Giáo trình này được soạn trong bối cảnh học viên các Lớp chuyên đề THIẾT KẾ ĐIỆN
HỢP CHUẨN cần một giáo trình hệ thống để tham khảo và ôn tập dễ dàng phần Thiết kế chiếu
sáng của Chuyên đề. Mặt khác, khi tiết kiệm thời gian chép bài lúc nghe giảng, học viên sẽ dành
nhiều giờ hơn cho việc tiếp thu các ví dụ, việc học tập các thiết kế mẫu cùng các phần mềm thiết
kế.
Chương 1 nói về lý thuyết cơ sở kỹ thuật chiếu sáng nhằm nhắc lại cho các học viên các đại lượng
và đơn vị quang trắc, cùng với khái niệm các yêu cầu trong kỹ thuật chiếu sáng.
Các chương 2,3 và 4 có tính hướng đối tượng, nhằm vào kỹ thuật và phương pháp tính toán khác
nhau cho 3 đối tượng thiết kế chiếu sáng: chiếu sáng bên trong (indoor lighting), chiếu sáng bên
ngoài (outdoor lighting) và chiếu sáng đường giao thông (road lighting).
Chương 5 nhằm trình bày về đèn và chóa đèn và các vấn đề liên quan, là phần kiến thức thực tế
thay đổi rất nhanh theo các thời kỳ, mà học viên thường thiếu tài liệu tham khảo bằng tiếng Việt.
Giáo trình này bám sát các yêu cầu của các tiêu chuẩn chiếu sáng hiện hành của Việt Nam và của
Uy ban Quốc tế về Chiếu sáng CIE (Commission Internaltionale D’Eclairage). Đó chính là mục
tiêu chủ yếu của Lớp chuyên đề THIẾT KẾ ĐIỆN HỢP CHUẨN.
101 trang |
Chia sẻ: hoang10 | Lượt xem: 663 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Giáo trình tóm tắt Kỹ thuật chiếu sáng, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
0
TRUNG TÂM ĐIỆN TỬ MÁY TÍNH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TPHCM
GIÁO TRÌNH TĨM TẮT
KỸ THUẬT
CHIẾU SÁNG
(Ấn bản lần thứ hai)
UBiên soạnU: Vũ Hùng Cường
TPHCM – Tháng 10/2010
1
ULỜI NÓI ĐẦU
Giáo trình này được soạn trong bối cảnh học viên các Lớp chuyên đề THIẾT KẾ ĐIỆN
HỢP CHUẨN cần một giáo trình hệ thống để tham khảo và ôn tập dễ dàng phần Thiết kế chiếu
sáng của Chuyên đề. Mặt khác, khi tiết kiệm thời gian chép bài lúc nghe giảng, học viên sẽ dành
nhiều giờ hơn cho việc tiếp thu các ví dụ, việc học tập các thiết kế mẫu cùng các phần mềm thiết
kế.
Chương 1 nói về lý thuyết cơ sở kỹ thuật chiếu sáng nhằm nhắc lại cho các học viên các đại lượng
và đơn vị quang trắc, cùng với khái niệm các yêu cầu trong kỹ thuật chiếu sáng.
Các chương 2,3 và 4 có tính hướng đối tượng, nhằm vào kỹ thuật và phương pháp tính toán khác
nhau cho 3 đối tượng thiết kế chiếu sáng: chiếu sáng bên trong (indoor lighting), chiếu sáng bên
ngoài (outdoor lighting) và chiếu sáng đường giao thông (road lighting).
Chương 5 nhằm trình bày về đèn và chóa đèn và các vấn đề liên quan, là phần kiến thức thực tế
thay đổi rất nhanh theo các thời kỳ, mà học viên thường thiếu tài liệu tham khảo bằng tiếng Việt.
Giáo trình này bám sát các yêu cầu của các tiêu chuẩn chiếu sáng hiện hành của Việt Nam và của
Uûy ban Quốc tế về Chiếu sáng CIE (Commission Internaltionale D’Eclairage). Đó chính là mục
tiêu chủ yếu của Lớp chuyên đề THIẾT KẾ ĐIỆN HỢP CHUẨN.
