Giải bài tập kỹ thuật chiếu sáng dương lan hương năm 2024

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Kỹ thuật chiếu sáng", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Nội dung text: Giáo trình Kỹ thuật chiếu sáng

1. Chương mở đầu: ÁNH SÁNG VÀ TỰ NHIÊN. §1. ÁNH SÁNG LÀ GÌ? *Ánh sáng là sóng điện từ - Là các nguồn bức xạ điện từ trong tự nhiên , nhân tạo.Các BXĐT có bước sóng α rất rộng mà ánh sáng chỉ là một phần trong đó.tốc độ truyền của ánh sáng :- -.Tốc độ truyền của ánh sáng : C=γ. α Trong đó γ là tần số ánh sáng. -Ngoài tính chất hạt tính chất điện t ừ được thể hiện bằng 2 vectơ cường độ từ trường E và B lan truyền và suy giảm dần trong không gian theo luật hình sin -Ánh sáng tự nhiên là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc. Chiếu sáng. Page 1
2. Hồng ngoại Đỏ M tím Quang phổ :Tím , xanh da trời , xanh lam,vàng cam, đỏ. Theo tiêu chuẩn quốc tế [CIE] đưa ra tiêu chuẩn phối màu: 380 439 498 508 592 631 780 nm 555 Tử Xanh Xanh Vàng Cam Đỏ Hồng ngoại lục ngoại 412 470 51.5 577 600 673 555nm là bước sóng có khả năng gây cảm giác thị giác tốt nhất Chiếu sáng. Page 2
3. §2 CƠ CẤU CỦA MẮT. Cấu tạo của mắt : Thủy tinh thể vùng ngoài A Vùng giữa B Võng mạc Nhãn cầu -Nhãn cầu thực chất là một thấu kính mềm có khả năng điều tiết tiêu cự của nó để hướng độ sáng của nó vào võng mạc -Võng mạc là nơi tập trung các thần kinh thị giác .Có 2 loại chính : +Vùng tập trung cỡ 7 triệu noron thần kinh hình nón dùng đẻ cảm thụ mức chiêu sáng cao ,có chức năng thị giác ánh sáng vào ban ngày và màu của sự vật . +Vùng ngoài [xung quanh] tập trung 120 triệu noron thần kinh hình que dùng để tri giác ánh sáng ở mức thấp chỉ nhận thức được mức độ trắng sáng hay tối của mắt. §3.TÍNH NĂNG NHÌN RÕ CỦA MẮT -Do các tế bào hình nón tập trung ở giữa võng mạc nên mắt và tri giác được rõ nét hình ảnh các tia sáng tập trung vào giữa võng mạc .Nói cách khác khi chúng ta nhìn 1 sự vật chúng ta không tri giác màu sắc của sự vật lân cận . Chiếu sáng. Page 3
4. -Năng lực nhìn , các thí nghiệm cho thấy mắt co khả năng quan sát phân biệt được hai điểm quan sát sai lêch nhau 0,017 độ[góc α]. -Tính năng nhìn của mắt được đánh giá bởi hàm Vphụ thuộc bước sóng ánh sáng V[α] nói lên khả năng quan sát của người. V=1 tức nhin rõ 100%. V=0 không nhìn thấy gì . Tính năng nhìn của mắt rất phụ thuộc vao bước sóng khái niệm đường cong hiệu quả V[α] phân biệt giữa ngày và đêm. Ban đêm Ban ngày α[nm] Chương 1: CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CHO ÁNH SÁNG Các đại lượng ánh sáng :Quang thông Ф Độ rọi E Cường độ I Độ chói L Định luật Dalambert cho mối quan hệ giữa Lv Chiếu sáng. Page 4
