao đèn.
1. Tác dụng của chao đèn
Chao đèn là bộ phận bao bọc ngoài bóng đèn. Nó có tác dụng sau:
- Phân phối quang thông theo yêu cầu sử dụng.
- Bảo vệ mắt khỏi bị loá do độ sáng của nguồn.
- Bảo vệ bóng đèn khỏi các tác dụng cơ học, hoá học, bụi bặm, phòng nổ
và nước.
- Trang trí đẹp.

II. Chao đèn.
2. Chỉ tiêu chủ yếu của chao đèn:
a. Hiệu suất.
Hiệu suất của chao đèn là tỷ số giữa quang thông của đèn có chao và
quang thông của bản thân đèn. Vì chao đèn hấp thụ một số quang thông
của nguồn sáng nên hiệu suất của chao đèn chỉ vào khoảng (0,5÷0,9) tuỳ
theo loại chao đèn.

II. Chao đèn.
a. Hiệu suất.
b. Góc bảo vệ.

β
R

h

r

Hình 8-7: Góc bảo vệ của chao đèn khi
dùng bóng nung sáng

II. Chao đèn.
a. Hiệu suất.
b. Góc bảo vệ.
Là góc β trên (hình 10-11). Góc bảo vệ càng lớn càng hạn chế được sự
chói mắt do nhìn trực tiếp vào nguồn sáng và ngược lại.

tgβ =

h
r+R

Trong đó:
- h là khoảng cách từ dây tóc đến mép dưới của
chao.
- r là bán kính của vùng dây sợi đốt của đèn.
- R là bán kính của miệng chao đèn.

II. Chao đèn.
a. Hiệu suất.
b. Góc bảo vệ.
c. Các loại chao đèn
* Theo cách phân bố quang thông của nguồn sáng
- Chao đèn chiếu trực tiếp: là chao tập chung hơn 90% quang thông của
đèn xuống phía dưới.
- Chao đèn phản xạ: tập chung hơn 90% quang thông của đèn lên phía
trên rồi phản xạ xuống.
- Chao đèn khuếch tán: tạo ra ánh sáng khuếch tán chứ không chiếu
sáng trực tiếp.

II. Chao đèn.
a. Hiệu suất.
b. Góc bảo vệ.
c. Các loại chao đèn
* Theo cách phân bố quang thông của nguồn sáng
* Theo cấu tạo chia ra:
- Kiểu hở: Nguồn sáng thông với bên ngoài.
- Kiểu kín: Nguồn sáng được cách ly với bên ngoài.
- Kiểu phòng nổ: Dùng ở nơi dễ nổ.

III. Cách bố trí đèn trong không gian cần chiếu sáng
1. Bố trí theo hình vuông

l

L

a)

III. Cách bố trí đèn trong không gian cần chiếu sáng
1. Bố trí theo hình thoi
Lb

La

IV. Lựa chọn các thiết bị và dây dẫn
Xem lại phần tính chọn các thiết bị điện

8-4 THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG DÂN DỤNG
I. Các yêu cầu đối với thiết kế chiếu sáng.
1. Bảo đảm đủ độ rọi và ổn định.
2. Quang thông phân bố đều trên toàn bộ mặt công tác.
3. Không có ánh sáng chói trong vùng nhìn của mắt.
4. Phải tạo ra ánh sáng gần giống ánh sáng ban ngày.

II. Những số liệu ban đầu khi thiết kế.
1. Mặt bằng của xí nghiệp, phân xưởng, vị trí đặt các máy trên mặt
bằng phân xưởng.
2. Mặt bằng và mặt cắt nhà xưởng để xác định vị trí chao đèn.
3. Những đặc điểm của quá trình công nghệ
4. Số liệu về nguồn điện vật tư.

III. Các bước tiến hành thiết kế chiếu sáng.
Bước 1: Chọn nguồn sáng.
Phải căn cứ vào yêu cầu chiếu sáng, ưu nhược điểm của từng loại
nguồn sáng.
Riêng đối với đèn huỳnh quang nên sử dụng trong những loại công tác
sau đây:
- Các nơi làm việc cần tập chung thị giác cao và liên tục hoặc là nơi cần
tạo ra điều kiện nhìn dễ chịu cho nhiều người như phòng kiểm tra chất
lượng sản phẩm, phòng học, phòng thiết kế ...

- Các nơi cần phân biệt màu sắc như xưởng in màu, xưởng dệt, xưởng
may.
- Các nơi không có ánh sáng tự nhiên, nơi cần tập chung đông người và
lâu như phòng đợi nhà ga, phòng họp ...
- Những nơi cần trang trí đẹp như viện bảo tàng, triển lãm.

Bước 2- Chọn hệ thống chiếu sáng.
+ Hệ thống chiếu sáng hỗn hợp :
+ Hệ thống chiếu sáng chung :
+ Hệ thống chiếu sáng chung phân bố chọn lọc.

Bước 3. chọn độ rọi và hệ số dự trữ

Bước 4. Chọn đèn điện.
Đèn điện được chọn theo ba điều kiện.
- Đặc tính môi trường
- Đặc tính phân bố quang thông và đặc tính quang học không gian của
môi trường, yêu cầu đối với chiếu sáng.
- Chỉ tiêu kinh tế.

Bước 5. Phân bố vị trí đèn.
- Bố trí hình vuông.
hc
- Bố trí hình thoi.

- đến
+ H là khoảng cách từ đènTrị số mặt công tác.

+ hc khoảng cách từ trần đến đèn hc=0,25H.

+ hlv độ cao của mặt công tác so với nền nhà.