Đây không phải là một giáo trình toàn tập cho mọi người, mà chỉ là một giáo trình tóm tắt cho các
học viên của một lớp chuyên đề. Do đó tác giả không có tham vọng trình bày hết tất cả các vấn đề
về kỹ thuật chiếu sáng. Mặt khác có một số nội dung trình bày trực quan hay ví dụ tính toán dài
dòng, đã trình bày trong bài giảng của lớp học, thì cũng không cần trình bày lại trong giáo trình
này, để tiết kiệm giấy in, góp phần bảo vệ môi trường.
Trong giáo trình có sử dụng lại một số các hình vẽ, dữ liệu, và hình ảnh của một số đồng nghiệp,
nhà sản xuất, và chuyên gia khác, mà chưa có điều kiện xin phép. Mong các vị lượng tình dung thứ.
Tác giả đặc biệt gửi lời cảm tạ đến PGS TS Nguyễn Hữu Phương, Nhà giáo ưu tú, người thầy kính
mến, luôn khuyến khích, chăm sóc cho Chuyên đề THIẾT KẾ ĐIỆN HỢP CHUẨN. Cùng gửi lới
cảm ơn đến học viên các lớp CĐ83T, CĐ84T và CĐ85T, đã động viên tác giả mau cho ra giáo trình
này để phục vụ cho các lớp học. Đồng thời tác giả cũng gửi lời cảm ơn sâu sắc đến các giảng viên
đồng nghiệp, và các nhân viên của Trung tâm Điện tử - Máy tính, Trường Đại học Khoa học Tự
nhiên TP.Hồ Chí Minh, đã giúp đỡ rất nhiều để lớp THIẾT KẾ ĐIỆN HỢP CHUẨN đi được chặng
đường đến thành công như ngày hôm nay.
Giáo trình ấn hành lần thứ hai, vẫn có thể còn nhiều sai sót. Tác giả cám ơn trước tất cả các bạn
đồng nghiệp hay học viên nào giúp phát hiện các sai sót đó, để sửa chữa kịp cho ấn bản lần sau./-
Vũ Hùng Cường
2
UMỤC LỤC
UCHƯƠNG 1U : LÝ THUYẾT CƠ SỞ VỀ KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG
I. CÁC ĐẠI LƯỢNG QUANG TRẮC VÀ ĐƠN VỊ 11
1. Quang thông (luminous flux) 11
2. Cường độ sáng (luminous intensity) 11
a- Khái niệm góc khối. b- Cường độ sáng. c- Đường cong phân bố cường độ sáng IDC (Intensity
Distribution Curve).
3. Độ rọi (illuminance) 13
a- Định nghĩa. b-Các trị số độ rọi trong thực tế. c- Quan hệ giữa độ rọi và cường độ sáng. d- Độ rọi
trung bình.
4. Độ chói
(luminance).............16
a- Định nghĩa . b-Các trị số độ chói thực tế. c-Bản chất của bề mặt nhận ánh sáng. d -Bề mặt phản xạ
khuyết tán hoàn toàn. e-Định luật Lambert. f-Hệ số phản xạ của một số bề mặt vật liệu.
5. Nhiệt độ màu (colour temperature) 18
a-Một số ví dụ về nhiệt độ màu. b -Các thang nhiệt độ màu theo CIE và đèn ví dụ. c-Biểu đồ
Kruithoff.
6. Chỉ số truyền đạt màu Ra (Colour Rendering Index) .20
a-Định nghĩa. b -Cấp chiếu sáng theo chỉ số truyền đạt màu.
II. KHÁI NIỆM CÁC YÊU CẦU CỦA KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG 20
1. Các yêu cầu của môi trường chiếu sáng .20
2. Các tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng 21
3. Phân biệt chiếu sáng làm việc và chiếu sáng mỹ thuật 21
III. PHÂN LOẠI KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG .21
1- Chiếu sáng bên trong (indoor lighting) 21
2- Chiếu sáng bên ngoài (outdoor lighting) 22
a-Chiếu sáng các công trình đô thị. b-Chiếu sáng công viên, vườn hoa. c-Chiếu sáng các công trình
kiến trúc, mỹ thuật. d-Chiếu sáng các công trình Thể dục thể thao ngoài trời.