5. §1 . QUANG THÔNG . *Mọi bức xạ điện từ nói chung gây ra các hiệu ứng khác nhau :hóa , nhiệt , điện từ với dải tần rất rộng .Nếu gọi W[λ]là phổ tần năng lượng của ánh sáng thì tồng năng lượng của nguồn bức xạ W= w[ α]dα 0 Tuy nhiên trong đó chỉ một phần 780 W= w[ α]dα là năng lượng tạo ra ánh sáng.Nhưng xét đến tính năng của 380 mắt ,xétđến năng lượng gây ra hiệu ứng nhìn thấy cho mắt người ta đinh nghĩa 780 Ф= w[ α].V[α].dα –Quang thông nguồn bức xạ là phần năng lượng 380 thực sự gây hiệu ứng nhìn thấy cho mắt. [Ф]-lin[lumen]. Định nghĩa quang thông: Quang thông của nguồn sáng là tổng thông năng lượng gây hiệu quả ánh sáng với mắt người nó biểu diễn phần năng lượng của nguồn tạo ra ánh sáng nhìn thấy *Hiệu suất phát quang : Định nghĩa: Nếu 1 nguồn sáng tiêu thụ công suất là P[w] và quang thông có thông lượng là Ф thì tỉ số :  η = [ lm\w] được gọi là hiệu suất phát quang của nguồn. Chiếu sáng. Page 5
6. là chỉ số quan trọng nói lên tính kinh tế của nguồn . VD: Đèn sợi đốt 220v/100w Ф= 1390lm 220v/40w Ф=430lm ηđèn sợi đốt =[1520]lm/w ηhuỳnhquang=[60:80] lm/w. §2. CƯỜNG ĐỘ ÁNH SÁNG. *Góc khối. -Nếu từ tâm O của quả cầu bán kính R chúng ta nhìn thấy diện tích S trên mặt cầu thì người ta định nghĩa : Ω= S -Góc khối steradian. R 2 2 Biết Scầu=4п . R Ωđầy=4п[steradian]. →Nhận xét :-Nếu chúng ta nhìn sự vật dưới cùng một góc khối Ω khoảng cách tăng lên k lần diện tích tăng lên k2 lần. *Cường độ ánh sáng I: đặc trưng cho mức độ ánh sáng ánh sáng theo các phương khác nhau. -Nói chung ánh sáng không phải phát đi như nhau theo các phương khác nhau vì vậy để đặc trưng cho thông lượng ánh sáng theo một phương nào đó -Xét nguồn sáng ∆S góc khối ∆Ω: Chiếu sáng. Page 6
7. ΔФ ΔS Cường độ sáng phát về điểm A:  d I= lim = .→thực chất I chính là quang thông phát đi theo 1 phương .  0  d [I]=cd -Định nghĩa candela:là cường độ ánh sáng theo một phương của nguồn bức xạ ,ánh sáng đơn sắc có bước sóng α=555nm và cường độ năng lượng theo phương này bằng 1/683[W/Sr]; VD:Nếu I=0.8cd[theo mọi phương Đèn sợi đốt 40W/220V I=100cd Đèn sợi đốt 300W/220V I=100cd đến 150 cd khi lắp trong bộ đèn . Đèn dẳng hướng , Biết quang thông Ф: d 4  I= .→ dФ=IdΩ→Ф=I dΩ=4пI.→I= . d 0 4 đến 0.7] 1> ح Thực tế thường gặp đèn đặt trong quả cầu mà có hệ số thấu quang+ o.9] ta có : I=τ.Ф\4п; +Đèn đặt trong bộ đèn [chao đèn ] Ta định nghĩa đường cong trắc quan là đường cong cho quan hệ I[γ ] –γ góc dư vĩ. →cho phân bố I trong tọa độ cực . →Đường trắc quang là thông số đầu tiên và quan trọng nhất trong một bộ đèn →cho biết phân bố quang thông của một bộ đèn trong không gian . Chiếu sáng. Page 7