H
hlv

Sơ đồ để tính toán chiếu sáng
* Chú ý:
L
L
= (1,4 ÷ 1,6)
không nên vượt quá (5÷6) trị số tốt nhất là
hc
hc
Nếu L > Lsẽ có độ rọi không đều trên trần như vậy không sử dụng hết
hc

H

tia khuếch tán từ trần xuống.

Bước 6. các phương pháp tính toán chiếu sáng.
1. Phương pháp hệ số sử dụng (phương pháp quang thông).
Tính quang thông cần thiết của mỗi đèn.
F=

E min .Z.S
k sd .n

hay

+ Hệ số dự trữ kdt (tra bảng 10-5)

k dt .E min .Z.S
F=
k sd .n
E

+ Z là tỷ lệ độ rọi bình quân so với độ rọi tối thiểu. Thường chọn Z = tb
E min
2
Z = (1,1÷1,2). Phòng diện tích nhỏ hơn 10 m thì lấy Z = 1
+ Emin là độ rọi tối thiểu (Lx) ứng với từng loại công việc (tra bảng).
+ Fc là quang thông mà mặt công tác nhận được Fc = ksd.n.F (Lm) .

+ ksd được tra bảng theo loại đèn, hệ số phản xạ của tường và trần nhà,
chỉ số phòng ϕ. Ksd = f(φ,ρtg , ρtr )
+ Chỉ số phòng: ϕ =

a.b
H.(a + b)

+ a, b là chiều dài và chiều rộng của phòng (m).
+ H là khoảng cách từ đèn tới mặt công tác.
Căn cứ vào quang thông vừa tính được tra bảng ta xác định được công
suất của mỗi đèn. Khi chọn công suất tiêu chuẩn người ta cho phép
quang thông chênh lệch từ (- 10%) đến (+20%) so với tính toán.

Ví dụ:
Một phòng có a = 30 m, b = 20 m, cao 4, 5 m. Điện áp mạng điện cung
cấp cho phòng là 220 V. Hãy xác định công suất mỗi đèn, số lượng đèn
chiếu sáng cho phòng với yêu cầu độ rọi tối thiểu là 30 Lx. Để chiếu
sáng người ta sử dụng đèn vạn năng Ym (đèn có chụp băng thuỷ tinh,
chao bằng sắt). Biết kdt = 1,2; hc = 0,7 m; hlv = 0,8 m.

Bài giải:
Trần
la=3m

la=3m

lb=1,5m

hc = 0,7

L=5m

H=3

lb=1,5m

la=3m

hlv= 0,8
a)

L=5m
L=5m

la=3m

b)

Bài giải:
Tra bảng 10-1 với cách bố trí nhiều dãy và đèn vạn năng Ym ta được
L /H = 1,8.
Tính H = h - hcv - hc = 4,5 - 0,8 - 0,7 = 3 m
Vậy L = 1,8. 3 = 5,4 m.
ta chọn L = 5 m. sơ đồ bố trí đèn như hình vẽ (b).
Lấy hệ số phản xạ của tường và trần:
ρtg = 50%
ρtr =
30%
a.b
28.16
=
= 3,5
Chỉ số phòng: ϕ =
H.(a + b) 3.(28 + 16)
Tra bảng hệ số Ksd = f(φ,ρtg ,ρtr ) ta có hệ số Ksd = 0,46
Chọn Z = 1,2 và với n = 18 đèn

Bài giải:
Quang thông của 1 bóng đèn

K dt .Emin .Z .S 1,3.30.1,2.28.16
=
= 2520(lm )
F=
K sd .n
18.0,46
Tra bảng ta thấy có chọn loại đèn có quang thông gần nhất là
Fđ = 2528 lm tương ứng với công suất Pđ = 200 W.
Vậy công suất chiếu sáng tổng cộng là:
PΣ = n. 200 W = 18. 200 = 3600 W

2. Phương pháp tính gần đúng đối với đèn nung sáng.
a) Phương pháp thứ nhất.

P = P0 .S ( w)
∑

Trong đó:
- P0 là suất phụ tải chiếu sáng trên một đơn vị diện tích w /m2.
- S là diện tích cần chiếu sáng m2.
Tra bảng 10-10 ta được công suất mỗi bóng đèn từ đó xác định được số
Pcs
lượng đèn:
n=
Pden
∑

Căn cứ vào những điều kiện chủ yếu của công trình kiến trúc ảnh
hưởng đến việc lắp đặt các thiết bị chiếu sáng và yêu cầu chiếu sáng
ta bố trí đèn cho thích hợp.

Bước 6: các phương pháp tính toán chiếu sáng.
b) Phương pháp thứ hai.
Phương pháp này thích hợp để tính chiếu sáng cho các phòng nhỏ hoặc
chỉ số phòng nhỏ hơn 0,5. Yêu cầu tính toán không cần chính xác lắm.
Phương pháp gần đúng này có hai cách tính.
* Phương pháp thứ nhất.
Phương pháp này xác định theo suất phụ tải chiếu sáng trên một đơn vị
diện tích (W/m2) đối với từng yêu cầu chiếu sáng khác nhau.

P = P0 .S
∑

P0 là suất phụ tải chiếu sáng trên một đơn vị diện tích w /m2.
S là diện tích cần chiếu sáng m2.

* Phương pháp thứ nhất.
Pcs
n=
Số lượng đèn:
Pden
Căn cứ vào những điều kiện chủ yếu của công trình kiến trúc ảnh
hưởng đến việc lắp đặt các thiết bị chiếu sáng và yêu cầu chiếu sáng ta
bố trí đèn cho thích hợp.
∑

* Phương pháp thứ hai.

Tinh toan chieu sang

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Viewers also liked

Viewers also liked (20)

Similar to Tinh toan chieu sang

Similar to Tinh toan chieu sang (20)

Tinh toan chieu sang