3
3- Chiếu sáng đường giao thông (road lighting).22
UCHƯƠNG 2U : CHIẾU SÁNG BÊN TRONG
I. ĐẠI CƯƠNG 23
1. Các đối tượng thiết kế chiếu sáng bên trong .23
2. Các chỉ tiêu của môi trường chiếu sáng .23
3. Các tiêu chuẩn của thiết kế chiếu sáng bên trong .24
II. ĐỘ RỌI CHO CHIẾU SÁNG TRONG NHÀ 24
1. Bậc thang độ rọi .24
2. Độ rọi làm việc yêu cầu theo tiêu chuẩn .25
a-Theo TCXD 16:1986. b-Theo tiêu chuẩn Uûy ban Quốc tế về Chiếu sáng (CIE).
3. Độ rọi của vùng cận xung quanh (immediate surrounding) .29
4. Hệ số đồng đều .29
5. Các công thức tính toán độ rọi điểm 29
a- Độ rọi trên mặt phẳng ngang. b- Độ rọi trên mặt phẳng đứng.c- Độ rọi trên mặt phẳng nghiêng.
d- Công thức của nguồn mặt (luminous surface). e- Độ rọi (bán) trụ (semi cylindrical illuminance)ï.
6. Tính toán độ rọi trung bình 31
7. Tính toán độ rọi trụ trung bình 32
a- Cách tính. b-Đánh giá.
III. PHÂN BỐ ĐỘ CHÓI (LUMINANCE DISTRIBUTION) .34
1. Độ chói thích nghi cho trần và tường .34
2. Độ chói của bối cảnh 35
3. Độ tương phản và độ nhìn rõ .36
a- Độ tương phản . b-Độ nhìn rõ
IV. HẠN CHẾ CHÓI LÓA .37
1. Chói lóa giảm khả năng quan sát (Disability Glare) 37
a- Độ chói gây lóa tương đương. b-Hệ số chói lóa S và chỉ số chói lóa P.
4
2. Chói lóa mất tiện nghi (Discomfort Glare) .39
a-Theo tiêu chuẩn TCVN 16:1986 . b-Định mức chói lóa thống nhất UGR (Unified Glare Rating) theo
CIE . c-Cách tính. d-Đánh giá. e-Áp dụng Biểu đồ Bodman-Sollner để đánh giá chói lóa.
3. Góc bảo vệ của đèn ..43
4. Phòng làm việc có màn hình VDT (Video Display Terminal) .44
V. CHIẾU SÁNG SỰ CỐ CHO CÁC TÒA NHÀ .44
1- Các yêu cầu theo tiêu chuẩn TCXD 16:1986 ..44
2- Các yêu cầu theo tiêu chuẩn CIE S 020/E:2007 .45
a-Yêu cầu giới hạn độ rọi. b-Yêu cầu giới hạn độ chói giảm khả năng quan sát. c-Yêu cầu thời gian
đáp ứng và thời gian tồn tại.
VI. CÁC KIỂU CHIẾU SÁNG – PHÂN LOẠI CHÓA ĐÈN THEO CIE .47
1. Các kiểu chiếu sáng 47
2. Phân loại chóa đèn theo CIE 48
3. Cách tính hệ số sử dụng của một bộ đèn 48
a- Cách tính. b-Ví dụ tính hệ số sử dụng.
4. Tỷ số bố trí đèn 50
VII. CÁC YẾU TỐ KHÁC TRONG THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG BÊN TRONG CÁC CÔNG
TRÌNH XÂY DỰNG.51
1. Yếu tố màu ( colour aspects)..51
a- Nhiệt độ màu của đèn. b-Chỉ số truyền đạt màu CRI (colour rendering index).