8. -Tính Ф: Mọi đường cong trắc quang đều cho với một nguồn sáng tiêu chuẩn 1000lm đặt 4 trong bộ đèn . quang thông của bộ đèn : Ф= I dΩ. 0 §3. ĐỘ RỌI . 1 -Độ rọi trung bình : -Xét mọt nguồn sáng phát thông lượng ánh sáng Ф xuống diện tích S Ф nguồn sáng S -Định nghĩa độ rọi E trên mặt phẳng S  E= [lm/ m2 ] S -Ý nghĩa :đặc trưng cho mức độ được chiếu sáng của sự vật .Vì vậy nó là đại lượng rất quan trọng đánh giá chỉ tiêu chiếu sáng của một không gian .Vì vậy trong thiết kế chiếu sáng nội thất đây là chỉ tiêu tiêu chuẩn đầu tiên được quan tâm . -Độ rọi cho các không gian tiêu chuẩn khác nhau được tra trong các bảng TCVN,CIE. VD:phòng học 300 500 lux. Chiếu sáng. Page 8
9. Phòng triển lãm 600 1000 lux.  2 –Độ rọi trên một điểm. n dS -Xét nguồn sáng đặt tại O A α=[ I , n ]; dΩ nhìn tích là ds.cosα [diện tích đường bao]. Có: dΩ=cosα. dS r 2 Mặt khác : dФ=IdΩ Lại có: d I cos EA= = dS r 2 *Đèn treo trên cột: d h 3 I cos Ea= = cos d 2 d 2 Ví dụ: Cho đèn 220V/150W[không có chao] h=4m, AH=3m. Tính EA. 4 4 Cosα= = ; 32 4 2 5 Chiếu sáng. Page 9
10. §4. ĐỘ CHÓI. 1-.Độ chói khi nhìn trực tiếp vào nguồn sáng. -Đo mức độ gây ra hiện tượng lóa mắt. -Khi ta nhìn vào nguồn sáng mà ta cảm nhậ được sự chói không chỉ phụ thuộc vào cường độ I mà còn phụ thuộc vào cách nhìn liên quan đến góc quan sát đến diện tích của mặt quan sát . -Nếu chúng ta quan sát mặt dS [ I ] dưới góc nghiêng α thì độ chói mà ta nhận được chính là tỉ số giữa cường độ sáng của nguồn và diện tích mà ta quan sát được. L= dI [cd/m2] dS c os - Trong trường hợp chung nếu ánh sáng có phân bố I đều có diện tích phát sáng lá S thì : L= I .; S - Một số diện tích biểu biến thường gặp +Đèn cầu :S=п . R 2 . +Đèn huỳnh quang : S=l.d VD:Tính L của đèn cầu có D=0,1m trắng , =0.75.trong đặt một bóng huỳnh quang.P=80W. Với P=80W tra bảng ta có Фlm=3850[lm] I= Ф/4п=230[cd] Chiếu sáng. Page 10
11. L=I/Sbk=25 →lớn τÞ gây chói mắt . -Theo tiêu chuẩn Lgh=500cd/m 2 Lmin=10- 5 cd/m 2 2-Độ chói khi quan sát một vật được chiếu sáng.Định luật Lambert. a-Phản xạ khuyếch đại hoàn toàn. -Xét một bề mặt được chiếu sáng bởi nguồn sáng S khi đó nguồn sáng có cách ứng xử khác nhau. +Nếu được cấu tạo bởi các hạt mịn đồng nhất phẳng thì sẽ có hiện tượng phản xạ khuyếch tán hoàn toàn xảy ra .Có đặc điểm : +Độ chói L của nguồn sáng gây ra không đổi và như nhau ở mọi phương diện nhìn. +Vector do S gây ra có phân bố tạo thành một mặt cầu tiếp xúc với điểm tới của tia sáng và có đường kính L.S +Có cường độ của tia sáng Iα=L.Scosα . -Tính L: +Định luật lambert :trong trường hợp có phản xạ khuếch tán hoàn toàn lên mặt phẳng có hệ số phản xạ là ρ độ rọi là thì độ chói là do mặt phẳng gây ra : E.ρ=Lп →Định luật này cũng đúng với trường hợp là nguồn sáng [tức ánh sáng đi qua một vật liệu cho phép ánh sáng đi qua với mức độ τ xuyên sáng . Chiếu sáng. Page 11