2. Hạn chế nhấp nháy (flickering).53
3. Kết hợp với ánh sáng ban ngày (daylight)..53
VIII. KINH NGHIỆM CHUYÊN GIA TRONG CÁC KIỂU CHIẾU SÁNG BÊN
TRONG54
1- Chiếu sáng trực tiếp và định hướng 54
2- Chiếu sáng trực tiếp, khuếch tán (direct, diffuse lighting) 55
3- Chiếu sáng gián tiếp (indirect) 56
4- Chiếu sáng trực tiếp và gián tiếp (direct and indirect) 57
5
5- Chiếu sáng quét (washlighting) 59
a- Chiếu sáng quét đối xứng (symmetrical washlighting). b-Chiếu sáng quét bất đối xứng (asymmetrical
washlighting)
6- Chiếu sáng điểm nhấn (accent lighting).63
7- Chiếu sáng với đèn chiếu hình (projection lighting) 64
8- Chiếu sáng dẫn hướng (orientation lighting) .65
IX. MỘT SỐ KÝ HIỆU LOẠI CHÓA ĐÈN TRÊN BẢN VẼ MẶT BẰNG CHIẾU SÁNG
.66
UCHƯƠNG 3U : CHIẾU SÁNG BÊN NGOÀI
I. ĐẠI CƯƠNG .67
1. Các đối tượng thiết kế chiếu sáng bên ngoài .............67
2. Các yêu cầu chỉ tiêu kỹ thuật67
3. Các tiêu chuẩn chiếu sáng bên ngoài .67
II. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ..67
1. Phương pháp cường độ sáng .67
2. Phương pháp quang thông 68
III. HẠN CHẾ CHÓI LÓA 69
1. Định mức chói lóa GR (Glare Rating .69
a- Công thức định nghĩa. b- Cách tính toán. c-Đánh giá định mức chói lóa GR
2. Chỉ số hạn chế chói lóa G (Glare Limit Index) .70
a- Công thức. b-Cách tính SLI. c-Đánh giá chỉ số hạn chế chói lóa G.
IV. YÊU CẦU ĐỘ RỌI CHO KHU VỰC, CÔNG VIỆC VÀ HOẠT ĐỘNG
BÊN NGOÀI 71
1- Bậc thang độ rọi tiêu chuẩn .71
a- Bậc thang độ rọi theo tiêu chuẩn TCXDVN 333:2005. b-Bậc thang độ rọi theo tiêu chuẩn CIE S
015/E:2005.
2- Yêu cầu độ rọi duy trì tối thiểu 72
a- Theo tiêu chuẩn TCXDVN 333:2005. b-Theo tiêu chuẩn CIE S 015/E:2005
6
V. CHIẾU SÁNG MẶT TIỀN KIẾN TRÚC VÀ TƯỢNG ĐÀI 72
1. Chiếu sáng mặt tiền kiến trúc .72
2. Chiếu sáng tượng đài 74
VI. CHIẾU SÁNG THỂ THAO NGOÀI TRỜI 75
1. Diện tích các sân thể thao và hồ bơi 75
2. Tóm tắt các yêu cầu chiếu sáng các sân thể thao 75
3. Các yêu cầu về cao độ đặt đèn 76
a- Cao độ đặt đèn cho sân bóng đá và sân vận động đa chức năng . b-Cao độ đặt đèn chiếu sáng cho
sân quần vợt. c-Cao độ đặt đèn chiếu sáng cho sân bóng chuyền, bóng rổ, cầu lông. d-Cao độ đặt đèn
chiếu sáng cho bể bơi ngoài trời.
4. Các thiết kế điển hình về chiếu sáng thể thao 79
a- Chiếu sáng sân bóng đá. b- Chiếu sáng sân quần vợt. c-Chiếu sáng hồ bơi
VII. CÁC YÊU CẦU KHÁC CHO CHIẾU SÁNG NGÒAI TRỜI 81
1- Độ rọi duy trì ở vùng cận xung quanh vùng làm việc .81
2- Lưới đo kiểm 81
a- Lưới đo kiểm cho chiếu sáng các khu vực làm việc ngoài nhà.. b-Lưới đo kiểm cho các sân thể
thao
3- Vấn đề ô nhiễm ánh sáng hay ánh sáng cản trở (obstrusive light) 82
VIII. CÁC LOẠI ĐÈN PHA ................84
1. Đèn pha chóa tròn, chỉnh tiêu cự84
2. Đèn pha chóa tròn công suất cao85
3. Đèn pha vạn năng chóa vuông..86
UCHƯƠNG 4U : CHIẾU SÁNG ĐƯỜNG GIAO THÔNG
I. ĐẠI CƯƠNG 87
1. Đối tượng thiết kế chiếu sáng giao thông ..87
2. Các chỉ tiêu kỹ thuật 87
3. Các tiêu chuẩn thiết kế.87
a-Tiêu chuẩn Việt Nam. b -Tiêu chuẩn quốc tế tham khảo.
7
II. MỨC ĐỘ CHÓI (LUMINANCE LEVEL) 88
1. Hệ số độ chói (luminance coefficient) .88
2. Phương pháp độ chói trung bình .89
a-Công thức. b-Cách tính toán.
III. HỆ SỐ ĐỒNG ĐỀU CỦA ĐỘ CHÓI .92
1. Hệ số đồng đều chung (overall uniformity) Uo .92
2. Hệ số đồng đều dọc (longitudal uniformity) Ul ..92
IV. HẠN CHẾ CHÓI LÓA 93
1. Mức tăng ngưỡng tương đối (Relative Threshold Increment) .93
a- Công thức. b- Cách tính. c- Đánh giá Mức tăng ngưỡng tương đối TI.
2. Chỉ số hạn chế chói lóa G (glare control mark) 94
a-Công thức. b-Cách tính SLI. c-Đánh giá chỉ số hạn chế chói lóa G
V. QUANG PHỔ CỦA ĐÈN 95
VI. BỐ TRÍ ĐÈN VÀ TÁC DỤNG DẪN ĐƯỜNG .95
1. Các cách bố trí đèn ..95
2. Cách bố trí đèn trên đoạn đường cong 96
3. Bố trí đèn tại các giao lộ96
VII. CHÓA ĐÈN ĐƯỜNG.97
1. Các loại đèn đường trang trí đô thị 97
2. Các loại đèn đường cột cao 98
3. Đèn đường đạt chuẩn .99
UCHƯƠNG 5U : ĐÈN VÀ CHÓA ĐÈN
I. CÁC LOẠI ĐÈN (LAMPS) 101
1. Đèn sợi đốt (Incandescent lamps) .101
a-Đèn sợi đốt thông dụng (GSL). b-Đèn sợi đốt đa năng (đèn A). c-Đèn R và PAR. d -Đèn
tungsten –halogen.
2. Đèn phóng điện (Discharge lamps) .103
8
a-Đèn huỳnh quang thông dụng (General Fluorescent lamps). b-Đèn huỳnh quang compact.
c-Đèn Sodium cao áp HPS (High p ressure sodium lamps). d -Đèn Metal Halide (MH). e-Đèn
sodium thấp áp (Low pressure sodium lamps). f-Đèn cao áp hơi thủy ngân HP-MV (High pressure
- Mercury Vapour Lamps). g-Đèn thủy ngân trực tiếp (hỗn hợp) (Blended lamps).
3. Dữ liệu chi tiết về các đèn thông dụng 108
4. Ứng dụng thích hợp cho các nguồn sáng thông dụng .109
II. CÁC MÃ ĐÈN QUỐC TẾ ..109
1- Mã đèn ILCOS 109
2- Mã đèn LBS.109
3- Một số mã đèn tiêu biểu tương đương giữa 2 hệ thống mã đèn ILCOS và LBS .111
III. ĐẶC TÍNH CÁC ĐÈN THÔNG DỤNG .114
IV. CÁC MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN 127
1- Vấn đề tiết kiệm năng lượng .127
2- Các phụ tùng của bộ điều khiển đèn .127
a-Ballast. b -Bộ mồi. c-Tắc-te (starter).
3- Các mạch đèn .128
a-Mạch đèn metal halide và sodium cao áp. b -Mạch đèn sodium thấp áp. c- Mạch đèn huỳnh
quang. d-Mạch đèn khẩn cấp (emergency light).