12. Khi đó: τE = LI 2 Ví dụ : Xét tờ giấy trắng có hệ số phản xạ ρ = 0.7 , nếu được chiếu sáng E = 600 L = E = 0, 7.600 = 133.7 p p §.5 ĐỘ TƯƠNG PHẢN –TÍNH NĂNG NHÌN ĐỘ NHÌN RÕ. 1. Độ tương phản C. Lo- L VL DL C= = = L L L Trong đó : Lo độ chói khi ta nhìn đối tượng Lσ độ chói của phòng. C- đặc trưng cho mức độ quan sát nhìn rõ vật. Thực tế c= 10-2 là giá trị ngưỡng . CNmin→có thể xem xét lại để đưa ra phướng án tốt hơn theo hướng giảm N. II.Kiểm tra thiết kế. Trong phần này có một số yêu cầu đã đạt được khi thiết kế sơ bộ như:màu của nguồn sáng phù hợp với E,độ đồng đều.Cần tính toán để đảm bảo:độ tương phản của đèn trần. 1.Chỉ tiêu độ tương phản của đèn trần. -Định nghĩa :Hệ số chói khi nhìn đèn do choi nhin den,goc nhin 45 0 r= =Lđ[γ=75 ]/Ltrần. do choi cua tran -Tiêu chuẩn quy định : r 20-mức tinh xảo . r 50 –mức thông thường. Chiếu sáng. Page 41
13. -Ý nghĩa :Xét đến mức tiện nghi của không gian tránh cho người lao động bị chói khi quan sát đèn trần. 2 Kiểm tra độ tương phản theo độ rọi. -Theo tiêu chuẩn :0,5 E3 0,8. E5 Hoặc theo các đặc tính E3[E4] 3.Kiểm tra tiêu chuẩn soller. -Nghiên cứu sinh lý nhìn của con người với mức lao động khác nhau thì soller đưa ra bản đồ cho đường cong độ chói . Ymax=[γ,mức lao động] -Cach kiểm tra :phải tính được độ chói tại một số góc nhìn →tra trên đường cong hoặc vẽ các đường cong L[γ] lên đặc tính soller của bộ đèn đã chọn.Nếu đường cong nằm bên trái đường cong giới hạn thì kết luận tiêu chuẩn kiểm tra này đạt yêu cầu về tiện nghi. 4.Tính độ rọi Ei. NF -Công thức : Ei= =[Ri.Fi”+Si]. [*] 1000ab -Trong đó: i=1,2,3.→các độ rọi lên trần, tường, và mặt phẳng làm việc. N- số bộ đèn. F-Quang thông của một bộ đèn. η-Hiệu suất phát quang Fi”-Quang thông tương đối riêng phần trên mặt phẳng làm việc,tra theo bộ đèn và các chỉ số khác[116,117] Ri,Si- Các chỉ số được tra theo bảng[118]. Một số chỉ số: ab K= - chỉ số địa điểm. h[] a b J= h' - chỉ số treo. h h ' 2mn ap bq Km= -Chỉ số lưới;Kp= - chỉ số gần tương đối. h[] m n h[] a b Chiếu sáng. Page 42
14. Ei đã xét tới mọi yếu tố hình học,lưới phân bố đèn, gần hay xa tường được xem là các thiết kế tin cậy nhất. VD: Kiểm tra thiết kế cho ví dụ trên. -Có: K=2,6; J=0. 2mn ap bq Km= =0,844; Kp= =0,303. h[] m n h[] a b α=Kp/Km=0,359. Xp=0,359[km]. *Tính toán Ei theo [*]. Fu”=f[K,Km,Kp,cấp bộ đèn,J]. -Xét K=2,5. Km=0,844 Kp=0,359 - Khi Km=0,5 → Kp=0,1795.→ Kp=0 hoặc 0,25 [1] Km=1 → Kp=0,359.→ Kp=0 hoặc 0,5. [2] 642 588 [1] Fu”=588 hoặc 642 Fu”= 588+ 0,1795 0,25 0 = 626,772. 620.288 626,772 [2] Fu”=537 hoặc 653. Fu”= 537+ 0,359 1 0,5 = 620.288. Nội suy cấp Km 42.[2.3350].0,42 Fu”=626,772+ [0,844-0,359] 20.15.1,4.103 =622,311. Hoàn toàn tương tự với K=3 ta có Fu”=631,32. Tra bảng và tính Ri,Si[theo bảng 118]. ρ=551; K=2,6. E4=E4d+E4i Chiếu sáng. Page 43