V. LOẠI ĐÈN CHO CÁC KHÔNG GIAN VÀ HOẠT ĐỘNG .129
VI. CHÓA ĐÈN DÙNG CHO CHIẾU SÁNG BÊN TRONG .132
1- Ray đèn (light tracks) .132
2- Đèn chiếu điểm (spotlights).132
3- Đèn pha (floodlights) 134
4- Đèn quét tường (wallwashers) 134
5- Kết cấu sáng (light structures) .137
6- Đèn chiếu xuống (downlights) 140
7- Đèn bàn (task lights).144
8- Chóa đèn lắp tường (wallmounted luminaire) 145
9
9- Đèn chiếu biên (perimeter luminaires) .146
10- Đèn âm nền (recessed floor luminaires) .148
11- Đèn dẫn hướng (oriention luminaires) .149
12- Đèn chỉ dẫn (directive luminaires) .149
UPHỤ LỤC A U: CÁC YÊU CẦU ĐẠT CHUẨN CHO CHIẾU SÁNG BÊN TRONG THEO CIE/ISO
8995 :2002 ..151
UPHỤ LỤC BU: CÁC YÊU CẦU ĐẠT CHUẨN CHO CHIẾU SÁNG BÊN NGOÀI THEO CIE/ISO
8995 :2005.163
UPHỤ LỤC C U: CÁC YÊU CẦU ĐẠT CHUẨN CHO CHIẾU SÁNG THỂ THAO THEO EN
12193 :1999..171
UPHỤ LỤC DU: PHÂN BỐ QUANG THÔNG CỦA CÁC LOẠI CHÓA ĐÈN.177
UPHỤ LỤC EU: HỆ SỐ LỢI DỤNG QUANG THÔNG CỦA CÁC CHÓA ĐÈN .178
UPHỤ LỤC FU: THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MỘT SỐ BÓNG ĐÈN THÔNG DỤNG 189
UPHỤ LỤC GU: BẢNG PHẢN XẠ CHO CÁC LOẠI MẶT ĐƯỜNG R1, R2, R3, R4 .191
UPHỤ LỤC HU : BẢNG CÁC CHÂN ĐÈN195
UPHỤ LỤC IU : CÁC THUẬT NGỮ CĂN BẢN VỀ CHIẾU SÁNG .197
UCÁC TÀI LIỆU THAM KHẢOU ..202
-----oOo-----
10
11
UCHƯƠNG 1U : LÝ THUYẾT CƠ SỞ
VỀ KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG
I. UCÁC ĐẠI LƯỢNG QUANG TRẮC VÀ ĐƠN VỊU:
1. UQuang thông (luminous fluxU):
Quang thông là năng lượng ánh sáng, được phát ra bởi một
nguồn sáng, hay được thu nhận bởi một mặt được chiếu
sáng, trong một đơn vị thời gian.
Ký hiệu quang thông là (phi), đơn vị là lumen (lm),
bội số của lumen là kilolumen (klm) : 1 Klm = 1.000lm.
UVí dụ U: Một đèn sợi đốt công suất 100W cho ra quang thông
1.600lm; một đèn huỳnh quang 40W cho ra quang thông 3.350lm.
• UQuang hiệu (luminous efficacy)U:
Quang hiệu, hay hiệu suất phát quang, là quang thông (lm) phát ra tính theo mỗi đơn vị công
suất (watt) của bóng đèn:
P
η Φ= (1)
Ký hiệu của quang hiệu là (ê-ta), đơn vị của quang hiệu là lumen/watt (lm/W).
UVí dụ U: Theo Ví dụ trên kia, bóng đèn sợi đốt có quang hiệu bằng: = 1.600/100 = 16 lm/W;
bóng đèn huỳnh quang có quang hiệu bằng: = 3.350/40 = 84 lm/W.
Quang hiệu mỗi loại bóng đèn có trị số khác nhau tùy nguyên lý phát quang và công nghệ chế
tạo. Đèn huỳnh quang có quang hiệu cao hơn đèn sợi đốt, đèn sodium cao áp có quang hiệu
cao hơn đèn thủy ngân cao áp, đèn sodium thấp áp có quang hiệu cao nhất.
Ta có thể xem quang thông của một bóng đèn có công suất P, và quang hiệu của các loại đèn
bằng cách xem catalogue của hãng sản xuất hoặc xem Bảng 33, Phụ Lục 9, TCXDVN 333,
được trích trong Phụ lục F giáo trình này.
2. UCường độ sáng (luminous intensity)U:
a- UKhái niệm góc khốiU:
• UGóc phẳngU: trên một đường tròn tâm O, bán kính R, xem một
cung tròn AB chắn bởi một góc α ở tâm O.
12
Góc α (alpha), nếu đo bằng đơn vị radiant (r), thì có trị số: α =
AB
R
(2)
Như vậy, từ tâm O nhìn cả đường tròn, ta góc phẳng của cả mặt phẳng bằng 2πR/R = 2π
radiant.
• UGóc khốiU: tương tự như vậy, trên một mặt cầu tâm O, bán kính R, xem một diện tích chỏm
cầu A. Từ tâm O kẻ các đường sinh tựa vào mặt A, ta có một góc khối (ô-mê-ga) nhìn
mặt A từ tâm O.
Góc khối, đo bằng đơn vị steradiant (sr), có trị số: Aω = 2R
(3)
Như vậy từ tâm O nhìn cả mặt cầu, thì ta có góc khối của cả không gian
bằng 4πR2/R2 = 4π sr. Tương tự, góc khối của nửa không gian là 2π
sr.
Góc khối nhìn một chỏm cầu từ tâm O của hình cầu
có thể tính theo công thức theo nửa góc đỉnh (gamma)
= 2π(1 – cos) (4)
UVí dụU: góc khối nhìn một phần mặt cầu từ tâm của nó,
với trị số là sr, thì nửa góc đỉnh bằng: = Arccos [1 - /2] = /3 r = 60o
• UGóc khối từ điểm O nhìn một mặt A bất kỳU:
Xem một mặt phẳng (A) bất kỳ, có diện tích A, có tâm
M, pháp tuyến với A tại M làm một góc α với tia OM.
Góc khối nhìn (A) từ một điểm O ngoài (A) được định
nghĩa theo công thức:
A.cosα
ω =
2R
(5)
Góc khối này có trị số lớn nhất khi pháp tuyến mặt A trùng với tia OM ( = 0).
UVí dụU: Một mặt phẳng (A), diện tích 4 m2, được quan sát từ điểm O, cách xa 20m, góc nhìn từ
O đến (A) tạo với pháp tuyến của (A) một góc 60o. Góc khối nhìn (A) từ O là: = 4 x cos600 / 202
= 0,005 sr.
b- UCường độ sángU:
13
Cường độ sáng là quang thông phát xạ trong một đơn vị góc khối, theo một phương xác định.
Ký hiệu của cường độ sáng là I, đơn vị của cường độ sáng là candela (cd) : 1cd = 1 lm / sr.
Bội số của candela là kilocandela (kcd): 1 kcd = 1.000 cd.
Công thức định nghĩa của cường độ sáng: I =
ω
Φ
(6)
Nguồn sáng đẳng hướng là nguồn sáng có cường độ sáng đồng đều theo mọi phương.
UVí dụ U: Một đèn sợi đốt công suất 60W, quang thông = 730lm, không chóa, được xem như
một nguồn sáng có cường độ sáng đẳng hướng: I = 730 / 4π = 58 cd.
c- UĐường cong phân bố cường độ sáng IDC (Intensity Distribution Curve)U:
Để biểu diễn cường độ sáng theo các phương của một bộ đèn (chóa đèn), người ta dùng đường
cong phân bố cường độ sáng IDC. Đó chính là đường cong đặc trưng của bộ đèn.
Nếu bộ đèn có đối xứng tròn xoay (ví dụ bộ đèn lon
chóa tròn), người ta chỉ cần một đường IDC trên một
mặt phẳng kinh tuyến
của tọa độ cầu là đủ.
Nếu bộ đèn có đối
xứng 2 trục (ví dụ
hộp đèn ống huỳnh quang), người ta phải dùng 2 đường IDC
trên 2 mặt phẳng kinh tuyến, 0-180o (mặt C0) và 90-270o
(mặt C90), cùng vẽ trên một biểu đồ IDC, để biểu diễn đặc
tính của bộ đèn.
Khi lập đường cong IDC của một bộ đèn, người ta chuẩn hóa quang thông của bóng đèn bằng
1klm = 1.000lm. Giá trị cường độ sáng theo một phương, theo biên độ của đường cong IDC, là
giá trị tương đối: II' =
LΦ
(7)
Trong đó: I’ (cd/klm): cường độ sáng tương đối theo nguồn 1klm;