15. 42.[2.3350].0,42] E4 d .[0,72.12.631,32 317] 217,26 [lx] 20.15.1,4.103 E4 i 0,67 i [ R 4. Fu'' S 4 i ] 19, 25 [lx] => E4 = 236,51 Tương tự ta tính được E3 = 181,92 lx Tính E1 = 40,8 + 50,02 = 90,32 [lx] Kiểm tra : + Độ rọi trên MPLV ΔE% = 5,4% => tốt [ΔE% ≤ 10%] + Độ chói nhìn đèn L®[75 ] y/c r 50 LtrÇn 1.E 1 90,82.0,5 Ltn = 14,45 [cd/m²] r r - Độ chói của đèn ở γ = 75º Kích thước bộ đèn 1,24*0,18*0,1 Diện tích b/k theo 2 hướng nhìn b a Chiếu sáng. Page 44
16. Sbk ngang = ab.cosγ + ac.sinγ = 0,1775 m² Sbk dọc = ab.cosγ + bc.sinγ = 0,0751 m² Id Độ chói theo 2 hướng Lđ = [75 ] Sbk Tra đường cong trắc quang của bóng đèn : 2.3350 301,5 Iđng[75º] = 45.cd. 301,5cd => Lđng = 1698 [cd/m²] 1000 0,1775 2.3350 201 Iđdọc[75º] = 30.cd. 201cd => Lđdọc = 2676,43 [cd/m²] 1000 0,0751 =>Các tỉ số : 1698,6 Rng = 117,5 > 50 => Ko đạt 14,45 2676,43 Rdọc = 185,2 > 50 => Ko đạt 14,45 Khắc phục bằng cách : + Xử lí làm tăng ρ1 của trần + Chọn lại đèn theo hướng tăng Sbk + Giảm độ chói của đèn *Kiểm tra tỉ số E3/E4 ĐK 0,5 ≤ E3/E4 ≤ 0,8 181,92 Có E3/E4= 0,77 => thỏa mãn 236,5 Nếu tº thỏa mãn ta khắc phục bằng 2 cách : + Chọn lại bộ đèn về phía chiếu sáng mở rộng + Chọn lại cấp bộ đèn Chiếu sáng. Page 45
17. -Cách khác quan trọng hơn thay đổi p,q *Kiểm tra theo sơ đồ Sollvier + Chọn 5 giá trị γ để tính L[γ] + Sau đó vẽ đường cong L[γ] lên đặc tính Soll của bộ đèn đã cho NX : Nếu đặc tính ta vẽ được nằm hết về bên trái => đạt Chương 2 : Thiết kế chiếu sáng đường §1: Đặc điểm và các tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng đường Mục đích : Nhằm tạo ra mô hình chiếu sáng tốt , tiện nghi , đặc biệt cho người tham gia giao thông , quản lí và xử lí chính xác , nhanh chóng các tình huống giao thông xảy ra trên đường . 1.Các đặc điểm . -Thiết kế chiếu sáng [TKCS] cho người quan sát chuyển động , quan sát cả mặt đường lẫn đối tượng cũng đang chuyển động . -Khác với chiếu sáng nội thất , ở đấy lấy độ rọi làm tiêu chuẩn đầu tiên và quan trọng nhất để làm tiêu chí thiết kế , thì ở đây người ta quan tâm nhất đến độ chói của mặt đường . Thực nghiệm cho thấy ko phải độ rọi mà chính độ chói mặt đường mới quyết định chất lượng quan sát của người lái xe. => Lyc tra theo tiêu chuẩn -Khác với trong nội thất L của tường , trần tuân thủ định luật Lamberg và ko phụ thuộc vào hướng quan sát . Độ chói của mặt đường ko tuân theo quy luật đó vì Chiếu sáng. Page 46